การวัดค่าสัมประสิทธิ์การลดของแสงดาว เนื่องจากบรรยากาศของโลก ณ หอดูดาวแห่งชาติ (TNO)
Measurement of Atmospheric Extinction Coefficient at Thai National Observatory (TNO)
Keywords:
สัมประสิทธิ์การลดของแสงดาวเนื่องจากบรรยากาศของโลก , โชติมาตรปรากฏ , มวลอากาศ , ละอองลอย , การกระเจิงแบบเรย์ลีห์, the Atmospheric Extinction Coefficients, apparent magnitude, airmass, aerosols, Rayleigh scatteringAbstract
แสงดาวที่ผ่านบรรยากาศของโลกจะเกิดการกระเจิงและการดูดกลืน ทำให้ความเข้มแสงและสีปรากฏของดาวที่ตรวจวัดได้ เปลี่ยนแปลงจากค่าจริงขึ้นอยู่กับสภาพบรรยากาศในแต่ละสถานที่และมุมเงยของดาว หอดูดาวที่ดีจะต้องมีผลการลดลงของแสงดาวที่น้อย การวิจัยนี้จึงสนใจศึกษาค่าสัมประสิทธิ์การลดของแสงดาวเนื่องจากบรรยากาศของโลก ณ หอดูดาวแห่งชาติ (Thai National Observatory, TNO) ที่สูงจากเหนือระดับน้ำทะเล 2,457 เมตร ละติจูด 18.57 องศาเหนือ และลองจิจูด 98.48 องศาตะวันออก โดยเลือกศึกษาในช่วงที่ท้องฟ้าโปร่งเดือนพฤศจิกายนทำการถ่ายภาพดาวจากกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.4 เมตร ด้วยเทคนิค ซีซีดี โฟโตเมตรีประมวลผลภาพด้วยซอฟต์แวร์ IRIS ใช้แผ่นกรองแสงในช่วงความยาวคลื่น U B V R และ I พบว่าได้สัมประสิทธิ์การลดของแสงดาวที่วัดได้มีค่าเท่ากับ 0.57± 0.023 0.33 ± 0.025 0.20 ± 0.013 0.12 ± 0.013 และ 0.11 ± 0.065 ในหน่วยของโชติมาตรปรากฏต่อมวลอากาศ ตามลำดับ ซึ่งใกล้เคียงกับงานวิจัยที่ศึกษาจากหอดูดาวชั้นนำของประเทศอื่น ค่าดังกล่าวนี้เมื่อนำมาแยกเป็นแต่ละปัจจัยพบว่าผลจากการกระเจิงแบบเรย์ลีห์มีผลต่อสัมประสิทธิ์การลดของแสงดาวมีค่ามากในช่วงความยาวคลื่นสั้น ส่วนโอโซนมีผลเฉพาะช่วงความยาวคลื่นที่ตามองเห็นได้ และอนุภาคละอองลอยในอากาศมีผลต่อการกระเจิงในทุกช่วงความยาวคลื่น โดยได้ความสัมพันธ์ในรูปของสมการกึ่งทดลอง (semi-empirical) คือ kaer ( , h) = 0.078 -0.58 วิธีการหาความสัมพันธ์ของอนุภาค ละอองลอยในอากาศด้วยวิธีนี้ สามารถนำไปใช้เป็นแนวทางในประมาณค่าสัมประสิทธิ์การกระเจิงจากอนุภาคละอองลอยในช่วงเวลากลางคืนที่เครื่องมืออื่นไม่สามารถตรวจวัดได้ และสามารถนำไปใช้ประกอบการศึกษาทางดาราศาสตร์ต่อไป The apparent intensity and color of starlight can be dwindled by the scattering and absorption of the earth's atmosphere. This is called atmospheric extinction, which depends on atmospheric conditions of the observing site and altitude of the targets. This research aims to study the extinction of starlight at the Thai National Observatory (TNO), with an elevation of 2,457 meters, latitude 18.57 ̊N and longitude 98.48 ̊E during a clear sky condition in November 2018. The atmospheric extinction coefficient was investigated using a reflecting telescope with a diameter of 2.4 meters, whose images were captured by a CCD camera through light filters and photometric analysis was carried out using the IRIS software package. The results showed that the atmospheric extinction coefficients were 0.57 ± 0.023 0.33 ± 0.025 0.20 ± 0.013 0.12 ± 0.013 and 0.11 ± 0.065 (magnitudes/airmass) through the wavelength filters of U, B, V, R and I, respectively. There are comparable to the atmospheric extinctions previously reported from observatories in other countries. The atmospheric extinction coefficients were also decomposed into ozone absorption, Rayleigh scattering and Mie scattering components. Ozone absorption affects primarily to the visible wavelength Rayleigh scattering dominates the ultraviolet bands but the extinction decreases rapidly as the wavelength increases. The relation of extinction due to Mie scattering from atmospheric aerosols as a function of wavelength was determined empirically and is given by kaer ( , h) = 0.078 -0.58 . This method can be useful in determining aerosol optical properties on a routine basis especially during the nighttime when standard measurement techniques are not viable. The atmospheric extinction coefficient can be used as preliminary compensation data for the TNO.References
Buchheim, B. (2005). The Magnitude and Constancy of Second-Order Extinction at a Low-Altitude Observatory Site. In The Society for Astronomical Sciences 24th Annual Symposium on Telescope Science. (pp.111). Society for Astronomical Sciences.
