Blitzspektrum mit Transmissionsgitter

[Sander Slijkhuis]

Stark !

Ich wusste eigentlich nicht ob man beim Blitz ein Kontinuum oder Linien zu erwarten haette.
Ist das hellblaue eine OIII Linie (aber dafuer ist die Dichte doch zu hoch??), oder ein Artefakt der Weissausgleich?
Lustig dass man an der 2en und 3en Ordnung die helleren Stellen viel besser erkennt als im 0en Ordnung-Bild selbst..

Sander

[Rainer Ehlert]

Hallo,

Ich habe mir mal erlaubt das Bild i RSpec zu öffnen. Angehängt ein screenshot. Das was al profil dargestellt wird ist das was sich zwischen den beiden dicekn Orangelinien befindet.

Kalibriert ist es leider nicht denn ich weiss nicht wo ich anfangen soll

[Richard Walker]

Hallo zusammen

Wie ein Blitzspektrum aussehen sollte (vorwiegend N II und O II Emissionen) und welche Linien man dort sehen sollte, könnt ihr hier nachlesen, pp. 9 und 10, Tafel 2:

http://www.ursusmajor.ch/downloads/emissionsspektroskopie-v-1_1.pdf

Beim echten Blitzspektrum sollten angeblich die H- Balmer Linien deutlicher zu sehen sein als beim Gasanzünder Funkenspektrum. Werde das Spektrum demnächst versuchen auszuwerten. Bin momentan über beide Ohren mit den SQUES Tests beschäftigt .

Dass Martin mit den ca. 200m Abstand nicht übertrieben hat, ist auf der Aufnahme gut sichtbar. Sonst wäre morgens um 3 Uhr kein derart aufgehellter Himmel neben dem Blitzkanal sichtbar...

Gruss

Richi

[Martin Dubs]

Hallo Rainer,

ich denke, so geht das nicht besonders gut. Mir scheint, Du hast noch einen Background subtrahiert, von Zeilen daneben, wodurch sich das sonderbare Profil der ersten Ordnung ergibt, vom eigentlichen Spektrum ist kaum etwas zu sehen. Mit diesem schönen Spektrum sollte sich noch mehr machen lassen.
Besser gehts mit IRIS, mit den Befehlen L_ADD und L_PLOT. Dabei habe ich den unteren Rand ausgewählt, wo der Blitz nahezu senkrecht verläuft:

Das Spektrum kommt dann etwa wie folgt heraus:

Bearbeitung in IRIS

Darin sind neben der Nullten Ordnung und dem Kontinuum 3 Linien sichtbar, die ionisiertem Stickstoff und H-alpha zugeordnet werden könnten, siehe http://www.atoptics.co.uk/fz655.htm:

Kalibrierung?

Blitz Kalib.PNG (Array KiB) 23086-mal betrachtet

Das wärs, was ich so auf die schnelle herausgefunden habe, kann natürlich noch verfeinert werden, z.B. mit slant und tilt.

Gruss, Martin

[Richard Walker]

Hier mein Auswerteversuch. Das Blitzspektrum ist massiv diffuser als das "verwandte" Profil, erzeugt mit einem Kleinfunken. Die Kalibration, resp. Linienidentifikation war entsprechend schwierig und erfolgte aufgrund von Profilen aus oben zitierter Literaturstelle (R. Orville, Tucson Arizona). Bei der Originalaufnahme habe ich mit Maxim DL zuerst die Farbinformation entfernt. Anschliessend mit dem IRIS Befehl l_add y1 y2 die Streifen aus der entsprechnend horizontierten Aufnahme geschnitten. Profilerzeugung und Auswertung erfolgte in Vspec.

Gruss

Richi Walker

[Rainer Ehlert]

Hallo Rainer,

ich denke, so geht das nicht besonders gut. Mir scheint, Du hast noch einen Background subtrahiert, von Zeilen daneben, wodurch sich das sonderbare Profil der ersten Ordnung ergibt, vom eigentlichen Spektrum ist kaum etwas zu sehen. Mit diesem schönen Spektrum sollte sich noch mehr machen lassen.

Hallo Martin,

Du hast vollkommen recht. Danach habe ich mir auch mal den unteren Rand angesehen aber war zu faul noch ein message zu senden " Shame on Me "

Ich werde mal mit der Originalaufnahme spielen.

