«В свой телескоп мне так и не удалось увидеть тех красочных и детальных изображений галактик и туманностей, которые приводят в книгах, это были всего лишь неразборчивые туманные пятна…» — подобные фразы весьма часто приходится слышать от новичков в любительской астрономии.
Не понимая особенностей зрения человека или не разобравшись в некоторых принципах визуальных наблюдений дип-скай, наблюдатели могут сделать совершенно опрометчивые выводы, как по поводу качества своего телескопа, так и о любительской астрономии вообще, забросив на всю жизнь это замечательное увлечение.
Данная статья призвана ознакомить читателя с основными представлениями и особенностями человеческого зрения, напрямую влияющих на результат наблюдений, основными техниками наблюдения и примерами наиболее интересных объектов, которые непременно стоит отнаблюдать.
Особенности работы человеческого зрения при астрономических наблюдениях
Глаза для любителя визуальных наблюдений небесных объектов это как руки для выдающегося музыканта. Умение виртуозно играть на музыкальном инструменте развивают годами, отрабатывая тонкости исполнительского мастерства. Тоже предстоит увлечённому наблюдателю. Для того чтобы добиться хорошего результата, необходимо знать о принципах работы человеческого зрения и осознавать его сильные и слабые стороны, имея возможность применить какие-то хитрости, чтобы различить наиболее труднодоступные детали.
Глаз состоит из роговицы, радужной оболочки, хрусталика, стекловидного вещества – среды, сквозь которую проходит свет, и сетчатки, являющейся приёмником изображения. Роговица глаза, радужная оболочка и хрусталик работают как объектив фотоаппарата, собирая и фокусирая лучи света на сетчатке, выступающей приёмником изображения. Радужная оболочка работает как диафрагма объектива, меняющая свой размер в зависимости от степени освещённости, и образуя диаметр зрачка. Размер зрачка у молодого человека со здоровым зрением может варьироваться от 2мм, в условиях высокой освещённости, до 8мм, в темноте. Полная аккомодация зрения (процесс адаптации к темноте) может занимать до 30-40 минут, но связано это вовсе не с увеличивающимся размером зрачка, а с химическими процессами, проходящими в клетках сетчатки, которые позволяют повысить чувствительность зрения в темноте в тысячи раз. Хрусталик, это попросту говоря, одиночная линза, которая по всем законам оптики не может давать качественного изображения, удивительно, но человеческий мозг корректирует большинство искажений и, к тому же, исправляет в правильную сторону перевёрнутое изображение, которое построил на сетчатке хрусталик, как и любой другой объектив, дающий перевёрнутое изображение.
Сетчатка глаза очень похожа на ПЗС-матрицу цифрового фотоаппарата, состоящую из набора пикселей – элементарных полупроводниковых элементов, чувствительных к попадающему на них излучению. Но если матрица фотоаппарата изначально чёрно белая, а цветное изображение мы получаем благодаря микро-светофильтрам, установленным перед каждым пикселем, делающих полупроводник более чувствительным к волнам определённой длинны волны, то сетчатка глаза имеет просто набор разных светочувствительных клеток. Благодаря своей форме их делят на так называемые колбочки и палочки. Колбочки чувствительны к цвету и обеспечивают цветное изображение, а палочки работают при слабом освещении, обеспечивая ночное зрение. Колбочки существуют трёх разных типов, одни чувствительны — к синему, другие — к зелёному и третьи — к оранжевому цвету. Палочки не чувствительны к цвету и поэтому ночью, все окружающие нас объекты имеют сероватый оттенок, а яркие цвета мы не можем различить. Но, к сожалению, помимо того что в темноте мы теряем цветовое восприятие, ещё и разрешение зрения сильно падает, делая недоступными многие мелкие детали. Для наглядного примера попробуйте различить номер автомобиля не подсвеченного фонарём или какую-нибудь надпись с одного и того же расстояния в дневное время и после окончания вечерних сумерек.
