Primjer je astronomsko promatranje na Zemlji. Astronomska promatranja
Želite li biti sami sa sobom, pobjeći od svakodnevne rutine, dati na volju svojoj mašti koja u vama spava, dođite na spoj sa zvijezdama. Odgodite snove do jutarnjih sati. Sjetite se besmrtnih redaka I. Ilfa i E. Petrova: „Ugodno je noću sjediti na trgu. Zrak je čist, a pametne misli mi dolaze u glavu.
I kakav je užitak promatrati suptilnu, uistinu čarobnu nebesku sliku! Nije ni čudo što lovci, ribari i turisti, nakon što su se smjestili na noć, vole dugo gledati u nebo. Koliko često, ležeći uz ugašenu vatru i gledajući u beskrajnu daljinu, iskreno žale što je njihovo poznanstvo sa zvijezdama ograničeno na kantu Velikog medvjeda. Pritom mnogi i ne pomišljaju da se to poznanstvo može proširiti, te vjeruju da je nebo za njih tajna sa sedam pečata. Prilično uobičajena zabluda. Vjerujte, prvi korak na putu astronoma amatera nije nimalo težak. Dostupan je i mlađim školarcima, i studentima, i voditelju projektnog biroa, i pastiru, i vozaču traktora, i umirovljeniku.
Velika većina ljudi ima unaprijed stvoreno mišljenje da amaterska astronomija počinje s teleskopom ("Napravit ću mali teleskop i promatrati zvijezde.") debljine za izradu zrcala za reflektirajući teleskop? Tri-četiri jalova pokušaja i dijalog sa zvjezdanim nebom odgađa se na neodređeno vrijeme, pa čak i zauvijek. Šteta je! Uostalom, želite li se pridružiti astronomiji ili pomoći svojoj djeci u tome, nećete pronaći način nego promatrati meteore.
Ne zaboravite samo da ih je poželjno pokrenuti u razdoblju maksimalnog djelovanja neke intenzivnije kiše meteora. To je najbolje učiniti u noćima s 11. na 12. kolovoza i s 12. na 13. kolovoza, kada se aktivira struja Perzeida. Za školarce je ovo općenito izuzetno pogodno vrijeme. U ovoj fazi za promatranje nisu potrebni nikakvi optički instrumenti ili uređaji. Vi samo trebate odabrati mjesto za promatranje, udaljeno od izvora svjetlosti i pružajući prilično širok pogled na nebo. Može biti u polju, na brdu, u planini, na velikom rubu šume, na ravnom krovu kuće, u prilično širokom dvorištu. Sa sobom trebate imati samo bilježnicu (dnevnik promatranja), olovku i bilo koji sat, ručni, stolni ili čak zidni sat.
Zadatak je izbrojati broj meteora koje vidite svakog sata i zapamtiti ili zapisati rezultat. Poželjno je promatranje provoditi što duže, recimo od 22 sata do zore. Možete promatrati ležeći, sjedeći ili stojeći: sami ćete odabrati najudobniji položaj. Najveće područje neba može biti: pokriveno promatranjem dok ležite na leđima. Međutim, takav je položaj prilično riskantan: mnogi početnici astronomi amateri zaspu u drugoj polovici noći, ostavljajući meteore da "nekontrolirano jure" nebom.
Nakon završenih promatranja izradite tablicu u čiji prvi stupac upišite satne intervale promatranja, npr. od 2 do 3 sata, od 3 do 4 sata itd., a u drugi - pripadajući broj meteora. viđeno: 10, 15, ... Za veću preglednost možete nacrtati ovisnost broja meteora o dobu dana - i imat ćete sliku koja pokazuje kako se broj meteora mijenjao tijekom noći. Ovo će biti vaše malo "znanstveno otkriće". To se može učiniti već prve noći promatranja. Dopustite da vas inspirira pomisao da su svi meteori koje vidite ove noći jedinstveni. Uostalom, svaki od njih kratkotrajni je oproštajni autogram međuplanetarne čestice koja zauvijek nestaje. Uz malo sreće, promatrajući meteore, možete vidjeti jednu ili više vatrenih kugli. Bolid može završiti ispadanjem meteorita, stoga se pripremite na sljedeće radnje: odredite trenutak leta bolida na satu, pokušajte zapamtiti (nacrtati) njegovu putanju pomoću zemaljskih ili nebeskih orijentira, osluškujte bilo kakve zvukove (šok, eksplozija, tutnjava) nakon što se vatrena kugla ugasi ili nestane iznad horizonta. Zabilježite podatke u dnevnik opažanja. Informacije koje ste dobili mogu biti korisne stručnjacima u slučaju organiziranja potrage za mjestom gdje je pao meteorit.
Već prve noći, vršeći promatranja, obratit ćete pažnju na najsjajnije zvijezde, na njihov relativni položaj. A ako nastaviš dalje promatrati, onda ćeš se za nekoliko čak i nepunih noći naviknuti na njih i prepoznati ih. Još u antičko doba zvijezde su grupirane u sazviježđa. Konstelacije treba postupno proučavati. To se više ne može bez karte zvjezdanog neba. Trebalo bi je kupiti u knjižari. Zasebno, karte ili atlasi zvjezdanog neba rijetko se prodaju, češće su priloženi raznim knjigama, na primjer, udžbeniku astronomije za 10. razred, školskom astronomskom kalendaru i popularnoj znanstvenoj astronomskoj literaturi.
Nije teško identificirati zvijezde na nebu s njihovim slikama na karti. Samo se trebate prilagoditi mjerilu karte. Kad izlazite s kartom, ponesite sa sobom svjetiljku. Kako karta ne bi bila prejako osvijetljena, svjetlo svjetiljke možete prigušiti tako da je zamotate u zavoj. Upoznavanje sazviježđa iznimno je uzbudljiva aktivnost. Rješavanje "Zvjezdanih križaljki" nikad nije dosadno. Štoviše, iskustvo pokazuje da djeca, primjerice, uživaju igrati igru zvijezda i vrlo brzo zapamte nazive zviježđa i njihov položaj na nebu.
Dakle, za tjedan dana moći ćete sasvim slobodno plivati u nebeskom moru i razgovarati na "ti" s mnogim zvijezdama. Dobro poznavanje neba proširit će vaš program znanstvenog promatranja meteora. Istina, ova će oprema postati nešto kompliciranija. Osim sata, časopisa i olovke, trebate uzeti svjetiljku, kartu, ravnalo, gumicu, podlogu za kartice (neku vrstu šperploče ili stolić). Sada, kada promatrate putanju svih meteora koje vidite, na karti olovkom stavljate strelice. Ako su opažanja obavljena na datum najvećeg toka, tada će se neke strelice (a ponekad i većina) lepezasto raspršiti na karti. Nastavite strelice natrag s isprekidanim linijama: te će se linije presijecati u nekom području ili čak točki na zvjezdanoj karti. To će značiti da meteori pripadaju kiši meteora, a točka sjecišta isprekidanih linija koju ste pronašli je približni radijant ove kiše. Ostatak strelica koje ste iscrtali mogle bi biti sporadične putanje meteora.
Opisana promatranja provode se, kao što je već navedeno, bez upotrebe bilo kakvih optičkih instrumenata. Ako imate dalekozor na raspolaganju, tada postaje moguće promatrati ne samo meteore i vatrene kugle, već i njihove tragove. Vrlo je zgodno raditi s dalekozorom ako ga postavite na stativ. Nakon prolaska vatrene kugle, u pravilu, na nebu je vidljiv slabo svjetleći trag. Uperi dalekozor u njega. Pred vašim očima, trag će pod utjecajem zračnih struja promijeniti svoj oblik, u njemu će se stvoriti ugrušci i razrijeđenost. Vrlo je korisno skicirati nekoliko uzastopnih prikaza staze.
Fotografiranje meteora također ne predstavlja značajne poteškoće. U ove svrhe možete koristiti bilo koji fotoaparat. Najlakše je postaviti kameru na tronožac ili je staviti, recimo, na tabure i usmjeriti je u zenit. Istovremeno, okidač postavite na dugu ekspoziciju i fotografirajte zvjezdano nebo 15-30 minuta. Nakon toga premjestite film na jedan kadar i nastavite fotografirati. Na svakoj slici zvijezde se pojavljuju kao paralelni lukovi, dok se meteori pojavljuju kao ravne linije koje obično sijeku lukove. Treba imati na umu da vidno polje jedne obične leće nije jako veliko, pa je stoga vjerojatnost fotografiranja meteora prilično mala. Potrebno je strpljenje i naravno malo sreće. Kod fotografskih promatranja suradnja je dobra: nekoliko kamera usmjereno je prema različitim područjima nebeske sfere na isti način kao što to rade profesionalni astronomi. Međutim, ako uspijete stvoriti malu skupinu lovaca na meteore, korisno je podijeliti je u dvije skupine. Svaka grupa treba odabrati svoje mjesto promatranja na dovoljnoj međusobnoj udaljenosti i provoditi zajednička promatranja prema unaprijed dogovorenom programu.
