Kanzelhöhe Solar Observatory

Rakouská Observatoř Kanzelhöhe patří k Ústavu fyziky při Karl-Franzens University Graz, Katedra geofyziky, meteorologie a astrofyziky. Nachází se poblíž města Gerlitzen nedaleko Villachu (v Korutanech na hranicích s Itálií). Jejím úkolem je realizace experimentálního výzkumu, čímž přispívá k celosvětovému pozorování v rámci výzkumných sítí. Hlavní oblastí, na kterou se observatoř zaměřuje od svého založení, je pozorování Slunce. S rostoucím zájmem veřejnosti o proměny klimatu byla oblast výzkumu rozšířena i do této oblasti ve smyslu vlivu variace slunečního záření a jeho interakce s atmosférou. Pozorovací programy jsou definovány vědeckými cíli pracovních skupin.

Dobré klimatické podmínky pro dlouhodobé pozorování, zejména na podzim a v zimě, činí z Kanzelhöhe ideální doplňkovou observatoř pro velké slunečních dalekohledy na celém světě, ale i pro družicové systémy ke sledování Slunce. Observatoř na poli sluneční fyziky spolupracuje především s astronomy a geofyziky ve Štýrském Hradci, ale také na mezinárodní celosvětové úrovni.

Činnost observatoře je financována Rakouskou akademií věd a vládou v Korutanech.

Vědecké cíle

Fyzika Slunce

Fyzika slunečních erupcí a doprovodných jevů

dynamika a vývoj erupcí
zásobování energií a transportní procesy
tvorba a šíření vlnových jevů

Cyklus sluneční aktivity

souvislost globálních parametrů (např. sluneční rotace nebo celkového ozáření)
vývoj v několika cyklech a jejich srovnání - sekulární variace
asymetrie hemisfér

Fyzika atmosféry a výzkumu životního prostředí

záření a stopové plyny
přenos slunečního záření v atmosféře, procesy přenosu energie a chemie atmosféry
přírodní a antropogenní vlivy na teplotu, vlhkost a množství ozónu v atmosféře
sledování klimatu

Výstupem činnosti vědeckých skupin na základě vědeckých cílů observatoře jsou data a pozorování pro mezinárodní datové archivy a veřejnou službu.

Vybavení pro pozorování Slunce

Patrolní dalekohledy pro pozorování Slunce

Patrolní (hlídkové) pracoviště využívá několik dalekohledů refraktorů na společné paralaktické montáži. Bylo zprovozněno na začátku 70. let minulého století a od té doby je průběžně vylepšováno. Původně bylo navádění montáže za Slunečním diskem řešeno pomocí 2 párů fotodiod umístěných do dráhy světla v Hα-dalekohledu. Ve správném umístění byly všechny diody vystaveny stejnému signálu. V případě, že nebyly, vznikal rozdílový signál, ze kterého byly získány hodnoty korekcí pro hodinový úhel a deklinaci. V současnosti je montáž řízena na základě polohy obrazu Slunce na čipu CCD kamery.

Dalekohled pro kresby fotosféry

Jedná se o refraktor (d/f – 1/1650 mm) s připojeným projekčním zařízením pro zákresy slunečních skvrn, díky částečně zrcadlovému systému je obraz převrácený (západ vlevo). Promítaný sluneční disk má průměr kolem 25 cm což odpovídá zvětšení asi 100krát.

Dalekohled pro sledování fotosféry v oblasti "solar continuum"

Čočkový dalekohled (d/f = 130/1950 mm) s filtrem na vlnové délce 546 nm a pološířkou 10 nm. Teleskop pracuje od roku 1989. Zařízení je rovněž doplněno o projekční objektiv, který má velmi nízké zkreslení. Původním záznamovým médiem byl fotografický film. V roce 2007 byl dalekohled rekonstruován a dnes je používán jako Kanzelhöhe Photosphere Telescope (KPT). Je vybaven 4 Mpix, 10bit, CCD kamerou (Kanzelhöhe Photosphere Digital Camera - KPDC), která umožňuje pořizovat 10 snímků za sekundu. Díky tomu je možné vybírat pro zpracování kvalitní snímky (podle aktuálních atmosférických podmínek). Expoziční čas se pohybuje kolem 2,5 - 25 ms a je automaticky řízen, aby bylo dosaženo konstantního exponování. Normální rychlost snímáni je 1 snímek/min.

