W czerwcu 1889 r., Około rok przed swoją przedwczesną śmiercią, genialny holenderski postimpresjonista Vincent Van Gogh wściekle zakończył Gwieździsta noc podczas pobytu w klasztorze Saint-Paul de Mausole, azylu psychiatrycznym położonym w południowej Francji. Obraz przedstawia skromną wioskę położoną między błękitnym spokojem pofałdowanych wzgórz a magicznym niebem wypełnionym chmurami w kształcie komety i gwiazdami wielkości kół młyńskich wielkości diabelskich młynów. Chociaż Van Gogh sprzedał tylko jeden obraz za życia, to bezcenne dzieło sztuki stało się ikoną. W nim uchwycił dziecięcy cud, który dorośli potrafią rozpoznać, kto nie stał na zewnątrz i był zachwycony migoczącymi gwiazdami świętującymi nad głową. Piękne obrazy kosmosu mogą wzbudzać podobne emocje entuzjastów astronomii. Jednak fotografowie, którzy je produkują, są bardziej zainteresowani gwiazdami, gdy są spokojni.
Gwieździsta noc (1889) nie był jedynym obrazem stworzonym przez Van Gogha przedstawiającym firmament nocny. W rzeczywistości to płótno nie było jego ulubionym, ponieważ nie było tak realistyczne, jak pierwotnie sobie wyobrażał. Na przykład rok wcześniej wyprodukował Gwiaździsta noc nad Rodanem (1888) i Taras kawiarni w nocy (1888). Oba mają wspólne elementy, ale każdy z nich jest także wyjątkowy - na przykład wcześniejsze wersje zawierają ludzi, a gwiazdy odgrywają mniejszą rolę. Niemniej wszystkie trzy z tych dzieł zachwyciły miliony i każdego dnia setki miłośników sztuki gromadzą się wokół nich w swoich muzeach, dokonując osobistych interpretacji dla siebie i innych, którzy będą słuchać.
Co ciekawe, to, co czyni niezapomnianą sztukę, może również prowadzić do zapomnianych obrazów astronomicznych. Mówiąc dokładniej, olśniewające fajerwerki na każdym z obrazów Van Gogha przedstawiają gwiazdy, które migoczą i migoczą.
Żyjemy na dnie oceanu gazów składających się głównie z azotu (78%), tlenu (21%) i argonu (1%) oraz wielu innych składników, w tym wody (0–7%), gazów „cieplarnianych” lub ozon (0 - 0,01%) i dwutlenek węgla (0,01-0,1%). Rozciąga się w górę od powierzchni Ziemi do wysokości około 560 mil. Widziana z orbity Ziemi, nasza atmosfera wygląda jak miękka niebieska poświata tuż nad horyzontem naszej planety. Wszystko, co obserwujemy, które istnieje poza naszą planetą - Słońce, Księżyc, pobliskie planety, gwiazdy i wszystko inne, jest widziane przez to pośredniczące medium, które nazywamy atmosferą.
Jest w ciągłym ruchu, zmienia gęstość i skład. Gęstość atmosfery wzrasta, gdy zbliża się ona do powierzchni Ziemi, chociaż wcale nie jest jednolita. Działa również jak pryzmat, gdy światło przechodzi. Na przykład promienie światła są zakrzywione, gdy przechodzą przez regiony o różnej temperaturze, pochylając się w kierunku zimniejszego powietrza, ponieważ jest gęstsze. Ponieważ ciepłe powietrze unosi się i opada chłodniejsze, powietrze pozostaje turbulentne, a zatem promienie świetlne z kosmosu stale zmieniają kierunek. Widzimy te zmiany jako migotanie gwiazd.
Im bliżej ziemi, zimniejsze lub cieplejsze wiatry wiejące poziomo mogą również powodować gwałtowne zmiany gęstości powietrza, które losowo zmieniają ścieżkę światła. W ten sposób wiatry wiejące z czterech rogów również przyczyniają się do poruszania się gwiazd. Ale powietrze może również powodować, że gwiazdy szybko zmieniają ostrość, powodując nagłe przyciemnienie, rozjaśnienie lub zmianę koloru. Ten efekt nazywa się scyntylacją.
