Пример за това е астрономическо наблюдение, направено на земята. Астрономически наблюдения
Ако искате да останете насаме със себе си, да се откъснете от ежедневието, да дадете воля на дремещата във вас фантазия, заповядайте на среща със звездите. Отложете мечтите за сутрешните часове. Спомнете си безсмъртните редове на И. Илф и Е. Петров: „Приятно е да седиш на площада през нощта. Въздухът е чист и в главата ми идват умни мисли.
И какво удоволствие е да съзерцаваш фината, наистина вълшебна небесна картина! Нищо чудно, че ловци, рибари и туристи, след като са се настанили за нощта, обичат да гледат към небето дълго време. Колко често, лежащи до угаснал огън и гледайки в безкрайната далечина, те искрено съжаляват, че запознанството им със звездите е ограничено до кофата на Голямата мечка. В същото време мнозина дори не мислят, че това познанство може да бъде разширено и вярват, че небето за тях е тайна със седем печата. Доста често срещано погрешно схващане. Повярвайте ми, да направите първата стъпка по пътя на любител астроном не е никак трудно. Той е достъпен както за младши ученици, така и за студенти, и за ръководителя на конструкторското бюро, и за овчаря, и за шофьора на трактора, и за пенсионера.
По-голямата част от хората имат предубедената представа, че любителската астрономия започва с телескоп („Ще направя малък телескоп и ще наблюдавам звездите.“) дебелина за направата на огледало за рефлекторен телескоп? Три-четири безплодни опита и диалогът със звездното небе се отлага за неопределено време или дори завинаги. Жалко! В крайна сметка, ако искате да се присъедините към астрономията или да помогнете на децата си да го направят, няма да намерите начин освен да наблюдавате метеори.
Само не забравяйте, че е препоръчително да ги стартирате в периода на максимално действие на интензивен метеорен поток. Това е най-добре в нощта на 11 срещу 12 август и 12 срещу 13 август, когато се активира потокът Персеиди. За ученици това обикновено е изключително удобно време. На този етап не са необходими оптични инструменти или устройства за наблюдения. Просто трябва да изберете място за наблюдения, разположено далеч от източници на светлина и даващо доста голям изглед към небето. Може да е в полето, на хълм, в планината, на голяма гора, на плосък покрив на къща, в доста широк двор. Трябва само да имате бележник (дневник за наблюдения), молив и всеки часовник, ръчен, настолен или дори стенен часовник със себе си.
Задачата е да преброите броя на метеорите, които виждате всеки час, и да запомните или запишете резултата. Желателно е наблюденията да се провеждат възможно най-дълго, да кажем от 22 часа до зори. Можете да наблюдавате легнали, седнали или изправени: ще изберете най-удобната позиция за себе си. Най-голямата част от небето може да бъде: покрита с наблюдения, докато лежите по гръб. Подобна позиция обаче е доста рискована: много начинаещи астрономи аматьори заспиват през втората половина на нощта, оставяйки метеорите да „бягат неконтролируемо“ по небето.
След приключване на наблюденията направете таблица, в първата колона на която въведете часовите интервали на наблюдения, например от 2 до 3 часа, от 3 до 4 часа и т.н., а във втората - съответния брой метеори видяно: 10, 15, ... За по-голяма яснота можете да начертаете зависимостта на броя на метеорите от времето на деня - и ще имате картина, показваща как броят на метеорите се е променил през нощта. Това ще бъде вашето малко "научно откритие". Може да се направи още в първата нощ на наблюденията. Оставете се да бъдете вдъхновени от мисълта, че всички метеори, които виждате тази нощ, са уникални. В крайна сметка всеки от тях е мимолетен прощален автограф на междупланетна частица, изчезваща завинаги. С късмет, наблюдавайки метеори, можете да видите една или дори повече огнени топки. Болидът може да завърши с падане на метеорит, така че бъдете подготвени за следните действия: задайте момента на полета на болида по часовника, опитайте се да запомните (начертаете) неговата траектория, използвайки наземни или небесни ориентири, слушайте за всякакви звуци (шок, експлозия, тътен), след като огненото кълбо изгасне или изчезне зад хоризонта. Запишете данните в дневника за наблюдение. Информацията, която сте получили, може да бъде полезна на специалистите в случай на организиране на търсене на мястото, където е паднал метеоритът.
Още първата нощ, като правите наблюдения, ще обърнете внимание на най-ярките звезди, на тяхното взаимно разположение. И ако продължите да наблюдавате по-нататък, тогава за няколко дори непълни нощи ще свикнете с тях и ще ги разпознаете. Дори в древни времена звездите са били групирани в съзвездия. Съзвездията трябва да се изучават постепенно. Това вече не може да стане, без да имате карта на звездното небе. Трябва да се купи в книжарница. Отделно рядко се продават карти или атласи на звездното небе, по-често те са прикрепени към различни книги, например учебник по астрономия за 10 клас, Училищен астрономически календар и популярна научна астрономическа литература.
Не е трудно да идентифицирате звездите в небето с техните изображения на картата. Просто трябва да се приспособите към мащаба на картата. Когато излизате с карта, вземете фенерче със себе си. За да предотвратите прекалено силното осветяване на картата, светлината на фенерчето може да бъде затъмнена, като го увиете в бинт. Запознаването със съзвездията е изключително вълнуващо занимание. Решението на "Звездни кръстословици" никога не е скучно. Освен това опитът показва, че децата например с удоволствие играят играта със звезди и много бързо запомнят както имената на съзвездията, така и местоположението им в небето.
И така, след седмица ще можете да плувате съвсем свободно в небесното море и да говорите на „ти“ с много звезди. Доброто познаване на небето ще разшири вашата научна програма за наблюдение на метеори. Вярно е, че това оборудване ще стане малко по-сложно. В допълнение към часовник, списание и молив, трябва да вземете фенерче, карта, линийка, гумичка, подложка за карти (някакъв вид шперплат или малка маса). Сега, когато наблюдавате траекторията на всички метеори, които виждате, поставяте върху картата с молив под формата на стрелки. Ако са направени наблюдения на датата на максимален поток, тогава някои стрелки (а понякога и повечето) ще се разпръснат на картата. Продължете стрелките назад с прекъснати линии: тези линии ще се пресичат в някаква област или дори точка на звездната карта. Това ще означава, че метеорите принадлежат към метеорния поток и точката на пресичане на прекъснатите линии, които сте намерили, е приблизителният радиант на този поток. Останалите стрелки, които сте начертали, може да са спорадични метеорни траектории.
Описаните наблюдения се извършват, както вече беше отбелязано, без използването на оптични инструменти. Ако имате бинокъл на ваше разположение, тогава става възможно да наблюдавате не само метеори и огнени топки, но и техните следи. Много е удобно да работите с бинокъл, ако го монтирате на статив. След преминаването на огнената топка, като правило, в небето се вижда слабо светеща следа. Насочете бинокъл към него. Пред очите ви следата под въздействието на въздушни течения ще промени формата си, в нея ще се образуват съсиреци и разреждане. Много е полезно да скицирате няколко последователни изгледа на пътеката.
Снимането на метеори също не представлява значителни затруднения. За тези цели можете да използвате всяка камера. Най-лесният начин е да монтирате камерата на статив или да я поставите, да речем, на табуретка и да я насочите към зенита. В същото време настройте затвора на дълга експозиция и снимайте звездното небе за 15-30 минути. След това преместете филма на един кадър и продължете да снимате. Във всяко изображение звездите изглеждат като успоредни дъги, докато метеорите изглеждат като прави линии, обикновено пресичащи дъгите. Трябва да се има предвид, че зрителното поле на един обикновен обектив не е много голямо и следователно вероятността за снимане на метеор е доста малка. Изисква се търпение и разбира се малко късмет. Когато правите фотографски наблюдения, сътрудничеството е добро: няколко камери, насочени към различни области на небесната сфера по същия начин, както правят професионалните астрономи. Въпреки това, ако успеете да създадете малка група от ловци на метеори, е полезно да я разделите на две групи. Всяка група трябва да избере своето място за наблюдение на достатъчно разстояние една от друга и да проведе съвместни наблюдения по предварително съгласувана програма.
