
Lenghu遗址位于西希腾山的当地峰会,该山区位于阿尔蒂山脉以东和基地亚河盆地的北部边缘。它的地理坐标为38.6068°N,93.8961°E,高度为4,200 m。Lenghu地点在东半球占据了独特的地理位置,并弥合了Mauna Kea(155.8246°W),Atacama(70.4042°W)和金丝雀群岛(17.8577°W)之间的巨大差距。这将形成一个完美的基于地面的,高质量的观测站网络,准备好科学发现,包括搜索外科行星上的生活迹象,引力波爆发的电磁对应物,高价值短暂性瞬态事件,由太空传播的触发器警告,这些事件在很狭窄的时间窗口中需要在很狭窄的时间窗口窗口中进行32,33和更多。
根据过去30年在三个当地气象站收集的气候记录,年平均降水量约为18毫米,年度阳光超过34,3435。从现场到当地辅助基地Lenghu镇,然后通过道路和铁路网络到中国发达地区的土地运输非常方便。最近的国际机场,高速公路通道和邓仓的货运火车站都只在该镇250公里之内。Lenghu镇的高度仅为2,700 m,距离该地点80公里,这为该地点提供了舒适的条件。该基础架构为现场的未来活动提供了良好的物流(扩展数据图1)。
通过使用LH-CAM图像分析和SQM的集成天空亮度记录的平滑度来得出清晰的夜晚。Lenghu几乎没有人造光污染。因此,在LH-CAM图像上,任何云都会在新月之夜或月球在地平线下18°或更多时阻止星形背景,并在图像上留下深色斑块。当月亮在相机的视野中,云将直接可见。On sky brightness curves of the SQM, clouds make darkening or brightening fluctuations patterns depending on the moon age, and the amplitudes of such variations are correlated well with cloud coverage/thickness on the images14, as demonstrated in Extended Data Fig. 2. In the left panel, three LH-cam images show a typical clear time (right), small clumpy cloud passage between clear time (left) and overcast (middle) cases, on2019年10月6日晚上,以及SQM Light Curve。右面板根据上述方法显示了2019年清晰时间(CYAN)的分布,作为年度观察时间统计数据的一个例子。
除Lenghu外,在较早的光学/红外望远镜团队的一项较早的一般现场调查中,还测试了藏族高原上的其他站点,即Ngari,Muztagh Ata和Daocheng。从2016年到2018年,在三个地点为中国12米望远镜进行了一项密集的现场测试计划。测试结果在概述论文中得出结论18。后来发现NGARI部位对原始引力波项目4。关于强风,夏季的云覆盖和附近Shiquanhe Town36的光污染的担忧是进一步发展Ngari遗址光学/红外天文学的潜在挑战。现在,其他两个站点是出于不同的目的开发的。事实证明,Lenghu的观察条件是在高原上测试的所有地点。分别在扩展数据表2和扩展数据中显示了AOT和观察的直接比较图4。由于Ngari的大型光学/红外望远镜团队提供的查看数据,Muztagh ATA和Daocheng均以3.0 Arcseconds的截断,如图4所示,Lenghu的查看数据进行了相应处理。
在扩展数据表2中,我们采用了基于全套相机图像的大型光学/红外望远镜团队进行AOT计算的方法。他们将总可见的天空除以两个圆圈,其顶角为44.7°和65°,即内圆和外圈。当内部圆圈中没有云时,它被定义为“透明”(或参考文献18中的光度法);当只有内部圆而清晰时,它被定义为“外部”(光谱)。
扩展数据表3根据具有DMN和CAOT统计的所有夜晚,显示了Lenghu站点的站点质量矩阵。DMN和CAOT分别分为五个级别和四个级别。每个元素根据DMN和CAOT的值(在括号中)为重量分配。场地的总分以夜晚数量的加权总和与夜晚总数之间的比率表示(在我们的情况下为457)。对于lenghu而言,此分数为65%。一个理想的网站,全夜为黄色,将得分100%。对于Delingha站点,所有观察测量值的中值为1.58 Arcseconds13。Delingha的AOT的一半(总计250)为蓝色(得分为0.5),另一半为棕色(得分0.3),总分约为40%,这对于当前中国现有的现有经典观察者是典型的。对于Xinglong站点(距北京150公里),托管大型天空区域多对象纤维光谱望远镜(Lamost),预期的分数甚至比Delingha站点低于相同的视觉水平,但观察到的时间较小。
