Next: Выводы Up: Координатные измерения на РАТАН-600 Previous: Анализ факторов, влияющих на

Наблюдения и обсуждение результатов

Наблюдения проводились в сентябре 1987 г. на Северном секторе на длинах волн 2.08, 3.9, 7.6 и 8.2 см в режиме ``неподвижного фокуса". Были выбраны точечные, достаточно сильные радиоисточники (квазары): 1055+01, 1148-00, 1226+02 и 1253-05. К моменту начала наблюдения первого в сутках источника (1055+01) вторичное зеркало и первичные облучатели выставлялись в расчетное положение и оставались неподвижными во время наблюдения всех четырех источников. В остальное время суток Северный сектор работал по другим программам наблюдений, т.е. вторичное зеркало было подвижным. Наблюдения проводились при различных состояниях погоды (см. табл. ). Приемники на длинах волн 2.08 и 3.9 см использовались в режиме диаграммной модуляции (двухлучевой прием), а на 7.6 и 8.2 см - в режиме однолучевого приема. В электрическую ось выставлялась середина между западным и восточным рупорами на волнах 2.08 и 3.9 см. ДН по прямому восхождению и склонению на уровне половинной мощности и расположение рупоров относительно электрической оси приведены в табл. .

**Table:** Параметры диаграмм и расположение первичных облучателей.
Условия		$\lambda$ ,см
		2.08	3.9	7.6	8.2
$\theta _{0.5}$	прямое восхождение	16''	31''	63''	68''
	склонение	2.2 $^\circ$	4.1 $^\circ$	8.0 $^\circ$	8.6 $^\circ$
Вынос из электрической оси		1.9	2.3	2.8	4.3
в длинах волн

**Table:** Измерения прямых восхождений источников в сентябре 1987 г. (Значения ``О-С" в таблице приведены в секундах времени.)
Сентябрь	1226+02						1148-00			Погода
1987 г.	2.08w	2.08e	3.9w	3.9e	7.6	8.2	3.9w	3.9e	7.6	$T,^\circ\,C$	p,кПа	Oблачность
2	-	-	-6.93	7.11	-16.61	-28.18	-6.83	7.25	-16.42	-	-	Низкая
3	-	-	-6.83	7.13	-16.55	-28.11	-6.81	7.04	-16.50	16	91.85	Ясно
5	-2.94	3.15	-6.90	6.94	-16.62	-28.24	-6.95	7.15	-16.64	21	91.15	Облачно
6	-2.81	3.40	-6.74	7.20	-16.52	-28.19	-6.67	7.16	-16.49	18	91.75	"
8	-2.70	3.49	-6.64	7.35	-16.37	-28.00	-6.73	7.41	-16.01	20	91.83	Ясно
9	-2.94	3.21	-6.93	7.06	-16.66	-28.29	-6.80	6.90	-16.61	22	91.60	"
11	-2.48	3.71	-6.47	7.51	-16.18	-27.84	-6.32	7.64	-16.09	18	91.89	Низкая, ветер перед дождем
12	-2.18	4.03	-6.11	7.81	-15.76	-27.37	-6.07	7.69	-15.77	20	91.67	Легкая, ветер
13	-2.87	3.35	-6.88	7.16	-16.53	-28.15	-6.53	7.44	-16.34	20	91.88	Переменная
16	-2.74	3.51	-6.76	7.30	-16.60	-28.08	-	-	-	21	91.55	"
Среднее	-2.71	3.48	-6.72	7.26	-16.44	-28.05	-6.63	7.30	-16.30
$\sigma,$ с	0.26	0.28	0.26	0.25	0.28	0.27	0.28	0.27	0.28
$\sigma,$ угл.с	3.90	4.20	3.90	3.75	4.30	4.05	4.20	4.05	4.20

Задача наблюдений состояла в определении моментов прохождения указанных выше источников через ДН радиотелескопа, работающего в режиме пассажного инструмента (координаты определялись методом вписывания гауссианы в кривую прохождения источника (Иванов 1979)). В табл. и на рис. приведены разности наблюденных и предвычисленных моментов кульминаций (``О - С").