Дип-скай объекты имеют низкую поверхностную яркость, поэтому становится так трудно различать в их структуре мелкие детали, которые вполне были бы доступны угловому разрешению телескопа, чего например не происходит при наблюдениях Луны или планет, т.к. последние имеют высокую яркость. Помимо этого, сетчатка глаза имеет неоднородную структуру, т.е. неодинаковое распределение колбочек и палочек. Колбочки сконцентрированы в центре, именно поэтому, для того чтобы различить детали предмета днём, мы стараемся смотреть так, чтобы он был в центре поля зрения и свет попадал на колбочки, обеспечивающие цветное и очень чёткое изображение. Но необходимые нам при наблюдениях светочувствительные палочки находятся ближе к периферической части сетчатки, поэтому наблюдать дип-скай объекты лучше отводя взгляд немного в сторону – это приводит к лучшей видимости, такая техника наблюдений называется боковым зрением.
Боковое зрение и прочие хитрости при наблюдениях Дип-Скай
Боковое зрение – это наиболее эффективная техника для наблюдения дип-скай. Суть метода заключается в том, чтобы направить изображение наблюдаемой туманности в участок сетчатки, наполненный светочувствительными клетками – палочками. Боковое зрение очень индивидуально и ему сложно научить, а освоить технику можно самостоятельно во время наблюдений. В большинстве случаев стоит смотреть в сторону на 10-15 градусов от объекта в направлении носа, чтобы различить тусклые элементы структуры. Зачастую, в поисках тусклой туманности находящейся на пределе возможностей телескопа, мы наводимся на участок неба, где она должна быть, но её нет, мы снова и снова перепроверяем карты и наличие в поле зрения близлежащих звёзд. Но заметить туманность получается только с применением бокового зрения, когда она уверенно просматривается на периферии сетчатки. Дальнейшее наблюдение позволяет увидеть некоторые детали структуры.
Но боковое зрение нужно грамотно применять, наблюдая за разными объектами. Например, на шаровое скопление, где яркость сконцентрирована в центре, лучше смотреть прямым зрением, это позволит разделить скопление на звёзды, а тусклые периферические участки объекта лучше просматривать боковым зрением. Прямое зрение помогает увидеть центральную звезду в некоторых планетарных туманностях и наблюдать рассеянные скопления. Для спиральных галактик обычно лучше боковое зрение, чтобы заметить наличие рукавов, т.к. они имеют низкую поверхностную яркость. Но, в любом случае, не стоит всегда придерживаться чётких правил, а лучше пробовать просматривать объект разными способами, с разных сторон и какими-то комбинациями прямого и бокового зрения, с приходом опыта получится наблюдать такие детали туманностей, которые другие наблюдатели не смогут увидеть даже с применением большего инструмента.
Интересного эффекта можно добиться, просто наведя телескоп на объект и немного покачивая трубу. Дело в том, что зрение имеет временное разрешение, которое может составить около 0,1 угловой секунды в обычных условиях по сравнению, с типичным разрешением около 1 угловой минуты. Временное разрешение обеспечивают палочки — боковые зоны сетчатки. В этом можно легко убедиться, просто посмотрев, например, на трубчатый экран монитора компьютера или телевизора, изображение на котором обновляется обычно с частотой 50-80Гц. Взглянув прямым зрением, мы видим вполне статичное изображение и не замечаем изменений, но посмотрев боковым зрением, мы замечаем быстрое мерцание, которое как раз и происходит с выше упомянутой частотой.
То есть, покачивая трубу и быстро смещая изображение на сетчатке, мы и провоцируем временное разрешение палочек. Немного привыкнув к этому, можно заметить весьма необычные детали, которые недоступны даже при долгом наблюдении боковым зрением.
Есть ещё одна, пока довольна спорная, но, несомненно, очень интересная особенность зрения. Некоторые наблюдатели уверенно утверждают, что при долгом рассматривании туманности, наведя и «зафиксировав» её в о дном участке сетчатки, удаётся «накопить» свет от объекта, провоцируя химические реакции в клетках, подобно тому как это происходит на эмульсии фотоплёнки при длительной экспозиции. Таким способом удаётся различить наиболее мелкие детали, которые даже недоступны для бокового зрения. Разумеется, для такого наблюдения очень желательно наличие часового привода на монтировке телескопа, чтобы продолжительное время держать объект в одном месте. Для такого эксперимента уже нужен довольно заурядный наблюдательный опыт и очень тёмное и прозрачное небо, поэтому не стоит расстраиваться, если с первого раза не получится заметить существенную разницу.
