Напевно, правильно буде відзначити, що візуальні астрономічні спостереження – це справжнє мистецтво, вивченню якого, як улюбленому хобі, багато хто присвячує все життя. У той же час новачок часто може бути сильно розчарований побаченим навіть у найякісніший і найдорожчий телескоп через погані умови спостережень і малого досвіду. Так, саме те, де Ви спостерігаєте, і які застосовуєте методи спостережень, може бути основним фактором, що цілком впливає на результати та Ваші враження від спостережень.
У цій статті ми постараємося докладно розповісти про всі фактори, що негативно впливають на якість зображення побудованого телескопом і деякі способи боротьби з цими факторами.
Засвічування неба. Індустріальний фактор
Перше, що зазвичай шкодить астрономічним спостереженням і чого так старанно намагаються уникнути як любителі астрономії, так і професіонали – це засвічення неба. Найбільшою мірою вона торкнулася, звичайно ж, любителів астрономії, які проживають у великих містах. Шкідливе засвічення можна умовно поділити на три категорії – це загальне засвічення неба, обумовлене або штучним підсвічуванням повітря ліхтарями, або природним підсвічуванням неба, і локальне засвічення.
Загальне засвітлення піднебіння становить світло від вуличних ліхтарів, будівель та інших складових міської інфраструктури. Світло, що розсіюється в повітрі, штучно підвищує яскравість неба. Ще одним істотним джерелом світлового забруднення атмосфери може бути Місяць, особливо в повний місяць наш природний супутник відображає достатню кількість світла від Сонця, щоб зробити недоступним для спостережень низку цікавих туманностей і галактик.
Природне засвітлення неба
Існує також природне засвітлення неба — у самому розпалі літа, коли проводити астрономічні спостереження так зручно, ночі надто короткі, ранкові астрономічні сутінки вже починаються тільки давши закінчитися вечірнім. Спостерігач, навіть у темному місці, отримує трохи більше години темного часу, якого природно недостатньо щодо серйозних спостережень. Найбільш короткими ночі у середніх широтах бувають у 20-х числах липня. Крім цього, навіть у передмісті, в куточках з досить темним небом засвітка може поширюватися від, здавалося б, вже віддаленого міста, коли з'являється слабкий туман або просто підвищена вологість повітря.У північних районах є періоди, коли небо взагалі не темніє, це так звані «білі ночі», в цей час не настає астрономічний сутінок, а всю ніч триває цивільне. Спостерігати білі ночі можна в областях, що знаходяться вище приблизно 60-ої широти. Хоча «білі ночі» є справді чарівним явищам природи, любителі астрономії, що проживають у північних широтах, беруть на цей час відпустку. Небо навіть після опівночі має світло-блакитний колір, ніби Сонця ось-ось тільки село.
Локальне засвічення
Але якщо боротьба із загальним засвіченням піднебіння практично неможлива, за винятком застосування вузькосмугових світлофільтрів, що підвищують контраст, то виключити або мінімізувати локальне засвічення цілком під силу власнику телескопа. Причиною локального засвічення є паразитні промені світла, що потрапляють у трубу телескопа і розсіюються на оптичних поверхнях, знижуючи контраст видимого зображення. Ці промені поширюються здебільшого від довколишніх ліхтарів. Найбільш уразливими для паразитних променів є телескопи-рефлектори системи Ньютона. У передній частині телескопа косі промені світла потрапляють і розсіюються на стінці труби навпроти фокусера.
Позбутися цієї проблеми можна з використанням простої бленди - короткої труби, довжина якої дорівнює полуторному діаметру головного дзеркала телескопа. Бленду можна просто згорнути з картону, пофарбованого в чорний колір, шматка чорного пластику або будь-якого відповідного матеріалу. Таким чином, штучно збільшивши довжину переднього відрізка труби, ми відсікаємо всі косо-спрямовані промені. Ось так просто можна значно підвищити контраст зображення при спостереженні в умовах сильного локального засвічення. Не менш корисною буде така бленда для дзеркально-лінзових телескопів системи Максутова-Кассегрена і Шмідта-Кассегрена, оскільки промені, що розсіюються на поверхнях переднього меніска або коректора, можуть також істотно знизити контраст. До того ж бленда буде відмінним захистом від роси, що випадає на оптику.