Echt interessant.

Also ein paar stunden später:

Gewählter Auschnitt

und so sieht das in RSpec dann aus. Habe Richards Analyse zur Kalibrierung verwendet.

Danke für die Erklärungen. Wieder was dazugelernt.

[Martin Dubs]

Hallo Rainer, Richi,

mit Eurer Kalibrierung bin ich nicht ganz einverstanden.
Hier mein Versuch:
Processing in IRIS:

Preprocessing mit Tilt, Slant

File als .dat abgespeichert.
Kalibrierung in ISIS:
zuerst Pixel < 300 abgeschnitten
weiter H-alpha und Nullte Ordnung mit lineareer Kalibrierung,
dann weitere Linien zugeordnet:

mit Polynom 3. Grades

Blitz Calibration.PNG (Array KiB) 23030-mal betrachtet

ergibt folgende zugeordnete Linien:

zugeordnete Linien

Neben H-alpha und H-beta sind einige der Linien von ionisiertem Stickstoff sichtbar:
aus NIST (http://physics.nist.gov/PhysRefData/Handbook/Tables/nitrogentable4.htm)
Int. Lambda [A]
   50  3995.00
   30  4447.03
   40  4630.54
   40  5005.15
   40  5679.56
   30  5941.65
   40  6482.05
   40  6610.56
Dies scheint mir besser zu passen. Auch erstreckt sich die Kameraempfindlichkeit nicht bis ins UV, wo die meisten Gläser absorbieren und die Nullte Ordnung erscheint bei Wellenlänge 0.
Hier noch mein kalibrierter File, zur weiteren Analyse:

Gruss, Martin

[Rainer Ehlert]

Hallo Martin.

Danke vielmals. Habe die nullte Ordnung einfach ignopriert um die Peaks den werten der ersten Kalibrierung anzupassen, aber das ist natürlich ein krasser Fehler gewesen den das Spektrum ist ja mit der nullten Ordnung verwachsen.

Werde es mal nach deiner Anleitung versuchen.

[Martin Dubs]

Hallo Martin,

da das Blitzspektrum so schön ist, habe ich mir erlaubt, auch im ARAS Forum auf unsere spektroskopischen Tätigkeiten in der Schweiz zu verweisen:
http://www.spectro-aras.com/forum/viewtopic.php?f=8&t=368&p=1249#p1249

Gruss, Martin

[Richard Walker]

Hallo Martin

Was mir neben dem Vorgehen an Deiner Kalibrationsvariante überzeugt ist das Auftreten der NII 5002-5007 Linie. Die ist bei den reinen Funkenspektren immer mit Abstand die intensivste und die habe ich bei meinen "Trial and Error" Versuchen (ohne Einbezug der 0-ten Ordnung) nie vernünftig einbeziehen können. Ohne saubere Kalibrationsgrundlage bleibt das ganze natürlich spekulativ, auch wenn bekannte "Literaturlinien" einbezogen werden. Zudem sind die Emissionen auch infolge des nahen Einschlags zusätzlich verbreitert und diffus.

Als nächstes werde ich versuchen (gemäss Recherchen in "professioneller Manier") nachts bei einem ca. 20 - 30km entfernten Gewitter mit dem Spaltspektrografen Reflexionen an Horizontwolken zu spektroskopieren. Falls es regnet sollte dies mit Teleskop und angeschlossenem Spaltspektrografen auch von "indoor" aus durch das geschlossene Fenster möglich sein - es muss ja lediglich Licht bei offenem Kameraverschluss "gesammelt" werden. So gewonnene Spektren sehen in der Literatur den "Funkenspektren" wesentlich ähnlicher, d.h. besser aufgelöst und die Profile können zudem präzise mit der Lampe kalibriert werden.

Gruss

Richi

[Martin Dubs]

Hallo Richi,

die Aufnahme von höher aufgelösten Spektren ist sicher eine gute Idee. Wenn man beim NIST etwas genauer hinschaut, sieht man nämlich, dass die N II Linien nicht so einfach sind, sondern sich aus mehreren Komponenten mit unterschiedlichen Ji und Jk zusammensetzen (siehe z.B. http://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lines_form.html, dann weiter mit N II), was zum Teil in der unterschiedlichen Breite der Linien im obigen Spektrum angedeutet ist. Dazu müsste man noch Linien von Sauerstoff sehen, denke ich, was aber bei niederaufgelösten Spektren schwierig wird. Da aber die intensivsten Linien so schön gepasst haben (+/- 2-3 A, bei 40 A/Pixel), kann die Zuordnung wohl nicht ganz falsch sein.