**Figure:** Разности наблюденных и предвычисленных моментов кульминации (``О - С") по наблюдениям квазаров 1148-00 и 1226+02. (W - западный рупор, E - восточный. Среднее значение по всем дням наблюдений по каждому рупору приравнено нулю.)
$\begin{figure}\centering \vbox{\psfig{figure=o-c.ps,width=14cm,height=12cm,angle=1} } \end{figure}$

В качестве примера взяты данные по источникам 1148-00 и 1226+02 (по ним наиболее длинные ряды наблюдений).^6.3

Случайная ошибка одного наблюдения на всех длинах волн получается одного порядка и равна примерно 4'', а максимальный размах порядка 13''. Отсюда можно сделать следующие заключения:

при работе с подвижным вторичным зеркалом и однократном наблюдении не удается определять прямые восхождения точнее, чем 4'';
при наблюдениях с подвижным вторичным зеркалом на длинах волн короче 2 см уже нельзя проводить усреднение наблюдений, проведенных в разные даты (так, на длине волны 1.35 см полуширина ДН порядка 7-8'').

На рис. видно, что существует высокая степень корреляции между наблюдениями на разных длинах волн и разных источников,^6.4 т.е., по-видимому, основной вклад в величину $\varepsilon$ дает неповторяемость (ото дня ко дню) установки вторичного зеркала и первичных рупоров. Этот вывод подтверждается данными, приведенными на рис. , и в табл. .^6.5

**Table:** Дифференциальные ошибки измерения прямых восхождения.
Сентябрь	2.08e	2.08w	2.08e	3.9e	2.08w	2.08e	8.2	2.08w	3.9w	2.08e	3.9w	3.9e
1987 г.	3.9e	3.9w	2.08w	7.6	3.9e	3.9w	7.6	7.6	3.9e	7.6	8.2	7.6
2	-	-	-	9.68	-	-	11.51	-	14.04	-	21.25	23.72
3	-	-	-	9.72	-	-	11.56	-	13.96	-	21.28	23.68
3	-	-	6.19	-	-	-	11.56	-	13.94	-	-	-
5	3.79	3.96	6.08	9.72	9.88	10.05	11.62	13.68	13.84	19.77	21.34	23.56
6	3.80	3.93	6.21	9.78	10.01	10.14	11.67	13.71	13.33	19.92	21.45	23.72
8	3.86	3.94	6.19	9.73	10.05	10.13	11.63	13.67	13.99	19.86	21.36	23.72
9	3.85	3.99	6.14	9.73	10.00	10.14	11.63	13.72	14.00	19.87	21.36	23.72
11	3.80	3.99	6.20	9.71	9.99	10.18	11.66	13.70	13.98	19.89	21.37	23.69
12	3.78	3.93	6.21	9.65	9.99	10.14	11.61	13.58	13.92	19.79	21.36	23.57
13	3.81	4.01	6.22	9.65	10.03	10.23	11.62	13.66	14.05	19.88	21.27	23.69
16	3.79	4.02	6.25	9.84	10.04	10.27	11.48	13.86	14.05	20.11	21.32	23.90
Среднее	3.81	3.97	6.19	9.72	10.00	10.16	11.60	13.70	13.97	19.89	21.33	23.70
$\sigma,$ с	0.029	0.036	0.049	0.057	0.053	0.067	0.063	0.079	0.064	0.104	0.063	0.093
$\sigma,$ угл.с	0.32	0.39	0.53	0.63	0.57	0.72	0.66	0.84	0.68	1.10	0.66	0.99

Случайная ошибка получается меньше 1''.