Для любителів дип-ської об'єктів важливим є ще й захист очей від засвічення. Адже розглянути тонкі деталі у структурі туманностей можна лише після того, як око добре адаптувалося до темряви. Багато спостерігачів використовують накидки з чорної тканини або спеціальні наочники, щоб захистити очі від попадання стороннього світла.
Турбуленція атмосфери
При спостереженні Місяця, планет та подвійних зірок часто необхідно застосування досить великого збільшення, яке буде досить результативним лише у разі хорошої якості зображення. Але якість побудованого зображення які завжди може залежати лише від оптики телескопа. Зображення може сильно псуватись, а тонкі деталі бути непомітними через так звану турбуленцію атмосфери. Суть цього явища полягає в тому, що маси теплого і холодного повітря перемішуються, створюючи струмені та вертикальні потоки «тремтячого» повітря подібно до того, як це відбувається над вогнем або розжареною поверхнею шосе. Це сильно спотворює зображення.
Проходять перед об'єктивом струменя створюють округлі та динамічно змінювані ущільнення повітря, які працюють як неякісна лінза, що сприяє сильній втраті різкості телескопа. Професійні астрономи, щоб уникнути цього явища, мають свої обсерваторії на схилах високих гір, а, крім того, застосовують адаптивну оптику. Адаптивна оптика це система, яка проводить якісні та кількісні вимірювання хвилювання атмосфери і, виходячи з отриманих та оброблених комп'ютером даних, спотворює поверхні оптичних елементів, з метою підлаштуватися під атмосферу та підвищити якість зображення. Дивно, але деякі із західних фірм вже розробляють подібні технології для любителів, які займаються астрофотографією. На сьогоднішній день подібні пристрої недосконалі і дуже дорогі, але можливо через деякий час все зміниться.
Все-таки зараз доступнішим варіантом є пошук наглядових майданчиків із більш стабільним небом. Але якщо такої можливості немає, потрібно виключити хоча б штучну турбуленцію. Будинки, що розжарилися за день, які протягом ночі віддають своє тепло, можуть зіпсувати зображення набагато сильніше, ніж будь-які атмосферні потоки. Потрібно прагнути віддалятися від таких джерел тепла.
Астроклімат
Незвичайно, але спостереження досвідченого любителя астрономії найчастіше починаються з детального перегляду прогнозу погоди і не просто наявності або відсутності хмар у ніч спостережень, а докладного аналізу супутникових карт хмарності та наявності сильних циклонів, вологості повітря, перепаду температури між днем і вночі вітру. Щоб впевнено отримати найкращий результат, на який здатний ваш телескоп, доводиться враховувати всі ці фактори.
Нескладно здогадатися, що окрім темного неба, нам потрібне ще й спокійне небо. Звичайно, ідеальною буде ясна ніч десь високо в горах, де повітря дуже розряджене, а вологість низька, ніякого вітру і теплих потоків повітря, що піднімаються поблизу... Але, на жаль, мало хто має у своєму розпорядженні можливість часто спостерігати в таких умовах. Але не варто зневірятися, натомість можна досить докладно вивчити астроклімат у доступній місцевості. Скажімо протягом року вести журнал зі звітами про спостереження та якість неба, спокій атмосфери та кількість хмарних ночей. Зрештою спостерігач отримає інформацію про те, скільки та співвідношення ясних ночей у році в даному регіоні, в які періоди атмосфера найбільш стабільна, водночас можна записувати прогнози погоди. Подібна інформація може виявитися дуже цінною для планування майбутніх, особливо серійних та систематичних спостережень. Крім того, варто вловлювати моменти різкої зміни погоди. Різкі пориви вітру, перепади температури, зміни тиску та вологості це те, що зазвичай мало тішить любителів астрономії у прогнозі погоди.