Sama fotografska promatranja relativno su jednostavan zadatak: kliknuti kapke, premotati film unatrag, zabilježiti vrijeme početka i završetka ekspozicija i trenutke prolaska meteora. Obrada dobivenih slika znatno je teža. Međutim, ne treba se bojati poteškoća. Ako ste već odlučili uspostaviti prijateljske odnose s nebom, pripremite se na potrebu za određenom intelektualnom napetosti.
Ali što je s promatranjem kometa? Da se kometi pojavljuju jednako često kao meteori, onda ljubitelji astronomije ne bi poželjeli ništa bolje. Ali, jao! Možete čekati cijelu "vječnost" kometu i opet ostati bez ičega. Pasivnost je ovdje neprijatelj broj jedan. Kometi se nalaze. Tražite s entuzijazmom, s velikom željom, s vjerom u uspjeh. Mnogo svijetlih kometa otkrili su amateri. Njihova su imena zauvijek zapisana u analima povijesti.
Gdje trebate tražiti komete, u kojem dijelu neba? Postoji li neki trag za promatrača početnika?
Tamo je. Svijetle komete treba tražiti u blizini Sunca, odnosno ujutro prije izlaska na istoku, navečer nakon zalaska na zapadu. Vjerojatnost uspjeha uvelike će se povećati ako proučavate sazviježđa, naviknete se na položaj zvijezda, na njihov sjaj. Tada izgled "stranog" objekta neće izbjeći vašoj pozornosti. Ako imate na raspolaganju dalekozor, spektor, teleskop ili neki drugi instrument koji vam omogućuje promatranje i blijeđih objekata, bit će vrlo korisno napraviti kartu maglica i kuglastih skupova, inače će vam srce zakucati više puta povodom vašeg otkrića lažnog kometa. A ovo je, vjerujte mi, vrlo uvredljivo! Sam proces promatranja nije kompliciran, potrebno je redovito pregledavati jutarnji i večernji dio neba blizu Sunca, potičući se željom da pod svaku cijenu pronađete komet.
Promatranja kometa moraju se provoditi tijekom tinjanja cijelog razdoblja njegove vidljivosti. Ako se komet ne može fotografirati, onda napraviti niz crteža njegovog izgleda uz obvezno navođenje vremena i datuma. Posebno pažljivo nacrtajte različite detalje u glavi i repu kometa. Svaki put stavite položaj kometa na zvjezdanu kartu, "crtajući" njegovu rutu.
Ako imate fotoaparat, ne štedite na fotografiji. Kombinacijom fotoaparata i teleskopa dobit ćete brzi astrograf, a vaše će fotografije biti dvostruko vrijedne.
Imajte na umu da i tijekom vizualnih promatranja dalekozorom ili teleskopom, i prilikom fotografiranja, teleskop i kamera moraju biti postavljeni na tronožac, inače će slika objekta "drhtati od hladnoće".
Dobro je ako je čak i tijekom čisto vizualnih promatranja teleskopom ili dalekozorom moguće procijeniti sjaj kometa. Činjenica je da vrlo aktivni kometi mogu snažno "treperiti", povećavajući ili smanjujući svoj sjaj. Razlozi mogu biti unutarnji procesi u jezgri (naglo izbacivanje materije) ili vanjski utjecaj strujanja Sunčevog vjetra.
Vjerojatno se sjećate da možete odrediti sjaj objekta u obliku zvijezde uspoređujući ga sa sjajem poznatih zvijezda. Tako se, primjerice, procjenjuje magnituda asteroida. Komet je teži. Uostalom, vidljivo je ne kao zvijezda, već kao maglovita mrlja. Stoga se koristi sljedeća prilično genijalna metoda. Promatrač izvlači okular teleskopa, izoštravajući slike kometa i zvijezda, uzrokujući da se zvijezde pretvore iz točkica u mutne mrlje. Promatrač izvlači okular dok veličina zvjezdanih pjega ne bude jednaka ili gotovo jednaka veličini kometa. Zatim se odabiru dvije zvijezde za usporedbu - jedna je nešto svjetlija od kometa, druga je blijeđa. Njihove zvjezdane veličine nalaze se prema katalogu zvijezda.
Bez sumnje, od interesa je i promatranje ranije otkrivenih kometa. Popisi takvih kometa za koje se očekuje da će se promatrati u određenoj godini objavljeni su u Astronomskom kalendaru (varijabilni dio). Ovi kalendari se objavljuju godišnje. Istina, vrlo često, nakon opisa povijesti kometa i uvjeta za njegovo nadolazeće promatranje, dodaje se vrlo neugodna fraza:
"Nedostupno amaterskim promatranjima." Tako je svih pet kratkoperiodičnih kometa opaženih 1988. bilo nedostupno amaterima zbog slabog sjaja. Da, doista, čovjek mora otkriti vlastite komete!
Vrlo slabi kometi obično se otkrivaju gledanjem negativa zvjezdanog neba. Ako niste zaboravili, novi asteroidi se otkrivaju na isti način.
Gotovo je nemoguće promatrati asteroide golim okom. Ali u malim teleskopima to se može učiniti. Isti "Astronomski kalendar" objavljuje popis asteroida dostupnih za promatranje u određenoj godini.
Obratite pažnju na jedan savjet. Nikada se ne oslanjajte samo na svoje pamćenje, svakako zapišite rezultate svojih promatranja u dnevnik i to što detaljnije. Samo u ovom slučaju možete računati na činjenicu da će vaš prekrasan hobi biti koristan znanosti.
Među metodama astronomije, inače metodama astronomskih istraživanja, mogu se razlikovati tri glavne skupine:
- promatranje,
- mjerenje,
- svemirski eksperiment.
Pogledajmo ove metode.
Astronomska promatranja
Napomena 1
Astronomska promatranja glavni su način proučavanja nebeskih tijela i događaja. Uz njihovu pomoć snima se ono što se događa u bliskom i dalekom svemiru. Astronomska promatranja glavni su izvor znanja dobivenog eksperimentalnim putem
Astronomska promatranja i obrada njihovih podataka u pravilu se provode u specijaliziranim istraživačkim ustanovama (astronomskim opservatorijima).
Prva ruska zvjezdarnica izgrađena je u Pulkovu, u blizini Sankt Peterburga. Kompilacija zvjezdanih kataloga zvijezda s najvećom točnošću zasluga je zvjezdarnice Pulkovo. Možemo reći da je u drugoj polovici 19. stoljeća, iza kulisa, dobila titulu "astronomske prijestolnice svijeta", a 1884. Pulkovo je tvrdio da je nulti meridijan (Greenwich je osvojio).
Moderne zvjezdarnice opremljene su instrumentima za promatranje (teleskopima), opremom za primanje i analizu svjetlosti, raznim pomoćnim uređajima, računalima visokih performansi i tako dalje.
Zadržimo se na značajkama astronomskih promatranja:
- Značajka #1. Promatranja su vrlo inertna, stoga, u pravilu, zahtijevaju prilično duga vremena. Aktivan utjecaj na svemirske objekte, s rijetkim iznimkama koje pružaju astronautika s posadom i bez posade, teško je. Uglavnom, mnogi fenomeni, na primjer, transformacija kuta nagiba Zemljine osi prema orbitalnoj ravnini, mogu se zabilježiti samo promatranjem tijekom nekoliko tisuća godina. Posljedično, astronomsko nasljeđe Babilona i Kine od prije tisuću godina, unatoč nekim nedosljednostima sa suvremenim zahtjevima, još uvijek je relevantno.
- Značajka #2. Proces promatranja, u pravilu, odvija se sa zemljine površine, istovremeno zemlja vrši složeno kretanje, pa zemaljski promatrač vidi samo određeni dio zvjezdanog neba.
- Značajka broj 3. Kutna mjerenja koja se izvode na temelju opažanja osnova su za proračune kojima se određuju linearne dimenzije objekata i udaljenosti do njih. A budući da kutne veličine zvijezda i planeta, mjerene optikom, ne ovise o udaljenosti do njih, izračuni mogu biti prilično netočni.
Napomena 2
Glavni instrument astronomskih promatranja je optički teleskop.
Optički teleskop ima princip rada određen njegovom vrstom. No, bez obzira na vrstu, njegov glavni cilj i zadatak je prikupiti maksimalnu količinu svjetlosti koju emitiraju svjetleći objekti (zvijezde, planeti, kometi itd.) za stvaranje njihovih slika.
Vrste optičkih teleskopa:
- refraktori (leća),
- reflektori (ogledalo),
- kao i zrcalne leće.
Kod refraktorskog (lećnog) teleskopa slika se postiže lomom svjetlosti u leći objektiva. Nedostatak refraktora je greška koja je posljedica zamućenja slike.