Hallo Martin,

wenn Du mit der gleichen Anordnung noch ein Spektrum von Vega aufnehmen könntest, wäre auch eine Bestimmung der Response möglich und damit eine Bestimmung der Linienintensitäten und ev. Verlauf des Kontinuums. Damit sollte sich die Temperatur im Blitzplasma abschätzen lassen. Achtung: nicht überbelichten und ein Check , ob die Intensität auch linear verläuft. Oft ist noch eine Gammakorrektur bei der Aufnahme eingeschaltet.

Gruss, Martin

[Richard Walker]

Hallo Martin (Dubs+Huwiler)

Das Spektrum (und selbstredend auch das zugehörige Grotrian Diagramm) von N II ist sehr komplex. Deswegen gebe ich in solchen Fällen jeweils den ungefähren Bereich an, wo das Linienbüschel schwerpunktmässig auftritt. Dass für die Kalibration die Einzellinie mit der höchsten Intensität (hier 5005.15) gewählt wird liegt sicher auf der Hand. Dass sich der ionisierte Sauerstoff OII etwas "versteckt", ist auch auf dem beiliegenden Spektrum des Grillanzünder Funkens zu sehen. Bei einem höher aufgelösten Blitzspektrum, dessen Auflösung nicht durch die scheinbare Breite des Plasmakanals begrenzt wird, müssten daher diese Linien ebenfalls erscheinen.

PS: Martin Huwiler hat zum Zeitpunkt der Blitzaufnahme, ca. morgens kurz vor Vier, wohl noch nicht geahnt, welche Aktivitäten er damit in der Spektroskopieszene auslösen wird... Ich wohne in ca. 3km Entfernung in der Nachbargemeinde. Da es bei ums dreimal ganz in der Nähe eingeschlagen hat (einmal hat sogar das Telefon geläutet), bin ich ebenfalls erwacht und habe als Meteofreak fasziniert die West-Ost Zugbahn dieser weit und breit einzigen, sehr kleinen (Durchm. einige km), aber sehr Blitz- und niederschlagsintensiven Zelle auf dem RADAR verfolgt. Da zu diesem Zeitpunkt keine Kaltfront über der Schweiz lag, die Druckverteilung aber sehr flach war, wurde sofort klar, dass es sich hier nur um die Auswirkung des sog. "Morgenthermik Effekts" handeln konnte. Wenn die Atmosphäre während der Nacht sehr labil geschichtet wird, reichen frühmorgens die ersten Sonnenstrahlen in der oberen Atmosphäre, um wie der Funke im Pulverfass eine massive Konvektion in Gange zu setzen. Dies wurde übrigens am nächsten Tag auch von Meteo Schweiz so bestätigt.

Gruss

Richi

[Richard Walker]

Hallo zusammen

Hier wie angekündigt der gelungene Versuch ein DADOS Blitzspektrum via Wolkenreflexion zu gewinnen. Das C8 Teleskop mit DADOS und Atik314L+ wurde im Wohnzimmer aufgebaut und zielte durch das geschlossene Fenster auf den bewölkten Westhorizont. (Prophylaktisch die Anmerkung an Puristen: Meine Ausrüstung ist nicht wasserdicht...). Die Gewitterzelle zog gestern vor Mitternacht in West-Ost Richtung über die Zentral- und Nordostschweiz. Sie war so breit, dass insgesamt 7 Belichtungen à 180 Sekunden im 2x2 Binningmodus realisiert werden konnten. Am Ende wurden die drei bestgelungenen Aufnahmen ausgewertet. Da die Wolkenbasis tief lag, ist selbst bei diesen kurzen Belichtungszeiten auf sämtlichen Aufnahmen die gesamte Pracht der Lichtverschmutzung mit aufgezeichnet worden und musste (mit Fitswork) subtrahiert werden. Pro Aufnahme konnte so das Licht von ca. 5-10 Blitzschlägen "aufintegriert" werden. Etwas rätselhaft die intensive CN Emission bei ca. 3900A. In zwei Literaturstellen ist sie ausgewiesen. In den restlichen ist dort nur unauffälliges verzeichnet. Sonst sind die meisten Emissionen relativ komplexe breite Blends von OII, NII, OI, NI. Das Rohprofil ist nur wellenlängenkalibriert.