使用来自欧洲南部观测站(ESO)网站的公开查看和AOT数据,Cerro Paranal和La Silla的网站在现场质量矩阵量表上进行了评估。ESO网站上发布的观看和AOT数据都是每月平均值。对于ESO站点的AOT,光度夜需要六个或更长时间的连续光度夜。因此,仅将表1的第三列(Caot> 6 h)用于Cerro Paranal和La Silla位点的场地质量估计。光度夜的每月部分被转移到CAOT之夜,然后根据表1中的观察部门分为五个级别。最后,Cerro Paranal(1999-2012)和La Silla(2000-2008)的总得分均为66%。值得注意的是,由于缺乏日常天气数据,因此无法评估CAOT <6 h的夜晚(因此,得分较低)是站点的上限。
为了了解我们所在地所在的山区的当地气象模式,在Lenghu气象站进行了三个气球实验。一次是2020年8月12日23:15,并在2020年11月16日两次,11:18和23:44。这些气球任务提供了6.4 m的垂直空间分辨率。平均电势温度曲线θ(h)由
其中H是高度,t(H)是K和P(H)中的温度曲线是HPA中的压力曲线。温度波动的结构函数由AXP Model37评估。然后通过Gladstone公式估算折射率结构常数
使用气球飞行过程中获得的参数计算得出的湍流曲线在扩展数据中显示。图5。在11公里以上,单调降低而没有季节性模式。约为4 km至11 km之间的10-17.5和10-17。11月16日,两个湍流曲线显示出类似的趋势,但夜间的湍流强度(红色轮廓)低于早晨(灰色轮廓)。在6-9公里的高度下,湍流轮廓在八月和11月显示出明显的差异,这表明可能的季节性变化。
PWV可以通过方程计算
其中ρ是液态水的密度,G是重力的加速度,PZ是地面的压力,Q是特定的湿度。Q的值是由水蒸气压力E计算的
饱和水蒸气压力通常通过温度转换为Goff – Gratch公式38。我们使用地面气象站的温度,压力和湿度来估计PWV的量。在这里,我们采用了6.5 k km -1的温度下降速率,气压呈指数衰减,而对流层顶的高度为11 km,如气球实验所测量(扩展数据图5)。在整个测试期间建模的PWV的平均值和中位数分别为3.13 mm和2.01 mm(扩展数据图6)。
通过检查数据,我们发现PWV随季节的变化很大。我们按月计算了平均PWV,并将其与La Palma和Mauna Kea的PWV进行了比较(图3)。我们两年的PWV值显示出类似的趋势,即冬季的PWV值远低于夏季。每个月的标准偏差约为平均每月PWV的一半。从10月到3月,平均PWV值为1.55,分别为La Palma和Mauna Kea的PWV值的27%和73%。28。
为了探索PWV的可能偏差,我们还采用了PWV和水蒸气的特定压力之间的经验方程,PWV = A0E+A1。系数A0和A1随着高程和纬度的变化。在这里,我们采用了藏族高原25的系数(假设高度为4,200 m)和Ngari(也称为Ali)Site26(藏族高原的西南部分)来重新估计PWV。使用两组系数比较PWV估计值,我们对Lenghu位点的PWV的建模是一致的,但分别高估了0.15 mm和0.01 mm。
在观测位置上方的灰尘和气雾剂可能会给天文观测带来有问题的灭绝,而它们在地面层中的存在对于光学表面和机械轴承都可能很麻烦。为了衡量当地的灰尘和气雾剂,我们在2019年12月实施了一个尘埃表(Grimm EM180)。到目前为止,我们已经收集了有关该地点的灰尘谷物和气溶胶的整整一年的不间断数据,其时间分辨率为5分钟。直径小于10μM(PM10)密度的颗粒物物质的平均值和中位数分别为20.7μgm -3和11.7μgm -3。Lenghu站点的环境尘埃水平与Atacama39的地点相当。在2020年,在塔克里马坎和当地戈比沙漠的沙尘暴期间,在2020年两次记录了大约100μgm -3的PM10。2020年,尘埃晶粒密度高于50μgm -3,典型的持续时间为几个小时。由于该地点的高度,灰尘不如La Palma Site40严重,而La Palma Site40遭受了与撒哈拉沙漠接近的距离,并且可以在Lenghu地点实施预防措施,以保护每年受灰尘影响的几天保护设备。