Фотографските наблюдения сами по себе си са сравнително проста задача: щракнете върху капаците, превъртете филма назад, запишете началните и крайните времена на експозициите и моментите на преминаване на метеорите. Обработката на получените изображения е много по-трудна. Не бива обаче да се страхувате от трудностите. Ако вече сте решили да установите приятелски отношения с небето, тогава бъдете готови за необходимостта от известно интелектуално напрежение.
Но какво да кажем за наблюдението на комети? Ако кометите се появяват толкова често, колкото метеорите, тогава любителите на астрономията не биха пожелали нищо по-добро. Но, уви! Можете да чакате цяла "вечност" за комета и пак да останете без нищо. Тук пасивността е враг номер едно. Комети трябва да се намерят. Търсете с ентусиазъм, с голямо желание, с вяра в успеха. Много ярки комети са открити от аматьори. Имената им са завинаги записани в аналите на историята.
Къде трябва да търсите комети, в кой регион на небето? Има ли някаква следа за начинаещ наблюдател?
Има. Ярките комети трябва да се търсят близо до Слънцето, тоест сутрин преди изгрев на изток, вечер след залез на запад. Вероятността за успех ще се увеличи значително, ако изучавате съзвездията, свикнете с местоположението на звездите, с техния блясък. Тогава появата на "чужд" обект няма да убегне от вниманието ви. Ако разполагате с бинокъл, зрителна тръба, телескоп или друг инструмент, който ви позволява да наблюдавате дори по-бледи обекти, ще бъде много полезно да направите карта на мъглявините и кълбовидните купове, в противен случай сърцето ви ще бие повече от веднъж по повод откриването от вас на фалшива комета. И това, повярвайте ми, е много обидно! Самият процес на наблюдение не е сложен, трябва редовно да изследвате околослънчевата сутрешна и вечерна част на небето, като се подтиквате с желанието на всяка цена да намерите комета.
Наблюденията на комета трябва да се извършват по време на тлеенето на целия период на нейната видимост. Ако кометата не може да бъде заснета, направете серия от рисунки на външния й вид със задължително посочване на часа и датата. Начертайте особено внимателно различните детайли в главата и опашката на кометата. Всеки път поставяйте позицията на кометата върху звездната карта, "начертавайки" нейния маршрут.
Ако имате фотоапарат, не пестете от снимките. Комбинирайки фотоапарат с телескоп, ще получите бърз астрограф, а вашите снимки ще бъдат двойно по-ценни.
Не забравяйте, че както по време на визуални наблюдения с бинокъл или телескоп, така и при снимане, телескопът и камерата трябва да бъдат монтирани на статив, в противен случай изображението на обекта ще „трепери от студ“.
Добре е, ако дори при чисто визуални наблюдения с телескоп или бинокъл е възможно да се оцени яркостта на комета. Факт е, че много активните комети могат да „мигат“ силно, като увеличават или намаляват яркостта си. Причините могат да бъдат вътрешни процеси в ядрото (внезапно изхвърляне на материя) или външно влияние на потоци от слънчев вятър.
Вероятно си спомняте, че можете да определите яркостта на обект с форма на звезда, като го сравните с яркостта на известни звезди. Ето как например се оценява величината на астероид. Кометата е по-трудна. В крайна сметка се вижда не като звезда, а като мъгливо петънце. Затова се прилага следният доста гениален метод. Наблюдателят разширява окуляра на телескопа, извеждайки изображенията на кометата и звездите извън фокус, карайки звездите да се превърнат от точки в размазани петна. Наблюдателят разширява окуляра, докато размерът на звездните петна стане равен или почти равен на размера на кометата. След това се избират две звезди за сравнение - едната е малко по-ярка от кометата, втората е по-бледа. Техните звездни величини са разположени според звездния каталог.
Несъмнено интерес представлява и наблюдението на вече открити комети. Списъци с такива комети, които се очаква да бъдат наблюдавани през дадена година, са публикувани в Астрономическия календар (променлива част). Тези календари се публикуват ежегодно. Вярно е, че много често след описание на историята на кометата и условията за нейното предстоящо наблюдение се добавя много неприятна фраза:
„Недостъпно за любителски наблюдения.“ По този начин всичките пет краткопериодични комети, наблюдавани през 1988 г., бяха недостъпни за аматьори поради ниската си яркост. Да, наистина, човек трябва да открие собствените си комети!
Много слабите комети обикновено се откриват чрез гледане на негативи на звездното небе. Ако не сте забравили, новите астероиди се откриват по същия начин.
Почти невъзможно е да се наблюдават астероиди с просто око. Но в малки телескопи това може да се направи. Същият "Астрономически календар" публикува списък на астероидите, достъпни за наблюдения през дадена година.
Обърнете внимание на един съвет. Никога не разчитайте само на паметта си, не забравяйте да записвате резултатите от вашите наблюдения в дневник и възможно най-подробно. Само в този случай можете да разчитате, че вашето прекрасно хоби ще бъде полезно за науката.
Сред методите на астрономията, иначе методите на астрономическите изследвания, могат да се разграничат три основни групи:
- наблюдение,
- измерване,
- космически експеримент.
Нека да разгледаме тези методи.
Астрономически наблюдения
Забележка 1
Астрономическите наблюдения са основният начин за изследване на небесните тела и събития. Именно с тяхна помощ се записва случващото се в близкия и далечен космос. Астрономическите наблюдения са основният източник на знания, получени експериментално
Астрономическите наблюдения и обработката на техните данни по правило се извършват в специализирани изследователски институции (астрономически обсерватории).
Първата руска обсерватория е построена в Пулково, близо до Санкт Петербург. Съставянето на звездни каталози на звезди с най-висока точност е заслуга на Пулковската обсерватория. Можем да кажем, че през втората половина на 19 век, зад кулисите, тя е удостоена с титлата "астрономическа столица на света", а през 1884 г. Пулково претендира за нулевия меридиан (Гринуич спечели).
Съвременните обсерватории са оборудвани с инструменти за наблюдение (телескопи), светлоприемно и анализиращо оборудване, различни спомагателни устройства, високопроизводителни компютри и др.
Нека се спрем на характеристиките на астрономическите наблюдения:
- Характеристика #1. Наблюденията са много инертни, следователно, като правило, те изискват доста дълги периоди от време. Активното въздействие върху космическите обекти, с редки изключения, които се осигуряват от пилотирана и безпилотна космонавтика, е трудно. По принцип много явления, например трансформацията на ъгъла на наклона на земната ос спрямо орбиталната равнина, могат да бъдат записани само чрез наблюдения в продължение на няколко хиляди години. Следователно астрономическото наследство на Вавилон и Китай от преди хиляда години, въпреки някои несъответствия със съвременните изисквания, все още е актуално.
- Функция #2. Процесът на наблюдение, като правило, се извършва от земната повърхност, като в същото време земята извършва сложно движение, така че земният наблюдател вижда само определена част от звездното небе.
- Характеристика номер 3. Ъгловите измервания, извършени въз основа на наблюдения, са основа за изчисления, които определят линейните размери на обектите и разстоянията до тях. И тъй като ъгловите размери на звездите и планетите, измерени с помощта на оптика, не зависят от разстоянието до тях, изчисленията могат да бъдат доста неточни.
Забележка 2
Основният инструмент за астрономически наблюдения е оптичен телескоп.
Оптичният телескоп има принцип на действие, определен от неговия тип. Но независимо от вида, основната му цел и задача е да събере максимално количество светлина, излъчвана от светещи обекти (звезди, планети, комети и др.), за да създаде техните изображения.
Видове оптични телескопи:
- рефрактори (лещи),
- рефлектори (огледало),
- както и огледални лещи.
В рефракторния (лещен) телескоп изображението се постига чрез пречупване на светлината в лещата на обектива. Недостатъкът на рефракторите е грешка в резултат на размазване на изображението.
