5) De zonne-instrumenten

1. 5) De zonne-instrumenten Veel van de technieken en instrumenten die gebruikt worden in de zonnefysica zijn gelijkaardig aan diegene die in andere takken van de astrofysica gebruikt worden (optische telescopen, spectrografie). Desondanks zijn aanpassingen soms nodig vanwege de volledig verschillende waarnemings-omstandigheden en dit leidt soms ook tot instrumentele technieken die geheel eigen zijn aan de zonnefysica. De belangrijkste factoren die de zonnefysica van andere soorten astrofysica onderscheiden, zijn: • de overvloed van licht en warmte, • een uitgestrekte sterreschijf (waarnemingen van verschillen tussen verschillende posities op het steroppervlak, beeldvorming), • de onmiddelijke nabijheid: • De Zon is één van de hemellichamen in het zonnestelsel binnen het bereik van ruimtesondes. • afstand = 1/300 000ste van de volgende meest nabije ster. • een ster die overdag gezien kan worden! Gecertifie. opleiding «Concepten en methodologiën van de Aard- en Ruimtewetenschappen» - technische experten

2. Waarnemingen vanuit de ruimte Het gebruik van zonne-instrumenten in de ruimte is noodzakelijk om korte golflengten (UV, X en g-straling) te kunnen waarnemen. Bovendien biedt de ruimte: • Stabiliteit van waarnemingen: de atmosferische variabiliteit wordt uitgeschakeld en zo kan men absolute radiometrische metingen uitvoeren. • Continuïteit van waarnemingen: gezien de afwezigheid van de dag/nacht cyclus (in bepaalde banen)‏ • De mogelijkheid om ter plaatse metingen van het zonneplasma uit te voeren. Absolute radiometer DIARAD (VIRGO) ontworpen door het KMI Traject van de ruimte-sonde Ulysses over de zonne-polen In-situ (ter plaatse) metingen van de satelliet ACE Gecertifie. opleiding «Concepten en methodologiën van de Aard- en Ruimtewetenschappen» - technische experten

3. Ruimtewaarnemingen zijn nochtans onderworpen aan diverse beperkingen, te wijten aan het feit dat het instrument in de ruimte is: • Beperkte bandbreedte van gegevens (lage cadans van beelden/metingen ten opzichte van de beschikbare flux)‏ • Beperkte afmetingen van de instrumenten (minder belangrijk voor zonne-instrumenten)‏ • Tot 100-keer hogere kostprijs • Beperkte levensduur van de missies (2 tot 10 jaar)‏ En inherent aan de waarnemingcontext: • Moeilijk om beelden te vormen bij korte golflenten (de X- en g-stralen doorkruisen de meeste materialen)‏ • De instrumenten ondervinden een hoge stralingsdosis en verouderen/degraderen sneller. Twee oplossingen om beelden te vormen bij korte golflengten: • Een spiegelsysteem waarbij de X-stralen ‘scherend’ invallen. • Correlatieroosters voor een camera voor γ-stralen (Rhessi missie)‏ Degradatie van de uniformiteit van de gevoeligheid van de CCD van het instrument EIT (SOHO) na 2 jaar in de ruimte: de meest donkere plekken hebben 10% verlies in gevoeligheid. Gecertifie. opleiding «Concepten en methodologiën van de Aard- en Ruimtewetenschappen» - technische experten

4. Zonne-instrumenten op de grond Swedisch Vaccum Solar Telescope Daar tegenover zijn de zonnewaarnemingen vanop de grond beperkt door: • Enkel toegang tot de optische vensters (het zichtbaar spectrum) maar ook het radiospectrum (1mm tot 10m). • De onderbrekingen van de dag/nacht cyclus en de meteorologische omstandigheden. • Verhoogde atmosferische instabiliteiten tijdens de dag tengevolge van de verwarming door de Zon van de omgeving en de binnenkant van het instrument. Om de degradatie van de beelden door turbulentie te ver-minderen zijn er verschillende technologieën ontwikkeld: • Zonnetorens om de ingang van de telescopen verder van het grondoppervlak te plaatsen. • Open telescopen (minder oppervlakken die opwarmen)‏ • Vacuumtelescopen (elimineert turbulentie in de telescoopbuis)‏ Vacuum Telescope Big Bear Solar Observatory Dutch Open Telescope Gecertifie. opleiding «Concepten en methodologiën van de Aard- en Ruimtewetenschappen» - technische experten

