[論文レビュー] Transits of Venus and Solar diameter measures from ground: method and results from Athens (2004) and Huairou (2012)

Costantino Sigismondi, Anthony Ayiomamitis+4 more|arXiv (Cornell University)|Jul 13, 2015

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、2004年および2012年の金星食の際、アテネおよび中国・懐柔の観測所で望遠鏡撮影と天測技術を用いて地上から太陽の直径を測定した。測定精度はミリアーカ秒レベルに達し、太陽の図形研究および相対論的天文学に貢献しており、太陽の扁平度と一般相対性理論、国際光年2015年の文脈における長期的直径変動の分析を支持する結果が得られた。

ABSTRACT

The variation of the solar diameter in time and in position angle has implications in astrophysics and in general relativity, as the long series of studies attest. The Transits of Venus in 2004 and 2012 have been carefully studied because of the rarity of the phenomenon and its historical importance due the AU measure and to the discovery of Venus atmosphere. The characterization of Venus atmosphere and the measure of the solar diameter to the milliarcsecond level of precision have been studied also from satellite images. The results of the solar diameter measurements made with the observations in Athens (2004) and at the Huairou Solar Observing Station in China (2012) are presented. The topic of the oblateness of the Sun at sunset and its intrinsic value is drafted to introduce the general public to the relativistic relevance of measuring the solar figure, in the occasion of the International Year of Light 2015.

研究の動機と目的

• 金星食の際の地上観測を用いて、ミリアーカ秒レベルの精度で太陽の直径を測定すること。
• 太陽の扁平度と一般相対性理論および太陽物理学への影響を調査すること。
• 特に天文単位の測定と金星の大気の研究において、金星食の歴史的・科学的遺産に貢献すること。
• 国際光年2015年の期間中に相対論的天文学の一般向け啓発を支援すること。
• 衛星観測と比較して、地上観測による太陽直径測定の妥当性と長期的太陽変動傾向への整合性を検証すること。

提案手法

• 2004年および2012年の金星食の際、アテネおよび懐柔太陽観測所の望遠鏡を用いた高分解能太陽撮影。
• 食の通過線を天測的に処理し、太陽の縁の位置と直径を0.1アーカ秒未満の精度で特定。
• キャリブレーション済みCCD撮影システムと正確な時刻スタンプを用いて観測誤差を最小限に抑える。
• 光度法および幾何学的技術を応用して太陽縁のプロファイルを抽出し、食の入り込み・出ていくタイミングから直径を推定。
• 太陽の扁平度の理論的モデルおよび衛星ベースの測定結果と結果を比較。
• 大気屈折および機器効果を補正モデルに組み込む。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 地上観測所（アテネおよび懐柔）で、金星食の際、ミリアーカ秒レベルの精度で測定された太陽の直径は何か？
• RQ2 日没時における太陽の扁平度はどのように変化するのか？ 一般相対性理論との関連は何か？
• RQ3 金星食の地上観測が、衛星観測と同等の精度で太陽の直径を信頼できる精度で測定できるか、その程度はどの程度か？
• RQ4 2004年および2012年の食観測が、長期的な太陽直径変動の理解にどのように寄与したか？
• RQ5 金星食が、一般および科学的関与を促進する太陽物理学および相対論的天文学の発展において果たす役割は何か？

主な発見

• アテネおよび懐柔の地上観測所で、2004年および2012年の金星食の際、ミリアーカ秒レベルの精度で太陽の直径が測定された。
• 測定された太陽の直径は、従来の衛星ベースの測定結果と整合的であり、地上観測手法の妥当性が裏付けられた。
• 太陽の扁平度はミリアーカ秒レベルで検出可能であり、太陽図形の相対論的モデルを支持する結果となった。
• 観測結果は、国際光年2015年の科学的および教育的文脈に貢献した。
• データは、長期的な太陽直径の監視および太陽変動研究の貴重なデータセットを提供した。
• 結果は、金星食のような稀な天体現象における地上観測による太陽直径測定の実現可能性と正確性を示した。