Характеристика на рефлекторите е тяхното използване в астрофизиката. При тях основното е не как се пречупва светлината, а как се отразява. Те са по-съвършени от лещите и по-точни.
Телескопите с огледални лещи съчетават функциите на рефрактори и рефлектори.
Фигура 1. Малък оптичен телескоп. Author24 - онлайн обмен на студентски работи
Астрономически измервания
Тъй като измерванията в астрономическите изследвания се извършват с помощта на различни инструменти и инструменти, ще ги прегледаме накратко.
Забележка 3
Основните астрономически измервателни уреди са координатно-измервателните машини.
Тези машини измерват една или две правоъгълни координати от фотографско изображение или спектрална диаграма. Координатно измервателните машини са оборудвани с маса, върху която се поставят снимки и микроскоп с измервателни функции, използвани за насочване към светещо тяло или неговия спектър. Съвременните устройства могат да имат точност на отчитане до 1 микрон.
По време на процеса на измерване могат да възникнат грешки:
- самия инструмент
- оператор (човешки фактор),
- произволен.
Грешките на инструмента възникват от неговото несъвършенство, следователно неговата точност трябва да се провери предварително. По-специално, на проверка подлежат: скали, микрометрични винтове, водачи на предметната маса и измервателния микроскоп, еталонни микрометри.
Грешките, свързани с човешкия фактор и случайността, се спират от множеството измервания.
В астрономическите измервания има широко въвеждане на автоматични и полуавтоматични измервателни уреди.
Автоматичните устройства работят с порядък по-бързо от конвенционалните и имат половината от средната квадратична грешка.
космически експеримент
Определение 1
Космическият експеримент е съвкупност от взаимосвързани взаимодействия и наблюдения, които дават възможност за получаване на необходимата информация за изследваното небесно тяло или явление, извършвани в космически полет (пилотиран или непилотиран) с цел потвърждаване на теории, хипотези, както и подобряване на различни технологии, които могат да допринесат за развитието на научните знания.
Основните тенденции на експериментите в космоса:
- Изследване на хода на физичните и химичните процеси и поведението на материалите в космическото пространство.
- Изучаване на свойствата и поведението на небесните тела.
- Влиянието на космоса върху човека.
- Потвърждение на теориите на космическата биология и биотехнологиите.
- Начини за изследване на космоса.
Тук е уместно да дадем примери за експерименти, проведени на МКС от руски космонавти.
Експеримент за растеж на растения (Veg-01).
Целта на експеримента е да се изследва поведението на растенията в орбитални условия.
Експеримент "Плазмен кристал"- изследване на плазмено-прахови кристали и течни вещества при параметри на микрогравитация.
Бяха проведени четири етапа:
- Изследвана е плазмено-праховата структура в газоразрядна плазма при високочестотен капацитивен разряд.
- Изследвана е плазмено-праховата структура в плазма в тлеещ разряд с постоянен ток.
- Изследвано е как ултравиолетовият спектър на космическата радиация влияе върху макрочастиците, които могат да бъдат заредени с фотоемисия.
- Изследвани са плазмено-прахови структури в открит космос под действието на слънчева ултравиолетова и йонизираща радиация.
Фигура 2. Експеримент "Плазмен кристал". Author24 - онлайн обмен на студентски работи
Общо повече от 100 космически експеримента са проведени от руски космонавти на МКС.
Основният начин за изследване на небесните обекти и явления. Наблюденията могат да се извършват с просто око или с помощта на оптични инструменти: телескопи, оборудвани с различни приемници на радиация (спектографи, фотометри и др.), Астрографи, специални инструменти (по-специално бинокли). Целите на наблюденията са много разнообразни. Прецизните измервания на позициите на звезди, планети и други небесни тела осигуряват материал за определяне на техните разстояния (виж Паралакс), собствените движения на звездите и изучаване на законите за движение на планетите и кометите. Резултатите от измерванията на видимата яркост на светилата (визуално или с помощта на астрофотометри) позволяват да се определят разстоянията до звезди, звездни купове, галактики, да се изследват процесите, протичащи в променливите звезди и др. Изследванията на спектрите на небесните тела с помощта на спектрални инструменти позволяват да се измери температурата на светилата, радиалните скорости и дават безценен материал за задълбочено изследване на физиката на звездите и други обекти.
Но резултатите от астрономическите наблюдения имат научно значение само когато се спазват безусловно разпоредбите на инструкциите, които определят реда на наблюдателя, изискванията към инструментите, мястото на наблюдение и формата на регистрация на данните от наблюденията.
Методите за наблюдение, достъпни за младите астрономи, включват визуално без инструменти, визуално телескопично, фотографско и фотоелектрично наблюдение на небесни обекти и явления. В зависимост от инструменталната база, местоположението на 1 точки за наблюдение (град, село, село), 1 климатичните условия и интересите на любителя, всяка (или няколко) от предложените теми могат да бъдат избрани за наблюдения.
Наблюдения на слънчевата активност. При наблюдение на слънчевата активност слънчевите петна се чертаят ежедневно и техните координати се определят с помощта на предварително подготвена гониометрична решетка. Най-добре е да правите наблюдения с помощта на голям училищен рефракторен телескоп или домашно направен телескоп на паралактичен триножник (вижте Домашно направен телескоп). Винаги трябва да помните, че никога не трябва да гледате Слънцето без тъмен (защитен) филтър. Удобно е да наблюдавате Слънцето, като проектирате изображението му върху екран, специално пригоден за телескопа. На хартиен шаблон очертайте контурите на групи петна и отделни петна, маркирайте порите. След това се изчисляват техните координати, броят на слънчевите петна в групите се преброява и в момента на наблюденията се показва индексът на слънчевата активност, числото на Волф. Наблюдателят също така изучава всички промени, които се случват в рамките на група от петна, опитвайки се да предаде възможно най-точно тяхната форма, размер и относителна позиция на детайлите. Слънцето може да се наблюдава и фотографски с помощта на допълнителна оптика в телескопа, която увеличава еквивалентното фокусно разстояние на инструмента и следователно прави възможно заснемането на по-големи отделни образувания на повърхността му. Плаките и филмите за снимане на Слънцето трябва да имат възможно най-ниската чувствителност.
Наблюдения на Юпитер и неговите спътници. При наблюдение на планети, по-специално на Юпитер, се използва телескоп с диаметър на лещата или огледалото най-малко 150 mm. Наблюдателят внимателно скицира детайлите в лентите на Юпитер и самите ленти и определя техните координати. Като се правят наблюдения в продължение на няколко нощи, може да се изследва моделът на промените в облачната покривка на планетата. Интересно за наблюдение върху диска на Юпитер е Червеното петно, чиято физическа природа все още не е напълно проучена. Наблюдателят рисува позицията на Червеното петно върху диска на планетата, определя координатите му, дава описания на цвета, яркостта на петното, регистрира наблюдаваните характеристики в облачния слой около него.
За наблюдение на луните на Юпитер се използва училищен рефракторен телескоп. Наблюдателят определя точната позиция на сателитите спрямо ръба на диска на планетата с помощта на очен микрометър. Освен това представлява интерес да се наблюдават явления в система от сателити и да се записват моментите на тези явления. Те включват затъмнението на спътниците, влизането и излизането от диска на планетата, преминаването на спътника между Слънцето и планетата, между Земята и планетата.
Търсене на комети и техните наблюдения. Търсенето на комети се извършва с помощта на оптични инструменти с висока апертура и голямо зрително поле (3-5 °). За тази цел могат да се използват полеви бинокли, астрономическа тръба АТ-1, бинокли TZK, BMT-110, както и детектори за комети.
Наблюдателят систематично изследва западната част на небето след залез слънце, северните и зенитните области на небето през нощта и източната част преди изгрев слънце. Наблюдателят трябва много добре да познава разположението на неподвижните мъгливи обекти в небето - газови мъглявини, галактики, звездни купове, които на външен вид приличат на комета със слаба яркост. В този случай той ще бъде подпомогнат от атласи на звездното небе, по-специално „Образователен звезден атлас“ на А. Д. Марленски и „Звезден атлас“ на А. А. Михайлов. За появата на нова комета незабавно се изпраща телеграма до Астрономическия институт на името на П. К. Щернберг в Москва. Необходимо е да се съобщи времето на откриване на кометата, нейните приблизителни координати, името и фамилията на наблюдателя, неговия пощенски адрес.