Značajka reflektora je njihova upotreba u astrofizici. U njima glavna stvar nije kako se svjetlost lomi, već kako se reflektira. One su savršenije od leća i točnije.
Teleskopi s zrcalnim lećama kombiniraju funkcije reflektora i reflektora.
Slika 1. Mali optički teleskop. Author24 - online razmjena studentskih radova
Astronomska mjerenja
Budući da se mjerenja u astronomskim istraživanjima provode pomoću različitih instrumenata i instrumenata, ukratko ćemo se osvrnuti na njih.
Napomena 3
Glavni astronomski mjerni instrumenti su koordinatni mjerni strojevi.
Ovi strojevi mjere jednu ili dvije pravokutne koordinate iz fotografske slike ili dijagrama spektra. Koordinatni mjerni strojevi opremljeni su stolom na koji se postavljaju fotografije i mikroskopom s mjernim funkcijama kojim se cilja svjetlosno tijelo ili njegov spektar. Moderni uređaji mogu imati točnost očitanja do 1 mikrona.
Tijekom postupka mjerenja mogu se pojaviti pogreške:
- samog instrumenta
- operater (ljudski faktor),
- proizvoljan.
Pogreške instrumenta proizlaze iz njegove nesavršenosti, stoga se njegova točnost mora prethodno provjeriti. Osobito podliježu ovjeravanju: mjerila, mikrometrijski vijci, vodilice na predmetnom stolu i mjernom mikroskopu, referentni mikrometri.
Pogreške povezane s ljudskim faktorom i slučajnošću zaustavljaju se višestrukim mjerenjima.
U astronomskim mjerenjima dolazi do širokog uvođenja automatskih i poluautomatskih mjernih instrumenata.
Automatski uređaji rade red veličine brže od konvencionalnih i imaju upola manju srednju kvadratnu pogrešku.
svemirski eksperiment
Definicija 1
Svemirski eksperiment je skup međusobno povezanih interakcija i opažanja koji omogućuju dobivanje potrebnih informacija o proučavanom nebeskom tijelu ili pojavi, koji se provodi u svemirskom letu (s posadom ili bez posade) kako bi se potvrdile teorije, hipoteze, kao i unaprijediti različite tehnologije koje mogu pridonijeti razvoju znanstvenih spoznaja.
Glavni trendovi eksperimenata u svemiru:
- Proučavanje tijeka fizikalno-kemijskih procesa i ponašanja materijala u svemiru.
- Proučavanje svojstava i ponašanja nebeskih tijela.
- Utjecaj prostora na čovjeka.
- Potvrda teorija svemirske biologije i biotehnologije.
- Načini istraživanja svemira.
Ovdje je prikladno navesti primjere eksperimenata koje su na ISS-u izveli ruski kozmonauti.
Eksperiment rasta biljaka (Veg-01).
Cilj eksperimenta je proučavanje ponašanja biljaka u orbitalnim uvjetima.
Eksperiment "Plazma kristal"- proučavanje kristala plazma-prašine i tekućih tvari pod parametrima mikrogravitacije.
Provedene su četiri faze:
- Proučavana je struktura plazma-prašina u plazmi izboja u plinu pri visokofrekventnom kapacitivnom pražnjenju.
- Struktura plazma-prašina u plazmi proučavana je u tinjajućem izboju s istosmjernom strujom.
- Istraživalo se kako ultraljubičasti spektar kozmičkog zračenja utječe na makročestice koje mogu biti nabijene fotoemisijom.
- Proučavane su strukture plazma-prašine u otvorenom svemiru pod djelovanjem sunčevog ultraljubičastog i ionizirajućeg zračenja.
Slika 2. Eksperiment "Plazma kristal". Author24 - online razmjena studentskih radova
Ukupno su ruski kozmonauti na ISS-u izveli više od 100 svemirskih eksperimenata.
Glavni način proučavanja nebeskih objekata i pojava. Promatranja se mogu izvoditi golim okom ili uz pomoć optičkih instrumenata: teleskopa opremljenih različitim prijemnicima zračenja (spektrografi, fotometri itd.), astrografa, posebnih instrumenata (osobito dalekozora). Svrhe promatranja vrlo su raznolike. Precizna mjerenja položaja zvijezda, planeta i drugih nebeskih tijela pružaju materijal za određivanje njihovih udaljenosti (vidi Paralaksa), vlastitih gibanja zvijezda i proučavanje zakona gibanja planeta i kometa. Rezultati mjerenja vidljivog sjaja svjetiljki (vizualno ili uz pomoć astrofotometara) omogućuju procjenu udaljenosti do zvijezda, zvjezdanih skupova, galaksija, proučavanje procesa koji se odvijaju u promjenjivim zvijezdama itd. Proučavanje spektara nebeskih tijela uz pomoć spektralnih instrumenata omogućuje mjerenje temperature svjetiljki, radijalnih brzina i daje neprocjenjiv materijal za duboko proučavanje fizike zvijezda i drugih objekata.
Ali rezultati astronomskih opažanja imaju znanstveno značenje samo kada se bezuvjetno poštuju odredbe uputa koje određuju postupak prema promatraču, zahtjeve za instrumente, mjesto promatranja i oblik registracije podataka opažanja.
Metode promatranja koje su dostupne mladim astronomima uključuju vizualno bez instrumenata, vizualno teleskopsko, fotografsko i fotoelektrično promatranje nebeskih objekata i pojava. Ovisno o instrumentalnoj bazi, lokaciji 1 promatračkih točaka (grad, naselje, selo), 1 klimatskim uvjetima i interesima amatera, za promatranje se može odabrati bilo koja (ili više) od predloženih tema.
Promatranja Sunčeve aktivnosti. Pri promatranju Sunčeve aktivnosti svakodnevno se crtaju Sunčeve pjege i određuju im koordinate pomoću unaprijed pripremljene goniometrijske mreže. Najbolje je promatrati pomoću velikog školskog teleskopa refraktora ili teleskopa kućne izrade na paralaktičkom stativu (vidi Domaći teleskop). Uvijek morate imati na umu da nikada ne smijete gledati u Sunce bez tamnog (zaštitnog) filtera. Sunce je zgodno promatrati projiciranjem njegove slike na ekran posebno prilagođen teleskopu. Na papirnatom predlošku ocrtajte konture skupina mrlja i pojedinačnih mrlja, označite pore. Zatim se izračunavaju njihove koordinate, broji se broj Sunčevih pjega u skupinama, au trenutku promatranja ispisuje se indeks Sunčeve aktivnosti, Wolfov broj. Promatrač također proučava sve promjene koje se događaju unutar skupine pjega, nastojeći što točnije prenijeti njihov oblik, veličinu i međusobni položaj detalja. Sunce se može promatrati i fotografski uz pomoć dodatne optike u teleskopu, koja povećava ekvivalentnu žarišnu duljinu instrumenta i tako omogućuje fotografiranje većih pojedinačnih tvorevina na njegovoj površini. Ploče i filmovi za fotografiranje Sunca trebaju imati najmanju moguću osjetljivost.
Promatranja Jupitera i njegovih satelita. Za promatranje planeta, posebice Jupitera, koristi se teleskop s promjerom leće ili zrcala od najmanje 150 mm. Promatrač pažljivo skicira detalje u Jupiterovim trakama i samim trakama te im određuje koordinate. Promatranjem tijekom nekoliko noći može se proučavati obrazac promjena u naoblaci na planetu. Zanimljivo za promatranje na Jupiterovom disku je Crvena pjega, čija fizička priroda još nije u potpunosti proučena. Promatrač ucrtava položaj Crvene pjege na disku planeta, određuje joj koordinate, daje opise boje, svjetline pjege, registrira opažene značajke u sloju oblaka koji je okružuje.
Za promatranje Jupiterovih mjeseca koristi se školski refraktorski teleskop. Promatrač pomoću okularnog mikrometra određuje točan položaj satelita u odnosu na rub diska planeta. Osim toga, zanimljivo je promatrati pojave u sustavu satelita i bilježiti trenutke tih pojava. Tu spadaju pomrčina satelita, ulazak i izlazak iz diska planeta, prolazak satelita između Sunca i planeta, između Zemlje i planeta.
Potraga za kometima i njihova opažanja. Potrage za kometima provode se pomoću optičkih instrumenata s velikim otvorom blende i velikim vidnim poljem (3-5 °). U tu svrhu mogu se koristiti terenski dalekozori, astronomska cijev AT-1, dalekozori TZK, BMT-110, kao i detektori kometa.
