私が開発中の磁場逆算ソフトの特徴と、その結果の紹介です
開発途上ですが、2002年7月13日現在での状況を述べています。
1) この方法の特徴
この方法は、まず第一に、一般に弱い磁場とみなされる500G以下の磁場
ベクトルに対応する Stokes Profile の理論的・経験的近似式を用いて磁場
ベクトル成分を概算するが、それらの導出結果が主にベクトルの視線方向傾
斜角による再現性のある依存性を持っている事を利用し、それを補正する事
により、弱い磁場に留まらず、1500G程度の強度の磁場ベクトルについ
てまで再現が可能な様に発展させた事が開発の一番の特徴である。
2)求まる物理量
現在、
「磁場の絶対値」、「視線方向傾斜角」、「方位角」、「大気運動速度(ド
ップラー速度)」(、「視線方向磁場成分」、「視線垂直方向磁場成分」)
が算出される。
今後、「ノイズの大きさ」、「速度勾配」、「フィリングファクター」、の
順に、順次導出パラメータを追加して行く予定
3)仮定
ここでは、弱い磁場の Stokes Profile が、磁場のない場合の大気物理量の
微小量の変動によるプロファイルの変化として近似した、例えば "Solar
Observations: Techniques and Interpretation" (by Collados Sanchez &
Vazquez) に示されている理論式を、大まかな基準として使用可と仮定し、
利用している。(この式では、直線偏光Q,Uプロファイルが、Iの波長に
関する2階微分に比例すると近似しているが、2つのσ成分が独立でない
実際の大気においてはこれは正確には成り立たない。しかし、上野の実験
によれば、この近似は経験的には良い近似である結果が出ているので、ここ
ではこの式を近似式として適当な物と仮定している。)
また、現段階において、このプログラムは、吸収線形成
大気のフィリングファクターは1、高さ方向速度勾配は無し、と仮定
している。(この仮定は今後外して行く予定。)
4)磁場導出方法
このプログラムでの磁場導出までの過程は以下の通り。
1)I+V、I−Vの2つのプロファイルの、吸収線の絶対的中心波長に
対する非対称性から、「大気運動の速度(ドップラー速度)」を算出。
その後、それに対応する波長シフト量を各 Stokes Profile について
補正。
2)前述弱い磁場近似式を用い、I,Vプロファイルより「視線方向磁場
成分」を導出。I,Q,Uプロファイルより「視線垂直方向磁場成分」
と「方位角」を導出。
3)2の「視線方向磁場成分」と「視線垂直方向磁場成分」より、「傾斜
角」と「磁場の絶対値」を算出
4)3の「磁場の絶対値」と「傾斜角」についての補正関数を用い、補正
された「傾斜角」を導出。
5)3の「磁場の絶対値」と4の「傾斜角」についての補正関数を用い、
補正された「磁場の絶対値」を導出。
6)3の「磁場の絶対値」と4の「傾斜角」、2の「方位角」についての
補正関数を用い、補正された「方位角」を導出。
7)5の「磁場の絶対値」と4の「傾斜角」を用い、補正された「視線方
向磁場成分」と「視線垂直方向磁場成分」を算出。
註)4、5、6における補正関数は、いくつかのモデル磁場ベクトルに対
して数値計算(一本コードによる)によって求めたプロファイルから
得た物理量を解析する事によって求めている。
5)長所、短所
長所:
・現在、ノイズが0、フィリングファクターが1、速度勾配無し、のプロフ
ァイルに対し、磁場の絶対値が1500Gより小さいベクトルに関して、
その磁場の大きさを高精度で再現できている。
例えば、オリジナルの磁場の絶対値が0〜100Gの場合、その再現され
た磁場の絶対値の誤差は0.859G。100〜800Gの場合、誤差は
3.50G程度にとどまる。その他の物理量に関しても、誤差の割合は同
様に1%程度の低いものになっている。
・現在、ノイズに対する処置は行なっていないが、視線方向磁場成分はノイ
ズに対する依存性は低く、ほぼノイズ0の場合と同じ値を返す。
また、速度場の値もほぼノイズに依存せず再現が可能。
・現在、フィリングファクターの効果を取り入れていないが、フィリングフ
ァクターが小さくなっても、方位角の値は5°程度の誤差の範囲内で再現
が可能。
・現在、速度勾配の効果を取り入れていないが、磁場の絶対値や傾斜角はこ
の影響は小さく、速度勾配が無い場合とほぼ同程度の値を返す。
短所:
・現在、視線垂直方向磁場成分のノイズに対する依存性が大きいため、1%
程度のノイズが存在する場合、導出された磁場の絶対値は、オリジナルの
磁場が300G程度より小さくなると、それより有意に大きな値として返
される。同様に傾斜角、方位角も磁場が弱い場合、大きな誤差を伴って返
される。
・現在、フィリングファクターの効果を取り入れていないため、フィリング
ファクターが小さくなると、磁場の絶対値はそれに応じた小さな値を返す。
また、速度場も磁場の無い周辺大気の速度場に近い値に近付き、傾斜角は
90°に近付く。
・現在、速度勾配の効果を取り入れていないため、速度勾配の効いたプロフ
ァイルからは、速度値はその平均的な一定の値を返す。
一方、方位角は傾向の掴みにくい一見ランダムな誤差を伴った値を返す。
以上