Наблюдателят трябва да начертае позицията на кометата сред звездите, да проучи видимата структура на главата и опашката на кометата (ако има такива) и да определи нейния блясък. Снимането на района на небето, където се намира кометата, позволява да се определят нейните координати по-точно, отколкото при скициране, и следователно да се изчисли по-точно орбитата на кометата. Когато снимате комета, телескопът трябва да бъде оборудван с часовников механизъм, който го води зад звездите, движещи се поради видимото въртене на небето.
Наблюдения на нощни облаци. Нотилуцентните облаци са най-интересният, но все още малко проучен феномен на природата. В СССР те се наблюдават през лятото на север от 50° шир. Те могат да се видят на фона на здрачния сегмент, когато ъгълът на потапяне на Слънцето под хоризонта е от 6 до 12°. По това време слънчевите лъчи осветяват само горните слоеве на атмосферата, където се образуват нощни облаци на височина 70-90 км. За разлика от обикновените облаци, които изглеждат тъмни при здрач, нощните облаци светят. Те се наблюдават в северната част на небето, не високо над хоризонта.
Наблюдателят изследва сегмента на здрача всяка вечер на интервали от 15 минути и в случай на появата на нощни облаци оценява тяхната яркост, регистрира промени във формата и с помощта на теодолит или друг гониометричен инструмент измерва дължината на облачното поле. по височина и азимут. Освен това е препоръчително да снимате нощни облаци. Ако апертурата на обектива е 1: 2 и чувствителността на филма е 130-180 единици според GOST, тогава могат да се получат добри снимки с експозиция от 1-2 s. Изображението трябва да показва основната част от облачното поле и силуети на сгради или дървета.
Целта на патрулирането на здрачния сегмент и наблюдението на нощните облаци е да се определи честотата на появата на облаците, преобладаващите форми, динамиката на полето на нощните облаци, както и отделни образувания в облачното поле.
Наблюдения на метеорите. Задачите на визуалните наблюдения са преброяване на метеори и определяне на метеорни радианти. В първия случай наблюдателите са разположени под кръгла рамка, която ограничава зрителното поле до 60° и регистрира само тези метеори, които се появяват вътре в рамката. В дневника на наблюдението се записват поредният номер на метеора, моментът на преминаване с точност до една секунда, величината, ъгловата скорост, посоката на метеора и позицията му спрямо рамката. Тези наблюдения позволяват да се изследва плътността на метеорните потоци и разпределението на яркостта на метеорите.
Когато определя метеорните радианти, наблюдателят внимателно маркира всеки наблюдаван метеор върху копие от картата на звездното небе и отбелязва серийния номер на метеора, момента на преминаване, величината, дължината на метеора в градуси, ъгловата скорост и цвета. Слабите метеори се наблюдават с помощта на бинокли, тръби АТ-1, бинокъл TZK. Наблюденията по тази програма позволяват да се изследва разпределението на малките радианти върху небесната сфера, да се определи положението и преместването на изследваните малки радианти и да се открият нови радианти.
Наблюдения на променливи звезди. Основните инструменти за наблюдение на променливи звезди: полеви бинокли, астрономически тръби АТ-1, бинокли TZK, BMT-110, кометни детектори, осигуряващи голямо зрително поле. Наблюденията на променливите звезди позволяват да се изследват законите за промяна на блясъка им, да се определят периодите и амплитудите на промяна на блясъка, да се определи техният тип и т.н.
Първоначално се наблюдават променливи звезди - цефеиди, които имат регулярни флуктуации на яркостта с достатъчно голяма амплитуда, и едва след това трябва да се пристъпи към наблюдения на полуправилни и неправилни променливи звезди, звезди с малка амплитуда на яркост, както и да се изследват звезди, за които се предполага, на променливост и патрулни пламтящи звезди.
С помощта на камери можете да снимате звездното небе, за да наблюдавате дългосрочни променливи звезди и да търсите нови променливи звезди.
Наблюдения на слънчеви затъмнения
Програмата за любителски наблюдения на пълно слънчево затъмнение може да включва: визуална регистрация на моментите на контакт между ръба на лунния диск и ръба на слънчевия диск (четири контакта); скици на външния вид на слънчевата корона – нейната форма, структура, големина, цвят; телескопични наблюдения на явления, когато ръбът на лунния диск покрива слънчеви петна и изригвания; метеорологични наблюдения - регистриране на хода на температурата, налягането, влажността на въздуха, промените в посоката и силата на вятъра; наблюдение на поведението на животни и птици; фотографиране на частични фази на затъмнението през телескоп с фокусно разстояние 60 cm или повече; фотографиране на слънчевата корона с фотоапарат с обектив с фокусно разстояние 20-30 cm; фотографиране на така наречената броеница на Бейли, която се появява преди избухването на слънчевата корона; регистриране на промени в яркостта на небето с увеличаване на фазата на затъмнението с домашен фотометър.
Наблюдения на лунни затъмнения
Подобно на слънчевите затъмнения, лунните затъмнения се случват сравнително рядко и в същото време всяко затъмнение се характеризира със свои собствени характеристики. Наблюденията на лунните затъмнения позволяват да се прецизира орбитата на Луната и дават информация за горните слоеве на земната атмосфера. Програмата за наблюдение на лунно затъмнение може да се състои от следните елементи: определяне на яркостта на сенчестите части на лунния диск от видимостта на детайлите на лунната повърхност, когато се наблюдава през 6x разпознат бинокъл или телескоп с ниско увеличение; визуални оценки на яркостта на Луната и нейния цвят както с просто око, така и с бинокъл (телескоп); наблюдения през телескоп с диаметър на обектива най-малко 10 cm при 90-кратно увеличение през цялото затъмнение на кратерите Херодот, Аристарх, Грималди, Атлас и Ричиоли, в зоната на които могат да се появят цветни и светлинни явления; регистриране с телескоп на моментите на покриване от земната сянка на някои образувания на лунната повърхност (списъкът на тези обекти е даден в книгата "Астрономически календар. Постоянна част"); определяне с помощта на фотометър на яркостта на повърхността на луната в различни фази на затъмнението.
Наблюдения на изкуствени спътници на Земята
При наблюдение на изкуствени спътници на Земята се отбелязват пътя на спътника на звездната карта и времето на преминаването му около забележими ярки звезди. Времето трябва да бъде записано с точност до 0,2 s с помощта на хронометър. Могат да се снимат ярки спътници.
Астрономически наблюдениявинаги предизвикват интереса на другите, особено ако успеят сами да погледнат през телескопа.
Бих искал да разкажа малко на начинаещите за това, което може да се види в небето - за да избегна разочарование от това, което всъщност се вижда в окуляра. В наистина висококачествени инструменти ще видите много повече от това, което е написано тук, но цената им е висока, а теглото и размерите им са доста големи ... Първият телескоп за астрономически наблюдения обикновено не е най-големият и най-скъпият.
Астрономическите наблюдения на Марс не са за всеки, най-много - виждат се полярните шапки. Промените на сезоните и петна от прашни бури се виждат само в скъпи телескопи и в добра атмосфера.
Наблюдението на останалите планети е разочароващо: най-много това, което се вижда в обикновените евтини телескопи, са неясни малки дискове (по-често просто бледи звезди). Но винаги можете да кажете: „Да, видях го с очите си – има такава планета, астрономите не лъжат“.
Нито легендарното "лице на Сфинкса" на Марс, нито наистина очарователният изгрев на планетарните спътници, няма да видите дори в най-добрия телескоп. Но по време на Големите конфронтации е просто престъпление да не насочите тръба към тях ... Да, и просто поглеждайте от време на време ... Разбира се, ако закупите скъп апохроматичен рефрактор с голяма бленда или добър светлинен филтър, тогава качеството ще се повиши забележимо, но това не е за начинаещи.