Co ciekawe, powietrze może być w ruchu, chociaż nie możemy poczuć jego podmuchów wiatru - siły wiatru wysoko ponad naszymi głowami mogą również powodować drgania gwiazd. Na przykład strumień odrzutowy, pasmo stosunkowo wąskich globów otaczających prądy, usytuowanych około sześciu do dziewięciu mil w górę, nieustannie zmienia swoją lokalizację. Generalnie wieje z zachodu na wschód, ale jego względna pozycja północ-południe pozostaje w stanie ciągłej rewizji. Może to spowodować bardzo niestabilne warunki atmosferyczne, których nie można wykryć na ziemi, ale strumień odrzutowy wytworzy niebo wypełnione migotaniem, jeśli przepłynie przez twoją lokalizację!
Ponieważ planety znajdują się bliżej niż gwiazdy, ich rozmiar można postrzegać jako dysk większy niż przesunięcie refrakcyjne spowodowane turbulencją wiatru. Dlatego rzadko migają lub robią to tylko w ekstremalnych warunkach. Na przykład zarówno gwiazdy, jak i planety są oglądane przez znacznie grubsze warstwy atmosfery, gdy znajdują się w pobliżu horyzontu, niż gdy są nad głową. Dlatego oboje będą migotać i tańczyć, gdy wznoszą się lub zachodzą, ponieważ ich światło przechodzi przez znacznie gęstsze ilości powietrza. Podobny efekt występuje podczas oglądania odległych świateł miasta.
Migotanie, które widzimy podczas nocy z gwiazdami, jest powiększane setki razy przez teleskop. W rzeczywistości migotanie może znacznie zmniejszyć skuteczność tych instrumentów, ponieważ wszystko, co można zaobserwować, jest nieostre, losowo poruszające się plamy światła. Weź pod uwagę, że większość zdjęć astronomicznych powstaje przez trzymanie otwartej migawki aparatu przez kilka minut lub godzin. Tak jak musisz przypomnieć swojemu obiektowi, aby stał nieruchomo podczas robienia zdjęcia, astronomowie chcą, aby gwiazdy pozostały w bezruchu, w przeciwnym razie ich zdjęcia również zostaną rozmazane. Jednym z powodów, dla których obserwatoria znajdują się na szczytach górskich, jest zmniejszenie ilości powietrza, przez które muszą patrzeć swoje teleskopy.
Astronomowie określają wpływ turbulencji atmosferycznych jako widzenie. Mogą zmierzyć jego wpływ na ich widok przestrzeni, obliczając średnicę gwiazd fotograficznych. Na przykład, gdyby zdjęcie gwiazdy można było wykonać z natychmiastową ekspozycją, gwiazda teoretycznie pojawiłaby się jako pojedynczy punkt światła, ponieważ jak dotąd żaden teleskop nie byłby w stanie rozwiązać rzeczywistego dysku gwiazdy. Jednak robienie zdjęć gwiazdowych wymaga długiego czasu naświetlania, a gdy migawka aparatu jest otwarta, migotanie i scyntylacja spowoduje, że gwiazda zatańczy i poruszy się. Ponieważ jego wahania są losowe, gwiazda będzie miała tendencję do tworzenia okrągłego wzoru, który jest symetryczny ze wszystkich stron swojego prawdziwego położenia pośrodku.
Możesz to zademonstrować, jeśli masz chwilę i jesteś ciekawy. Na przykład, jeśli weźmiesz ołówek lub magiczny marker przywiązany krótkim sznurkiem do szpilki, która utknęła w kartonie lub bardzo ciężkim papierze, następnie przełączaj przyrząd do pisania bez wyjmowania szpilki, z czasem stworzysz coś, co wygląda mniej więcej jak koło. Twoje okrągłe doodle powstanie, ponieważ sznurek ogranicza maksymalną odległość od środkowej szpilki. Im dłuższy ciąg, tym większy okrąg. Gwiazdy zachowują się w ten sposób, ponieważ ich światło jest rejestrowane na zdjęciu o długiej ekspozycji. Dobre widzenie tworzy krótki ciąg optyczny (złe widzenie powoduje, że sznur jest dłuższy), prawdziwa lokalizacja gwiazdy staje się centralnym pinem, a gwiazda zachowuje się jak przyrząd do pisania, którego światło pozostawia ślad na chipie obrazowania aparatu. Zatem im gorsze jest widzenie i im więcej tańca występuje podczas ekspozycji, tym większy dysk pojawia się na ostatecznym obrazie.