Hα-dalekohled

Refraktor (d / f = 100/2000 mm) je vybaven Lyotovým filtem od firmy Zeiss pro spektrální čáru Hα (656,3 nm) s pološířkou asi 0,07 nm. Jako tepelná ochrana slouží interferenční filtr s pološířkou asi 10 nm. Lyotův filtr je laditelný mírným natočením polarizátorů a způsobuje jen malou degradaci filtračních vlastností. Jeho pomocí je možné provádět i pozorování v křídlech čáry Hα na úrovní ± 0,15 nm. Rozdělovač paprsků umožňuje použití dvou detektorů současně.

systém 1: vysokorychlostní Hα zobrazovací systém - během aktivních fází, erupcí, snímá frekvencí 5 snímků za minutu pomocí 10 bitové kamery s vysokým dynamickým rozsahem
systém 2: Hα systém s vysokým rozlišením - využívá 4 Mpix, 12bit, CCD kameru s gigabitovým síťovým rozhraním. Umožňuje pořídit 7 snímků za sekundu a díky tomu je možné vybírat nejlepší snímky podle atmosférických podmínek. Doba expozice na cca 4 - 25 ms je řízena automaticky, aby bylo dosaženo rovnoměrné expozice v sérii snímků. Snímání obrazu probíhá při vysoké sluneční aktivitě rychlostí 10 snímků za minutu a 1 snímek za minutu ve standardním režimu.

Vápníkový Ca-K dalekohled

Refraktor (d / f = 110/1650 mm) s filtrem pro spektrální čáru Ca II K (393,4 nm). Aby bylo možné zobrazit na CCD čipu celý sluneční disk, je do optické osy dalekohledu vložen druhý optický systém a efektivní ohnisková vzdálenost je zkrácena na 1500 mm. Ca II K interferenční filtr je typu DayStar a má pološířku propustnosti asi 0,15 nm. Efektivní pološířka ve spojení s optickým systémem je 0,3 nm. V přední části Ca filtru jsou navíc dva interferenční filtry pro snížení teploty uvnitř systému. Tyto filtry jsou nutné pro zachování konstantní provozní teploty Ca filtru, který jinak nemá stabilní vlastnosti propustnosti.

Detektorem je 4 Mpix, 12bit, CCD kamera připojena přes gigabitovou linku, pořizuje 7 snímků za sekundu, což dovoluje výběr kvalitních snímků, doba expozice je v oblasti od cca. 5-100 ms a je řízena automaticky, aby se dosáhlo rovnoměrné exponované série obrázků. Velký rozsah expozičního času je způsoben Rayleigho rozptylem v zemské atmosféře. Díky němu závisí intenzita záření po průchodu atmosférou na výšce Slunce nad obzorem a ani vlnová délka čáry Ca II K není v průběhu dne konstantní. Standardní snímání obrazu probíhá rychlostí 1 snímek za minutu, v době vysoké sluneční aktivity 10 snímků za minutu.

Kanzelhöhe archiv - Kanzelhöhe Electronic Archiving System - KEAS

Observatoř provozuje veřejný portál KEAS a nabízí uživatelům přístup k online-archivu.

UV-B Network Rakousko

Rakouské spolkové ministerstvo zemědělství, lesnictví, životního prostředí a vodního hospodářství realizuje projekt zaměřený na sledování UV záření a jedna z měřících stanic je na observatoři Kanzelhöhe. Senzory slouží jednak jako širokopásmový detektor pro stanovení globálního záření na vlnových délkách UV záření majících efekt na lidskou kůži. Kromě toho se měří elektronicky i řada meteorologických parametrů, jako je teplota vzduchu, relativní vlhkost, stejně jako doba trvání slunečního svitu v celém spektru. Pro širokopásmový záznam slunečního záření v oboru UV-A a UV-B záření se používají pyranometery, které jsou v nepřetržitém provozu na plošině na střešní části budovy observatoře.