Кредитна графіка: Джейсон Уаре
Аматорська астрономія не для всіх. Але на відміну від інших інтересів, це могло бути! Зрештою, неба багато для того, щоб обійти. А щоб насолоджуватися небом не потрібно багато Для початку - лише сила зору людини та здатність «продовжувати дивитися».
Вдячність за нічне небо та його численні мешканці схоже на насолоду від будь-якого чудового витвору мистецтва. Кожен, хто потрапив у полон до картини Ван Гога, статуї Родена, сонати Бетховена, п’єси Шекспіра чи поеми Теннісона, безумовно, може оцінити сузір'я, створене скульптурною рукою природи. Так, як такі великі витвори мистецтва, можна виростити прекрасну оцінку нічного неба. Однак, на відміну від таких творів, є щось набагато більш споконвічне і негативно викликає небеса - річ, яка не піддається будь-якій потребі в глибокому вивченні чи інкультурації іншими.
Хоча це правда, що деякі геніальні пристрої (наприклад, квадрант) були розроблені на початку історії астрономії, але до часу Галілея (початку 17 століття) астрономи почали детально досліджувати Всесвіт. До цього часу людське око накладало такі обмеження на те, що можна було побачити, що все, що ми знали про небо, було обмежене двома великими світлими тілами (Сонце і Місяць), численними слабкими світлами (нерухомими зірками і нечастою новою) і проміжним група (планети та випадкові комети). Використовуючи такі інструменти, як квадрант (для положення) та водяний годинник (за часом), стало можливим передбачити рухи всіх таких тіл. І саме передбачення - не розуміння - призвело до спостереження, використовуючи лише людське око.
Зрештою, саме телескоп зробив відкриття - а не вимірювання - рушійною силою науки про астрономію. Бо без телескопа Всесвіт був би набагато меншим місцем, населеним набагато меншими речами. Вважайте, що за 2,3 мільйона світлових років найвіддаленіший небесний об’єкт, видимий без допомоги - Велика галактика Андромеди - ніколи не міг так називатися. Насправді вона, можливо, навіть не отримала своєї старої назви: Великий Туманність в Андромеді. Вперше відзначено в тексті 10 століття «Книга нерухомих зірок», гостроокий Абд-аль-Рахман Аль-Суфі описав Велику Галактику як "маленьку хмару". І це - без телескопа - це все, що ми коли-небудь бачили з цього:
Через телескоп ми тепер знаємо набагато більше про Сонце, Місяць, планети, комети та зірки, ніж просто там, де вони можуть бути знайдені на небі. Ми розуміємо, що наше Сонце - це зірка поблизу, і що наша Земля, планети і ті «передвісниці гібелі» - комети - усі вони є частиною сонячної системи. Ми виявили інші подібні зоряні системи поза нашими власними. Ми знаємо, що ми живемо в галактиці, яка - з відстані двох мільйонів світлових років - схожа на M31 -1. Ми визначили, що через кілька мільярдів років наша галактика та М31 будуть охоплювати спіральні зброї. І ми визнаємо, що Всесвіт надзвичайний у своїй просторі, різноманітності, красі та гармонії взаємозв’язку.
Ми знаємо все це тому, що у нас є телескоп - і подібні інструменти - які можуть звучати глибини космосу через численні октави спектральної коливання.
Але все починається з людського ока ...
Робота людського ока заснована на трьох з чотирьох основних властивостей світла. Світло може заломлюватися, відбиватися, відламуватися або поглинатися. Світло потрапляє в очі як паралельні промені здалеку. Оскільки діафрагма обмежена, око здатне зібрати лише дуже малу частку променів, що надходять від будь-якої однієї речі. Ця площа збору - приблизно 38 квадратних міліметрів (повністю розширена і пристосована до темних тонів), дозволяє оку нормально бачити зірки приблизно до величини 6. Стародавні астрономи - без впливу сучасних джерел освітлення атмосфери (забруднення світла) - змогли каталогізувати близько 6000 окремих зірок (із посипанням інших об’єктів). Найменші з них були класифіковані "шостою величиною", а найяскравіші - "першими".
Але око також обмежене принципом дифракції. Цей принцип заважає нам бачити надзвичайно тонкі деталі. Оскільки в діафрагмі очей обмежений, паралельні промені світла починають «розтікатися» або поширюватися після потрапляння в райдужку. Така дифузія означає, що - незважаючи на використання заломлення для фокусування - фотони можуть зближуватися лише так близько. З цієї причини існує гранична межа того, скільки деталей може бачити будь-який отвір - і це включає саме око.
Око, звичайно, використовує принцип заломлення, щоб організувати промені світла. Фотони потрапляють у рогівку, згинаються і переходять до кришталика за нею. (Рогівка робить основну частину фокусування і залишає приблизно третину до лінзи.) Сама лінза регулює кути променів, щоб змусити речі - близько чи далеко - фокусуватись. Це роблять, змінюючи радіус кривизни. Таким чином, паралельні промені з відстані або розходяться промені від сусідніх можуть проектувати зображення на сітківку, де крихітні нейрони перетворюють світло-енергію в сигнали для інтерпретації мозку. І саме мозок - насамперед потиличні частки на потилиці - виконує «обробку зображення», необхідну для того, щоб забезпечити узгодженість цього постійного потоку нейронних сигналів, що надходять з очей.
