白色光コロナの輝度分布(2017/8/21)



白色光コロナの相対輝度の動径方向分布

(ISUN... 太陽中心の輝度,rS... 太陽の視半径)

黄色... 太陽面,マゼンタ... 太陽の赤道方向のコロナ,シアン...太陽の両極方向のコロナ


輝度分布の測定領域

※4方向・20ピクセル幅の平均カウント値をMakali'i(マカリ) 2.1で取得



測定に使用した画像の撮影条件:

撮影日時:2017年8月21日 10:17:27, 10:19:05 (コロナ), 11:38:03 (太陽面) (アメリカ太平洋夏時間)
コロナ... 1/1000秒×2コマ (r/rS<1.5), 1/125秒×2コマ(r/rS>1.5),太陽面... 1/4000秒
光学系:ボーグ60ED+フラットナー (378mm, F6.3)
バーダープラネタリウムアストロソーラーフィルタ使用 (太陽面)
アイベルCD-1ポータブル赤道儀にて自動ガイド
デジタルカメラ:ニコンD810A
撮影地:アメリカ合衆国・オレゴン州セーラム市内

カメラ設定:記録フォーマット…14bit CCD-RAW→32bit FITS (7360×4912)変換,ダーク・フラット補正
撮像サイズ…FXフォーマット(36×24mm)
感度…ISO800(コロナ), ISO400(太陽面)




 2017年8月21日の皆既日食で撮影したコロナの画像から,その輝度の動径方向の分布を求めたものです。 写真に示したように,太陽の東西南北の4方向の幅20ピクセル内の平均値を太陽の視半径rs で規格化したr/rs の関数とし,太陽の中心点の輝度ISUN を基準とした相対値を対数スケールでプロットしています。
 最内周部のコロナは太陽面の約10万分の1の明るさで,ほぼ満月に相当します。太陽から離れるに伴いその明るさは急激に減少し,r/rs =4では最内周部の1000分の1になります。 また,太陽の赤道方向に比べて極方向のコロナの輝度は1/2〜1/3であることがわかります。







白色光コロナの輝度分布の理論式との比較

マゼンタ... 太陽の赤道方向のコロナの観測値(東西方向の平均),シアン...太陽の両極方向のコロナの観測値(南北方向の平均)
黄色... 理論式[1] による白色光コロナの輝度分布の計算値



 白色光コロナの輝度の動径方向分布を,グラフ中に示した理論式[1] による計算値と比較したものです。
 太陽の近傍のコロナ中の水素はほぼ完全に電離しており,その輝度は自由電子による太陽光のトムソン散乱が支配的で,「Kコロナ」と呼ばれます。 Kコロナの輝度はr/rs のほぼ7乗に反比例して急激に減衰します。一方,太陽系内の微小な塵による散乱に由来する「Fコロナ」と呼ばれる成分があり,おおむねr/rs =2以遠でKコロナと散乱強度が逆転し,支配的になります。 この成分は外部コロナを超え,黄道光にまでつながります。
 計算されたコロナの強度分布は,極方向の観測値をほぼ再現できますが,コロナの局所的な強度分布の影響もあり,完全には一致しないことがわかります。 また,今回の観測では太陽面の輝度決定の精度が悪いため,絶対値には大きな誤差を含みます。


参考文献:
[1] 福江純 他:ケアンズ皆既日食と白色光コロナの解析,天文月報2013年5月号(vol.106, no.5),pp.334-341.





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