Chakraborty, P., Das, H.K., & Tandon, S.N. (2005). Exposure Time Calculator for IFOSC and Sky Background Estimation. Bulletin of the Astronomical Society of India, 33 (4), 513.
Dhillon, V.S., Marsh T.R., Atkinson, D.C., Bezawada, N., Bours, M.C.P., Copperwheat, C.M., Gamble, T., Hardy, L.K., Hickman, R.D.H., Irawati, P., Ives D.J., Kerry, P., Leckngam, A., Littlefair, S.P., McLay, S. A., O’Brien, K., Peacocke, P.T., Poshyachinda, S., Richichi, A., Soonthornthum, B. & Vick, A. (2014). ULTRASPEC: a High - Speed Imaging Photometer on the 2.4 m Thai National Telescope, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 444,3504–3516, doi:10.1093/mnras/stu1660
Giclas, H.L., Burnham, J.R., & Thomas, N.G. (1971). Lowell Proper Motion Survey Northern Hemisphere. Flagstaff, Arizona: Lowell Observatory.
Gorshelev, V., Serdyuchenko, A., Weber M., Chehade W., & Burrows J. P. (2014). High Spectral Resolution Ozone Absorption Cross- Sections–Part 1: Measurements, Data Analysis and Comparison with Previous Measurements Around 293 K. Atmos. Meas. Tech., 7, 609–624, doi:10.5194/amt-7-609-2014
Hale, S.J., Chaplin, W.J., Davies, G.R., Elsworth, Y.P., Howe, R., Lund, M.N., Moxon, E.Z., Thomas, A., Pallé, P.L., & Rhodes, Jr. E.J. (2017). Atmospheric Extinction Coefficients in the Ic Band for Several Major International Observatories: Results from the BiSON Telescopes, 1984–2016. The Astronomical Journal, 154(3), 89, doi.org/10.3847/1538-3881/aa81d0
Hu, B. (2011). Preliminary Results of Atmospheric Extinction Coefficient Measurements at Gaomeigu Observational Station. Chinese Astronomy and Astrophysics, 35, 199-208.
Laken, B. A., Parviainen, H., Alejandro, G. - G., Casiana, M. - T., Varela, A. M., Sergio, F. - A., & Pallé, P. (2015). Thirty Years of Atmospheric Extinction from Telescopes of the North Atlantic Canary Archipelag. Journal of Climate, 29(1), doi: 10.1175/JCLI-D-14-00600.1
Landolt, A. U. (1992). UBVRI Photometric Standard Stars in the Magnitude Range 11.5
Landolt, A. U., & Uomoto, A. K. (2007). Optical Multicolor Photometry of Spectrophotometric Standard Stars. The Astronomical Journal,133(3),768.
Mohan, V., Uddin, W., Sagar, R., & Gupta, S. K. (1999). Atmospheric Extinction at Devasthal, Naini Tal. Bulletin of the Astronomical Society of India, 27, 601-608.
Sanchez-Bajo, F., and Alvarez, D.R.-E. (2012). On the Estimation of Atmospheric Aerosol Extinction Parameters from Measurements in the Johnson–Cousins Photometric System. The Astronomical Society of Australia, 29 (1), 12–19, doi.org/10.1071/AS11037
Stalin, C.S., Hegde, M., Sahu, D.K., Parihar, P.S., Anupama, G.C., Bhatt, B.C., & Prabhu, T.P.P. (2008). Night Sky at the Indian Astronomical Observatory During 2000-2008. Bulletin of the Astronomical Society of India, 36,111-127.
Zhang, H. - H., Liu, X. - W., Yuan, H. - B., Zhao, H. - B., Yao, J. - S., Zhang, H. - W., & Xiang, M. - S. (2005). Atmospheric Extinction Coefficients and Night Sky Brightness at the Xuyi Observation Station. Research in Astronomy and Astrophysics,13 (4), 490-500.