**Figure:** Изменение расстояния между рупорами ото дня ко дню (1226+02).
$\begin{figure}\centerline{\hbox{\psfig{figure=1226.ps,width=9cm,height=6cm,angle=1}}} \end{figure}$

**Figure:** Зависимость $\varepsilon$ от расстояния между рупорами.
$\begin{figure}\centerline{\hbox{\psfig{figure=err.ps,width=9cm,height=6cm,angle=1}}} \end{figure}$

**Figure:** Оценка точности дифференциального метода определения координат на РАТАН-600. ( ``O-C"₁₂₅₃ - ``O-C"₁₂₂₆)
$\begin{figure}\centerline{\hbox{\psfig{figure=diff.ps,width=12cm,height=8cm,angle=1}}} \end{figure}$

Эта ошибка является суммой следующих составляющих:

ошибка вписывания гауссианы в кривую прохождения источника, так как из-за выноса первичных рупоров из электрической оси кривая прохождения ассиметрична^6.6;
ошибки из-за термической деформации конструкции, на которой жестко закреплены первичные облучатели (рупоры);
ошибки из-за турбулентности атмосферы;
и в меньшей степени, ошибки из-за отношения сигнал / шум (к примеру, на длине волны 3.9 см для этого источника 0.1'').

На рис. приведена зависимость $\varepsilon$ от расстояния между рупорами. По ней можно определить предельную точность координатных измерений на радиотелескопе РАТАН-600 - $\varepsilon \approx 0.3''$ . Из рисунка также видно, что при увеличении расстояния между рупорами точность несколько ухудшается. По-видимому, на больших временных масштабах турбулентность атмосферы несколько больше.

На рис. приведены значения разностей моментов кульминаций квазаров 1253-05 и 1226+02:

$\begin{displaymath}\alpha_{k(1253)} - \alpha_{k(1226)} \end{displaymath}$

Точность определения прямого восхождения 1253-05 в одном наблюдении получалась равной 0.85'' при максимальном размахе порядка 2.5''. Эта ошибка также является суммой описанных выше составляющих.

Таким образом, в этом цикле наблюдений на радиотелескопе РАТАН-600 эффект ``аномальной рефракции" не был обнаружен, хотя, как было отмечено выше, наблюдения проводились при разных погодных условиях, как хороших, так и плохих.

Рассмотрим теперь кратко результаты координатных измерений прошлых лет, проведенных в 1977 г. С мая по август на Северном секторе РАТАН-600 был проведен длительный цикл координатных наблюдений Меркурия и опорных радиоисточников 2251+15 и 0316+41 (Афанасьева и др. 1979).

**Table:** Координатные измерения в мае-августе 1977 г.
Источник	$\lambda,$ см	$\sigma,$ угл. с	Количество
			наблюдений
0316+41	1.35w	1.5	6
	1.35e	1.05	6
	2.08e	0.75	7
2251+15	2.08e	0.24	6
	2.08w^6.2	0.41	6
Меркурий	2.08e	1.4	28

В этом цикле для установки рупоров в электрическую ось системы ``главное зеркало + вторичное зеркало" использовался автоколлимационный метод (Пинчук, Стоцкий 1978). Реализованные среднеквадратичные ошибки одного наблюдения приведены в табл.

. В случае наблюдений 0316+41 все первичные облучатели имели вынос из электрической оси, а при наблюдениях 2251+15 и Меркурия в электрическую ось выставлялся восточный рупор приемника 2.08 см. (2.08e). Ошибки одного наблюдения, полученные по 0316+41 на волне 1.35 см и Меркурию на волне 2.08 см оказались немного больше 1'', что объясняется главным образом уменьшением отношения сигнал / шум.

