中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

长期监测天文台址大气光学湍流参数对天文选址、台址监测和天文高分辨成像非常重要。天文台址大气光学湍流参数主要包括湍流廓线和大气视宁度、大气等晕角、大气时间常数、波前外尺度和湍流外尺度等。论文进行了基于波前闪耀和到达角起伏的天文台址大气光学湍流测量方法研究，这对我国南极天文选址和国内其它选址、及台址监测有重要意义。
 

鉴于南极高原表面层高度低，表面层光学湍流强和自由大气层视宁度好等特点，为了全面地评价南极Dome A大气光学湍流情况，论文研究了基于单星和月亮的波前闪耀和到达角起伏综合测量大气光学湍流参数的四种方法，包括多孔径闪耀传感器MASS、月亮闪耀传感器LuSci、广义视宁度监测仪GSM和月亮边缘廓线仪PML，这些方法的测量结果互为补充，可交叉验证。
 

基于闪耀原理的MASS和Lusci研究内容包括单星多孔径闪耀的理论分析、数值模拟、单星闪耀噪声分析，及利用月亮闪耀的测量表面层湍流廓线的方法。基于到达角起伏原理的GSM和PML研究内容包括大气视宁度、大气时间常数、波前外尺度、及湍流廓线的测量原理。论文在深入研究MASS技术的基础上，分析了使用高性能相机替代光电倍增管作星光能量探测器的可行性，该方案简化了MASS结构，减少了后继光路设计和装调困难；分析差分波前到达角方差的权重函数，验证了DIMM对高空湍流的欠估计问题，提出了基于单星闪耀修正的方法，可改进DIMM对整层大气湍流的测量结果；基于PML权重函数，提出了直接利用差分协方差权重系数反演湍流廓将的数据处理新方法，并进行了模拟验证。最后，开展了基于单星图像运动测量光学湍流参数的实验，和基于月亮边缘运动测量湍流廓线的实验，结果表明了GSM和PML的光学湍流测量方法是有效的，能够为天文高分辨成像设备研制和运行等提供重要的光学湍流参数。