През юни 1889 г., около една година преди преждевременната си смърт, блестящият холандски пост-импресионист Винсент Ван Гог яростно завърши Звездната нощ докато пребивавате в манастира Сен Пол дьо Маузоле, психично убежище, разположено в Южна Франция. Картината изобразява скромно селце, сгушено между синьото спокойствие на вълнообразни хълмове и вълшебно небе, изпълнено с облаци във формата на комета и звезди на колела с размерите на виенски колела. Въпреки че Ван Гог е продал само една картина през живота си, това безценно произведение на изкуството се е превърнало в икона. В него той улови детско чудо, което възрастните могат да разпознаят за това, който не е стоял навън и е олюляван от блестящи звезди, празнуващи отгоре. Красивите изображения в дълбоки пространства могат да предизвикат подобно вълнение от астрономическите ентусиасти. Фотографите, които ги произвеждат обаче, се интересуват повече от звездите, когато са спокойни.
Звездната нощ (1889 г.) не е единствената картина, създадена от Ван Гог, изобразяваща нощното небе. Всъщност това платно не му беше любимо, защото не беше толкова реалистично, колкото първоначално беше предвидил. Например една година по-рано той продуцира Звездната нощ над Рона (1888) и Тераса за кафе през нощта (1888). И двете имат общи елементи, но всеки от тях също е уникален - по-ранните версии включват хора и звездите поемат понижена роля, например. Въпреки това, и трите от тези произведения завладяха милиони и всеки ден стотици любители на изкуството се тълпят около тях, в техните съответни музеи, правейки лични интерпретации на себе си и на други, които ще слушат.
Интересното е, че това, което прави запомнящо се изкуство, също може да доведе до забравими астрономически образи. По-конкретно, ослепителната заря във всяка от картините на Ван Гог представлява звезди, които блестят и блестят.
Живеем на дъното на океан от газове, съставени основно от азот (78%), кислород (21%) и аргон (1%) плюс множество други компоненти, включително вода (0 - 7%), "парникови" газове или озон (0 - 0,01%) и въглероден диоксид (0,01-0,1%). Той се простира нагоре от повърхността на Земята до височина около 560 мили. Погледнато от земната орбита, нашата атмосфера изглежда като меко синьо сияние точно над хоризонта на нашата планета. Всяко нещо, което наблюдаваме, което съществува отвъд нашата планета - Слънцето, Луната, близките планети, звезди и всичко останало, се гледа през тази интервенция, която наричаме атмосфера.
Постоянно е в движение, променя плътността и състава. Плътността на атмосферата се увеличава с приближаването й до земната повърхност, въпреки че това изобщо не е равномерно. Той също действа като призма, когато светлината преминава. Например светлинните лъчи се извиват, когато преминават през региони с различна температура, огъвайки се към по-студения въздух, защото е по-плътен. Тъй като топлият въздух се издига и по-хладният въздух се спуска, въздухът остава бурен и по този начин светлинните лъчи от пространството променят посоката постоянно. Ние виждаме тези промени като звездно блещукане.
По-близо до земята, по-хладни или по-топли ветрове, които духат хоризонтално, също могат да създадат бързи промени в плътността на въздуха, които произволно променят пътя, който поема светлината. По този начин, ветровете, които духат от четирите ъгъла, също допринасят за звездното трептене. Но въздухът също така може да накара звездите бързо да изместят фокуса, като по този начин ги накарат внезапно да помрачат, да озарят или да променят цвета си. Този ефект се нарича сцинтилация.
Интересното е, че въздухът може да бъде в движение, въпреки че не можем да усетим неговия ветрец - вятърните сили над нашите глави също могат да причинят трептене на звездите. Например, струйният поток, лента от сравнително тесни земни потоци, разположени на около шест до девет мили нагоре, постоянно променя местоположението си. По принцип духа от запад на изток, но относителното му положение север-юг остава в състояние на постоянна ревизия. Това може да доведе до силно нестабилни атмосферни условия, които не могат да се усетят на земята, но струйният поток ще създаде небе, изпълнено с трептения, ако тече над вашето местоположение!
Тъй като планетите са по-близо от звездите, размерът им може да се разглежда като диск, който е по-голям от пречупващото изместване, причинено от вятърна турбулентност. Следователно рядко мигат или го правят само при екстремни условия. Например, както звездите, така и планетите се гледат през много по-дебели слоеве на атмосферата, когато са близо до хоризонта, отколкото когато са над главата. Следователно и двамата ще блестят и ще танцуват, докато се издигат или залязват, защото светлината им преминава през много по-плътни количества въздух. Подобен ефект се получава при гледане на светлините на далечните градове.