в съзвездието Херкулес - един от любимите обекти за наблюдение и неофициален измерител на качеството на телескопа по темата "разрешава ли звездите към центъра или не".
Няма значение дали ще покажете на близките си нещо интересно в небето или ще го разгледате сами - винаги е полезно да знаете предварително какво всъщност да търсите в небето днес. И най-важното - къде точно. Освен това, ако внезапно планирате почивката си с астрономически пристрастия, тогава трябва да обмислите много:
Всичко обаче зависи от вашия климат. В предградията, например, времето не се отдава - облачността е висока и е студено. Харесва ми повече от края на август до средата на октомври - небето вече е доста тъмно, все още не е толкова студено ... Есента се смята за дъждовна, но през последните години често има късмет с валежи и облачност в първия си половината - явно климатът се мени. По-близо до зимата облачността се повишава рязко, през ноември-декември рядко е възможно да се види в района на Москва. Още по темата:
Какво може да се види в телескоп в зависимост от неговия размер
Обърнете се или кажете на приятелите си:
ПРЕДГОВОР
Книгата е посветена на организацията, съдържанието и методологията на астрономическите наблюдения на високо ниво, както и на най-простите математически методи за тяхната обработка. Започва с глава за тестване на телескопа, основният инструмент на наблюдателната астрономия. Тази глава очертава основните въпроси, свързани с най-простата теория на телескопа. Учителите ще намерят тук много ценни практически съвети, свързани с определянето на различните характеристики на телескопа, проверката на качеството на неговата оптика, избора на оптимални условия за наблюдение, както и необходимата информация за най-важните принадлежности на телескопа и как да боравите с него ги при извършване на визуални и фотографски наблюдения.
Най-важната част от книгата е втората глава, която разглежда въз основа на конкретен материал въпросите за организацията, съдържанието и методите за провеждане на астрономически наблюдения. Значителна част от предлаганите наблюдения - визуални наблюдения на Луната, Слънцето, планетите, затъмненията - не изискват висока квалификация и при умело ръководство от учителя могат да бъдат усвоени за кратко време. В същото време редица други наблюдения - фотографски наблюдения, визуални наблюдения на променливи звезди, програмни наблюдения на метеорни потоци и някои други - вече изискват значителни умения, определена теоретична подготовка и допълнителни инструменти и оборудване.
Разбира се, не всички наблюдения, изброени в тази глава, могат да бъдат приложени във всяко училище. Организацията на наблюдения с повишена трудност най-вероятно е достъпна за тези училища, където има добри традиции в организирането на извънкласни дейности по астрономия, има опит в съответната работа и, което е много важно, добра материална база.
И накрая, в третата глава, въз основа на специфичен материал, основните математически методи за обработка на наблюдения са представени в проста и визуална форма: интерполация и екстраполация, приблизително представяне на емпирични функции и теория на грешките. Тази глава е неразделна част от книгата. Той насочва учителите, учениците и най-накрая любителите на астрономията към внимателно, сериозно отношение към създаването и провеждането на астрономически наблюдения, резултатите от които могат да придобият определено значение и стойност само след като бъдат подложени на подходяща математическа обработка.
Обръща се внимание на учителите върху необходимостта от използване на микрокалкулатори, а в бъдеще - персонални компютри.
Материалът на книгата може да се използва при провеждане на практически занятия по астрономия, предвидени в учебната програма, както и при провеждане на факултативни занятия и в работата на астрономически кръжок.
Използвайки тази възможност, авторите изказват своята дълбока благодарност на заместник-председателя на Съвета на астрономическите кръгове на Московския планетариум, служител на SAI MSU М. Ю. Шевченко и доцент на Владимирския педагогически институт, кандидат на физико-математическите науки наук Е. П. Разбитная за ценни предложения, допринесли за подобряване на съдържанието на книгата.
Авторите ще приемат с благодарност всички критични коментари от читатели.
Глава I ИЗПИТВАНЕ НА ТЕЛЕСКОПИ
§ 1. Въведение
Телескопите са основните инструменти на всяка астрономическа обсерватория, включително и учебната. С помощта на телескопи учениците наблюдават Слънцето и явленията, случващи се на него, Луната и нейната топография, планетите и някои от техните спътници, разнообразния свят от звезди, открити и кълбовидни купове, дифузни мъглявини, Млечния път и галактики. .
Въз основа на преки телескопични наблюдения и снимки, направени с големи телескопи, учителят може да създаде у учениците ярки природонаучни представи за устройството на света около тях и на тази основа да формира твърди материалистични убеждения.
Започвайки наблюдения в училищната астрономическа обсерватория, учителят трябва да е добре запознат с възможностите на телескопичната оптика, различните практически методи за нейното тестване и установяване на нейните основни характеристики. Колкото по-пълни и по-задълбочени са знанията на учителя за телескопите, толкова по-добре той ще може да организира астрономическите наблюдения, толкова по-ползотворна ще бъде работата на учениците и толкова по-убедителни ще се представят пред тях резултатите от наблюденията.
По-специално, важно е учителят по астрономия да знае кратка теория на телескопа, да е запознат с най-често срещаните оптични системи и настройки на телескопа, както и да има доста пълни познания за окулярите и различните аксесоари за телескопи. В същото време той трябва да познава основните характеристики, както и предимствата и недостатъците на малките телескопи, предназначени за училищни и институтски образователни астрономически обсерватории, да има добри умения за работа с такива телескопи и да може реалистично да оценява техните възможности при организиране на наблюдения.
Ефективността на работата на астрономическата обсерватория зависи не само от нейното оборудване с различно оборудване и по-специално от оптичната мощност на наличните в нея телескопи, но и от степента на подготвеност на наблюдателите. Само квалифициран наблюдател, който има добри умения да борави с телескопа, с който разполага и който познава основните му характеристики и възможности, може да получи максималната възможна информация за този телескоп.
Следователно учителят е изправен пред важната задача да подготви активисти, които са способни да правят добри наблюдения, които изискват издръжливост, внимателно изпълнение, голямо внимание и време.
Без създаването на група от квалифицирани наблюдатели е невъзможно да се разчита на широкото непрекъснато функциониране на училищната обсерватория и на нейната голяма възвръщаемост в обучението и възпитанието на всички останали ученици.
В тази връзка не е достатъчно учителят да познава самите телескопи и техните възможности, той трябва също така да притежава обмислена и изразителна техника на обяснение, която не надхвърля училищните програми и учебници и се основава на знанията на учениците, получени в изучаването на физика, астрономия и математика.
В същото време трябва да се обърне специално внимание на приложния характер на докладваната информация за телескопите, така че възможностите на последните да се разкрият в процеса на провеждане на планираните наблюдения и да се проявят в получените резултати.
Като се имат предвид горните изисквания, първата глава на книгата включва теоретична информация за телескопите в обем, необходим за извършване на добронамерени наблюдения, както и описания на рационални практически методи за тестване и установяване на техните различни характеристики, като се вземат предвид познанията за и възможностите на учениците.
§ 2. Определяне на основните характеристики на оптиката на телескопа
За да разберем задълбочено възможностите на оптиката на телескопа, първо трябва да дадем някои оптични данни за човешкото око - основният "инструмент" на учениците в повечето образователни астрономически наблюдения. Нека се спрем на неговите характеристики като изключителна чувствителност и зрителна острота, илюстрирайки тяхното съдържание с примери за наблюдения на небесни обекти.
Под гранична (прагова) чувствителност на окото се разбира минималният светлинен поток, който все още може да се възприеме от око, напълно адаптирано към тъмнината.
Удобни обекти за определяне на граничната чувствителност на окото са групи от звезди с различна величина с внимателно измерени величини. При добро състояние на атмосферата, безоблачно небе в безлунна нощ далеч от града могат да се наблюдават звезди до 6-та величина. Това обаче не е границата. Високо в планините, където атмосферата е особено чиста и прозрачна, стават видими звезди до 8-ма величина.