Promatrač sustavno ispituje zapadni dio neba nakon zalaska sunca, sjeverne i zenitne dijelove neba noću i istočni dio prije izlaska sunca. Promatrač mora vrlo dobro poznavati položaj nepokretnih magličastih objekata na nebu - plinovitih maglica, galaksija, zvjezdanih skupova, koji izgledom podsjećaju na komet slabog sjaja. U ovom slučaju pomoći će mu atlasi zvjezdanog neba, posebno "Edukativni zvjezdani atlas" A. D. Marlenskog i "Zvjezdani atlas" A. A. Mikhailova. O pojavi novog kometa, brzojav se odmah šalje Astronomskom institutu po imenu PK Sternberg u Moskvi. Potrebno je prijaviti vrijeme detekcije kometa, njegove približne koordinate, ime i prezime promatrača, njegovu poštansku adresu.
Promatrač mora nacrtati položaj kometa među zvijezdama, proučiti vidljivu strukturu glave i repa kometa (ako postoji) i odrediti njegov sjaj. Fotografiranje područja neba na kojem se komet nalazi omogućuje točnije određivanje njegovih koordinata nego kod skiciranja, a samim time i točnije izračunavanje orbite kometa. Pri fotografiranju kometa teleskop mora biti opremljen satnim mehanizmom koji ga vodi iza zvijezda koje se kreću zbog prividne rotacije neba.
Promatranja nocilucentnih oblaka. Noktilucentni oblaci su najzanimljiviji, ali još uvijek malo proučen fenomen prirode. U SSSR-u se promatraju ljeti sjeverno od 50 ° geografske širine. Mogu se vidjeti na pozadini segmenta sumraka, kada je kut uranjanja Sunca ispod horizonta od 6 do 12°. U to vrijeme sunčeve zrake osvjetljavaju samo gornje slojeve atmosfere, gdje se na visini od 70-90 km formiraju noćni oblaci. Za razliku od običnih oblaka, koji u sumrak izgledaju tamno, noćni oblaci svijetle. Promatraju se na sjevernoj strani neba, ne visoko iznad horizonta.
Promatrač svake večeri ispituje segment sumraka u intervalima od 15 minuta i u slučaju pojave noćnih oblaka ocjenjuje njihov sjaj, bilježi promjene oblika i teodolitom ili drugim goniometrijskim instrumentom mjeri duljinu polja oblaka. po visini i azimutu. Osim toga, preporučljivo je fotografirati noćne oblake. Ako je otvor leće 1: 2, a osjetljivost filma 130-180 jedinica prema GOST-u, tada se dobre slike mogu dobiti s ekspozicijom od 1-2 s. Slika bi trebala prikazivati glavni dio polja oblaka i siluete zgrada ili drveća.
Svrha patroliranja segmenta sumraka i promatranja nocilucentnih oblaka je određivanje učestalosti pojavljivanja oblaka, prevladavajućih oblika, dinamike polja nocilucentnih oblaka, kao i pojedinih tvorevina unutar polja oblaka.
Promatranja meteora. Zadaci vizualnih opažanja su brojanje meteora i određivanje meteorskih radijanata. U prvom slučaju promatrači su postavljeni ispod kružnog okvira koji ograničava vidno polje na 60° i registriraju samo one meteore koji se pojave unutar okvira. U zapisnik motrenja upisuje se redni broj meteora, trenutak prolaska s točnošću od jedne sekunde, magnituda, kutna brzina, smjer meteora i njegov položaj u odnosu na okvir. Ova promatranja omogućuju proučavanje gustoće kiše meteora i raspodjele sjaja meteora.
Pri određivanju meteorskog radijanta promatrač pažljivo označava svaki opaženi meteor na kopiji karte zvjezdanog neba te bilježi redni broj meteora, trenutak prolaska, magnitudu, duljinu meteora u stupnjevima, kutnu brzinu i boju. Slabi meteori promatraju se uz pomoć binjokala, cijevi AT-1, dalekozora TZK. Promatranja u okviru ovog programa omogućuju proučavanje raspodjele malih radijanta na nebeskoj sferi, određivanje položaja i pomaka proučavanih malih radijanta te dovode do otkrića novih radijanata.
Promatranja promjenjivih zvijezda. Glavni instrumenti za promatranje promjenjivih zvijezda: dvogled s poljem, astronomske cijevi AT-1, dalekozor TZK, BMT-110, detektori kometa koji pružaju veliko vidno polje. Promatranja promjenjivih zvijezda omogućuju proučavanje zakona promjene njihova sjaja, određivanje perioda i amplituda promjena sjaja, određivanje njihove vrste itd.
U početku se promatraju promjenjive zvijezde - cefeide, koje imaju redovite fluktuacije sjaja s dovoljno velikom amplitudom, a tek nakon toga treba prijeći na promatranja polupravilnih i nepravilnih promjenjivih zvijezda, zvijezda s malom amplitudom sjaja, te istraživati zvijezde za koje se sumnja varijabilnosti i patrolnih plamtećih zvijezda.
Uz pomoć fotoaparata možete fotografirati zvjezdano nebo kako biste mogli promatrati dugotrajne promjenjive zvijezde i tražiti nove promjenjive zvijezde.
Promatranja pomrčina Sunca
Program amaterskih promatranja potpune pomrčine Sunca može uključivati: vizualno registriranje trenutaka dodira ruba Mjesečeva diska i ruba Sunčeva diska (četiri kontakta); skice izgleda Sunčeve korone - njezin oblik, struktura, veličina, boja; teleskopska promatranja fenomena kada rub Mjesečevog diska prekriva Sunčeve pjege i baklje; meteorološka motrenja - bilježenje tijeka temperature, tlaka, vlažnosti zraka, promjena smjera i jačine vjetra; promatranje ponašanja životinja i ptica; fotografiranje parcijalnih faza pomrčine kroz teleskop žarišne duljine 60 cm ili više; fotografiranje sunčeve korone fotoaparatom s objektivom žarišne duljine 20-30 cm; fotografiranje tzv. Baileyeve krunice koja se pojavljuje prije izbijanja Sunčeve korone; registracija promjena u svjetlini neba kako se faza pomrčine povećava fotometrom kućne izrade.
Promatranja pomrčine Mjeseca
Kao i pomrčine Sunca, i pomrčine Mjeseca događaju se relativno rijetko, a pritom svaka pomrčina ima svoje karakteristike. Promatranja pomrčina Mjeseca omogućuju pročišćavanje Mjesečeve orbite i pružaju informacije o gornjim slojevima zemljine atmosfere. Program promatranja pomrčine Mjeseca može se sastojati od sljedećih elemenata: određivanje svjetline zasjenjenih dijelova Mjesečevog diska iz vidljivosti detalja Mjesečeve površine kada se promatra kroz 6x prepoznatljiv dalekozor ili teleskop s malim povećanjem; vizualne procjene sjaja Mjeseca i njegove boje golim okom i dalekozorom (teleskop); promatranje kroz teleskop s promjerom leće od najmanje 10 cm pri povećanju od 90x tijekom cijele pomrčine kratera Herodot, Aristarh, Grimaldi, Atlas i Riccioli u čijem području se mogu pojaviti fenomeni boja i svjetlosti; registracija teleskopom trenutaka pokrivanja zemljinom sjenom nekih tvorevina na površini Mjeseca (popis tih objekata dat je u knjizi "Astronomski kalendar. Stalni dio"); određivanje pomoću fotometra svjetline Mjesečeve površine u različitim fazama pomrčine.
Promatranja umjetnih Zemljinih satelita
Pri promatranju umjetnih satelita Zemlje bilježi se putanja satelita na zvjezdanoj karti i vrijeme njegovog prolaska oko uočljivih svijetlih zvijezda. Vrijeme se mora zabilježiti na najbližih 0,2 s pomoću štoperice. Mogu se fotografirati svijetli sateliti.
Astronomska promatranja uvijek pobudi zanimanje drugih, pogotovo ako sami uspiju pogledati kroz teleskop.
Htio bih početnicima reći nešto o tome što se može vidjeti na nebu - kako bih izbjegao razočaranje onim što se zapravo vidi u okularu. U stvarno kvalitetnim instrumentima vidjet ćete puno više od onoga što je ovdje napisano, ali cijena im je visoka, a težina i dimenzije prilično velike ... Prvi teleskop za astronomska promatranja obično nije najveći i najskuplji.
Astronomska promatranja Marsa nisu za svakoga, najviše - mogu se vidjeti polarne kape. Promjene godišnjih doba i mrlje prašnih oluja vidljive su samo u skupim teleskopima iu dobroj atmosferi.
Promatranje ostalih planeta je razočaravajuće: ono što se vidi u običnim jeftinim teleskopima uglavnom su nejasni mali diskovi (češće samo blijede zvijezde). Ali uvijek možete reći: "Da, vidio sam to svojim očima - postoji takav planet, astronomi ne lažu."
