Źródło zdjęcia: Jason Ware
Amatorska astronomia nie jest dla wszystkich. Ale w przeciwieństwie do innych zainteresowań może być! W końcu jest mnóstwo nieba do obejrzenia. I cieszenie się niebem nie zajmuje wiele. Na początek wystarczy siła ludzkiego wzroku i umiejętność „patrzenia w górę”.
Docenianie nocnego nieba i jego licznych mieszkańców przypomina korzystanie z każdego wielkiego dzieła sztuki. Każdy, kto dostanie się do obrazu Van Gogha, posągu Rodena, sonaty Beethovena, sztuki Szekspira lub wiersza Tennysona, z pewnością doceni konstelację wyrzeźbioną przez rzeźbiarską dłoń natury. Tak jak w przypadku tak wielkich dzieł sztuki można kultywować podziw nocnego nieba. Jednak w przeciwieństwie do takich dzieł, w niebiosach jest coś o wiele bardziej pierwotnego i natychmiastowego sugestywnego - rzecz, która przeczy wszelkim potrzebom głębokich studiów lub inkulturacji przez innych.
Chociaż prawdą jest, że niektóre genialne urządzenia (takie jak kwadrant) zostały opracowane na wczesnym etapie historii astronomii, dopiero w Galileo (początek XVII wieku) astronomowie zaczęli szczegółowo badać wszechświat. Wcześniej ludzkie oko nakładało takie ograniczenia na to, co można było zobaczyć, że wszystko, co wiedzieliśmy o niebiosach, ograniczało się do dwóch dużych jasnych ciał (Słońca i Księżyca), licznych słabych świateł (nieruchomych gwiazd i rzadkich nowych) oraz pośredniego grupa (planety i sporadyczne komety). Używając instrumentów takich jak kwadrant (do pozycji) i zegar wodny (do czasu), stało się możliwe przewidywanie ruchów wszystkich takich ciał. I to przewidywanie - nie rozumienie - kierowało obserwacją wyłącznie ludzkim okiem.
Ostatecznie to teleskop odkrył - a nie pomiary - siłę napędową nauki astronomii. Bez teleskopu Wszechświat byłby znacznie mniejszym miejscem i zamieszkany przez znacznie, znacznie mniej rzeczy. Weź pod uwagę, że w odległości 2,3 miliona lat świetlnych najdalszy widoczny na niebie obiekt niebieski - Wielka Galaktyka Andromedy - nigdy nie byłby tak nazwany. W rzeczywistości mogła nie otrzymać nawet swojej starszej nazwy: Wielki Mgławica w Andromedzie. Po raz pierwszy odnotowano w tekście z X wieku „Księga gwiazd stałych”, bystrooki Abd-al-Rahman Al Sufi opisał Wielką Galaktykę jako „małą chmurkę”. I to - bez teleskopu - to wszystko, co moglibyśmy kiedykolwiek zobaczyć:
Dzięki teleskopowi wiemy teraz znacznie więcej o Słońcu, Księżycu, planetach, kometach i gwiazdach niż o tym, gdzie można je znaleźć na niebie. Rozumiemy, że nasze Słońce jest pobliską gwiazdą i że nasza Ziemia, planety i te „zwiastuny zagłady” - komety - wszystkie są częścią Układu Słonecznego. Wykryliśmy inne takie układy gwiezdne poza naszym własnym. Wiemy, że żyjemy w galaktyce, która - z odległości dwóch milionów lat świetlnych - wyglądałaby podobnie do M31 -1. Ustaliliśmy, że za kilka miliardów lat nasza galaktyka i M31 obejmie spiralne ramiona. Zdajemy sobie sprawę, że Wszechświat jest niezwykły ze względu na swoją ogrom, różnorodność, piękno i harmonię wzajemnych powiązań.
Wiemy to wszystko, ponieważ posiadamy teleskop - i podobne instrumenty - które mogą sondować głębiny kosmosu w wielu oktawach widmowej wibracji.
