turbulensi atmosfer dan model fisik instrumen

8/17/2019 Turbulensi Atmosfer Dan Model Fisik Instrumen

1/30

1

Turbulensi atmosferdan model fisik

instrumenMahasena Putra

KK Astronomi

FMIPA – ITB10 November 2009


2/30

2

Outline

Limit difraksi dan seeing

Atmosfer Bumi

Turbulensi, teori Active/adaptive optics

Sistem akuisisi data Citra kalibrasi

Signal to Noise (S/N) ratio


3/30

3


The smallest

angular separation

two objects can

have before they

significantly blur

together is given by

Airy disk

sin 1.22d


4/30

4


Kawah di Bulan Bintang ganda


5/30

5

Atmosfer Bumi


6/30

6

Atmosfer Bumi::komposisi

Atmosfer Kering:

Kandungan air ~ 1%


7/30

7

Atmosfer Bumi::troposfer

Lapisan ini berada pada level yang terrendah,campuran gasnya paling ideal untukmenopang kehidupan di bumi. Dalam lapisanini kehidupan terlindung dari sengatan radiasi

yang dipancarkan oleh benda-benda langitlain. Dibandingkan dengan lapisan atmosferyang lain, lapisan ini adalah yang paling tipis(kurang lebih 15 kilometer dari permukaantanah). Dalam lapisan ini, hampir semua jenis

cuaca, perubahan suhu yang mendadak, angintekanan dan kelembaban yang kita rasakansehari-hari berlangsung.


8/30

8

Atmosfer Bumi::stratosfer

Perubahan secara bertahap dari troposfer kestratosfer dimulai dari ketinggian sekitar 11km. Suhu di lapisan stratosfer yang palingbawah relatif stabil dan sangat dingin yaitu -

70oF atau sekitar - 57oC. Pada lapisan iniangin yang sangat kencang terjadi denganpola aliran yang tertentu. Awan tinggi jeniscirrus kadang-kadang terjadi di lapisan palingbawah, namun tidak ada pola cuaca yangsignifikan yang terjadi pada lapisan ini.


9/30

9

Atmosfer Bumi::mesosfer

Kurang lebih 25 mil atau 40km diataspermukaan bumi terdapat lapisantransisi menuju lapisan mesosfer.Pada lapisan ini, suhu kembali turunketika ketinggian bertambah, sampaimenjadi sekitar - 143oC di dekatbagian atas dari lapisan ini, yaitukurang lebih 81 km diatas permukaanbumi. Suhu serendah inimemungkinkan terjadi awannoctilucent, yang terbentuk darikristal es.


10/30

10

Atmosfer Bumi::termosfer

Transisi dari mesosfer ke termosfer dimulaipada ketinggian sekitar 81 km. Dinamaitermosfer karena terjadi kenaikan temperaturyang cukup tinggi pada lapisan ini yaitu sekitar

1982oC. Perubahan ini terjadi karena serapanradiasi sinar ultra ungu. Radiasi inimenyebabkan reaksi kimia sehinggamembentuk lapisan bermuatan listrik yangdikenal dengan nama ionosfer, yang dapatmemantulkan gelombang radio. Sebelummunculnya era satelit, lapisan ini bergunauntuk membantu memancarkan gelombangradio jarak jauh.


11/30

11

Atmosfer Bumi::eksosfer

The outermost layer of Earth's atmosphereextends from the exobase upward. Here theparticles are so far apart that they can travelhundreds of km without colliding with one

another. Since the particles rarely collide, theatmosphere no longer behaves like a fluid.These free-moving particles follow ballistictrajectories and may migrate into and out ofthe magnetosphere or the solar wind. Theexosphere is mainly composed of hydrogenand helium.


12/30

12

Temperatur dan kerapatan


13/30

13

Indeks refraksi cahaya

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b9/Refraction-with-soda-straw.jpg


14/30

14

Turbulence, eddies


15/30

15

Turbulence, eddies


16/30

16

Turbulence, eddies


17/30

17

Active/adaptive optics

Local thermal control

Active optics is typically the term used for

the removal of global, low-order Zernike

polynomial effects at low frequency (< few

Hertz).

Adaptive optics is typically the term used for

the correction of high frequency (few to1000 Hz) wavefront disturbances by

atmospheric turbulence.

http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/tambahan001.ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/tambahan001.ppt


18/30

18

Active optics


19/30

19

Adaptive optics


20/30

20

0 .