Ni legendarno "lice Sfinge" na Marsu, ni doista očaravajući izlazak sunca planetarnih satelita, nećete vidjeti ni u najboljem teleskopu. Međutim, tijekom Velikih sukoba jednostavno je zločin ne uperiti cijev u njih ... Da, i samo pogledajte s vremena na vrijeme ... Naravno, ako kupite skupi apokromatski refraktor s velikim otvorom ili dobar svjetlosni filtar, tada će se kvaliteta osjetno povećati, ali to nije baš za početnike.
u zviježđu Herkul - jedan od omiljenih objekata promatranja i neslužbeno mjerilo kvalitete teleskopa na temu "da li rješava zvijezde u središte ili ne".
Nije bitno hoćete li svojim najdražima pokazati nešto zanimljivo na nebu ili to sami pogledati - uvijek je korisno unaprijed znati što, zapravo, danas tražite na nebu. I što je najvažnije - gdje točno. Osim toga, ako iznenada planirate svoj odmor s astronomskom pristranošću, tada morate uzeti u obzir puno:
Međutim, sve ovisi o vašoj klimi. U predgrađu, na primjer, vrijeme ne popušta - naoblaka je visoka i hladno je. Više mi se sviđa od kraja kolovoza do sredine listopada - nebo je već prilično mračno, još nije tako hladno ... Jesen se smatra kišnom, ali posljednjih godina često ima sreće s oborinama i naoblakom u svom prvom pola - očito se klima mijenja. Bliže zimi, oblačnost naglo raste, u studenom-prosincu rijetko je moguće vidjeti u moskovskoj regiji. Više o ovoj temi:
Što se može vidjeti u teleskopu ovisno o njegovoj veličini
Natrag ili reci svojim prijateljima:
PREDGOVOR
Knjiga je posvećena organizaciji, sadržaju i metodologiji naprednih astronomskih opažanja, kao i najjednostavnijim matematičkim metodama za njihovu obradu. Započinje poglavljem o ispitivanju teleskopa, glavnog instrumenta promatračke astronomije. Ovo poglavlje opisuje glavna pitanja vezana uz najjednostavniju teoriju teleskopa. Učitelji će ovdje pronaći mnoštvo vrijednih praktičnih savjeta vezanih uz određivanje različitih karakteristika teleskopa, provjeru kvalitete njegove optike, izbor optimalnih uvjeta za promatranje, kao i potrebne informacije o najvažnijem priboru teleskopa i rukovanju prilikom vizualnih i fotografskih promatranja.
Najvažniji dio knjige je drugo poglavlje, koje na temelju konkretne građe razmatra pitanja organizacije, sadržaja i metoda provođenja astronomskih motrenja. Značajan dio predloženih promatranja - vizualna promatranja Mjeseca, Sunca, planeta, pomrčina - ne zahtijeva visoke kvalifikacije i, uz vješto vodstvo učitelja, može se savladati u kratkom vremenu. Istodobno, niz drugih promatranja - fotografska promatranja, vizualna promatranja promjenjivih zvijezda, programska promatranja kiše meteora i neka druga - već zahtijevaju znatnu vještinu, određenu teorijsku obuku te dodatne instrumente i opremu.
Naravno, ne mogu se sva zapažanja navedena u ovom poglavlju primijeniti u bilo kojoj školi. Organiziranje promatranja povećane težine najvjerojatnije je dostupno onim školama u kojima postoji dobra tradicija organiziranja izvannastavnih aktivnosti iz astronomije, postoji iskustvo u relevantnom radu i, što je vrlo važno, dobra materijalna baza.
Konačno, u trećem poglavlju, na temelju specifičnog materijala, u jednostavnom i vizualnom obliku prikazane su glavne matematičke metode za obradu opažanja: interpolacija i ekstrapolacija, aproksimativni prikaz empirijskih funkcija i teorija pogrešaka. Ovo poglavlje je sastavni dio knjige. Upućuje profesore, učenike i, konačno, ljubitelje astronomije na promišljen, ozbiljan odnos prema postavljanju i provođenju astronomskih motrenja, čiji rezultati mogu dobiti određeno značenje i vrijednost tek nakon što budu podvrgnuti odgovarajućoj matematičkoj obradi.
Učiteljima se skreće pozornost na potrebu korištenja mikrokalkulatora, au budućnosti i osobnih računala.
Građa knjige može se koristiti u izvođenju praktične nastave iz astronomije, predviđene nastavnim planom i programom, te u izvođenju fakultativne nastave iu radu astronomskog kružoka.
Koristeći ovu priliku, autori izražavaju duboku zahvalnost zamjeniku predsjednika Vijeća astronomskih krugova Moskovskog planetarija, zaposleniku SAI MSU M. Yu. Shevchenko i izvanrednom profesoru Vladimirskog pedagoškog instituta, kandidatu fizičke i matematičke znanosti. Sciences E. P. Razbitnaya za vrijedne prijedloge koji su pridonijeli poboljšanju sadržaja knjige.
Autori će sa zahvalnošću prihvatiti sve kritičke komentare čitatelja.
Poglavlje I. ISPITIVANJE TELESKOPA
§ 1. Uvod
Teleskopi su glavni instrumenti svake astronomske zvjezdarnice, pa tako i one obrazovne. Uz pomoć teleskopa učenici promatraju Sunce i pojave koje se na njemu događaju, Mjesec i njegovu topografiju, planete i neke od njihovih satelita, raznoliki svijet zvijezda, otvorene i kuglaste skupove, difuzne maglice, Mliječnu stazu i galaksije. .
Na temelju neposrednih teleskopskih promatranja i fotografija snimljenih velikim teleskopima učitelj može kod učenika stvoriti žive prirodoslovne predodžbe o ustrojstvu svijeta koji ih okružuje i na temelju toga stvoriti čvrsta materijalistička uvjerenja.
Polazeći od promatranja na školskom astronomskom zvjezdarnici, učitelj treba dobro poznavati mogućnosti teleskopske optike, razne praktične metode za njezino ispitivanje i utvrđivanje njezinih glavnih karakteristika. Što učitelj bude potpuniji i dublji u poznavanju teleskopa, to će on bolje moći organizirati astronomska promatranja, to će rad učenika biti plodniji i rezultati promatranja će se pred njima pojaviti uvjerljiviji.
Osobito je važno da nastavnik astronomije poznaje kratku teoriju teleskopa, poznaje najčešće optičke sustave i postavke teleskopa, te ima dosta cjelovito poznavanje okulara i raznih pribora za teleskop. Pritom mora poznavati glavne karakteristike, kao i prednosti i nedostatke malih teleskopa namijenjenih školskim i institutskim obrazovnim astronomskim opservatorijima, dobro vješto rukovati takvim teleskopima i znati realno procijeniti njihove mogućnosti pri organiziranju promatranja.
Učinkovitost rada astronomskog opservatorija ne ovisi samo o njegovoj opremljenosti različitom opremom, a posebno o optičkoj snazi dostupnih teleskopa, već io stupnju pripremljenosti promatrača. Samo kvalificirani promatrač, koji dobro vlada teleskopom koji mu je na raspolaganju i koji poznaje njegove glavne karakteristike i mogućnosti, može dobiti maksimum mogućih informacija o ovom teleskopu.
Stoga se učitelj suočava s važnom zadaćom pripremanja aktivista koji su u stanju izvesti dobra zapažanja koja zahtijevaju izdržljivost, pažljivo izvođenje, veliku pozornost i vrijeme.
Bez stvaranja skupine kvalificiranih promatrača nemoguće je računati na široko rasprostranjeno kontinuirano djelovanje školske zvjezdarnice i na njezin veliki povrat u obrazovanju i odgoju svih ostalih učenika.
U tom smislu, nije dovoljno da nastavnik poznaje same teleskope i njihove mogućnosti, već mora posjedovati i promišljenu i izražajnu tehniku objašnjavanja koja ne nadilazi okvire školskih programa i udžbenika, a temelji se na znanju učenika stečenom u studij fizike, astronomije i matematike.
Istodobno, posebnu pozornost treba obratiti na primijenjenu prirodu prijavljenih informacija o teleskopima, tako da se mogućnosti potonjih otkrivaju u procesu provođenja planiranih promatranja i očituju u dobivenim rezultatima.
Uzimajući u obzir gore navedene zahtjeve, prvo poglavlje knjige uključuje teorijske informacije o teleskopima u količini potrebnoj za provedbu dobronamjernih promatranja, kao i opise racionalnih praktičnih metoda za ispitivanje i utvrđivanje njihovih različitih karakteristika, uzimajući u obzir znanja o i mogućnostima učenika.
§ 2. Određivanje glavnih karakteristika optike teleskopa
Da bi se dublje razumjele mogućnosti teleskopske optike, prvo treba dati neke optičke podatke o ljudskom oku - glavnom "alatu" učenika u većini obrazovnih astronomskih promatranja. Osvrnimo se na njegove karakteristike kao što su izrazita osjetljivost i oštrina vida, ilustrirajući njihov sadržaj na primjerima promatranja nebeskih tijela.
