Site en françaisView this website in English Zoeken

Persbericht

Publicatie van een nieuw referentie-zonnespectrum: het spectrum SOLAR-ISS

19 december 2017 - De nauwkeurige registratie van het zonnespectrum van buiten de aardatmosfeer en zijn variabiliteit is van essentieel belang voor:

  • de zonnefysica
  • de fotochemie van de aardatmosfeer
  • hun invloed op het klimaat op aarde.

De rol van de variabiliteit van de zon op ons klimaat blijft een onderwerp van groot wetenschappelijk en maatschappelijk belang.

Een internationaal wetenschappelijk team, waaronder het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA), heeft met grote nauwkeurigheid een nieuw referentie-zonnespectrum bepaald op basis van metingen door het SOLAR/SOLSPEC-instrument aan boord van het Internationaal Ruimtestation ISS.

Dit onderzoek werd in november 2017 gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Astronomy and Astrophysics.

 

Het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA) en het Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS, het vroegere Service d’Aéronomie van het CNRS) werken al sinds de jaren 1970 samen om het spectrum van de zonnestraling en zijn variabiliteit op te meten.

De ontwikkeling van het “SOLar SPECtrum” (SOLSPEC) instrument is het resultaat van deze jarenlange wetenschappelijke en technische samenwerking tussen LATMOS, als project manager, en het BIRA, ondersteund door het Belgisch Federaal Wetenschapsbeleid BELSPO. Een eerdere versie van dit instrument heeft reeds tijdens meerdere (ESA en NASA) ruimtemissies het zonnespectrum opgemeten. SOLSPEC heeft een onmiskenbare internationale reputatie verworven dankzij de ontwikkeling van het ATLAS-3 referentie-zonnespectrum.

Internationaal Ruimtestation ISS

Het onlangs gepubliceerde onderzoek[1] is een stap verdergegaan en gebruikt metingen van SOLAR/SOLSPEC, een verbeterde versie van het instrument dat in de SOLAR-payload, gekoppeld aan de COLUMBUS-module van het Internationaal Ruimtestation, geïntegreerd werd (Figuur 1). Het onderzoek leverde uiteindelijk een nieuw referentie-zonnespectrum op: SOLAR-ISS.

 

SOLAR in ISS
Figuur 1: Instrument SOLAR/SOLSPEC aan boord van het Internationaal Ruimtestation. SOLAR/SOLSPEC registreerde het spectrum van de zon in de periode van 5 april 2008 tot 15 februari 2017. Credits: NASA & ESA

 

Heel uiteenlopende onderzoeksdomeinen vereisen kennis over het referentie-zonnespectrum:

  • zonnefysica
  • atmosferische fotochemie
  • klimatologie

Voor een correcte bepaling is het noodzakelijk de absorptie van het zonlicht door de aardatmosfeer in de metingen te vermijden door de zon vanuit de ruimte waar te nemen. Dit vraagt om robuuste instrumentatie die bestand is tegen de ruimteomgeving. Een diepgaand voorafgaand onderzoek was dan ook noodzakelijk.

Vooraleer SOLAR/SOLSPEC in een baan rond de aarde werd gebracht, werd uiterst minutieus werk verricht in de optische laboratoria van het BIRA:

  • tijdens de ontwikkelingsfase van de optica, mechanica en elektronische componenten
  • voor de radiometrische karakterisatie van het instrument

SOLAR/SOLSPEC is ontworpen om absolute metingen van de spectrale belichting uit te voeren. Met andere woorden, SOLAR/SOLSPEC meet de hoeveelheid licht die per seconde, per oppervlakte-eenheid en per golflengte (kleur) ontvangen wordt. Deze kalibratie werd uitgevoerd aan het PTB (Physikalish-Technische Bundesanstalt) in Duitsland, waar SOLAR/SOLSPEC werd blootgesteld aan kalibratiebronnen.

 

Sleutelelementen voor dit nieuwe referentie-spectrum

Dankzij het gebruik van ingebouwde lampen (secundaire ijking) was het mogelijk om de kalibratie tijdens de missie te behouden. Deze traceerbaarheid is een van de sleutelelementen die dit nieuwe referentie-spectrum en de registratie van de spectrale variabiliteit van de zonnestraling mogelijk gemaakt hebben.

SOLAR-ISS is het resultaat van de samenwerking op gebied van dataverwerking tussen het BIRA en LATMOS. Dit is tot dusver het meest uitgebreide spectrum en bestrijkt een spectraal gebied van ultraviolette, zichtbare en infrarode golflengtes, gaande van 165 tot 3000 nm, met een nauwkeurigheid van om en bij de 1%.

De ‘in orbit’-operaties werden uitgevoerd in perfecte coördinatie met het Belgische controlecentrum B.USOC (Belgian User Support and Operations Center).

SOLAR in ISS
Figuur 2: SOLAR-ISS, nieuw referentie-zonnespectrum.

 

Invloed van de variabiliteit van het zonnespectrum op ozon in de stratosfeer

De gegevens van het SOLAR/SOLSPEC-instrument bestrijken bijna een volledige zonnecyclus (van 2008 tot 2017). Ze zijn essentieel voor het modelleren van:

  • het klimaat van de aarde
  • de chemie van de atmosfeer.

De invloed van de variabiliteit van de zon op de atmosfeer en het klimaat is verbonden aan complexe mechanismen. Gedurende een 11-jarige zonnecyclus is de variabiliteit in het UV-gebied zelfs groter (~5-10%) dan deze van de totale zonnestraling (0.1%). De variabiliteit in het UV heeft echter een rechtstreekse invloed op de concentratie van ozon en de temperatuur in de middelhoge atmosfeer. Dit brengt dynamische veranderingen teweeg die, volgens recent onderzoek, de circulatie in de lagere atmosfeer kunnen beïnvloeden.

Een referentie-zonnespectrum en de precieze meting van de variabiliteit van het zonlicht in het ultraviolet dragen bij tot de vooruitgang van dit onderzoek.

 

Contact:

 

Referentie:

[1]
SOLAR-ISS: A new reference spectrum based on SOLAR/SOLSPEC observations
, M. Meftah, L. Damé, D. Bolsée, A. Hauchecorne, N. Pereira, D. Sluse, G. Cessateur, A. Irbah, J. Bureau, M. Weber, K. Bramstedt, T. Hilbig, A. Sarkissian, R. Thiéblemont, M. Marchand, F. Lefèvre, S. Bekki, Astronomy and Astrophysics, November 2017.

Link naar de website van het Federaal Wetenschapsbeleid
Link naar de Federale Portaalsite