専門実験　～ Astro Phys. ～H25 B3 The 6th Semester 11/15 (Fri)

発表者1110302017 杉本 健太朗1110302028 森岡 祐貴

流れ1) 目的

2) 理論

3) 実験操作

4) 結果 + 考察

太陽の視直径と輝度温度測定

黒体放射など

観測→測定→解析

Excel によるフィッティングなど

太陽の観測• 電磁波と黒体放射

• Rayleigh-Jeans の法則 (+ 輝度温度 )

• 放射輸送

実験操作 (I)

• 検波器の性能

検波器とは…　→太陽に向けたパラボラアンテナが受信する強度は低めだが振動数の極めて大きい電磁波を、振動数を落とし逆に強度を増幅させることによって、人間の手で観測、解析ができる状態にするためのデバイス。観測装置の回路間に媒介させることによって機能する。

実験操作 (II)（輝度温度の算出に）必要なデータ

・アンテナ温度雑音、液体窒素温度の黒体、常温の黒体を用いて算出。

・大気の光学的厚み大気を通じて得る電磁波をサンプリング。

・アンテナの分解能太陽を通過させて得られる正規分布の半値幅をとる。

・太陽の視直径アンテナで出る見かけの視直径を変換。

実験操作 (V) 　＜雑音、厚み＞《雑音》常温と液体窒素温度のサンプルを測定《厚み》可能な仰角で検波器の出力電圧を測定

実験結果 (I-b)装置の雑音温度の設定

𝑉 h𝑜𝑡=356.0 [𝑚𝑉 ]𝑉 𝑐𝑜𝑙𝑑=251.5 [𝑚𝑉 ]

𝑇 𝑠𝑦𝑠=𝑇 300−𝑇 77𝑌

𝑌 −1=459.7[ K ]

但

358.6 356.3 353.0 356.0 356.0 356.0 ()262.0 254.4 244.7 249.4 246.9 251.5 ()

実験結果 (I-c)大気の光学的厚み（）の測定

0.98 1 1.02 1.04 1.06 1.08 1.1 1.12 1.14 1.16 1.185.32

5.33

5.34

5.35

5.36

5.37

5.38

5.39

5.4

5.41

f(x) = − 0.305478155633093 x + 5.7007939510725

Series1Linear (Series1)

ͳ

� � � ሺͻͲ° െܧܮ�

ሻ

アンテナパターン測定の理論一般にアンテナは

測定に広がりを持ち、

天体の形によらず

アンテナパターンが

出力結果に全面に

表れる。

→ 天体観測の基準サンプルに、 BS 衛星（広がりを持たない）を用いれば、上図のように

ほぼ確実にアンテナパターンを抽出することが可能となる。

アンテナパターン測定の理論天体の構造を

捉えられる細かさが

即ち分解能である。

ある 2 つのデルタ関数

を、アンテナパターン

を通じて観測した際に、

目で見て分離されて

いなければ分解能が

足りないというわけである。

アンテナパターンの測定

• アンテナパターン及び分解能の算出

BS 衛星電波を拾うことで測定 / 解析を行う。（※この時も半値幅を用いた）

実験結果 (II)アンテナパターンの測定

-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 250

100

200

300

400

500

600

700

800

アンテナの方位角（ °）

-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 250

100

200

300

400

500

600

700

800

アンテナの方位角（ °）

出力電圧（ｍＶ）

このグラフの半値幅がアンテナの分解能になるので、

×(max.)

太陽の視直径の測定

アンテナの中心を

太陽に向け、出力

電圧を最大に調整

する。そのまま太陽が

通過し過ぎ去るまで放置。

（太陽の直径 [°] ）＝（太陽の移動速度） × （半値になるまでにかかった時間） ×2

実験結果 (I-a) – 視直径 (ii)

𝜃𝑠=√𝜃02−𝜃𝐻𝑃2 =√6.252−62=1.75 [° ]

（横軸） 時間

（縦軸）

電圧

𝜃0=0.25×12.5×2=6.25 °

太陽の温度測定

{1-ln2]} よって、太陽の温度は

ちなみに、理論値は 6000[K]

300K

考察太陽の視直径の測定での誤差　　　　→半値になるまでの時間が 12.6 分だった場合

に新たなを代入すると

→ 12.4 分の場合

-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 250

100

200

300

400

500

600

700

800

アンテナの方位角（ °）

考察のとき

のとき

のとき

のとき

考察の値の正確な測定が重要！！

-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 250

100

200

300

400

500

600

700

800

アンテナの方位角（ °）

考察実験結果の値の誤差について・雑音温度の測定の回数が少ない。・室内温度の情報が不正確・視直径測定の自動ペンプロットが不正確（設定オーダーが大きすぎたため、目測が不正確に）・太陽の電波をガウス波形と見做すこと自体妥当かどうかが微妙。→箱型関数と見做した場合とで視直径の理論値に大きく差が出る・見落とした誤差が検波器のブースターによって拡大されている可能性。（測定機器の方向設定の正確性が云々かんぬん）