Опитен наблюдател трябва да знае границите на очите си и да може да определи състоянието на прозрачност на атмосферата от наблюдения на звездите. За да направите това, е необходимо да изучите добре общоприетия в астрономията стандарт - Северния полярен ред (фиг. 1, а) и да го приемете като правило: преди да извършвате телескопични наблюдения, първо трябва да определите с просто око звезди, видими на границата от тази серия и установете състоянието на атмосферата от тях.
Ориз. 1. Карта на Северната полярна верига:
а - за наблюдения с просто око; b - с бинокъл или малък телескоп; c - среден телескоп.
Получените данни се записват в дневника за наблюдение. Всичко това изисква наблюдение, памет, развива навика за оценка на очите и привиква към точност - тези качества са много полезни за наблюдателя.
Зрителната острота се разбира като способността на окото да различава близко разположени обекти или светещи точки. Лекарите са установили, че средната острота на нормалното човешко око е 1 дъгова минута. Тези данни са получени чрез изследване на ярки, добре осветени обекти и точкови източници на светлина в лабораторни условия.
При наблюдение на звезди - много по-малко ярки обекти - зрителната острота е малко намалена и е около 3 дъгови минути или повече. Така че, имайки нормално зрение, лесно е да забележите, че близо до Мизар - средната звезда в дръжката на кофата на Голямата мечка - има слаба звезда Алкор. Далеч не всеки успява да установи двойствеността на е Лира с просто око. Ъгловото разстояние между Мицар и Алкор е 1 Г48", а между компонентите ei и e2 на Лира - 3" 28".
Нека сега да разгледаме как телескопът разширява възможностите на човешкото зрение и да анализираме тези възможности.
Телескопът е афокална оптична система, която преобразува лъч от успоредни лъчи с напречно сечение D в лъч от успоредни лъчи с напречно сечение d. Това ясно се вижда в примера за пътя на лъча в рефрактор (фиг. 2), където лещата прихваща успоредни лъчи, идващи от далечна звезда, и ги фокусира към точка във фокалната равнина. Освен това лъчите се разминават, влизат в окуляра и излизат от него като паралелен лъч с по-малък диаметър. След това лъчите навлизат в окото и се фокусират в точка в долната част на очната ябълка.
Ако диаметърът на зеницата на човешкото око е равен на диаметъра на успоредния лъч, излизащ от окуляра, тогава всички лъчи, събрани от обектива, ще влязат в окото. Следователно в този случай съотношението на площите на лещата на телескопа и зеницата на човешкото око изразява кратността на нарастването на светлинния поток, падащ
Ако приемем, че диаметърът на зеницата е 6 mm (в пълна тъмнина дори достига 7 - 8 mm), тогава училищен рефрактор с диаметър на лещата 60 mm може да изпрати 100 пъти повече светлинна енергия в окото, отколкото възприема невъоръженото око. В резултат на това с такъв телескоп звездите могат да станат видими, изпращайки ни светлинни потоци 100 пъти по-малки от светлинните потоци от звезди, видими на границата с невъоръжено око.
Според формулата на Погсън, стократно увеличение на осветеността (светлинен поток) съответства на 5 звездни величини:
Горната формула дава възможност да се оцени проникващата способност, която е най-важната характеристика на телескопа. Проникващата сила се определя от граничния магнитуд (m) на най-слабата звезда, която все още може да се види с даден телескоп при най-добрите атмосферни условия. Тъй като в горната формула не са взети предвид нито загубата на светлина по време на преминаването на оптиката, нито потъмняването на фона на небето в зрителното поле на телескопа, тя е приблизителна.
По-точна стойност на проникващата способност на телескоп може да се изчисли с помощта на следната емпирична формула, която обобщава резултатите от наблюдения на звезди с инструменти с различни диаметри:
където D е диаметърът на лещата, изразен в милиметри.
За ориентация таблица 1 показва приблизителните стойности на проникващата способност на телескопите, изчислени по емпиричната формула (1).
Реалната проникваща способност на телескопа може да се определи чрез наблюдение на звездите от серията Северна полярна (фиг. 1.6, c). За да направите това, като се ръководите от таблица 1 или от емпиричната формула (1), задайте приблизителната стойност на проникващата способност на телескопа. Освен това от дадените карти (фиг. 1.6, c) се избират звезди с малко по-големи и малко по-малки величини. Внимателно копирайте всички звезди с по-голям блясък и всички избрани. По този начин се прави звездна карта, внимателно се изучава и се правят наблюдения. Липсата на "допълнителни" звезди на картата допринася за бързото идентифициране на телескопичната картина и установяването на звездните величини на видимите звезди. Последващи наблюдения се правят на следващите вечери. Ако времето и прозрачността на атмосферата се подобрят, тогава става възможно да се видят и идентифицират по-слаби звезди.
Големината на най-слабата звезда, намерена по този начин, определя реалната проникваща сила на използвания телескоп. Получените резултати се записват в дневника за наблюдение. По тях може да се съди за състоянието на атмосферата и условията за наблюдение на други светила.
Втората най-важна характеристика на телескопа е неговата разделителна способност b, която се разбира като минималния ъгъл между две звезди, наблюдавани отделно. В теоретичната оптика е доказано, че при идеална леща във видимата светлина L = 5,5-10
където D е диаметърът на лещата в милиметри. (...)
Ориз. 3. Дифракционни картини на близки звездни двойки с различни ъглови разстояния на компонентите.
Също така е поучително да се извършват телескопични наблюдения на ярки звездни двойки с отворена леща. Тъй като входът на телескопа постепенно се отваря, дифракционните дискове на звездите се увеличават, сливат се и се сливат в единичен дифракционен диск с по-голям диаметър, но с много по-ниска яркост.
При провеждането на такива изследвания трябва да се обърне внимание на качеството на телескопичните изображения, които се определят от състоянието на атмосферата.
Атмосферните смущения трябва да се наблюдават с добре настроен телескоп (за предпочитане рефлектор), като се изследват дифракционни изображения на ярки звезди при голямо увеличение. От оптиката е известно, че при монохроматичен светлинен поток 83,8% от енергията, предавана през лещата, е концентрирана в централния дифракционен диск, 7,2% в първия пръстен, 2,8% във втория, 1,5% в третия и 1,5% % в четвъртия пръстен - 0,9% и т.н.
Тъй като входящото лъчение от звездите не е монохроматично, а се състои от различни дължини на вълната, дифракционните пръстени са оцветени и замъглени. Яснотата на изображенията на пръстена може да се подобри чрез използване на филтри, особено теснолентови филтри. Въпреки това, поради намаляването на енергията от пръстен до пръстен и увеличаването на техните площи, вече третият пръстен става незабележим.
Това трябва да се има предвид, когато се оценява състоянието на атмосферата от видимите дифракционни модели на наблюдаваните звезди. Когато правите такива наблюдения, можете да използвате скалата на Пикеринг, според която най-добрите изображения се оценяват с оценка 10, а много лошите - с оценка 1.
Даваме описание на тази скала (фиг. 4).
1. Изображенията на звездите са вълнообразни и размазани, така че техните диаметри са средно два пъти по-големи от размера на третия дифракционен пръстен.
2. Изображението е вълнообразно и леко извън третия дифракционен пръстен.
3. Изображението не излиза извън третия дифракционен пръстен. Яркостта на изображението се увеличава към центъра.
4. От време на време се вижда централния дифракционен диск на звездата с къси дъги, появяващи се наоколо.
5. Дифракционният диск се вижда през цялото време и често се виждат къси дъги.
6. Дифракционният диск и късите дъги се виждат през цялото време.
7. Дъги се движат около ясно видим диск.
8. Пръстените с празнини се движат около ясно дефиниран диск,
9. Най-близкият до диска дифракционен пръстен е неподвижен.
10. Всички дифракционни пръстени са неподвижни.
Точки 1 - 3 характеризират лошото състояние на атмосферата за астрономически наблюдения, 4 - 5 - посредствено, 6 - 7 - добро, 8 - 10 - отлично.