Увеличение телескопа и применение узкополосных светофильтров
У некоторых любителей астрономии есть предрассудок, что объекты дип-скай нужно наблюдать только при малых и средних увеличениях, т.к. в этом случае обеспечивается лучшее качество и более высокий контраст изображения. Но это далеко не всегда так и не применимо для всех видов объектов. Повышая увеличение, мы теряем яркость и контраст картинки, но зато увеличиваем размер построенного на сетчатке изображения, тем самым задействовав большее количество клеток. Таким способом обнаруживаются центральные звёзды планетарных туманностей, тонкие детали волокон диффузных туманностей и структура некоторых галактик. Конечно же, для того чтобы разрешать шаровые скопления и делить рассеянные на звёзды большое увеличение просто необходимо. Но, ни в коем случае не нужно вдаваться в крайности. Лучше всего экспериментировать с разными увеличениями, окулярами и сочетанием окуляра и линзы Барлоу, например. Тем самым можно подобрать комфортное увеличение и для общего просмотра объекта и для каких-то конкретных тонких деталей.
С развитием технологий производства и нанесения уникальных покрытий, для любителей астрономии стало доступно применение узкополосных светофильтров для наблюдения дип-скай. Такие фильтры выделяют узкую полосу пропускания строго определённых длин волн света туманностей, отсекая остальное излучение. Установив фильтр, накрутив его на специальную резьбу в юбке окуляра, мы видим, что общий фон неба и звёзды немного погасли, а наблюдаемая туманность стала яркой и более чётко, контрастно выделенной на фоне. Фильтры используют для наблюдения диффузных и планетарных туманностей, для шаровых, рассеянных скоплений и галактик они не нужны, только если поблизости нет интересной туманности, которая и являются непосредственной целью наблюдений. Фильтры практически незаменимы при городских наблюдениях, т.к. позволяют существенно уменьшить влияние общей засветки неба, отсекая линии излучения света городских фонарей. Но и при наблюдениях в условиях тёмного неба, фильтр помогает выделить ранее незаметные волокна и детали структуры туманности. Ниже мы приводим краткое описание, характеристики и графики пропускания наиболее популярных фильтров для наблюдения дип-скай.
OIII фильтр
Выделяет линию трижды ионизированного кислорода, в которой излучают большинство диффузных и планетарных туманностей. Фильтры OIII являются самыми популярными и востребованными у любителей астрономии, они широко представлены на рынке производителями Lumicon, TeleVue, Astronomik, Baader Planetarium, Meade и другими.
H-beta фильтр
Мы знаем, что Вселенная практически полностью состоит из водорода, наблюдаемые туманности не являются исключением – на втором месте после OIII, а чаще просто попеременно между собой наблюдая даже один объект, любители используют водородный фильтр H-beta.
UHC фильтр
Название фильтра можно расшифровать как Ultra High Contrast (Ультра Высокий Контраст). Этот фильтр призван помочь в первую очередь городским наблюдателям, он имеет более широкие полосы пропускания (см. график) и является универсальным, выделяя свет туманности на фоне засвеченного неба и повышая общую чёткость и контраст изображения.
Каталоги объектов
Любители астрономии, во время поиска и идентификации объекта обычно используют два каталога — это известный каталог Мессье (M «номер объекта») и каталог NGC — New General Catalogue (NGC «номер объекта») Новый Общий Каталог.
Первый каталог представляет собой список из 110-ти относительно ярких объектов открытых в XVIII веке известным французским астрономом наблюдателем Шарлем Мессье. Объекты этого каталога давно изучены любителями и являются любимыми для каждого наблюдателя. Во второй половине XX-ого века среди любителей астрономии появилось даже такое соревнование «Марафон Мессье», суть которого заключается в том, что за одну ночь нужно успеть отыскать все видимые на небе объекты каталога Мессье, кто справится с заданием раньше остальных и станет победителем марафона.
Каталог NGC содержит 7840 объектов и был составлен ещё в 1880-х годах Джоном Дрейером в основном по отчётам наблюдений Уильяма Гершеля, а затем последовательно расширен двумя Индекс-каталогами (IC I & IC II), добавившими ещё 5326 объектов. Каталог является очень удобным для серьёзного наблюдателя, т.к. содержит все разновидности дип-скай объектов, которые можно отыскать с такими атласами как SkyAtlas 2000.0 или Uranometria.
