11 Errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
11.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
11.2 Decimal Places and Significant Figures . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
11.3 Handling Errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
11.3.1 Systemic Errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
11.3.2 Random Errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
11.3.3 Working Out the Error Value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
11.3.4 Propagation of Uncertainties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
12 High-Precision Differential Photometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
12.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
12.2 Calibration Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
12.3 Bias and Dark Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
12.3.1 Flat-Field Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
12.4 Scintillation Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
12.5 Sky Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
12.6 Lucky Imaging and Adaptive Optics Photometry . . . . . . . . . . . 176
12.7 Target and Check Star Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
12.8 Postmeasurement Uncertainty Reduction
and Light Curve Folding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
13 Solar Astronomy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
13.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
13.2 Solar Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
13.2.1 Sunspots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
13.2.2 Faculae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
13.2.3 Granules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
13.2.4 Plage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
13.2.5 Filament . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
13.2.6 Prominences, Filaments, and Flares . . . . . . . . . . . . . . . 187
13.3 Observing the Sun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
13.4 Practical 9: Exploring the Physics of the Sun . . . . . . . . . . . . . . 190
13.4.1 Aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
13.4.2 Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
13.4.3 Observing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
13.4.4 Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
13.5 Eclipse Observing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
14 Spectrography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
14.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
14.2 The Spectrograph . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
14.3 Taking and Reducing Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
14.4 Practical 10: Methane in the Atmosphere of Neptune . . . . . . . . 202
14.4.1 Aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
14.4.2 Preparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
xii
Contents