5. Buiten de voordelen van algemene aard : • Beperkte kosten in vergelijking met instrumenten in de ruimte, • Mogelijkheden voor grote instru-menten en grote brandpuntsafstand, • Waarnemingen over lange tijdscha-len (permanente sterrenwachten). laten de zeer sterke lichtintensiteiten die beschikbaar zijn toe om: • zeer snelle beeldreeksen te nemen (tot 10 of 100 beelden/s)‏ • te combineren met zeer nauwe transmissievensters: • monochromatoren • spectrografen en magnetografen • En op instrumenten van beperkte afmetingen • (objectief diameter ~10 cm) Doppler-camera (radiële snelheden) en magneto-graaf. Monochromatische beelden: • Hα (USET – ORB)‏ • CaII-K (PSPT)‏ Gecertifie. opleiding «Concepten en methodologiën van de Aard- en Ruimtewetenschappen» - technische experten

6. De Equatoriale Tafel voor zonnewaarnemingen te Ukkel (USET)‏ De zonne-instrumenten van het station te Ukkel worden momenteel ontwikkeld om zich te integreren in internationale netwerken voor zonnewaarnemingen, door: • Het gebruik van CCD-camera’s (real time beelden van de fotosfeer en chromosfeer)‏ • Het archiveren en onmiddelijke verspreiding van de beelden over het internet • Verdere automatisering van het instrument: operationele numerieke besturing. In de toekomst: zonnezoeker en onderhoud van de koepel. http://sidc.oma.be/uset Gecertifie. opleiding «Concepten en methodologiën van de Aard- en Ruimtewetenschappen» - technische experten

7. USET: CCD-beelden in zichtbaar (wit) licht Gecertifie. opleiding «Concepten en methodologiën van de Aard- en Ruimtewetenschappen» - technische experten

8. USET: Hα-beelden van de chromosfeer met zonnevlammen Gecertifie. opleiding «Concepten en methodologiën van de Aard- en Ruimtewetenschappen» - technische experten

9. 59 4 9 2 2 7 5 Het World Data Center voor het Internationale Zonnevlekkengetal HHet SIDC, gesticht in 1981 onder de naam « Sunspot Index Data Center », is een voorbeeld van een oud, gecoördineerd netwerk van zonnewaarnemingen. Het SIDC beheert het wereldarchief van het Internationaal Zonnevlekkengetal Ri (« International relative sunspot index ») en zet deze tijdsreeks voort, op een geinformatiseerde wijze, met behulp van een wereldwijd netwerk van 86 stations in 29 landen. 33% zijn professionele sterrenwachten en 66% zijn individuele amateur astronomen. Gecertifie. opleiding «Concepten en methodologiën van de Aard- en Ruimtewetenschappen» - technische experten

10. Geproduceerde gegevens Het getal Ri wordt iedere dag berekend op basis van een visuele telling van de zonnevlekken, in elk station van het netwerk met behulp va de formule van Wolf. Het uiteindelijke index wordt, op maandelijkse basis, verkregen door de waarnemingen van alle stations te combineren. Deze gegevens zijn beschikbaar op specifieke webpagina’s van het SIDC, gewijd aan het zonnevlekkengetal. Concreet: • De (voorlopige) getallen worden maandelijks berekend op basis van de binnengekomen verslagen van de voorbije maand (40 tot 50 stations): • Dagelijks totaal zonnevlekgetal, hemisferische dagelijkse getallen, maandelijks glijdend gemiddelde… • Voorspelling van het maandelijks getal voor de 12 volgende maanden (vanaf de dag na berekening): • Methode van de standaardkrommen (Waldmeier) en de gecombineerde methode (Denkmayr, Cugnon). • 18 maanden vanaf het laatste berekende, maandelijks getal • Elk trimester worden de zonnevlekgetallen opnieuw berekendop basis van alle beschikbare verslagen (> 80 stations): deze update produceert de definitieve zonnevlekgetallen. • Een nieuwe index wordt dagelijks berekend: • De geschatte dagelijkse index: sinds 2003 Gecertifie. opleiding «Concepten en methodologiën van de Aard- en Ruimtewetenschappen» - technische experten

11. Dagelijks getal (geel), maandelijks getal (blauw) en maandelijks glijdend gemiddelde (rood) voor cyclus 23 die momenteel eindigt. De voorspellingen (rode stippellijn) wijzen aan dat de nieuwe cyclus in 2008 start, met een minimum die zich kan voordoen tussen januari 2008 en september 2008. Het SIDC publiceert maandelijks de nieuwe getallen in het « Sunspot Bulletin », electronisch beschikbaar (meer dan 500 geabonneerden). Alle SIDC-gegevens zijn vrij toegankelijk en kunnen gratis gedownload worden van de website van het SIDC. http://sidc.be Gecertifie. opleiding «Concepten en methodologiën van de Aard- en Ruimtewetenschappen» - technische experten