Мигането, което виждаме в звездни нощи, се увеличава стотици пъти с телескоп. Всъщност, трептене може силно да намали ефективността на тези инструменти, тъй като всичко, което може да се наблюдава, е извън фокус, произволно движещи се петна от светлина. Помислете, че повечето астрономически снимки са създадени, като държите затвора на камерата отворен за минути или часове. Точно както трябва да напомняте на обекта си да стои неподвижно, докато правите снимките си, астрономите искат звездите да останат неподвижни, ако и снимките им са намазани. Една от причините обсерваториите да са разположени на върховете на планините е да намалят количеството въздух, през което трябва да надникнат телескопите си.
Астрономите наричат ефекта от атмосферните турбуленции като виждане, Те могат да измерват ефекта му върху гледката им към пространството, като изчисляват диаметъра на фотографските звезди. Например, ако снимката на звездата може да бъде направена с мигновено излагане, теоретично звездата ще изглежда като единична светлинна точка, тъй като към днешна дата никой телескоп не може да разреши действителния диск на звезда. Но заснемането на звездни изображения изисква продължителна експозиция и докато затворът на камерата е отворен, мигането и сцинтилацията ще накара звездата да танцува наоколо плюс да се движи във и извън фокус. Тъй като нейните цирации са произволни, звездата ще има тенденция да създава кръгъл модел, който е симетричен от всички страни на истинското му местоположение в средата.
Можете сами да демонстрирате това, ако имате момент и сте любопитни. Например, ако вземете молив или магически маркер, завързан с къс низ, за щифт, който е залепен в парче картон или много тежка хартия, след това размахвайте инструмента за писане, без да изваждате щифта, с течение на времето ще създадете нещо, което изглежда приблизително като кръг. Вашата кръгова каракули ще доведе до това, че низът ограничава максималното ви разстояние от централния щифт. Колкото по-дълъг е низът, толкова по-голям е кръгът. Звездите се държат така, тъй като светлината им е записана на снимка с продължителна експозиция. Доброто виждане създава къса оптична струна (лошото виждане прави струната по-дълга), истинското местоположение на звездата става централен щифт и звездата се държи като инструмент за писане, чиято светлина оставя отпечатък върху чипа за изображения на камерата. По този начин, колкото по-бедно е зрението и колкото повече танци се случват по време на експозицията, толкова по-голям е дискът, който се появява на крайното изображение.
Така че лошото зрение ще доведе до това размерите на звездите да се появят по-големи на снимките от тези, направени по време на добро виждане. Виждането на измервания се нарича Full Width Half Maximum или FWHM, Това е препратка към най-добрата възможна ъглова разделителна способност, която може да се постигне с оптичен инструмент в изображение на дълга експозиция и съответства на диаметъра на размера на звездата. Най-доброто виждане ще осигури FWHM диаметър около точка-четири (.4) арсекунди. Но ще трябва да се намирате на обсерватория на голяма надморска височина или на малък остров, като Хаваи или Ла Палма, за да получите това. Дори и само тези места рядко имат този вид много висококачествено виждане.
Любителите на астрономите също са загрижени за виждането. Обикновено любителите трябва да понасят виждането на условия, стотици пъти по-лоши от най-добрите, наблюдавани от отдалечени астрономически инсталации. Това е като да сравняваш грахово зърно с бейзбол в най-екстремните случаи. Ето защо любителските фотографии на небесата имат звезди с много по-голям диаметър от тези от професионалните обсерватории, особено когато астрономите в задния двор използват телескопи с големи фокусни разстояния. Той може също да бъде разпознат по широко поле, късо фокусно разстояние, непрофесионални изображения, когато те се увеличават или изучават с лупа.
Аматьорите могат да предприемат стъпки за подобряване на зрението си чрез елиминиране на температурната разлика между местните източници на топлина и въздуха над телескопите им. Например, любителите често приготвят инструментите си навън веднага след залез слънце и оставят стъклото, пластмасата и метала в тях да станат същата температура като околния въздух. Скорошни проучвания показват също, че много проблеми със зрението започват точно над основното огледало на телескопа. Доказано е, че постоянният, нежен ток на въздух, преминаващ през основното огледало, значително подобрява телескопичното зрение. Предотвратяването на телесната топлина от издигане пред телескопа също помага и локализирането на инструмента в термично приятелско място, като например открито тревно поле, може да доведе до изненадващи резултати. Телескопите с отворени страни също превъзхождат тези с първични огледала в долната част на тръбата.
