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多普勒改正

已有 3101 次阅读 2015-7-4 08:56 |个人分类:知识|系统分类:科研笔记| 多普勒改正

      由于地球自转和公转,对于同一目标发出的谱线来说,观测到的频率是不断变化的。为了便于分析,我们需要采用一个变化较为缓慢的参考系,通常采用本地静止参考系(LSR)。于是,对于望远镜数据处理系统而言,多普勒改正(即变换参考系)就成为了一项重要工作。多普勒改正要做的事情是改正观测站围绕地心的转动、地心围绕地月质心的转动、地月质心围绕太阳的转动,或者进一步改正太阳在本地静止坐标系的运动。
      虽然各个数据处理软件都号称有多普勒改正的工具,但是如果仔细考察,可能最底层的工具都是一样的,这也容易理解,因为多普勒改正在原理上并不复杂。PyAstronomy$^1$里的PyAstronomy.pyasl.helcorr用到了REDUCE$^2$包里的IDL程序helcorr.pro,速度精度是1 m/s。IRAF里的多普勒改正用到的是一个Fortran程序$^3$,速度精度是0.6 m/s。helcorr.pro还有一个python版本$^4$,完全是对IDL版本的改写,速度精度还是1 m/s。helcorr.pro用到了baryvel.pro$^4$,用于计算地心相对太阳的运动(BARY VELOCITY)。baryvel.pro的IDL版本有一个/JPL选项,可以使用JPL ephemeris文件JPLEPH.405,根据例子中的数据可以发现使用和不使用JPLEPH.405有大约0.05%的差别。hellcorr.pro中引用baryvelo.pro时没有加/JPL选项。除了计算地心相对太阳的运动,还需要改正地球的转动(DIURNAL VELOCITY)。估计一下地球转动速度,“坐地日行八万里”,地球转动速度大约是0.5 km/s。所以初步判断,多普勒改正的主要误差来源于地心相对于太阳的运动的计算。

参考文献
1. http://pyastronomy.readthedocs.org/en/latest/pyaslDoc/aslDoc/baryvel.html

2. http://www.astro.uu.se/~piskunov/RESEARCH/REDUCE/
3. http://tdc-www.harvard.edu/iraf/rvsao/bcvcorr/bcv.f
4. http://www.lpl.arizona.edu/~ianc/python/_modules/astrolib.html
5. http://idlastro.gsfc.nasa.gov/ftp/data/



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