Pod graničnom (pragom) osjetljivosti oka podrazumijeva se minimalni svjetlosni tok koji još može opaziti oko potpuno prilagođeno mraku.
Pogodni objekti za određivanje granične osjetljivosti oka su skupine zvijezda različitih magnituda s pažljivo izmjerenim magnitudama. U dobrom stanju atmosfere, nebu bez oblaka u noći bez mjesečine daleko od grada, mogu se promatrati zvijezde do 6. magnitude. Međutim, to nije granica. Visoko u planinama, gdje je atmosfera posebno čista i prozirna, postaju vidljive zvijezde do 8. magnitude.
Iskusan promatrač mora znati granice svojih očiju i moći odrediti stanje prozirnosti atmosfere iz promatranja zvijezda. Da biste to učinili, potrebno je dobro proučiti standard koji je općenito prihvaćen u astronomiji - Sjeverni polarni red (slika 1, a) i uzeti ga kao pravilo: prije nego što provedete teleskopska promatranja, prvo morate golim okom odrediti zvijezde vidljive na granici iz ove serije i iz njih ustanoviti stanje atmosfere.
Riža. 1. Karta sjevernog polarnog lanca:
a - za promatranje golim okom; b - dalekozorom ili malim teleskopom; c - srednji teleskop.
Dobiveni podaci bilježe se u dnevnik opažanja. Sve to zahtijeva promatranje, pamćenje, razvija naviku očnih procjena i navikava se na točnost - te su osobine vrlo korisne za promatrača.
Oštrina vida podrazumijeva sposobnost oka da razlikuje blisko razmaknute predmete ili svjetleće točke. Liječnici su otkrili da je prosječna oštrina normalnog ljudskog oka 1 lučna minuta. Ovi su podaci dobiveni ispitivanjem svijetlih, dobro osvijetljenih objekata i točkastih izvora svjetlosti u laboratorijskim uvjetima.
Pri promatranju zvijezda - a još manje svijetlih objekata - vidna oštrina je nešto smanjena i iznosi oko 3 lučne minute ili više. Dakle, s normalnim vidom, lako je primijetiti da u blizini Mizara - srednje zvijezde u dršci kante Velikog medvjeda - postoji slaba zvijezda Alkor. Daleko od toga da svi uspijevaju golim okom utvrditi dualnost e Lyre. Kutna udaljenost između Mizara i Alcora je 1 G48", a između komponenti ei i e2 Lyre - 3" 28".
Razmotrimo sada kako teleskop proširuje mogućnosti ljudskog vida i analizirajmo te mogućnosti.
Teleskop je afokalni optički sustav koji pretvara zraku paralelnih zraka presjeka D u zraku paralelnih zraka presjeka d. To se jasno vidi na primjeru putanje zrake u refraktoru (slika 2), gdje leća presreće paralelne zrake koje dolaze s udaljene zvijezde i fokusira ih na točku u žarišnoj ravnini. Nadalje, zrake se razilaze, ulaze u okular i izlaze iz njega kao paralelna zraka manjeg promjera. Zrake zatim ulaze u oko i fokusiraju se na točku na dnu očne jabučice.
Ako je promjer zjenice ljudskog oka jednak promjeru paralelne zrake koja izlazi iz okulara, tada će sve zrake prikupljene objektivom ući u oko. Stoga u ovom slučaju omjer površina leće teleskopa i zjenice ljudskog oka izražava višestrukost povećanja svjetlosnog toka, padajući
Ako pretpostavimo da je promjer zjenice 6 mm (u potpunom mraku doseže čak 7 - 8 mm), onda školski refraktor s promjerom leće od 60 mm može u oko poslati 100 puta više svjetlosne energije nego što je vidljivo golim okom. Kao rezultat toga, s takvim teleskopom zvijezde mogu postati vidljive, šaljući nam svjetlosne tokove 100 puta manje od svjetlosnih tokova zvijezda vidljivih na granici golim okom.
Prema Pogsonovoj formuli, stostruko povećanje osvjetljenja (svjetlosnog toka) odgovara 5 zvjezdanih magnituda:
Gornja formula omogućuje procjenu prodorne moći, koja je najvažnija karakteristika teleskopa. Moć prodora određena je graničnom magnitudom (m) najslabije zvijezde koja se još uvijek može vidjeti određenim teleskopom u najboljim atmosferskim uvjetima. Budući da u gornjoj formuli nije uzet u obzir niti gubitak svjetlosti tijekom prolaska optike niti potamnjenje pozadine neba u vidnom polju teleskopa, ona je približna.
Točnija vrijednost prodorne moći teleskopa može se izračunati pomoću sljedeće empirijske formule, koja sažima rezultate promatranja zvijezda instrumentima različitih promjera:
gdje je D promjer leće, izražen u milimetrima.
Radi orijentacije, tablica 1 prikazuje približne vrijednosti prodorne moći teleskopa, izračunate pomoću empirijske formule (1).
Prava prodorna snaga teleskopa može se odrediti promatranjem zvijezda sjevernog polarnog niza (sl. 1.6, c). Da biste to učinili, vođeni tablicom 1 ili empirijskom formulom (1), postavite približnu vrijednost prodorne moći teleskopa. Nadalje, iz danih karata (sl. 1.6, c), odabrane su zvijezde s nešto većim i nešto manjim veličinama. Pažljivo kopirajte sve zvijezde većeg sjaja i sve odabrane. Na taj se način izrađuje zvjezdana karta, koja se pomno proučava i vrše opažanja. Odsutnost "dodatnih" zvijezda na karti pridonosi brzoj identifikaciji teleskopske slike i utvrđivanju zvjezdanih magnituda vidljivih zvijezda. Naknadna promatranja vrše se sljedeće večeri. Ako se vrijeme i prozirnost atmosfere poboljšaju, tada postaje moguće vidjeti i identificirati blijeđe zvijezde.
Magnituda najslabije zvijezde pronađene na ovaj način određuje stvarnu moć prodora korištenog teleskopa. Dobiveni rezultati bilježe se u dnevnik promatranja. Iz njih se može prosuditi stanje atmosfere i uvjeti za promatranje drugih svjetiljki.
Druga najvažnija karakteristika teleskopa je njegova rezolucija b, koja se shvaća kao minimalni kut između dvije zvijezde koje se vide zasebno. U teorijskoj optici je dokazano da je kod idealne leće u vidljivom svjetlu L = 5,5-10
gdje je D promjer leće u milimetrima. (...)
Riža. 3. Difrakcijske slike bliskih zvjezdanih parova s različitim kutnim udaljenostima komponenata.
Također je poučno provoditi teleskopska promatranja svijetlih zvjezdanih parova s otvorom leće. Kako se ulaz teleskopa postupno otvara, difrakcijski diskovi zvijezda se povećavaju, spajaju i stapaju u jedan difrakcijski disk većeg promjera, ali puno manjeg sjaja.
Prilikom provođenja takvih studija pozornost treba obratiti na kvalitetu teleskopskih slika, koje su određene stanjem atmosfere.
Atmosferske poremećaje treba promatrati dobro usmjerenim teleskopom (po mogućnosti reflektorom), ispitujući difrakcijske slike sjajnih zvijezda pri velikim povećanjima. Iz optike je poznato da je kod monokromatskog svjetlosnog toka 83,8% energije propuštene kroz leću koncentrirano u središnjem difrakcijskom disku, 7,2% u prvom prstenu, 2,8% u drugom, 1,5% u trećem i 1,5% % u četvrtom prstenu - 0,9 % itd.
Budući da dolazno zračenje od zvijezda nije monokromatsko, već se sastoji od različitih valnih duljina, difrakcijski prstenovi su obojeni i zamućeni. Jasnoća prstenastih slika može se poboljšati korištenjem filtara, posebno uskopojasnih. Međutim, zbog smanjenja energije od prstena do prstena i povećanja njihovih površina, već treći prsten postaje neupadljiv.
Ovo treba imati na umu kada se procjenjuje stanje atmosfere iz vidljivih difrakcijskih uzoraka promatranih zvijezda. Pri takvim promatranjima možete koristiti Pickeringovu ljestvicu prema kojoj se najbolje slike ocjenjuju ocjenom 10, a one vrlo loše ocjenom 1.
Dajemo opis ove ljestvice (slika 4).
1. Slike zvijezda su valovite i razmazane tako da su njihovi promjeri u prosjeku dvostruko veći od veličine trećeg difrakcijskog prstena.
