12.3 Durchführung der Messungen und ihre Bearbeitung

Die Messungen bestehen in der Registrierung des in einer Photodiode durch die lokale Flächenhelligkeit der Sonne ausgelösten Photostroms. Die Photodiode ist zentral in der Fläche eines Sonnenprojektionsschirmes (siehe Abb. 5) eingebaut. Durch eine im Vergleich zum Sonnenbild kleine Öffnung in einer kegelförmigen Blende wird jeweils nur von einem kleinen Flächenstück die Helligkeit bestimmt. Bei den Messungen wird die Sonnenscheibe zunächst zentral zur Meßblende eingestellt, dann zu Beginn der Messungen die Sonne mit der Feinbewegung in Rektaszension außerhalb des Projektionsschirmes gestellt und durch die tägliche Bewegung über den Schirm laufen gelassen.

Abb. 5: Ansicht des Sonnenprojektionsschirmes P mit aufgesetztem Kegel K zur Abschirmung der hinter der zentralen Öffnung befindlichen Diode vor schrägem Strahleneinfall. Das Teleskop ist so einzustellen, daß der Scheibenmittelpunkt $\overline{\rm M}$ der Sonne zentral durch die Meßöffnung im Kegel läuft. Die Durchgangszeit ( $\Delta t)_{\odot}$ der Sonne durch die Meßblende wird dadurch bestimmt, daß mit einer Stoppuhr die Zeitdifferenz zwischen den Kontakten des linken Sonnenrandes ($t_1$) mit dem Sockel des Kegels und des rechten Sonnenrandes ($t_2$) gemessen wird. Die scheinbare tägliche Bewegung der Sonne ist $v_{\odot} \ [^{\circ}/s]$.
Die Registrierung des ausgelösten Photostromes erfolgt auf einem Schreiber. Abb. 6 zeigt ein charakteristisches Bild einer derartigen Registrierung. Für deren quantitative Auswertung ist die

Abb. 6: Registrierkurve der Randverdunklung der Sonne mit einem feststehenden Teleskop. In der Nähe des Sonnenrandes steigt die Intensität der gemessenen Strahlung durch das Streulicht langsam an (Teil 1). Der anschließende steile und praktisch lineare Anstieg umfaßt die Zeitspanne $\Delta t_2$ vom ersten Kontakt des endlich ausgedehnten Detektors E mit der Sonnenstrahlung bis er vollständig erfaßt ist (Teil 2). Erst danach wird der durch die Randverdunklung geprägte Intensitätsverlauf $R(x)$ über die Sonnenscheibe (Teil 3) registriert. Die Festlegung des Nullpunktes des Ausschlages am Schreiber erfolgt mit Hilfe der Durchgangszeit der Sonne durch eine Marke bei feststehendem Fernrohr.
Festlegung des Nullpunktes des Ausschlages $R(x) = \sin \vartheta$ wichtig, d.h. die Bestimmung der Stellen in der Registrierung, an denen der Sonnenrand den Detektor gerade erfaßt bzw. ihn verläßt. Diese Festlegung soll über die Bestimmung der Durchgangszeit $(\Delta t)_{\odot}$ der Sonne durch eine Marke am Schirm erfolgen. Aus der Schreibergeschwindigkeit $v_{\rm s}$ [cm/s] läßt sich der Sonnendurchmesser $D_{\odot}$ [cm] entsprechend dem Maßstab der Registrierung berechnen. Außerdem ist noch eine Korrektur an $D_{\odot}$ anzubringen, die die Zeit berücksichtigt, in der die Sonnenscheibe den endlich ausgedehnten Detektor gerade erfaßt bis sie ihn ganz bedeckt. Mit dem Einpassen dieses Durchmessers in die Registrierung wird der Nullpunkt der Registrierungen für die Werte der Randverdunklung festgelegt. Bei diesem Verfahren ist auf eine möglichst genaue Zentrierung des Sonnenbildes bezüglich der Meßblende zu achten. Ziel der Messungen ist es, Intensitätsverhältnisse $\frac{I(0, \vartheta)_ {\lambda}}{I(0,0)_{\lambda}}$ entsprechend der Gleichungen (13), (17) zu bestimmen. Die Verbindung zwischen den Meßwerten $R(x)$ und den Intensitäten $I(\tau, \vartheta)_{\lambda}$ stellt die Beziehung

$$I(\tau, \vartheta)_{\lambda} \ = \ \frac{R (x)_{\lambda} \cdot V (\lambda)}{c \cdot k(\lambda)}$$ (18)

mit $k (\lambda) = a(\lambda) \cdot o(\lambda) \cdot d(\lambda) \cdot e(\lambda)$ her. In der Korrekturfunktion $k(\lambda)$ bedeuten

$a(\lambda)$   : relative Durchlaßfunktion der Erdatmosphäre, 


$o(\lambda)$ : relative Durchlaßfunktion der Teleskopoptik, 


$d(\lambda)$ : relative Durchlaßfunktion der Filter, 


$e(\lambda)$ : Empfindlichkeit der Photodiode und 


$V(\lambda)$ : Verstärkung der Schreiberempfindlichkeit
$[\frac{\rm mV}{\rm cm}]$.


$c$ : ist ein Proportionalitätsfaktor [cm$^2 \cdot {\rm s} \cdot {\rm cm}
\cdot {\rm mV} \cdot {\rm J}^{-1}$].

Während die Werte der empirischen Funktionen $o(\lambda)$, $d(\lambda)$ und $e(\lambda)$ instrumentell festgelegt sind, hängen die Werte $a(\lambda)$ in starkem Maße von meteorologischen Faktoren ab. Bei der Bildung des Verhältnisses

$$\frac{I(\tau, \vartheta)_{\lambda}}{(\tau, 0)_{\lambda}} \ = \ \frac{R(x)_{\lambda}}{R(x)_{\lambda}}$$ (19)

kürzen sich die Faktoren weg.