Ale wszystko zaczyna się od ludzkiego oka…
Działanie ludzkiego oka opiera się na trzech z czterech głównych właściwości światła. Światło może być załamane, odbite, ugięte lub pochłonięte. Światło dociera do oka jako równoległe wiązki z daleka. Ponieważ ma on ograniczoną przysłonę, oko jest w stanie zebrać tylko bardzo niewielką część promieni pochodzących z jednej rzeczy. Obszar gromadzenia - w przybliżeniu 38 milimetrów kwadratowych (w pełni rozszerzony i dostosowany do ciemności), pozwala na normalne widzenie gwiazd do około jasności 6. Starożytni astronomowie - wolni od efektów współczesnych źródeł oświetlenia atmosferycznego (zanieczyszczenie światłem) - byli w stanie skatalogować około 6000 pojedynczych gwiazd (z posypką innych przedmiotów). Najsłabsze z nich zostały sklasyfikowane „szóstej wielkości”, a najjaśniejsze z „pierwszej”.
Ale oko jest również ograniczone zasadą dyfrakcji. Ta zasada uniemożliwia nam dostrzeżenie wyjątkowo drobnych szczegółów. Ponieważ oko ma ograniczoną przysłonę, równoległe wiązki światła zaczynają „rozprzestrzeniać się” lub rozprzestrzeniać po wejściu do tęczówki. Taka dyfuzja oznacza, że - pomimo zastosowania refrakcji do ogniskowania - fotony mogą zbliżyć się tak blisko siebie. Z tego powodu istnieje ostateczny limit ilości szczegółów, które może zobaczyć każdy otwór - i obejmuje to samo oko.
Oko oczywiście wykorzystuje zasadę refrakcji do organizowania wiązek światła. Fotony wchodzą do rogówki, wyginają się i przechodzą do soczewki za nią. (Rogówka skupia się głównie na ogniskowaniu i pozostawia około jednej trzeciej do obiektywu.) Sama soczewka dostosowuje kąty promienia w celu przybliżenia - blisko lub daleko - ogniskowania. Dokonuje tego poprzez zmianę promienia krzywizny. W ten sposób równoległe promienie z daleka lub promienie rozbieżne z pobliskiego mogą rzutować obraz na siatkówkę, gdzie małe neurony przekształcają energię światła w sygnały do interpretacji przez mózg. I to mózg - głównie płaty potyliczne z tyłu głowy - wykonuje „przetwarzanie obrazu” potrzebne do zapewnienia spójności z tym stałym strumieniem sygnałów neuronowych dochodzących z oka.
Aby wykryć światło, siatkówka wykorzystuje zasadę absorpcji. Fotony powodują depolaryzację neuronów czuciowych. Depolaryzacja rzutuje sygnały chemo-elektryczne z aksonów na dendryty głębiej w mózgu. Neurony siatkówki mogą być w kształcie pręta lub stożka. Pręty wykrywają światło dowolnego koloru i są bardziej wrażliwe na światło niż stożki. Stożki wykrywają tylko określone kolory i znajdują się w większym stężeniu wzdłuż głównej osi oka. Tymczasem pręty dominują poza osią. Odwrócone oko widzi gwiazdy mniej więcej dwa i pół razy słabsze niż gwiazdy trzymane bezpośrednio.
Poza niechęcią, sygnały neuronowe przechodzące z siatkówki (przez chasm optyczny) są najpierw przetwarzane przez przełożony. Collicus daje nam wizualną reakcję „wzdrygnięcia” - ale co ważniejsze - mniej filtruje pole widzenia niż płaty potyliczne. Z tego powodu kolektor wykrywa nawet słabsze źródła światła - ale tylko w ruchu pozornym. W ten sposób wymagający obserwator może wykryć słabe gwiazdy - i słabo świecące obiekty - około 4 razy słabiej niż te obserwowane podczas zwykłego „bezpośredniego” oglądania. (Odbywa się to poprzez przesuwanie oka po nocnym niebie - lub przez pole widzenia teleskopu.)
Oprócz niechęci i ruchu oczu, oczy zwiększają czułość, dostosowując się do warunków słabego oświetlenia. Odbywa się to na dwa sposoby: Po pierwsze, drobne mięśnie chowają tęczówkę (znajdującą się między rogówką a soczewką), aby wpuścić jak najwięcej światła. Po drugie, w ciągu około 30 minut od ekspozycji na ciemność „wizualna purpura” (rodopsyna) na prętach siatkówki nabiera przepuszczalnego różowoczerwonego koloru. Ta zmiana zwiększa czułość prętów do punktu, w którym nawet pojedynczy foton światła widzialnego może zostać wykryty.