6

a r

c s e c


21/30

21

Sistem Akuisisi Data


22/30

Diagram Skematis

Source signal

Observing

systemRaw data

Data archive

Preliminary reduction

Quick-look data

Commands,

optimization

Interactive analysis

Full analysis

Data

bank

Images, spectra …

Publication Images,spectra …

Statistical

analysis,

modelling

Malasan, priv. com.


23/30

23

Instrumen Pengamatan

Instrumen yang akan digunakan dalam pelatihan ini adalah

teleskop Vixen VMC200L dan kamera CCD ST-402ME.

Berikut spesifikasi instrumen tersebut:

Teleskop

Teleskop : Vixen VMC200L

Jenis Optik : Catadioptrical Reflector

Diameter : 200 mmPanjang fokus : 1950 mm (f / 9.75)


24/30

24

Spesifikasi Detektor (SBIG Catalog Product )

Kamera : CCD ST-402ME

Ukuran Citra : 765 x 510 piksel

6.9 x 4.6 mmJumlah Piksel : 390000

Ukuran Piksel : 9 x 9 mikron

Full Well Capacity : 100000 e-

Dark Current : 1e-

/piksel/s pada 0o

CFilter : RGB

Medan Pandang : 12’ x 8’

Resolusi : 0.952”/piksel x 0.952”/piksel

Optik


25/30

25

Prinsip

Reduksi

Data BIAS or ZERO FRAMES:

Flush chip of all previousdark and photoelectrons,

then 0 second integration DARK FRAME: Timed

exposure with shutterclosed.

FLAT: Exposure throughentire optical system

pointed at evenlyilluminated screen --typically mounted on insideof telescope dome (``GreatWhite Spot").


26/30

26

Citra BIAS

http://localhost/var/www/apps/conversion/AS4103_Astrofisika_Pengamatan_01_0910/ASTR%20511,%20Majewski%20%5bFALL%202005%5d_%20Lecture%20Notes_CCD_reduction.files/bias4.jpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/AS4103_Astrofisika_Pengamatan_01_0910/ASTR%20511,%20Majewski%20%5bFALL%202005%5d_%20Lecture%20Notes_CCD_reduction.files/bias3.jpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/AS4103_Astrofisika_Pengamatan_01_0910/ASTR%20511,%20Majewski%20%5bFALL%202005%5d_%20Lecture%20Notes_CCD_reduction.files/bias2.jpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/AS4103_Astrofisika_Pengamatan_01_0910/ASTR%20511,%20Majewski%20%5bFALL%202005%5d_%20Lecture%20Notes_CCD_reduction.files/bias1.jpg


27/30

27

Citra FLAT

http://localhost/var/www/apps/conversion/AS4103_Astrofisika_Pengamatan_01_0910/ASTR%20511,%20Majewski%20%5bFALL%202005%5d_%20Lecture%20Notes_CCD_reduction.files/flat4z.jpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/AS4103_Astrofisika_Pengamatan_01_0910/ASTR%20511,%20Majewski%20%5bFALL%202005%5d_%20Lecture%20Notes_CCD_reduction.files/flat3z.jpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/AS4103_Astrofisika_Pengamatan_01_0910/ASTR%20511,%20Majewski%20%5bFALL%202005%5d_%20Lecture%20Notes_CCD_reduction.files/flat2z.jpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/AS4103_Astrofisika_Pengamatan_01_0910/ASTR%20511,%20Majewski%20%5bFALL%202005%5d_%20Lecture%20Notes_CCD_reduction.files/flat1z.jpg


28/30

28

Kalibrasi Citra

http://localhost/var/www/apps/conversion/AS4103_Astrofisika_Pengamatan_01_0910/ASTR%20511,%20Majewski%20%5bFALL%202005%5d_%20Lecture%20Notes_CCD_reduction.files/after.jpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/AS4103_Astrofisika_Pengamatan_01_0910/ASTR%20511,%20Majewski%20%5bFALL%202005%5d_%20Lecture%20Notes_CCD_reduction.files/FlatD.jpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/AS4103_Astrofisika_Pengamatan_01_0910/ASTR%20511,%20Majewski%20%5bFALL%202005%5d_%20Lecture%20Notes_CCD_reduction.files/before.jpg


29/30

29

Signal to Noise Ratio

1.0857

S S S

N S

S GC GC

N GC

N

m S

http://localhost/var/www/apps/conversion/AS4103_Astrofisika_Pengamatan_01_0910/ASTR%20511,%20Majewski%20%5bFALL%202005%5d_%20Lecture%20Notes_CCD_reduction.files/after.jpg


30/30

30

Terimakasih…

turbulensi atmosfer dan model fisik instrumen

Documents