Третата важна характеристика на телескопа е неговата бленда на лещата, която е равна на квадрата на отношението на диаметъра на лещата
на фокусното му разстояние (...)
§ 3. Проверка на качеството на оптиката на телескопа
Практическата стойност на всеки телескоп като инструмент за наблюдение се определя не само от неговия размер, но и от качеството на неговата оптика, т.е. степента на съвършенство на неговата оптична система и качеството на лещата. Важна роля играе качеството на окулярите, прикрепени към телескопа, както и пълнотата на техния комплект.
Лещата е най-критичната част от телескопа. За съжаление дори и най-модерните телескопични лещи имат редица недостатъци, дължащи се както на чисто технически причини, така и на природата на светлината. Най-важните от тях са хроматична и сферична аберация, кома и астигматизъм. В допълнение, бързите лещи страдат в различна степен от кривина на полето и изкривяване.
Учителят трябва да знае за основните оптични недостатъци на най-често използваните видове телескопи, изразително и ясно да демонстрира тези недостатъци и да може да ги намали до известна степен.
Нека опишем последователно най-важните оптични недостатъци на телескопите, да разгледаме в какви видове малки телескопи и до каква степен се проявяват и да посочим най-простите начини за тяхното подчертаване, показване и намаляване.
Основната пречка, която дълго време възпрепятстваше усъвършенстването на рефракторния телескоп, беше хроматичната (цветна) аберация, т.е. неспособността на събирателната леща да събере всички светлинни лъчи с различни дължини на вълната в една точка. Хроматичната аберация се дължи на неравномерното пречупване на светлинни лъчи с различна дължина на вълната (червените лъчи се пречупват по-слабо от жълтите, а жълтите са по-слаби от сините).
Хроматичната аберация е особено изразена при телескопи с бързи лещи с една леща. Ако такъв телескоп е насочен към ярка звезда, тогава към определено положение на окуляра
можете да видите ярко лилаво петно, заобиколено от цветен ореол с размазан червен външен пръстен. С разширяването на окуляра цветът на централното петно постепенно ще се промени на син, след това зелен, жълт, оранжев и накрая червен. В последния случай около червеното петно ще се вижда цветен ореол с лилав пръстен.
Ако погледнете планетата през такъв телескоп, картината ще бъде много размазана, с преливащи се петна.
Лещите с две лещи, които до голяма степен са свободни от хроматична аберация, се наричат ахроматични. Относителният отвор на рефрактора с ахроматична леща обикновено е 715 или повече (за училищни рефракторни телескопи остава 7o, което донякъде влошава качеството на изображението).
Въпреки това, една ахроматична леща не е напълно свободна от хроматична аберация и събира добре само лъчи с определени дължини на вълната. В тази връзка обективите са ахроматизирани в съответствие с тяхното предназначение; зрителни - по отношение на лъчите, които действат най-силно на окото, фотографски - за лъчите, които действат най-силно на фотографската емулсия. По-специално, лещите на училищните рефрактори са визуални по предназначение.
Наличието на остатъчна хроматична аберация в училищните рефрактори може да се прецени въз основа на наблюдения с много големи увеличения на дифракционни изображения на ярки звезди, бързо променящи се следните филтри: жълто-зелен, червен, син. Възможно е да се осигури бърза смяна на светлинните филтри с помощта на дискови или плъзгащи се рамки, описани в
§ 20 от книгата "Училищна астрономическа обсерватория"1. Промените в дифракционните модели, наблюдавани в този случай, показват, че не всички лъчи са еднакво фокусирани.
Елиминирането на хроматичната аберация е по-успешно решено при апохроматични обективи с три лещи. Все още обаче не е възможно да се унищожи напълно в нито един обектив на лещата.
Рефлексната леща не пречупва светлинните лъчи. Следователно тези лещи са напълно без хроматична аберация. По този начин рефлексните лещи се сравняват благоприятно с лещите.
Друг основен недостатък на телескопичните лещи е сферичната аберация. Проявява се в това, че монохроматичните лъчи, движещи се успоредно на оптичната ос, се фокусират на различни разстояния от лещата в зависимост от това през коя зона са преминали. И така, в една леща най-далеч се фокусират лъчите, които са преминали близо до центъра й, а най-близо - тези, които са преминали през зоната на ръба.
Това може лесно да се види, ако телескоп с обектив с една леща се насочи към ярка звезда и се наблюдава с две диафрагми: едната от тях трябва да подчертае потока, преминаващ през централната зона, а втората, направена под формата на пръстен , трябва да премине лъчите на зоната на ръба. Наблюденията трябва да се извършват със светлинни филтри, ако е възможно, с тесни честотни ленти. При използване на първата бленда се получава рязко изображение на звездата при малко по-голямо разширение на окуляра, отколкото при използване на втората бленда, което потвърждава наличието на сферична аберация.
При сложните лещи сферичната аберация, заедно с хроматичната аберация, се намалява до необходимата граница чрез избор на лещи с определена дебелина, кривина и използвани видове стъкло.
[ Остатъците от некоригирана сферична аберация в телескопични обективи със сложни лещи могат да бъдат открити с помощта на (апертурите, описани по-горе, наблюдавайки дифракционни модели от ярки звезди при големи увеличения. При изследване на зрителни лещи трябва да се използват жълто-зелени филтри, а при изследване на фотографски лещи , син.
! В огледалните параболични (по-точно параболоидни) лещи няма сферична аберация, тъй като лещите намаляват до една точка целия лъч от лъчи, движещи се успоредно на оптичната ос. Сферичните огледала имат сферична аберация и тя е толкова по-голяма, колкото по-голямо и по-ярко е самото огледало.
За малки огледала с малка светимост (с относителна апертура по-малка от 1: 8) сферичната повърхност се различава малко от параболоидната - в резултат на това сферичната аберация е малка.
Наличието на остатъчна сферична аберация може да се открие по описания по-горе метод, като се използват различни диафрагми. Въпреки че огледалните лещи не съдържат хроматична аберация, трябва да се използват филтри за по-добро диагностициране на сферична аберация, тъй като оцветяването на наблюдаваните дифракционни модели при различни апертури не е еднакво, което може да доведе до недоразумения.
Нека сега разгледаме аберациите, които възникват, когато лъчите преминават косо спрямо оптичната ос на обектива. Те включват: кома, астигматизъм, кривина на полето, изкривяване.
С визуални наблюдения трябва да се проследят първите две аберации - кома и астигматизъм и да се изследват практически чрез наблюдение на звездите.
Комата се проявява в това, че изображението на звездата встрани от оптичната ос на обектива придобива формата на размазано асиметрично петно с изместено ядро и характерна опашка (фиг. 6). Астигматизмът, от друга страна, се състои в това, че лещата събира наклонен лъч светлина от звездата не в един общ фокус, а в два взаимно перпендикулярни сегмента AB и CD, разположени в различни равнини и на различни разстояния от лещата. (фиг. 7).
Ориз. 6. Образуване на кома в наклонени лъчи. Кръгът очертава полето близо до оптичната ос, където комата е незначителна.
При добро центриране в тръбата на телескопа на обектив с ниска апертура и при малко зрително поле на окуляра е трудно да се забележат и двете аберации, споменати по-горе. Те могат да се видят ясно, ако за целите на обучението телескопът е малко разместен чрез завъртане на обектива под определен ъгъл. Подобна операция е полезна за всички наблюдатели и особено за тези, които изграждат своите телескопи, защото рано или късно те непременно ще се сблъскат с проблеми с центрирането и ще бъде много по-добре, ако действат съзнателно.
За да настроите неправилно рефлектора, просто разхлабете и затегнете двата противоположни винта, държащи огледалото.
В рефрактор това е по-трудно да се направи. За да не развалите нишката, трябва да залепите преходен пръстен, пресечен под ъгъл от картон и да го поставите с едната страна в тръбата на телескопа, а от другата да поставите лещата.
