Coeficiente de extinção atmosférica com uma câmera de todo-céu

Abstract

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-graduação em Física, Florianópolis, 2014.Câmeras de todo céu são uma ótima alternativa para o estudo das condições atmosféricas em um sítio astronômico. Neste trabalho serão descritos três métodos para calcular o coeficiente de extinção atmosférica com o uso da SASCA (SOAR AllSky Camera), uma câmera de todo céu localizada no Cerro Pachón. Desenvolvemos um programa em Python que calcula azimute e altitude para as estrelas e os converte para coordenadas de pixel sobre o CCD. Comparando as posições calculadas para um grupo de estrelas com suas posições reais nas imagens nós podemos determinar a distorção causada pela câmera. Depois de mapear as distorções nós sabemos exatamente em qual pixel a estrela cai em qualquer data e hora. Criamos tabelas das posições das estrelas e fizemos a fotometria em todas elas por meio da rotina PHOT do IRAF. Essas tabelas foram convertidas em tabelas de magnitude aparente versus massa de ar para cada estrela em um certo instante. Para calcular o coeficiente de extinção atmosférica desenvolvemos um sistema fotométrico baseado nos filtros utilizados pela SASCA. Com esses dados calculamos o coeficiente de extinção atmosférica de primeira e segunda ordem por meio da lei de Bouguer tradicional. Também calculamos o coeficiente de primeira ordem com a lei de Bouguer modificada de forma a não necessitar da magnitude de fora da atmosfera de cada estrela. Descreveremos um novo método que calcula o coeficiente de forma instantânea ao utilizar as variações de magnitude de diversas estrelas em posições diferentes do céu em um mesmo instante. Faremos comparações entre nossos métodos e os valores atuais para o coeficiente de extinção atmosférica na região do Cerro Pachón.<br>Abstract : All sky cameras are a great alternative to the study of atmospheric conditions in an astronomical site. In this work we describe three methods for the calculation of the atmospheric extinction coefficient with the use of SASCA (SOAR AllSky Camera), an allsky camera located at Cerro Pachon.We developed a Python program that calculates azimuth and altitude for he stars and then converts them to pixel coordinates on the CCD. Comparing the positions calculated for a group of stars with their actual positions on the images, we can determine the distortion caused by the camera. After mapping the distortions we know exactly in which pixel a star falls on any date and time. We then created tables of star positions and did the photometry of them all on each image using the IRAF routine PHOT. These photometry tables are subsequently converted into multiple tables with apparent magnitude versus air mass for each star at a given instant.To calculate the atmospheric extinction coefficient we developed a photometric system based on the SASCA filters. With these data we calculate the atmospheric extinction coefficient of first and second order with the traditional Bouguer s law.We also calculated the first order coefficient with a modified Bouguer s law so as to not require the magnitude from outside the atmosphere for each star. We describe a new method to calculate the coefficient in an instantaneous way by using magnitude variations of several stars at different sky positions in the same instant. We will compare our methods and the current values for the atmospheric extinction coefficient in the region of Cerro Pachón