Beste Grüsse

Richi Walker

[Dieter Goretzki]

Hallo zusammen,

die Blitz-Spektren sich ja sehr beeindruckend, habe aber keine Ahnung davon.

Deshalb meine Frage:

Woher kommt denn die starke H-alpha Linie in Emission ?
Wasserstoff ist doch in der Atmosphäre kaum vorhanden.

Viele Grüße
Dieter

[Christian Netzel]

Hallo Dieter,
vermutlich dissoziiert das vorhandene Wasser in der Atmosphäre im Blitzstrahl zu elementarem Wasser- und Sauerstoff. Für eine Anregung bis auf n=3 oder noch höher (Hgamma ist auch zu sehen) dürfte die Temperatur in einem Blitz wohl auch ausreichen.
Viele Grüße
Christian

[Dieter Goretzki]

Hallo Christian,

das ist aber eine gewagte Hypothese. Also Wasser in Wasserstoff und
Sauerstoff zu spalten gelingt doch nur unter sehr moderaten Verhältnissen,
wie z.B. der Elektrolyse.
Im Blitz-Spektrum sind doch sehr hoch angeregte Linien von Stickstoff und
Sauerstoff vorhanden (zumindest als solche gekennzeinet). Dies entspricht doch den
Ionisationverhältnissen wie bei einem O - oder B - Stern. Da ist doch H-alpha
praktisch nicht mehr existent, weil aller Wasserstoff ionisiert ist.
Man mag natürlich einwenden, dass man bei den Blitz-Spektren nicht mehr
einfach LTE annehmen kann und mit NLTE kenne ich mich nicht aus.
Nee, die H-alpha Linien sind mir physikalisch noch nicht so richtig erklärlich.
Noch ein Einwand:
Es gab doch mal Versuche die Uratmosphäre (H2, H2O, CH4, NH3 ....) mit elektrischen
Entladungen (Blitze) zu malträtieren. Dabei hat man doch Aminosäuren gefunden.
Dies geht doch nur, wenn u.a. der Wasserstoff als Proton vorliegt und reagieren kann.
Reine Protonen zeigen aber keine H-alpha Emission.

Da sieht man mal, so ein Blitz-Spektrum ist doch hoch interessant.

Viele Grüße
Dieter

[Christian Netzel]

Hallo Dieter,
Da ist nichts gbewagtes und auch kein Widerspruch zu Deinen Aussagen. Bei genuegend hohen Temperaturen (ein paar tausend K reichen) wird Wasser in O und H gespalten. H wird erst bei T >= 10000 K nennenswert ionisiert.
Viele Gruesse
Christian

[Christian Netzel]

PS. Warum gibt es auf der Sonne kein Wasser? Wie enstand die Knallgasexplosion in Fukushima? Die Erklaerung liefert das Massenwirkungsgesetz der Chemie bzw. die Boltzmann-Verteilung.
Christian

[Martin Dubs]

Hallo Kollegen,

hier wieder mal etwas zum Thema Blitzspektrum, diesmal zum Thema Kugelblitz, gefunden in der NZZ:
http://www.nzz.ch/wissenschaft/uebersicht/spektroskopische-vermessung-eines-phantoms-1.18235717
Weitere Details dazu findet Ihr hier:
http://physics.aps.org/articles/v7/5

mit Videospektrum, das ausgewertet wurde:

http://prl.aps.org/abstract/PRL/v112/i3/e035001

Die Wellenlängenkalibrierung kann an Hand des ursprünglichen Blitzspektrums überprüft werden.

Ob damit der Kugelblitz erklärt wird, sei dahingstellt, trotzdem interessante Lektüre.
Übrigens: Für nächsten Samstag habe ich etwas zur Nova Del 2013 und zur Flusskalibrierung vorbereitet.

Gruss, Martin