Векторный магнитограф — это телескоп , который может оценивать трехмерный вектор магнитного поля на удаленном теле с разрешенным линейчатым спектром . Магнитографы полезны для изучения Солнца , потому что поверхностное магнитное поле важно для создания и поддержания солнечной короны и вызывает явления солнечных вспышек и космической погоды .
Векторные магнитографы измеряют продольную (прямую) составляющую магнитного поля отдельно от поперечных (плоскостных) составляющих, используя различные аспекты зеемановского расщепления , влияющие на длину волны спектральных линий излучения и/или поглощения в присутствии магнитного поля. Зеемановское расщепление вызвано тем, что отдельные атомы намагничиваются из-за циркулирующего движения электронов .привязан к ним. Испускание или поглощение фотона изменяет магнитный момент атома. В магнитном поле фотоны, испускаемые с разной поляризацией, приобретают или теряют энергию в зависимости от их ориентации относительно окружающего магнитного поля, изменяя характеристики спектральной линии — некоторые компоненты поляризации смещаются в синюю или красную сторону относительно опорной длины волны линии. , в множитель, пропорциональный напряженности поля.
В частности, составляющая света с круговой поляризацией смещается по длине волны пропорционально напряженности поля в направлении наблюдателя, а сдвиг длины волны вертикальной и горизонтальной линейно-поляризованных составляющих измеряет напряженность поля в этих направлениях.
Векторный магнитограф работает в очень узком диапазоне волн вокруг одной спектральной линии , например, линии «Fe I» 525,02 нм нейтрального (неионизированного) железа . Измеренные сдвиги длины волны составляют доли пикометра . Для измерения полного спектрального профиля линии с такой точностью требуется спектрограф с высокой дисперсией и много времени для сбора достаточного количества фотонов для точного измерения. Например, SOLIS требуется около часа, чтобы собрать поляризованные спектральные профили по всему Солнцу, а Hinode , недавно запущенному космическому аппарату с 0,5 -метровымСолнечному телескопу на борту требуется около часа, чтобы охватить поле площадью 164 квадратных угловых секунды (1% Солнца) с очень высоким пространственным разрешением. Другие типы магнитографов используют изображения с узкополосным фильтром для измерения первых нескольких моментов спектральной линии и работают намного быстрее: инструмент HMI на борту Обсерватории солнечной динамики будет создавать векторную магнитограмму каждые несколько минут.
Эффект расщепления антисимметричен вдоль луча зрения, но симметричен поперек луча зрения, поэтому поперечная составляющая поля может быть измерена только с точностью до -1: в векторном магнитографе существует неоднозначность 180 ° . измерения части магнитного поля, которая перпендикулярна линии визирования прибора.
Известные существующие векторные магнитографы включают IVM в обсерватории Мис на Гавайях, SVM в солнечной обсерватории Удайпур , Индия, инструмент SOLIS в Национальной солнечной обсерватории (строго говоря, SOLIS — это сканирующий спектрополяриметр ) и узкополосный фильтрограф на космическом корабле Hinode . . Запланированные инструменты включают векторный поляриметр на Солнечном телескопе передовых технологий , который планируется построить в 20-х годах, и инструмент HMI на борту Обсерватории солнечной динамики , запущенный в феврале 2010 года.