بخشی از مقاله
چکیده
لک های خورشیدی ساختار های تاریکی هستند که بر روی سطح خورشید نمایان می شوند. این لک ها در دل خود نقاط روشن ظریفی به نام خال های سایه ای دارند که در مطالعات مربوط به فیزیک خورشید نقش مهمی دارند. به دلیل اندازه کوچک و نور کم این ساختارها، حذف نور پراکنده شده تصاویر نقش مهمی در تشخیص بهتر ماهیت و ویژگی های فیزیکی آنها دارد. در این مقاله ابتدا تصاویر در تابع پهن شدگی که پیشتر به دست آورده ایم دکانولو - عکس عمل کانولوشن - شده اند تا نور پراکنده از آنها حذف شود. سپس تصاویر اصلاح شده جهت بررسی ساختار های ظریف مجود در لک به کار رفته است.
مقدمه
لک های خورشیدی ساختار های تاریکی هستند که به دلیل تجمع تیوب های شار مغناطیسی و ممانعت از جریان همرفی به وجود می آیند. مطالعه لک های خورشیدی از اهمیت به سزایی برخوردار است چرا که این ساختار ها معیاری برای فعالیت خورشیدی میباشند و با مدل بندی دقیق آنها میتوان به درک عمیق تری از چگونگی فعالیت خورشیدی رسید. اما با وجود مطالعات بسیاری که تا کنون در این زمینه انجام شده، هنوز سوالات بسیاری در مورد نحوه شکل گیری، پایداری لک در طول زمان و... باقی است.
از جمله پارامتر های مهم در مورد لک های خورشیدی تعیین ساختار مغناطیسی آنها است. در این مقاله ابتدا تصاویر پیوستار آبی، سبز، سی ان باند و خط اچ کلسیم یک بار یونیزه در تابع پهن شدگی متناسب با آن طول موج که پیشتربرای تلسکوپ خورشیدی هینوده به دست آورده ایم[1] دکانولو - معکوس عمل ریاضی کانولوشن - شده و نور پراکنده شده از آنها حذف شده است. سپس تصاویر اصلاح شده جهت مطالعه لک خورشیدی و ساختار های موجود در آن مورد استفاده قرار گرفته اند. در این قسمت اهمیت تصحیح داده ها بسیار بیشتر از سطح آرام خورشید است زیرا شدت نور در بخش سایه لک کم است و متعاقب با آن، نور پراکنده شده در سطحی قابل مقایسه با روشنایی سایه می باشد.
مشاهدات و داده ها
داده های این مقاله از تصویر ساز فیلتر گسترده باند ١ مربوط به تلسکوپ خورشیدی هینوده انتخاب شده اند. [2,3] تصاویر پیوستار آبی 450.45 - نانومتر - ، سبز - ۵۵۵ نانومتر - و همچنین سی ان باند٢ - ٣٨٨٬٣ نانومتر - و خط اچ کلسیم یک بار یونیزه٣ برای لک خورشیدی در ناحیه فعال به شماره 10944 که در تاریخ ٢٨ فوریه سال ٢٠٠٧ و در نزدیکی مرکز خورشید مشاهده شده گرد آوری شده است.
زمان نور دهی این تصاویر برای پیوستار آبی، سبز و سی ان باند ١٠٢ میلی ثانیه برای تصویر خط اچ کلسیم ٢٠٥ میلی ثانیه است، همچنین اندازه هر پیکسل ٠٬٠٥٤٤٨ ثانیه کمانی می باشد. جریان تاریک و فلت فیلد تصاویر به وسیله برنامه های موجود در نرم افزار خورشیدی٤ تصحیح شده است. همچنین به منظور حذف نور پراکنده شده از تصاویر ابتدا تابع پهن شدگی متناسب با هر کدام از طول موج های مورد استفاده به دقت محاسبه شده و سپس هر تصویر در آن تابع پهن شدگی دکانولو شده است
نتایج
در شکل ١، سایه لک خورشیدی قبل و بعد از دکانولوشن در مقیاس لگاریتمی نمایش داده شده است. مرز سایه با آستانه ٣٠ درصد شدت متوسط فوتوسفر، از نیم سایه و خال های سایه ای حاشیه ای جدا شده است. ساختار های روشن درون لک بعد از پردازش از تصویر اصلی روشن تر دیده می شوند و خال های سایه ای بیشتری نمایان می شوند.
نکته جالب تصویر ١، این است که بخش تاریک سایه به طور یکنواخت تاریک نیست و ساختار های تاریکی در آن دیده میشود - خال سایه ای تاریک - که نشان از تجمع تیوب های شار مغناطیسی میباشند. این ساختارها نمیتوانند ناشی از نویز تصاویر باشند زیرا جزئیات موجود در تصاویر دکانولو شده با فاصله زمانی بسیار کم ٦ ثانیه نیز تکرار پذیر هستند. همچنین هنگامی که تصاویر دو پیوستار مختلف - سبز و آبی - را با هم مقایسه می کنیم این ساختار ها همچنان وجود دارند که نشان از واقعی بودن آن ها است.