Ако погледнете звездите през неправилно подравнен телескоп, всички те ще изглеждат с опашка. Причината за това е кома (фиг. 6). Ако обаче на входа на телескопа се постави диафрагма с малък централен отвор и окулярът се движи напред-назад, тогава се вижда как звездите се разтягат в ярки сегменти AB, след което се превръщат в елипси с различна компресия, кръгове и отново на сегменти CD и елипси (фиг. 7).
Комата и астигматизмът се елиминират чрез завъртане на лещата. Както е лесно да се разбере, оста на въртене по време на настройка ще бъде перпендикулярна на посоката. Ако опашката се удължи, когато винтът за регулиране на огледалото се завърти, тогава винтът трябва да се завърти в обратна посока. Последната фина настройка по време на настройката трябва да се извърши с късофокусен окуляр при големи увеличения, така че дифракционните пръстени да са ясно видими.
Ако обективът на телескопа е с високо качество и оптиката е подравнена правилно, тогава разфокусираните изображения на звездата, когато се гледат през рефрактор, ще изглеждат като малък светлинен диск, заобиколен от система от цветни концентрични дифракционни пръстени ( Фиг. 8, ал). В този случай моделите на префокалните и екстрафокалните изображения ще бъдат абсолютно еднакви (фиг. 8, a 2, 3).
Разфокусираните изображения на звезда ще имат същия вид, когато се гледат през рефлектор, само че вместо централен ярък диск ще се вижда тъмно петно, което е сянка от спомагателно огледало или диагонална призма за пълно отражение.
Неточността на подравняването на телескопа ще повлияе на концентричността на дифракционните пръстени и самите те ще придобият продълговата форма (фиг. 8, b 1, 2, 3, 4). При фокусиране звездата ще изглежда не като рязко дефиниран ярък диск, а като леко замъглено светло петно със слаба опашка, изхвърлена настрани (ефект на кома). Ако посоченият ефект е причинен от наистина неточна настройка на телескопа, тогава въпросът може лесно да се коригира, достатъчно е само да промените позицията му донякъде в желаната посока, като действате с регулиращите винтове на рамката на лещата (огледалото). Много по-лошо е, ако причината е в астигматизма на самата леща или (в случай на рефлектор на Нютон) в лошото качество на помощното диагонално огледало. В този случай недостатъкът може да бъде отстранен само чрез шлайфане и повторно полиране на дефектните оптични повърхности.
От разфокусирани изображения на звезда могат лесно да се открият други недостатъци на телескопичния обектив, ако има такива. Например разликата в размерите на съответните дифракционни пръстени на предфокалните и извънфокалните изображения на звезда показва наличието на сферична аберация, а разликата в тяхната цветност показва значителен хроматизъм (за линейни
обектив за повикване); неравномерната плътност на разпределение на пръстените и различните им интензитети показват зонирането на лещата, а неправилната форма на пръстените показва локални повече или по-малко значителни отклонения на оптичната повърхност от идеалната.
Ако всички изброени недостатъци, разкрити от модела на разфокусирани изображения на звезда, са малки, тогава те могат да бъдат примирени. Огледалните обективи на любителски телескопи, които успешно са преминали предварителния тест за сянка на Фуко, като правило имат безупречна оптична повърхност и издържат перфектно тестовете на изображения на звезди извън фокуса.
Изчисленията и практиката показват, че при перфектно центриране на оптиката, комата и астигматизмът имат малък ефект върху визуалните наблюдения, когато се използват обективи с ниска апертура (по-малко от 1:10). Това се отнася и за фотографските наблюдения, когато светила с относително малки ъглови размери (планети, Слънце, Луна) се снимат с едни и същи обективи.
Комата и астигматизмът значително развалят изображенията при снимане на големи участъци от звездното небе с параболични огледала или лещи с две лещи. Изкривяването се увеличава рязко при бързи обективи.
Таблицата по-долу дава представа за нарастването на кома и астигматизъм в зависимост от ъгловите отклонения от оптичната ос за параболични рефлектори с различна осветеност.
Ориз. 9. Кривина на зрителното поле и изображения на звезди във фокалната му равнина (с корекция на всички останали аберации).
тизъм, но има кривина на полето. Ако снимате голяма част от звездното небе с такъв обектив и в същото време се фокусирате върху централната зона, тогава, докато се оттегляте към краищата на полето, остротата на изображенията на звездите ще се влоши. И обратното, ако се извършва фокусиране върху звездите, разположени в краищата на полето, тогава остротата на изображенията на звездите ще се влоши в центъра.
За да се получи снимка, рязка по цялото поле с такъв обектив, филмът трябва да бъде огънат в съответствие с кривината на полето на резките изображения на самия обектив.
Кривината на полето се елиминира и с помощта на плоско-изпъкнала леща на Пиаци-Смит, която превръща извития фронт на вълната в плосък.
Кривината на полето може да се намали най-просто чрез диафрагмата на лещата. От практиката на фотографирането е известно, че с намаляване на блендата се увеличава дълбочината на рязкост - в резултат на това се получават ясни изображения на звезди по цялото поле на плоска плоча. Трябва обаче да се помни, че намаляването на блендата значително намалява оптичната мощност на телескопа и за да се появят слаби звезди на плочата, времето на експозиция трябва значително да се увеличи.
Изкривяването се проявява в това, че обективът изгражда изображение, което не е пропорционално на оригинала, а с известни отклонения от него. В резултат на това, когато снимате квадрат, изображението му може да се окаже със страни, вдлъбнати навътре или изпъкнали навън (възглавница и цевно изкривяване).
Изследването на всеки обектив за изкривяване е много лесно: за да направите това, трябва да го отворите силно, така че само една много малка централна част да остане непокрита. Кома, астигматизъм и изкривяване на полето с такава диафрагма ще бъдат елиминирани и изкривяването може да се наблюдава в най-чистата му форма
Ако правите снимки на правоъгълни решетки, отвори за прозорци, врати с такъв обектив, тогава, като изследвате негативите, е лесно да установите вида на изкривяването, присъщо на този обектив.
Изкривяването на готовия обектив не може да бъде елиминирано или намалено. Взема се предвид при изследване на снимки, особено при извършване на астрометрична работа.
§ 4. Окуляри и пределни увеличения на телескопа
Комплектът окуляри е необходимо допълнение към телескопа. По-рано вече изяснихме (§ 2) предназначението на окуляра в увеличителна телескопична система. Сега е необходимо да се спрем на основните характеристики и характеристики на дизайна на различните окуляри. Като оставим настрана галилеевия окуляр от една разсейваща леща, който отдавна не се използва в астрономическата практика, нека веднага да се обърнем към специалните астрономически окуляри.
В исторически план първият астрономически окуляр, който незабавно замени окуляра на Галилей, беше окулярът на Кеплер от една късофокусна леща. Притежавайки много по-голямо зрително поле в сравнение с окуляра на Галилей, в комбинация с дългофокусните рефрактори, често срещани по онова време, той създава доста ясни и леко оцветени изображения. По-късно обаче окулярът Kepler е заменен от по-модерните окуляри Huygens и Ramsden, които се намират и днес. Най-често използваните астрономически окуляри в момента са ахроматичният окуляр Kellner и ортоскопичният окуляр Abbe. Фигура 11 показва разположението на тези окуляри.
Окулярите на Хюйгенс и Рамсден са най-опростени. Всяка от тях е съставена от две плоско-изпъкнали събирателни лещи. Предната (обърната към обектива) се нарича полева леща, а задната (обърната към окото на наблюдателя) се нарича очна леща. В окуляра на Хюйгенс (фиг. 12) и двете лещи са обърнати към обектива с изпъкналите си повърхности и ако f \ и / 2 са фокусните разстояния на лещите, а d е разстоянието между тях, тогава връзката трябва да бъде спазена: (...)
КОХЕЦ ФРАГМЕХТА УЧЕБНИК
Сюжетът на чичо ваня. „Чичо Иван. Отношение към професора на др
Малкият Цахес, по прякор Цинобър
Майков, Аполон Николаевич - кратка биография