Для виявлення світла сітківка використовує принцип поглинання. Фотони викликають деполяризацію сенсорних нейронів. Деполяризація проектує хімічні електричні сигнали від аксонів до дендритів глибше мозку. Нейрони сітківки можуть бути стрижневими або конічними. Стрижні виявляють світло будь-якого кольору і більш чутливі до світла, ніж шишки. Шишки виявляють лише конкретні кольори і виявляються в більшій концентрації вздовж головної осі ока. Тим часом стрижні переважають поза віссю. Відверне око може бачити зірки приблизно в два з половиною рази слабші, ніж ті, що тримаються прямо.
Крім відрази, нейронні сигнали, що проходять від сітківки (через оптичний хіазм) спочатку обробляються чудовий колликус. Колікліс дає нам нашу візуальну реакцію на «тремтіння», але що важливіше - він робить меншу фільтрацію поля зору, ніж потиличні частки. Через це колінік може виявляти навіть слабкі джерела світла - але лише у видимому русі. Таким чином, вимогливий спостерігач може виявити слабкі зірки - і слабкі світиться об'єкти - десь у 4 рази слабші, ніж ті, що спостерігаються за допомогою звичайного «прямого» перегляду. (Це робиться, провівши оком по всьому нічному небу - або через поле зору телескопа.)
Крім відрази та руху очей, очі підвищують чутливість, адаптуючись до умов слабкого освітлення. Це робиться двома способами: По-перше, тонкі м’язи втягують райдужну оболонку (розташовану між рогівкою і кришталиком), щоб пропускати якомога більше світла. По-друге, протягом приблизно 30 хвилин впливу темряви "зоровий фіолетовий" (родопсин) на стержневих стержнях набуває трансмісивно-червоно-червоний колір. Ця зміна збільшує чутливість стрижнів до точки, де навіть єдиний фотон видимого світла може бути виявлено.
Крім обмежень, накладених дифракцією, існує друга природна межа щодо того, скільки деталей можна побачити оком. Бо нейрони можна зробити лише такими маленькими і розмістити лише так близько один до одного. Тим часом на фокусному відстані близько 25 мм око може бачити лише "1х". Додайте це до того, що найбільше відкриття очей (вхідної зіниці) становить 7 мм, а людські очі стають ефективним еквівалентом пари біноклів "1x7 мм".
Усі ці фактори обмежують око - навіть за найкращих умов спостереження (як вакуум космосу) - бачити зірки (за допомогою прямого зору) восьмої величини (в 1500 разів слабкіші за найяскравіші зорі) та розв’язувати близькі пари приблизно до 2 дуги -хвилини кутового поділу (1/15 числа очевидного розміру Місяця).
Спостережна астрономія починається з очей. Але нові прилади з'явилися через те, що деяким очам важко фокусувати світло. Через ближню та далекозорість людини перші лінзи-окуляри були заземлені. І було лише питання експериментувати перед тим, як хтось поєднав один із лінз кожного типу разом, щоб сформувати перший телескоп або «інструмент довгого бачення».
Сьогоднішні астрономи здатні збільшити здатність людського ока до того моменту, коли ми можемо майже заглянути до початку самого часу. Це відбувається завдяки використанню хімічних та твердотільних принципів, втілених у фотографії та пристроях, пов'язаних із зарядом (CCD). Такі інструменти здатні накопичувати фотони таким чином, як око не може. В результаті цих «наочних посібників» ми виявили колись непередумані речі про Всесвіт. Багато з цих відкриттів були нам невідомі - навіть зовсім недавно, як початок епохи Великих обсерваторій (початок ХХ століття). Сьогоднішня астрономія розширила діапазон космічного зору в численних діапазонах електромагнітного спектру - від радіо до рентгенівських променів. Але ми робимо набагато більше, ніж просто знаходимо речі та вимірюємо позиції. Ми прагнемо осягнути більше, ніж світло, але і розуміння ...
Сьогоднішні астрономи-аматори - такі, як автор, використовують телескопи ручного та масового виробництва з усіх куточків світу, щоб заглянути мільярди світлових років у глибини Всесвіту.-2 Даний тип бачення можливий, тому що око і телескоп можуть працювати разом, щоб збирати "більше і тонше світло" з висоти.
Як далеко ви бачите?
-1За даними NASA, галактика Чумацький Шлях виглядала б дуже схоже на 15,3 мільйона мільйонів удалених із спіралею спіралі M83, знайденої в сузір'ї Гідра (як видно справа). Людина в космосі просто змогла би утримувати яскраву центральну частину цієї галактики 8,3 величини як "нечітку зірку", використовуючи відвернене бачення. M83 можна легко знайти за допомогою біноклів малої потужності від Землі.
-2Підтримуючи змінну зорову величину 12,8, 2-мільярдний світловий рік, віддалений квазар 3C273 може просто утримуватися безпосередньо людським оком, коли його збільшують шестидюймовий / 150-мм діафрагмовий телескоп при 150x через нічне небо 5,5 бездозволеної граничної величини та 7 / 10p бачення стабільності. Пара біноклів розміром 10x50 мм виявила б 3C273 як слабку зірку з орбіти Землі.
Натхненний шедевром початку 1900 року: "Небо через три, чотири і п'ять дюймових телескопів", Джефф почав займатися астрономією та космічною наукою у семирічному віці. В даний час він приділяє чималий час підтримці веб-сайту Astro.Geekjoy.