شکل١ : سایه لک خورشیدی مشاهده شده در تاریخ اول مارس ٢٠٠٧ ، قبل و بعد از دکانولوشن که در مقیاس لگاریتمی نمایش داده شده است. مرز سایه به اندازه ٠٬٣ شدت متوسط فوتوسفر در نظر گرفته شده است.
شکل ٢. سایه لک خورشیدی مشاهده شده در ٢٨ فوریه ٢٠٠٧ که به طور تقریبا همزمان - در زمان ٣٠ ثانیه - توسط فیلتر های مختلف ثبت شده و بعد از دکانولوشن با تابع پهن شدگی متناظر با آن طول موج، نمایش داده شده است. فیلتر پیوستار آبی برای ثبت تصاویر از عمیق ترین لایه ها به کار میرود. تصویر فیلتر CaIIH شامل خطوط طیفی است و در لایه های بالاتر و سردتر شکل میگیرد. تصویر فیلتر باند CN تصاویر با تضاد بالا تولید میکند و ملکول های CN در آن نقش دارند.
وجود خال های سایه ای تاریک نیازمند مطالعات بیشتر جهت دانستن اهمیت این یافته در مدل بندی لک خورشیدی از نظر مغناطیسی است.
میدانیم که اثرات تصنعی ناشی از دکانولوشن نیز میتواند روی تصاویر تاثیر داشته باشد. در اینجا دلایلی را بیان میکنیم که خال های سایه ای تاریک ناشی از این اثرات تصنعی احتمالی نیستند. بر اثر دکانولوشن اثر حلقه ای یا اثر گیبز٥ تولید میشود که در آن حلقه تاریکی در اطراف ساختار های نقطه ای روشن تولید میشود اما حتی در اطراف روشن ترین خال های سایه ای حاشیه ای نیز حلقه تاریکی وجود ندارد.
در این جا لازم است که نکاتی در این خصوص بیان شود:
الف - هیچ نوع حلقه ای در اطراف هیچ کدام از خال های سایه ای روشن در نقاط مختلف دیده نشده است. ب - خال های سایه ای تاریک در "کنار" خال های سایه ای روشن دیده میشوند و نه در مرکز آنها.
ج - خال های سایه ای تاریک در تصاویر خط اچ کلسیم و فیلتر باند CN به طور متفاوت نمایان میشوند.
د - خال های سایه ای تاریک به طور همزمان و دقیقا مشابه در تصاویر پیوستار آبی و سبز مشاهده میشوند که نشان میدهد این ساختار ها نمیتوانند ناشی از نویز باشند.
ه - بسیار از خال های سایه ای روشن، خال سایه ای تاریکی در کنار خود ندارند و همچنین خال های سایه ای تاریکی وجود دارند که در همسایگی خود خال سایه ای روشنی ندارند - به ویژه در تاریک ترین بخش سایه - .
در شکل ٢، سایه لک خورشیدی مشاهده شده در ٢٨ فوریه ٢٠٠٧ که به طور تقریبا همزمان - در زمان ٣٠ ثانیه - توسط فیلتر های مختلف ثبت شده نشان داده شده است که هر کدام با تابع پهن شدگی متناظر با آن طول موج، دکانولو شده اند. در این شکل تصویر فیلتر پیوستار سبز نمایش داده نشده است زیرا مشابه با تصویر فیلتر پیوستار آبی است.
فیلتر پیوستار آبی در سمت چپ شکل برای ثبت تصاویر از عمیق ترین لایه ها به کار میرود. تصویر فیلتر خط اچ کلسیم در وسط شامل خطوط طیفی سرد کروموسفری کلسیم یونیزه است - این عنصر دارای پتانسیل پایین اولین یونیزاسیون یا لو فیپ٦ است - و در لایه های بالاتر و سردتر شکل میگیرد. در تصویر این فیلتر خال های سایه ای مرکزی ناپدید می شوند اما خال های سایه ای حاشیه ای به وضوح پیدا هستند.
تصویر فیلتر باند سی ان در سمت راست شکل ٢، تصاویر با تضاد بالا در قسمت فرابنفش طیف - حدود 388.35 نانومتر - تولید میکند و ملکول های سی ان در آن نقش دارند. جذب ملکول سی ان در ارتفاع های بالاتر جایی که دما کمتر است رخ می دهد.[4] در تصویر این طیف تمام خال های سایه ای روشن و تاریک همانند تصویر پیوستار آّبی دیده میشوند اما تضاد بیشتری دارند.