Tak więc słabe widzenie spowoduje, że rozmiary gwiazd będą wyglądać na większe niż na zdjęciach wykonanych podczas dobrego widzenia. Widzące pomiary nazywane są pełną szerokością, połową maksimum lub FWHM. Jest to odniesienie do najlepszej możliwej rozdzielczości kątowej, jaką można uzyskać przyrządem optycznym na zdjęciu o długim czasie naświetlania i odpowiada średnicy gwiazdy. Najlepsze widzenie zapewni średnicę FWHM wynoszącą około punktu cztery (0,4) sekundy łukowej. Aby to osiągnąć, musisz jednak znajdować się w obserwatorium na dużej wysokości lub na małej wyspie, takiej jak Hawaje lub La Palma. Nawet te lokalizacje rzadko mają tego typu widok o bardzo wysokiej jakości.
Amatorzy astronomii martwią się także widzeniem. Zwykle amatorzy muszą tolerować warunki setki razy gorsze niż te najlepiej obserwowane na odległych instalacjach astronomicznych. To jest jak porównywanie grochu z baseballem w najbardziej ekstremalnych przypadkach. Właśnie dlatego amatorskie zdjęcia nieba mają gwiazdy o znacznie większej średnicy niż te z profesjonalnych obserwatoriów, szczególnie gdy astronomowie przydomowi używają teleskopów o długich ogniskowych. Można go również rozpoznać na szerokokątnych, krótkich ogniskowych, nieprofesjonalnych obrazach, gdy są powiększane lub badane za pomocą szkła powiększającego.
Amatorzy mogą podjąć kroki, aby poprawić widzenie, eliminując różnicę temperatur między lokalnymi źródłami ciepła a powietrzem nad ich teleskopami. Na przykład amatorzy często przygotowują swoje instrumenty na zewnątrz tuż po zachodzie słońca i pozwalają, aby szkło, plastik i metal w nich osiągnęły taką samą temperaturę jak otaczające powietrze. Ostatnie badania wykazały również, że wiele problemów z widzeniem zaczyna się tuż nad głównym lustrem teleskopu. Wykazano, że stały, delikatny prąd powietrza przepływającego przez lustro pierwotne znacznie poprawia widzenie teleskopowe. Zapobieganie wzrostowi temperatury ciała przed teleskopem również pomaga i umieszczenie instrumentu w przyjaznym termicznie miejscu, takim jak otwarte pole trawy, może dać zaskakujące wyniki. Teleskopy z otwartymi bokami są również lepsze od tych z pierwotnymi lustrami na dnie tuby.
Profesjonalni astronomowie również widzą strategie poprawy. Ale ich rozwiązania są zwykle bardzo drogie i przekraczają granice nowoczesnej technologii. Na przykład, ponieważ atmosfera nieuchronnie powoduje słabe widzenie, nie jest już zbyt daleko, aby rozważyć umieszczenie teleskopu nad nią na orbicie Ziemi. Właśnie dlatego Kosmiczny Teleskop Hubble'a został skonstruowany i wystrzelony z Przylądka Canaveral na pokładzie Promu Kosmicznego Pretendent w kwietniu 1990 r. Mimo że jego główne zwierciadło ma tylko około stu cali średnicy, daje ostrzejsze obrazy niż jakikolwiek teleskop znajdujący się na Ziemi, niezależnie od ich wielkości. W rzeczywistości obrazy Kosmicznego Teleskopu Hubble'a są punktem odniesienia, na podstawie którego mierzone są wszystkie inne zdjęcia teleskopowe. Dlaczego są takie ostre? Widzenie nie ma wpływu na zdjęcia Hubble'a.
Technologia znacznie się poprawiła, odkąd Kosmiczny Teleskop Hubble'a został oddany do użytku. W ciągu ostatnich kilku lat od premiery rząd USA zdeklasyfikował swoją metodę zaostrzenia widoku satelitów szpiegowskich, które pilnują Ziemi. Nazywa się to optyką adaptacyjną i stworzył rewolucję w obrazowaniu astronomicznym.
