Aktive Regionen der Sonnenoberfläche und ihre zeitliche Variation in zweidimensionaler Spektro-Polarimetrie

Active regions on the solar surface and their temporal variation in two-dimensional spectropolarimetry

  • Die Arbeit beschreibt die Analyse von Beobachtungen zweier Sonnenflecken in zweidimensionaler Spektro-Polarimetrie. Die Daten wurden mit dem Fabry-Pérot-Interferometer der Universität Göttingen am Vakuum-Turm-Teleskop auf Teneriffa erfasst. Von der aktiven Region NOAA 9516 wurde der volle Stokes-Vektor des polarisierten Lichts in der Absorptionslinie bei 630,249 nm in Einzelaufnahmen beobachtet, und von der aktiven Region NOAA 9036 wurde bei 617,3 nm Wellenlänge eine 90-minütige Zeitserie des zirkular polarisierten Lichts aufgezeichnet. Aus den reduzierten Daten werden Ergebniswerte für Intensität, Geschwindigkeit in Beobachtungsrichtung, magnetische Feldstärke sowie verschiedene weitere Plasmaparameter abgeleitet. Mehrere Ansätze zur Inversion solarer Modellatmosphären werden angewendet und verglichen. Die teilweise erheblichen Fehlereinflüsse werden ausführlich diskutiert. Das Frequenzverhalten der Ergebnisse und Abhängigkeiten nach Ort und Zeit werden mit Hilfe der Fourier- und Wavelet-Transformation weiter analysiert. Als ResultatDie Arbeit beschreibt die Analyse von Beobachtungen zweier Sonnenflecken in zweidimensionaler Spektro-Polarimetrie. Die Daten wurden mit dem Fabry-Pérot-Interferometer der Universität Göttingen am Vakuum-Turm-Teleskop auf Teneriffa erfasst. Von der aktiven Region NOAA 9516 wurde der volle Stokes-Vektor des polarisierten Lichts in der Absorptionslinie bei 630,249 nm in Einzelaufnahmen beobachtet, und von der aktiven Region NOAA 9036 wurde bei 617,3 nm Wellenlänge eine 90-minütige Zeitserie des zirkular polarisierten Lichts aufgezeichnet. Aus den reduzierten Daten werden Ergebniswerte für Intensität, Geschwindigkeit in Beobachtungsrichtung, magnetische Feldstärke sowie verschiedene weitere Plasmaparameter abgeleitet. Mehrere Ansätze zur Inversion solarer Modellatmosphären werden angewendet und verglichen. Die teilweise erheblichen Fehlereinflüsse werden ausführlich diskutiert. Das Frequenzverhalten der Ergebnisse und Abhängigkeiten nach Ort und Zeit werden mit Hilfe der Fourier- und Wavelet-Transformation weiter analysiert. Als Resultat lässt sich die Existenz eines hochfrequenten Bandes für Geschwindigkeitsoszillationen mit einer zentralen Frequenz von 75 Sekunden (13 mHz) bestätigen. In größeren photosphärischen Höhen von etwa 500 km entstammt die Mehrheit der damit zusammenhängenden Schockwellen den dunklen Anteilen der Granulen, im Unterschied zu anderen Frequenzbereichen. Die 75-Sekunden-Oszillationen werden ebenfalls in der aktiven Region beobachtet, vor allem in der Lichtbrücke. In den identifizierten Bändern oszillatorischer Power der Geschwindigkeit sind in einer dunklen, penumbralen Struktur sowie in der Lichtbrücke ausgeprägte Strukturen erkennbar, die sich mit einer Horizontalgeschwindigkeit von 5-8 km/s in die ruhige Sonne bewegen. Diese zeigen einen deutlichen Anstieg der Power, vor allem im 5-Minuten-Band, und stehen möglicherweise in Zusammenhang mit dem Phänomen der „Evershed-clouds“. Eingeschränkt durch ein sehr geringes Signal-Rausch-Verhältnis und hohe Fehlereinflüsse werden auch Magnetfeldvariationen mit einer Periode von sechs Minuten am Übergang von Umbra zu Penumbra in der Nähe einer Lichtbrücke beobachtet. Um die beschriebenen Resultate zu erzielen, wurden bestehende Visualisierungsverfahren der Frequenzanalyse verbessert oder neu entwickelt, insbesondere für Ergebnisse der Wavelet-Transformation.show moreshow less