Крім цього, зображення небесних об'єктів може сильно змінюватися протягом ночі. Ось, наприклад, дуже непогані умови для спостереження планет можуть бути відразу після заходу сонця, коли повітря ще не встигло охолонути, або перед сходом, коли повітря прийняло досить стабільну температуру після ночі. Різкі зміни температури повітря, через кілька годин після заходу сонця, зазвичай і є причиною поганого зображення. Найчастіше досить хорошого зображення можна досягти після опівночі.
Для спостерігача дип-скай важливими є систематичні оцінки прозорості атмосфери. Якщо для планет прозорість не така важлива, а важливіший спокій і стабільність зображення, то легкий серпанок на небі забере у Вас добру половину каталогу об'єктів дип-скай. Провести оцінки прозорості можна, спостерігаючи ділянку піднебіння, наприклад відоме зоряне скупчення, прив'язуючись до даних у зоряному атласі, каталозі чи програмі планетарії. Відповідно, при цьому потрібно враховувати гранично доступну телескопу зоряну величину. Якщо виявлена Вами найбільш тьмяна зірка має зоряну величину, наближену або навіть рівну розрахунковій граничній величині телескопа, то можна бути впевненим, що у Вас над головою прекрасне, прозоре і первозданно темне небо.
Шкала Пікерінга
Відомий спостерігач кінця дев'ятнадцятого та початку двадцятого століть Вільям Пікерінг створив 10-ти бальну шкалу для оцінки якості зображення зірки, що дається телескопом при різному стані атмосфери. Шкала росте від одного до десяти і від найгіршого стану атмосфери на краще (див. анімацію). Керуючись цим, можна визначити для себе спокій атмосфери над Вашим наглядовим майданчиком. Але треба пам'ятати, що для того, щоб отримати спокійне зображення, потрібно спочатку дати оптиці телескопа охолонути і прийняти температуру повітря. А якщо навіть після цього зображення зірки не стало чітким, не варто згортати телескоп у комірчину, адже протягом ночі стан атмосфери може ще помінятися, а тим часом можна присвятити себе оглядовому спостереженню об'єктів дип-скай.
1 - Зовсім погано | 2 - Дуже погано | 3 – Між погано та дуже погано | 4 - Погано | 5 -Посередньо |
|
|
|
|
|
6 – Між посередньо та добре | 7 - Добре | 8 – Між добре та відмінно | 9 - Відмінно | 10 - Чудово |
|
|
|
|
|
Висновок
Розібравшись в основних вимогах, виконання яких необхідно для успішних спостережень, новачок може заплутатися і зробити висновок, що в його умовах, найчастіше це балкон квартири в багатоповерховому будинку, проведення досить якісних спостережень цілком неможливо. Але це зовсім не так, астрономічні спостереження повністю залежать від того, скільки старанності і здорового ентузіазму спостерігач доклав до виконання мети. Кожному під силу покращити та захистити свій наглядовий майданчик, щоб досягти кращих результатів, деякі з рекомендацій з цього приводу ми викладемо у другій частині статті «Мистецтво візуальних спостережень».
Нині ж, на закінчення статті, давайте розглянемо приклад відомого американського спостерігача Джорджа Олкока (1912-2000г.). Ще в дитячі роки Джордж, будучи не на жарт захопленим астрономією, вивчав небо за допомогою простого бінокля. Цікаво, що масу комет, астероїдів та нових зірок Джордж Олкок відкрив за допомогою звичайного бінокуляра та зоряного атласу. Будучи настільки досвідченим спостерігачем, навіть у найгустонаселеніших зірками ділянок Чумацького Шляху, Джордж помічав нові зірки. За свої заслуги Олкок був визнаний гігантом астрономії як любителями, так і професіоналами, він став членом Британського Королівського Астрономічного Товариства та Нью-Йоркської Академії Наук. Приклад Джорджа Олкока яскраво відображає те, що посередні умови спостережень і скромне обладнання це зовсім не така серйозна перешкода, щоб досягти визначних результатів спостережень.