Zasadniczo efekty widzenia można zignorować, jeśli trącisz teleskopem lub zmienisz jego ostrość dokładnie w przeciwnym kierunku niż nieprzyjemne nastroje wywołane przez atmosferę. Wymaga to szybkich komputerów, subtelnych serwosilników i optyki, które są elastyczne. Wszystko to stało się możliwe w latach 90. Istnieją dwie podstawowe profesjonalne strategie ograniczania skutków słabego widzenia. Jedno zmienia krzywą zwierciadła głównego, a drugie przesuwa ścieżkę światła docierającą do kamery. Zarówno polegają na monitorowaniu gwiazdy odniesienia w pobliżu obserwowanej przez astronoma pozycji, jak i na zwracaniu uwagi na wpływ, jaki ma wpływ na odniesienie, szybkie komputery i serwomotory mogą wprowadzać zmiany optyczne w głównym teleskopie. Projektowana lub budowana jest nowa generacja dużych teleskopów, która umożliwi naziemnym instrumentom robienie zdjęć kosmicznych, które rywalizują z teleskopem Hubble'a.
Jedna z metod obejmuje setki małych tłoków mechanicznych umieszczonych pod i rozmieszczonych z tyłu stosunkowo cienkiego lusterka głównego. Każdy tłoczysko popycha tył lustra bardzo nieznacznie, tak że jego kształt zmienia się na tyle, aby sprowadzona obserwowana gwiazda znalazła się w martwym punkcie i była idealnie skupiona. Inne podejście stosowane w profesjonalnych teleskopach jest nieco mniej skomplikowane. Wprowadza małe elastyczne lustro lub soczewkę umieszczone w pobliżu kamery, gdzie stożek światła jest stosunkowo mały i skoncentrowany. Przechylając lub przechylając małe lustro lub soczewkę w przeciwnych kierunkach z migotaniem gwiazdy odniesienia, problemy z widzeniem można wyeliminować. Korekty optyczne, które inicjuje jedno z rozwiązań, są dokonywane stale podczas sesji obserwacyjnej, a każda zmiana następuje w ułamku sekundy. Ze względu na sukces tych technologii uważa się, że ogromne teleskopy lądowe są obecnie możliwe. Astronomowie i inżynierowie wyobrażają sobie teleskopy o powierzchniach zbierających światło tak dużych jak boiska do piłki nożnej!
Co ciekawe, astronomowie amatorzy mają również dostęp do prostej optyki adaptacyjnej. Jedna firma z siedzibą w Santa Barbara w Kalifornii była pionierem w opracowaniu jednostki, która może zmniejszyć skutki słabego widzenia lub źle ustawionych mocowań teleskopów. Adaptacyjne urządzenia optyczne firmy współpracują z kamerami astronomicznymi i wykorzystują małe lustro lub soczewkę do przesuwania światła docierającego do układu obrazującego.
Astronom Frank Barnes III był również zaniepokojony tym, kiedy stworzył ten uderzający obraz gromady gwiazd i mgławicy znajdującej się w gwiazdozbiorze Kasjopei. Jest to niewielka część Mgławicy Duszy, która została oznaczona jako IC 1848 w J.L.E. Drugi przełomowy katalog indeksu Dreyera (IC) (opublikowany w 1908 r. Jako uzupełnienie jego oryginalnych kompilacji New General i first Index).
Frank poinformował, że jego widzenie było korzystne i dało rozmiary gwiazd o FWHM od 1,7 do 2,3 ″ na każdym z jego trzydziestu jeden, trzydziestominutowych ekspozycji. Zwróć uwagę na rozmiar gwiazd na tym zdjęciu - są one bardzo małe i ciasne. To potwierdzenie dość dobrego widzenia!
Nawiasem mówiąc, kolory na tym obrazie są sztuczne. Podobnie jak wielu astronomów nękanych przez lokalne zanieczyszczenie światłem w nocy, Frank wystawił swoje zdjęcia przez specjalne filtry, które pozwalają tylko światłu emitowanemu przez niektóre pierwiastki dotrzeć do detektora aparatu. W tym przykładzie czerwony oznacza sód, zielony oznacza wodór, a niebieski wskazuje na obecność tlenu. Krótko mówiąc, to zdjęcie nie tylko pokazuje, jak wygląda ten region w kosmosie, ale także z czego jest zrobione.
Warto również zauważyć, że Frank wykonał to niezwykłe zdjęcie przy użyciu 6,3-megapikselowej kamery astronomicznej i 16-calowego teleskopu Ritchey-Chretien między 2 a 4 października 2006 r.
Czy masz zdjęcia, które chcesz udostępnić? Opublikuj je na forum astrofotograficznym czasopisma Space Magazine lub wyślij je pocztą e-mail, a my możemy polecić jeden z nich.
Wpisany przez R. Jay GaBany