Следовательно, и в этом цикле не имело место явление ``аномальной рефракции" с амплитудой, наблюдавшейся Альтенхоффом и др. (Altenhoff et al. 1987). В феврале 1988 г. был проведен дополнительный цикл наблюдений в режиме сопровождения источника на длине волны 1.38 см. Наблюдения проводились автором с помощью системы автоматического управления кареткой, описанной в главе . Наблюдаемый объект, в данном случае точечный радиоисточник 3С84, сопровождался ДН антенны либо на уровне максимума, либо на уровне^6.7 0.5. Наблюдения проводились на высоте над горизонтом $h = 87^\circ39'$ , при этом полуширина ДН антенны в сечении по прямому восхождению и склонению на уровне 0.5 равна соответственно 8'' и 37''. Использование метода скольжения позволило сопровождать источник в течение 70 - 80 с времени в одном наблюдении. На рис. а приводится типичный пример такого наблюдения:

кривая Б соответствует шумовой дорожке при подвижной ДН и отсутствии источника, т.е. ширина шумовой дорожки или дисперсия записи определяются только общей шумовой температурой системы;
кривая А - шумовой дорожке при сопровождении источника, т.е. в этом случае дисперсия шума должна определяться кроме общей шумовой температуры системы еще и дополнительными шумами, обусловленными:

1.
точностью сопровождения,
2.
возможными ``дрожаниеми" изображения из-за атмосферных турбуляций.

На рис.

,б те же наблюдения, что и на рис.

а, но с другим временем интегрирования сигнала: $\tau = 3.6$ с. Для сравнения на рис.

приведены кривые сопровождения источника на длине волны 1.35 см на 100-метровом параболоиде, взятая из выше указанной работы Альтенхоффа и др.

**Figure:** Типичные примеры сопровождения. ( а - радиоисточник 3C84 на длине волны 1.38 см ( А) и запись шумовой дорожки того же радиометра при неподвижной ДН и отсутствии источника ( Б). Время интегрирования $\tau = 0.1$ с.; б - то же, что и а, но при $\tau = 3.6$ с.)
$\begin{figure}\hbox{\psfig{figure=copr_my.ps,width=16cm,height=13cm,angle=1} } \end{figure}$

**Figure:** Сопровождение источника 1226+02 на 100-метровом параболоиде при наличии ``аномальной рефракции". (Длина волны 1.35 см; А - сопровождение на максимуме ДН, Б - на уровне половинной мощности. Рисунок взят из (Altenhoff et al. 1987)).
$\begin{figure}\hbox{\psfig{figure=copr_oth.ps,width=16cm,height=5cm,angle=1} } \end{figure}$

Полагая вклад общей шумовой температуры системы в дисперсию шума одинаковой для кривых А и Б, что вполне естественно, можно оценить суммарную дисперсию, обусловленную ошибками сопровождения и атмосферой:

$\begin{displaymath}\sigma = \sqrt{\sigma_A^2 - \sigma_B^2} \end{displaymath}$

Для наблюдения 16 февраля, приведенного на рис.

а, она получилась равной $\sim 0.1''$ . Результаты всех наблюдений в этом цикле приведены в табл.

**Table:** Результаты координатных измерений в феврале 1988 г.
Дата	$\sigma$ ,	Ветер,	Температура,	Давление,	Облачность
	угл. с	м/с	$^{\circ}\,C$	мбар
11.02.88	0.13	1	+4	915	Ясно
12.02.88	0.10	2	+4	915	''
14.02.88	0.17	0	0	918	Небольшая
15.02.88	0.10	2	+3	917	Ясно
16.02.88	0.09	2	+3	917	''
23.02.88	0.22	6-8	-4	907	Идет снег
24.02.88	0.09	7	-1	915	Облачно
25.02.88	0.10	2	-1	917	Небольшая

Как видно из таблицы, в этом цикле также не наблюдалось влияние атмосферы на амплитуду ошибки более чем $\sim 1''$ .

Next: Выводы Up: Координатные измерения на РАТАН-600 Previous: Анализ факторов, влияющих на

Vladimir Chernenkov
2000-10-09