Tomography of the Solar Corona with the Metis Coronagraph I: Predictive Simulations with Visible-Light Images
Tomography of the Solar Corona with the Metis Coronagraph I: Predictive Simulations with Visible-Light Images
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使用 Metis Coronagraph I 进行日冕层析成像：使用可见光图像进行预测模拟
DOI：
10.1007/s11207-022-02047-9
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
2.8
通讯作者：
Manchester, Ward B.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Vásquez, Alberto M.;Nuevo, Federico A.;Frassati, Federica;Bemporad, Alessandro;Frazin, Richard A.;Romoli, Marco;Sachdeva, Nishtha;Manchester, Ward B.
太阳轨道器/气象仪记录了日冕的全太阳可见光偏振亮度(-)图像。本文研究了METIS天气观测程序在层析重建全球日冕电子密度三维(3D)分布中的应用。在其生命周期内，该任务到太阳的距离将在一定范围内，而其太阳纬度将会跨越。在这项工作中，探索了这种轨道复杂性对断层重建造成的限制。利用预测的太阳轨道信息和利用Alfvén Wave太阳大气模型(AWSoM)对日冕的3D-MHD模拟，计算了合成Metis图像的时间序列，并将其作为数据试图对该模型进行层析重建。这些数值实验是在太阳最小和太阳最大的情况下进行的。在这两种情况下，图像都是从三个轨道段合成的，对应于梅蒂斯观测的极端几何条件：远日点、近日点和最大太阳纬度。对于每种情况，详细讨论了可以重建的高度范围、所需的数据收集周期以及重建的准确性。总而言之，−1每天至少有四幅图像的气象天气观测方案提供了足够的数据来尝试在飞行任务的整个生命周期内进行层析重建，这一要求完全符合当前天气方案两到三个小时的节奏。该程序将允许使用不同值的时间序列图像的节拍进行层析成像实验，用于馈送重建。它的节奏也将提供连续的机会来选择图像，避免高动态事件，这损害了断层重建的准确性。
TheSolar Orbiter/Metiscoronagraph records full-Sun visible-light polarized brightness (-) images of the solar corona. This work investigates the utility of a synoptic observational program ofMetisfor tomographic reconstruction of the three-dimensional (3D) distribution of the electron density of the global solar corona. During its lifetime, the mission’s distance to the Sun will range over, while its solar latitude will span. The limitations that this orbital complexity poses on tomographic reconstructions are explored in this work. Using the predicted orbital information ofSolar Orbiterand 3D-MHD simulations of the solar corona using the Alfvén Wave Solar atmosphere Model (AWSoM), time series of syntheticMetis-images were computed and used as data to attempt tomographic reconstruction of the model. These numerical experiments were implemented for solar-minimum and solar-maximum conditions. In both cases, images were synthesized from three orbital segments, corresponding to extreme geometrical conditions of observation byMetis: aphelion, perihelion, and maximum solar latitude. The range of heights that can be reconstructed, the required data-gathering period, and the accuracy of the reconstruction, are discussed in detail for each case. As a general conclusion, aMetissynoptic observational program with a cadence of at least four images day−1provides enough data to attempt tomographic reconstructions during the whole lifetime of the mission, a requirement well within the two- to three-hour cadence of the current synoptic program. This program will allow implementation of tomography experimenting with different values for the cadence of the time series of images used to feed reconstructions. Its cadence will also provide continuous opportunities to select images avoiding highly dynamic events, which compromise the accuracy of tomographic reconstructions.
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