Чтобы удобно ориентироваться в объектах Мессье, стоит приобрести хорошую подвижную карту звёздного неба, кроме того что она сможет в первом приближении помочь спланировать наблюдения, но ещё и сориентироваться и найти все объекты Мессье и наиболее яркие из NGC. К тому же на таких картах обычно ещё отмечают двойные и переменные звёзды.
Как же выглядят объекты Дип-Скай?
Если Вы делаете свои первые шаги в наблюдении объектов дип-скай, необходимо выбрать несколько доступных объектов, которые будет несложно найти. Для знакомства с туманностями лучше пока ограничиться каталогом Мессье, хотя и NGC имеет массу прекрасных и довольно ярких туманностей и галактик, нам пока проще будет не залазить далеко в дебри.
И так, начать, думаю, стоит с летнего неба – летом наблюдения гораздо проще и доступней для новичка.
Шаровые скопления
М13 – разумеется, никакой другой объект не мог бы возглавить этот список. Это настоящий король шаровых скоплений, находится в созвездии Геркулеса и его довольно просто отыскать с любой картой. Объект доступен любому телескопу, а на звёзды начинает разбиваться при увеличении около 100 крат в телескопы от 100мм.
М3 – довольно яркое скопление, расположилось как бы на линии между Арктуром (альфа Волопаса) и Астерионом (альфа Гончих Псов). Легко находится на 1/3 расстояния от Арктура до Астериона.
М92 – не очень популярное, но интересное скопление в Геркулесе. Шаровое скопление погружено в рассеянное – очень интересно выглядит.Мы привели в пример всего несколько скоплений, которые находятся высоко над горизонтом в летнее время, вооружившись картой, Вы можете сами пересмотреть множество чудесных скоплений в созвездии Змееносца М5, М9, М10, М12, М14, М107, незабываемые объекты в Стрельце на фоне густонаселённого звёздами района Млечного Пути М4, М19, М80 и многое другое.
Планетарные туманности
В общем, мы конечно не избалованны таким изобилием крупных и ярких планетарных туманностей, как например изобилием шаровых скоплений. Из наиболее известных приходят на ум три — это прекрасная М57 «Туманность Кольцо» в Лире, М27 «Гантель» в созвездии Лисички и М97 «Сова» в Большой Медведице. Эти туманности непременно стоит отнаблюдать летом, уже в телескопы от 90-100мм эти три замечательных объекта начнут делиться своими тайнами.
Диффузные туманности
Несомненно, это одни из самых чудесных объектов. Мы рассмотрим четыре красивых туманности, две из которых принадлежат летнему небу и две зимнему. Первые две это М8, или больше известная как «Туманность Лагуна», и М20 «Тройная» в богатом на сокровища звёздного неба созвездии Стрельца.
И два других объекта зимнего неба это известная М1 «Крабовидная туманность» — остаток сверхновой звезды, взорвавшейся на нашем небе около тысячи лет назад и огромная, яркая, невероятно прекрасная и величественная М42 «Большая туманность Ориона». Зимней ночью всё-таки стоит часок-другой помёрзнуть возле телескопа, чтобы увидеть эти сокровища.
Галактики
Несмотря на прекрасное изобилие туманностей, пожалуй одними из самых удивительных и волшебных, труднодоступных, но от того только загадочных объектов звёздного неба являются галактики. На просторах северного неба есть несколько прекрасных объектов — это, конечно же, две наши ближайшие соседки во Вселенной галактики М31 «Туманность Адромеды» и М33 «Галактика Треугольника». М31 хорошо доступна для наблюдений, даже в мощный бинокль можно рассмотреть два её спутника — М32 и М110, а вот, чтобы увидеть спиральные рукава у М33 нужно довольно тёмное небо и телескоп с апертурой 150-200мм.
Два других интересных объекта находятся в созвездии Большой Медведицы — это прекрасный «Дуэт Галактик» М81 и М82. Еще одна знаменитая галактика М51 «Водоворот» расположена в созвездии Гончих Псов. Это удивительно красивые объекты, но чтобы уже уверенно различать детали структуры этих галактик желательно применение 200-250мм телескопа.
Изображения использованные для иллюстрации объектов Мессье сняты космическим телескопом им. Хаббла.
