ラジオメータを用いた大気位相補償の研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10640240
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 原 忠徳 国立天文台, 地球回転研究系, 助教授 (60000171)
• 研究分担者: 佐藤 克久 国立天文台, 水沢観測センター, 助手 (90178715) ; 久慈 清助 国立天文台, 地球回転研究系, 助手 (40132675) ; 笹尾 哲夫 国立天文台, 地球回転研究系, 教授 (20000177) ; 三好 真 国立天文台, 地球回転研究系, 助手 (50270450) ; 亀谷 収 国立天文台, 水沢観測センター, 助手 (70202025)
• キーワード: 大気伝播遅延ゆらぎ / ラジオメータ / 22GHz吸収線 / コンチニュウム成分 / 2チャンネル / 10mアンテナ / 空間的差動ラジオメータ

研究概要

地上において、天体電波観測を行う上で、地球大気による伝播遅延のゆらぎは、最も大きな障碍の一つになっている。われわれは、空間的差動ラジオメータの開発を行い、大気位相ゆらぎを観測し、大気の影響を相殺する方法を研究したので、その結果を報告する。
上で述べたような目的には、高い空間分解能と二つの方向を素早く切り替えることができるアンテナが必要である。本研究においては、デジタル技術により高速で駆動することができる、水沢の10mアンテナが使用された。このアンテナは天体電波を受信するために使用されているものである。このシステムにラジオメーターとしての機能の付加し、大気の輝度温度を測定した。当システムの受信機の帯域は2GHzと、2チャンネル水蒸気ラジオメータを構成するためには、可成り狭いものであった。しかし、水蒸気が多いと考えられる日に行った観測から当システムは水滴等によるコンチニュウム成分の除去を行う上で、効果的に機能していることが確かめられた。またアンテナを天頂に固定し、大気輝度温度を観測し、超過光路長(EPL)に変換した時系列データから、アラン標準偏差を求めると、大気位相ゆらぎに特徴的なゆらぎ特性を捉えていることが分かった。このことを受けて、アンテナの高度角は一定にし、方位角を5°と10°だけ約20秒間隔で変化させ、二方向におけるEPLの差の時系列データからアラン標準偏差を求めると、天体の離隔に対応する時間スケールで、フリッカー周波数雑音から白色位相雑音へと変化していることが確かめられた。このことによって、当システムが空間的差動ラジオメータとして、機能することが確認された。
しかしながら、観測システム諸定数から予想されるものより5倍程度大きいシステム雑音がある。また系統的な輝度温度の増加が存在しているようであり、さらなる改良が望まれる。

研究成果

• [文献書誌] Sato, K.-H.: "Development of an Ultra Stable Fiber Optic Frequency Distribution System using an Optical Delay Control Module"IEEE Transactions on I. And M.. 40, 1. 1-6 (2000)
• [文献書誌] Izumiura, H.: "SiO Maser Survey of the Galactic Disk IRAS Sources. I. 15°< 1 < 25°Near End of the Galactic Bar"The Astrophys. J. Supple. 125. 257-276 (1999)
• [文献書誌] Omodaka, T.: "The Enormous Outburst of the 7.9km/sec Water-Maser Feature in Orion KL"Publ. Astron. Soc. Japan. 51. 333-336 (1999)
• [文献書誌] Herrnstein,J.R.: "A geometric distance to the galaxy NGC4258 from orbital motions in a nuclear gas disk"Nature. 400. 539-541 (1999)
• [文献書誌] Wulse, J. -P.: "Precise Determination of the Coordinate Systems for the Yohkoh Telescopes and the Application of a Transit of Mercury"Solar Physics. 180. 131-156 (1998)
• [文献書誌] Nishio, M.: "HXT Observations of Impulsive Flares, Solar Physics with Radio Observations"Proc. of Nobeyama Symposium 1998. (in press). (1998)
• [文献書誌] 原忠徳: "差動ラジオメータを用いた大気位相補償実験"1999年度VLBIシンポジウム集録. (印刷中). (1999)
• [文献書誌] 佐藤克久: "多チャンネル水蒸気ラジオメータによる超過光路長の推定精度"1999年度VLBIシンポジウム集録. (印刷中). (1999)
• [文献書誌] Hara, T.: "Atmospheric phase stability at NAO, Mizusawa"1998年度VLBIシンポジウム集録. 108-111 (1998)
• [文献書誌] 原忠徳: "位相モニタによる大気位相ゆらぎ測定"VERAで明らかにする宇宙研究会集録. 207-209 (1999)
• [文献書誌] 佐藤克久: "能動型超高安定基準信号伝送システムの開発"平成10年度高エネルギー加速研究機構技術研究会集録. 153-156 (1999)