Професионалните астрономи също виждат стратегии за подобряване. Но техните решения обикновено са изключително скъпи и тласкат обвивката на съвременните технологии. Например, тъй като атмосферата неизбежно създава лошо зрение, вече не е нагледно да обмисляме поставянето на телескоп над него в земна орбита. Ето защо космическият телескоп Хъбъл е конструиран и изстрелян от нос Канаверал на борда на космическия совал претендент през април 1990 г. Въпреки че основното му огледало е с диаметър само около сто инча, той произвежда по-остри изображения, които всеки телескоп намира на Земята, независимо от техния размер. Всъщност изображенията на космическия телескоп Хъбъл са еталонът, спрямо който се измерват всички други телескопични снимки. Защо са толкова остри? Снимките на Хъбъл не се влияят от виждането.
Технологията значително се подобри след пускането в експлоатация на космическия телескоп Хъбъл. През интервенционните години след старта си правителството на САЩ декласира техния метод за изостряне на зрението на шпионските спътници, които водят табове на Земята. Нарича се адаптивна оптика и създаде революция в астрономическите изображения.
По същество, ефектите от виждането могат да бъдат отричани, ако натиснете телескопа или промените фокуса му в точно противоположна посока спрямо противниците, причинени от атмосферата. Това изисква високоскоростни компютри, фини серводвигатели и оптика, които са гъвкави. Всичко това стана възможно през 90-те. Има две основни професионални стратегии за намаляване на ефекта от лошото зрение. Единият променя извивката на първичното огледало, а другият движи светлинния път, който достига до камерата. И двамата разчитат на наблюдение на референтна звезда в близост до позицията, която астрономът наблюдава, и като отбелязват как влияе референцията, като виждат, бързите компютри и сервомотори могат да въвеждат оптични промени в основния телескоп. Ново поколение големи телескопи е в процес на проектиране или изграждане, което ще даде възможност на наземните инструменти да правят космически снимки, които съперничат на телескопа Хъбъл.
Единият метод включва стотици малки механични бутала, разположени отдолу и разположени в задната част на сравнително тънко първично огледало. Всеки бутален прът натиска гърба на огледалото все така леко, така че формата му да се промени достатъчно, за да върне наблюдаваната звезда обратно в мъртвия център и в перфектен фокус. Другият подход, използван при професионалните телескопи, е малко по-малко сложен. Той представя малко гъвкаво огледало или обектив, разположено близо до камерата, където светлинният конус е сравнително малък и концентриран. С накланяне или накланяне на малкото огледало или обектив в противоположно унищожаване с мигането на референтната звезда виждането на проблеми може да бъде елиминирано. Оптичните настройки, които едно от решенията инициират, се извършват постоянно през цялата сесия за наблюдение и всяко изменение се извършва в част от секундата. Поради успеха на тези технологии сега се считат за възможни огромни наземни телескопи. Астрономите и инженерите предвиждат телескопи със светлинни събиращи повърхности, големи колкото футболни игрища!
Интересното е, че астрономите-аматьори също имат достъп до проста адаптивна оптика. Една компания, със седалище в Санта Барбара, Калифорния, е пионер в разработването на единица, която може да намали ефектите от лошо виждане или неправилно подравнени стойки на телескопа. Устройствата за адаптивна оптика на фирмата работят съвместно с нейните астрономически камери и използват малко огледало или обектив, за да изместват светлината, достигаща до чипа за изображения.
Астрономът Франк Барнс III също беше загрижен да види, когато създаде това поразително изображение на звездно струпване и мъглявина, разположено в съзвездието Касиопея. Това е малка част от мъглявината на душата, която е определена като IC 1848 в J.L.E. Драйер е забележителният втори Каталог (IC) (публикуван през 1908 г. като допълнение към първоначалните му компилации от Нови общи и първи индекс).
Франк съобщи, че виждането му е благоприятно и произвежда звездни размери с FWHM между 1,7 и 2,3 ″ за всеки от тридесет и една, тридесет минутна експозиция. Обърнете внимание на размера на звездите в това изображение - те са много малки и стегнати. Това е потвърждение за сравнително добро виждане!
Между другото, цветовете на тази снимка са изкуствени. Подобно на много астрономи, поразени от местното светлинно замърсяване през нощта, Франк изложи снимките си чрез специални филтри, които позволяват само светлината, излъчвана от определени елементи, да достига до детектора на камерата му. В този пример червеното представлява Натрий, зеленото идентифицира Водорода, а синьото разкрива присъствието на Кислород. Накратко, тази картина показва не само как изглежда този регион в космоса, но и от какво е направена.
За отбелязване е също така, че Франк създаде тази забележителна картина, използвайки астрономическа камера от 6.3 мегапиксела и 16-инчов телескоп Ритхи-Кретиен между 2 и 4 октомври 2006 г.
Имате ли снимки, които искате да споделите? Публикувайте ги във форума за астрофотография на Space Magazine или им изпратете имейл, а ние може да го представим в Space Magazine.
Написано от Р. Джей Габани