Oprócz ograniczeń narzuconych przez dyfrakcję, istnieje druga naturalna granica ilości szczegółów widocznych przez oko. Gdyż neurony mogą być tak małe i umieszczone tak blisko siebie. Tymczasem przy ogniskowej około 25 mm oko widzi tylko „1x”. Dodajmy do tego, że największe otwarcie oka (źrenicy wejściowej) wynosi 7 mm, a ludzkie oczy stają się efektywnym odpowiednikiem pary lornetek „1x7 mm”.
Wszystkie te czynniki ograniczają oko - nawet w najlepszych warunkach obserwacyjnych (takich jak próżnia kosmiczna) - do oglądania gwiazd (przy użyciu bezpośredniego widzenia) o jasności ósmej wielkości (1500 razy słabszych niż najjaśniejsze gwiazdy) i rozdzielania bliskich par do około 2 łuków -minuty separacji kątowej (1/15 pozornej wielkości Księżyca).
Astronomia obserwacyjna zaczyna się od oczu. Ale ewoluowało nowe oprzyrządowanie, ponieważ niektóre oczy mają trudności z skupieniem światła. Ze względu na ludzką bliskość i dalekowzroczność pierwsze soczewki okularowe zostały zmielone. I było tylko kwestią eksperymentów, zanim ktoś połączył jedną soczewkę każdego typu, tworząc pierwszy teleskop lub „instrument dalekiego widzenia”.
Dzisiejsi astronomowie są w stanie zwiększyć zdolność ludzkiego oka do tego stopnia, że możemy niemal wrócić do samego początku czasu. Odbywa się to poprzez zastosowanie zasad chemicznych i półprzewodnikowych zawartych w fotografii i urządzeniach sprzężonych z ładunkiem (CCD). Takie narzędzia są w stanie gromadzić fotony w sposób, którego oko nie może. W wyniku tych „pomocy wizualnych” odkryliśmy rzeczy, które kiedyś były niewyobrażalne o wszechświecie. Wiele z tych odkryć było nam nieznanych - nawet jeszcze na początku ery Wielkich Obserwatoriów (początek XX wieku). Dzisiejsza astronomia rozszerzyła zasięg widzenia kosmicznego na wiele pasm widma elektromagnetycznego - od radia po promieniowanie rentgenowskie. Ale robimy znacznie więcej niż tylko szukanie rzeczy i mierzenie pozycji. Chcemy uchwycić coś więcej niż światło - ale także zrozumienie…
Dzisiejsi astronomowie amatorzy - tacy jak autor - używają ręcznie i masowo produkowanych teleskopów ze wszystkich stron świata, aby zerknąć miliardy lat świetlnych w głąb Wszechświata.-2 Ten typ dalekiego widzenia jest możliwy, ponieważ oko i teleskop mogą ze sobą współpracować, aby zebrać „więcej i subtelniejsze światło” z wysokości.
Jak daleko widzisz
-1Według NASA galaktyka Drogi Mlecznej wyglądałaby bardzo podobnie do odległej o 15,3 MLY spirali z poprzeczką M83 znalezionej w gwiazdozbiorze Hydry (jak pokazano po prawej). Człowiek w kosmosie byłby w stanie po prostu utrzymać jasną centralną część tej galaktyki o jasności 8,3 magnitudo jako „rozmytą gwiazdę” za pomocą odwróconego widzenia. M83 można łatwo znaleźć za pomocą lornetki o niskiej mocy z Ziemi.
-2Mając zmienną jasność odległą kwazar 3C273 o długości 12,8 miliarda lat świetlnych, może być trzymany bezpośrednio przez ludzkie oko, gdy jest powiększany o sześciocalowy / 150 mm teleskop o aperturze 150x przez nocne niebo o sile 5,5 nielimitowanej wielkości granicznej i 7 / 10p widząc stabilność. Para lornetek 10 x 50 mm ujawniłaby 3C273 jako słabą gwiazdę z orbity Ziemi.
Zainspirowany arcydziełem z początku XX wieku: „Niebo przez trzy, cztery i pięć cali teleskopów”, Jeff rozpoczął naukę astronomii i nauk kosmicznych w wieku siedmiu lat. Obecnie poświęca sporo czasu na utrzymanie strony Astro.Geekjoy.