  • The publication describes the analysis of two sunspot observations in two-dimensional spectropolarimetry. The data was obtained with the Fabry-Pérot-interferometer of Göttingen University at the German Vacuum Tower Telescope on Tenerife. Of the active region NOAA 9516 the full Stokes vector of polarised light was observed in the absorption line at 630.249 nm in single scans. A ninety minute time series of circular polarised light of the active region NOAA 9036 was observed at 617.3 nm wavelength. From the reduced data results for intensity, line-of-sight velocity, magnetic field strength as well as several other plasma parameters are inferred. Different approaches to solar atmosphere model inversion are applied and compared. The significant influence of errors is discussed in detail. The frequency behaviour of the results and spatial and temporal dependencies are further analysed by Fourier and wavelet transformation. As a result the existence of a high frequency band of velocity oscillations with a central frequency of about 75-seconThe publication describes the analysis of two sunspot observations in two-dimensional spectropolarimetry. The data was obtained with the Fabry-Pérot-interferometer of Göttingen University at the German Vacuum Tower Telescope on Tenerife. Of the active region NOAA 9516 the full Stokes vector of polarised light was observed in the absorption line at 630.249 nm in single scans. A ninety minute time series of circular polarised light of the active region NOAA 9036 was observed at 617.3 nm wavelength. From the reduced data results for intensity, line-of-sight velocity, magnetic field strength as well as several other plasma parameters are inferred. Different approaches to solar atmosphere model inversion are applied and compared. The significant influence of errors is discussed in detail. The frequency behaviour of the results and spatial and temporal dependencies are further analysed by Fourier and wavelet transformation. As a result the existence of a high frequency band of velocity oscillations with a central frequency of about 75-seconds (13 mHz) can be confirmed. In greater heights of about 500 km the majority of the corresponding shock waves are derived from darker parts of the granules in contrast to the dominant five-minute-oscillations. 75-second-oscillations can also be observed in the active region, especially in the light bridge. In the identified bands of oscillatory velocity power, distinct structures become visible in a penumbral dark structure as well as in the light bridge that move into the quiet sun with a horizontal speed of 5-8 km/s. They show an increase in power, mostly 5-minute-band, and may be related to the Evershed cloud phenomenon. Under the constraint of a very low signal-to-noise ratio and high error influence, magnetic field variations of a 6-minute period are also observed in an umbral-penumbral transition area close to a light bridge. To derive these results, existing visualisation methods for frequency analysis where improved or newly developed, especially so for wavelet transform results.show moreshow less

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Metadaten
Author:Iliya Peter Nickelt-Czycykowski
URN:urn:nbn:de:kobv:517-opus-25524
Advisor:Jürgen Staude
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2008/11/07
Year of Completion:2008
Publishing Institution:Universität Potsdam
Granting Institution:Universität Potsdam, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Date of final exam:2008/10/22
Release Date:2008/11/07
Tag:Frequenzanalyse; Instrumente: Polarimeter; Instrumente: Spektrographen; Sonne: Oszillationen; Sonne: Sonnenflecken
Sun: oszillations; Sun: sunspots; frequency analysis; instrumentation: polarimeters; instrumentation: spectrographs
RVK - Regensburg Classification:US 1080
RVK - Regensburg Classification:US 6530
RVK - Regensburg Classification:US 6500
Organizational units:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Physik und Astronomie
Extern / Extern
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 52 Astronomie / 520 Astronomie und zugeordnete Wissenschaften
Licence (German):License LogoCreative Commons - Namensnennung, Nicht kommerziell, Weitergabe zu gleichen Bedingungen 2.0 Deutschland
Notes extern:PACS-Klassifikation: 95.55.Qf , 95.75.Wx , 96.60.Ly , 96.60.Mz , 96.60.qd