2. Slika je valovita i malo izvan trećeg difrakcijskog prstena.
3. Slika ne ide dalje od trećeg difrakcijskog prstena. Svjetlina slike se povećava prema sredini.
4. S vremena na vrijeme vidljiv je središnji difrakcijski disk zvijezde s kratkim lukovima koji se pojavljuju okolo.
5. Difrakcijski disk je vidljiv cijelo vrijeme, a često su vidljivi i kratki lukovi.
6. Difrakcijski disk i kratki lukovi vidljivi su cijelo vrijeme.
7. Lukovi se kreću oko jasno vidljivog diska.
8. Prstenovi s prazninama kreću se oko jasno definiranog diska,
9. Difrakcijski prsten najbliži disku je nepomičan.
10. Svi difrakcijski prstenovi miruju.
Točke 1 - 3 karakteriziraju loše stanje atmosfere za astronomska promatranja, 4 - 5 - osrednje, 6 - 7 - dobro, 8 - 10 - izvrsno.
Treća važna karakteristika teleskopa je otvor leće, koji je jednak kvadratu omjera promjera leće
na njegovu žarišnu duljinu (...)
§ 3. Provjera kvalitete optike teleskopa
Praktična vrijednost svakog teleskopa kao instrumenta za promatranje određena je ne samo njegovom veličinom, već i kvalitetom njegove optike, tj. stupnjem savršenstva njegova optičkog sustava i kvalitetom leće. Važnu ulogu igra kvaliteta okulara pričvršćenih na teleskop, kao i kompletnost njihovog kompleta.
Leća je najkritičniji dio teleskopa. Nažalost, čak i najnaprednije teleskopske leće imaju niz nedostataka zbog čisto tehničkih razloga i prirode svjetlosti. Najvažniji od njih su kromatska i sferna aberacija, koma i astigmatizam. Osim toga, brze leće u različitim stupnjevima pate od zakrivljenosti polja i izobličenja.
Nastavnik treba poznavati glavne optičke nedostatke najčešće korištenih vrsta teleskopa, te nedostatke izražajno i jasno demonstrirati i znati ih donekle smanjiti.
Opišimo redom najvažnije optičke nedostatke teleskopa, razmotrimo u kojim se tipovima malih teleskopa iu kojoj mjeri očituju te naznačimo kako ih najjednostavnije istaknuti, prikazati i smanjiti.
Glavna prepreka koja je dugo sprječavala usavršavanje refraktorskog teleskopa bila je kromatska (bojna) aberacija, tj. nemogućnost sabirne leće da u jednu točku skupi sve svjetlosne zrake različitih valnih duljina. Kromatska aberacija nastaje zbog nejednakog loma svjetlosnih zraka različitih valnih duljina (crvene se slabije lome od žutih, a žute slabije od plavih).
Kromatska aberacija posebno je izražena kod teleskopa s brzim lećama s jednom lećom. Ako se takav teleskop usmjeri na sjajnu zvijezdu, onda na određeni položaj okulara
možete vidjeti svijetlu ljubičastu mrlju okruženu aureolom u boji s zamućenim crvenim vanjskim prstenom. Kako se okular širi, boja središnje točke postupno će se mijenjati u plavu, zatim zelenu, žutu, narančastu i na kraju crvenu. U potonjem slučaju, oko crvene točke bit će vidljiva aureola u boji s ljubičastim rubom prstena.
Ako pogledate planet kroz takav teleskop, slika će biti vrlo mutna, s mrljama koje se prelijevaju.
Objektivi s dvije leće koji su uglavnom bez kromatskih aberacija nazivaju se akromatskim. Relativni otvor refraktora s akromatskom lećom je obično 715 ili više (za školske refrakcione teleskope ostaje 7o, što donekle pogoršava kvalitetu slike).
Međutim, akromatska leća nije potpuno oslobođena kromatske aberacije i dobro konvergira samo zrake određenih valnih duljina. S tim u vezi, objektivi su akromatizirani u skladu sa svojom namjenom; vizualni - u odnosu na zrake koje najjače djeluju na oko, fotografski - za zrake koje najjače djeluju na fotografsku emulziju. Konkretno, leće školskih refraktora su vizualne po svojoj namjeni.
O prisutnosti rezidualne kromatske aberacije u školskim refraktorima može se suditi na temelju opažanja s vrlo velikim povećanjem difrakcijskih slika svijetlih zvijezda, brzo mijenjajući sljedeće filtre: žuto-zeleni, crveni, plavi. Moguće je osigurati brzu izmjenu svjetlosnih filtara pomoću diska ili kliznih okvira, opisanih u
§ 20 knjige »Školska astronomska zvjezdarnica«1. Promjene u difrakcijskim uzorcima uočene u ovom slučaju pokazuju da nisu sve zrake jednako fokusirane.
Uklanjanje kromatske aberacije uspješnije je riješeno u apokromatskim objektivima s tri leće. Međutim, još ga nije bilo moguće potpuno uništiti ni u jednom objektivu.
Refleksna leća ne lomi svjetlosne zrake. Stoga su ove leće potpuno bez kromatskih aberacija. Na taj su način refleksne leće povoljnije u usporedbi s lećama.
Drugi veliki nedostatak teleskopskih leća je sferna aberacija. Očituje se u činjenici da se monokromatske zrake koje putuju paralelno s optičkom osi fokusiraju na različitim udaljenostima od leće, ovisno o tome kroz koju su zonu prošle. Dakle, u jednoj leći, zrake koje su prošle blizu njezinog središta fokusirane su najdalje, a najbliže - one koje su prošle kroz rubnu zonu.
To se lako može vidjeti ako se teleskop s objektivom s jednom lećom usmjeri na sjajnu zvijezdu i promatra s dvije dijafragme: jedna od njih treba istaknuti tok koji prolazi kroz središnju zonu, a druga, napravljena u obliku prstena , treba proći zrake rubne zone. Promatranja treba provoditi sa svjetlosnim filtrima, ako je moguće, s uskim pojasnim širinama. Pri korištenju prvog otvora blende dobiva se oštra slika zvijezde pri nešto većem produžetku okulara nego pri korištenju drugog otvora, što potvrđuje postojanje sferne aberacije.
Kod složenih leća sferna aberacija, zajedno s kromatskom, smanjuje se na potrebnu granicu odabirom leća određene debljine, zakrivljenosti i vrste stakla koje se koristi.
[ Ostaci nekorigirane sferne aberacije u teleskopskim objektivima sa složenim lećama mogu se detektirati korištenjem (gore opisanih otvora blende, promatranjem difrakcijskih uzoraka od svijetlih zvijezda pri velikim povećanjima. Pri proučavanju vizualnih leća treba koristiti žuto-zelene filtre, a pri proučavanju fotografskih leća , plava.
! U zrcalnim paraboličnim (točnije paraboloidnim) lećama nema sferne aberacije, budući da leće reduciraju na jednu točku cijeli snop zraka koji putuje paralelno s optičkom osi. Sferna zrcala imaju sfernu aberaciju, a ona je to veća što je samo zrcalo veće i svjetlije.
Za mala zrcala s malom svjetlinom (s relativnim otvorom manjim od 1: 8), sferna površina malo se razlikuje od paraboloidne - kao rezultat toga, sferna aberacija je mala.
Prisutnost rezidualne sferne aberacije može se otkriti gore opisanom metodom, koristeći različite dijafragme. Iako zrcalne leće nemaju kromatsku aberaciju, filtre treba koristiti za bolju dijagnostiku sferne aberacije, jer boja promatranih difrakcijskih uzoraka pri različitim otvorima blende nije ista, što može dovesti do nesporazuma.
Razmotrimo sada aberacije koje nastaju kada zrake prolaze koso u odnosu na optičku os objektiva. Tu spadaju: koma, astigmatizam, zakrivljenost polja, distorzija.
Vizualnim opažanjima treba pratiti prve dvije aberacije - komu i astigmatizam, te ih proučavati praktično promatrajući zvijezde.
Koma se očituje u tome što slika zvijezde udaljena od optičke osi objektiva poprima oblik mutne asimetrične točke s pomaknutom jezgrom i karakterističnim repom (slika 6). Astigmatizam se, s druge strane, sastoji u činjenici da leća skuplja kosi snop svjetlosti od zvijezde ne u jedan zajednički fokus, već u dva međusobno okomita segmenta AB i CD, koji se nalaze u različitim ravninama i na različitim udaljenostima od leće. (slika 7).
Riža. 6. Formiranje kome u kosim zrakama. Krug ocrtava polje u blizini optičke osi, gdje je koma beznačajna.
S dobrim usmjeravanjem u teleskopskoj cijevi objektiva s malom blendom i s malim vidnim poljem okulara, teško je uočiti obje gore navedene aberacije. Oni se mogu jasno vidjeti ako se teleskop radi treninga malo pomakne okretanjem leće pod određenim kutom. Ovakav zahvat koristan je za sve promatrače, a posebno za one koji grade svoje teleskope, jer će se prije ili kasnije suočiti s problemima poravnanja, a bit će puno bolje ako djeluju svjesno.
Za pogrešno poravnavanje reflektora, jednostavno otpustite i zategnite dva suprotna vijka koji drže ogledalo.
U refraktoru je to teže učiniti. Kako se konac ne bi pokvario, potrebno je od kartona zalijepiti prijelazni prsten skraćen pod kutom i umetnuti ga jednom stranom u cijev teleskopa, a na drugu staviti leću.
Ako pogledate zvijezde kroz neusklađeni teleskop, sve će izgledati s repom. Razlog tome je koma (slika 6). Ako se pak dijafragma s malom središnjom rupom stavi na ulaz teleskopa i pomiče okular naprijed-natrag, tada se vidi kako se zvijezde razvlače u svijetle segmente AB, zatim se pretvaraju u elipse različite kompresije, kružnice, te opet na segmente CD i elipse (sl. 7).
Okretanjem leće uklanja se koma i astigmatizam. Kao što je lako razumjeti, os rotacije tijekom podešavanja bit će okomita na smjer. Ako se rep produži kada se okrene vijak za podešavanje zrcala, tada se vijak mora okrenuti u suprotnom smjeru. Završno fino ugađanje tijekom podešavanja treba izvesti s okularom s kratkim fokusom pri velikim povećanjima tako da se difrakcijski prstenovi jasno vide.
Ako je leća teleskopa visoke kvalitete i optika je pravilno usmjerena, tada će slike zvijezde izvan fokusa, gledane kroz refraktor, izgledati kao mali svjetlosni disk okružen sustavom obojenih koncentričnih difrakcijskih prstenova ( Slika 8, al). U tom će slučaju obrasci prefokalnih i ekstrafokalnih slika biti potpuno isti (Sl. 8, a 2, 3).
Slike zvijezde izvan fokusa imat će isti izgled gledane kroz reflektor, samo će se umjesto središnjeg svijetlog diska vidjeti tamna mrlja, koja je sjena s pomoćnog zrcala ili dijagonalne prizme totalne refleksije.
Netočnost poravnanja teleskopa utjecat će na koncentričnost difrakcijskih prstenova, a oni će sami poprimiti izduženi oblik (slika 8, b 1, 2, 3, 4). Prilikom fokusiranja, zvijezda se neće pojaviti kao oštro definiran svijetli disk, već kao blago zamućena svijetla točka sa slabim repom bačenim u stranu (efekt kome). Ako je navedeni učinak uzrokovan doista netočnim podešavanjem teleskopa, onda se stvar može lako ispraviti, dovoljno je samo djelovanjem vijaka za podešavanje okvira leće (zrcala) nešto promijeniti njegov položaj u željenom smjeru. Mnogo je gore ako je razlog u astigmatizmu same leće ili (u slučaju Newtonovog reflektora) u lošoj kvaliteti pomoćnog dijagonalnog zrcala. U tom slučaju nedostatak se može otkloniti samo brušenjem i ponovnim poliranjem neispravnih optičkih površina.
Iz slika zvijezda izvan fokusa mogu se lako otkriti drugi nedostaci teleskopske leće, ako ih ima. Na primjer, razlika u veličinama odgovarajućih difrakcijskih prstenova pretfokalne i ekstrafokalne slike zvijezde ukazuje na prisutnost sferne aberacije, a razlika u njihovoj kromatičnosti ukazuje na značajan kromatizam (za linearne
pozivni objektiv); neravnomjerna gustoća raspodjele prstenova i njihov različit intenzitet ukazuje na zoniranje leće, a nepravilan oblik prstenova ukazuje na lokalna više ili manje značajna odstupanja optičke površine od idealne.
Ako su svi navedeni nedostaci koje otkriva obrazac slike zvijezde izvan fokusa mali, onda se s njima može pomiriti. Zrcalni objektivi amaterskih teleskopa koji su uspješno prošli preliminarni Foucaultov test sjene u pravilu imaju besprijekornu optičku površinu i savršeno podnose testove na slikama zvijezda izvan fokusa.
Izračuni i praksa pokazuju da sa savršenim usklađivanjem optike koma i astigmatizam imaju mali učinak na vizualna opažanja kada se koriste objektivi s malim otvorom blende (manje od 1:10). To se podjednako odnosi i na fotografska promatranja, kada se istim objektivima fotografiraju svjetla s relativno malim kutnim veličinama (planeti, Sunce, Mjesec).
Koma i astigmatizam uvelike kvare slike pri fotografiranju velikih površina zvjezdanog neba paraboličnim zrcalima ili lećama s dvije leće. Izobličenje se naglo povećava s brzim objektivima.
Donja tablica daje ideju o rastu kome i astigmatizma ovisno o kutnim odstupanjima od optičke osi za parabolične reflektore različite svjetline.
Riža. 9. Zakrivljenost vidnog polja i slike zvijezda u njegovoj žarišnoj ravnini (s korekcijom svih ostalih aberacija).
tizma, ali postoji zakrivljenost polja. Ako takvim objektivom fotografirate veliko područje zvjezdanog neba i istovremeno se fokusirate na središnju zonu, tada će se, kako se povlačite na rubove polja, oštrina slika zvijezda pogoršati. I obrnuto, ako se fokusiranje izvodi na zvijezde koje se nalaze na rubovima polja, tada će se oštrina slike zvijezda pogoršati u središtu.
Da bi se s ovakvim objektivom dobila fotografija oštra po cijelom polju, film se mora saviti u skladu sa zakrivljenošću polja oštre slike samog objektiva.
Zakrivljenost polja također se eliminira uz pomoć plankonveksne Piazzi-Smithove leće, koja zakrivljenu valnu frontu pretvara u ravnu.
Zakrivljenost polja može se najjednostavnije smanjiti otvorom leće. Iz prakse fotografiranja poznato je da se sa smanjenjem otvora blende povećava dubina polja - kao rezultat toga dobivaju se jasne slike zvijezda po cijelom polju ravne ploče. Međutim, treba imati na umu da smanjenje otvora blende uvelike smanjuje optičku snagu teleskopa, a kako bi se na ploči pojavile blijede zvijezde, vrijeme ekspozicije mora biti značajno povećano.
Distorzija se očituje u tome što leća gradi sliku koja nije proporcionalna originalu, već s određenim odstupanjima od njega. Kao rezultat toga, prilikom fotografiranja kvadrata, njegova slika može ispasti sa stranicama konkavnim prema unutra ili konveksnim prema van (jastučić i bačvasta distorzija).
Ispitivanje bilo koje leće na izobličenje vrlo je jednostavno: da biste to učinili, morate je jako otvoriti tako da samo vrlo mali središnji dio ostane nepokriven. Koma, astigmatizam i zakrivljenost polja s takvom dijafragmom bit će eliminirani, a distorzija se može promatrati u najčišćem obliku
Ako s takvom lećom fotografirate pravokutne rešetke, prozorske otvore, vrata, tada je pregledom negativa lako utvrditi vrstu izobličenja koja je svojstvena ovoj leći.
Izobličenje gotove leće ne može se eliminirati ili smanjiti. Uzima se u obzir pri proučavanju fotografija, posebno pri izvođenju astrometrijskih radova.
§ 4. Okulari i granična povećanja teleskopa
Set okulara je neophodan dodatak teleskopu. Ranije smo već razjasnili (§ 2) svrhu okulara u teleskopskom sustavu povećala. Sada je potrebno zadržati se na glavnim karakteristikama i značajkama dizajna različitih okulara. Ostavimo li po strani Galilejev okular od jedne divergentne leće, koji se već dugo ne koristi u astronomskoj praksi, prijeđimo odmah na posebne astronomske okulare.
Povijesno gledano, prvi astronomski okular, koji je odmah zamijenio Galilejev okular, bio je Keplerov okular s jednom kratkofokusnom lećom. Posjedujući puno veće vidno polje u usporedbi s Galileovim okularom, u kombinaciji s u to vrijeme uobičajenim refraktorima dugog fokusa, proizvodio je prilično jasne i blago obojene slike. Međutim, kasnije je Keplerov okular zamijenjen naprednijim Huygensovim i Ramsdenovim okularima, koji se i danas nalaze. Trenutno najčešće korišteni astronomski okulari su Kellnerov akromatski okular i Abbeov ortoskopski okular. Slika 11 prikazuje raspored ovih okulara.
Huygens i Ramsden okulari su najjednostavnije raspoređeni. Svaka od njih sastoji se od dvije plankonveksne konvergentne leće. Prednja (okrenuta prema objektivu) naziva se poljska leća, a stražnja (okrenuta prema oku promatrača) naziva se očna leća. U Huygensovom okularu (sl. 12) obje su leće svojim konveksnim površinama okrenute prema objektivu, a ako su f \ i / 2 žarišne duljine leća, a d udaljenost između njih, tada mora biti zadovoljen odnos: (...)
KOHETS FRAGMEHTA UDŽBENIK
Govorništvo kao prototip novinarstva
Citati o Napoleonu - dslinkov — LiveJournal
Moja osveta Čovjek na buldožeru uništio je grad