У червні 1889 року, приблизно за рік до своєї несвоєчасної смерті, геніальний голландський пост-імпресіоніст Вінсент Ван Гог люто завершив Зоряна ніч перебуваючи в монастирі Сен-Поль де Маузоль, психіатричному притулку, розташованому на півдні Франції. Картина зображує скромне село, розташоване між блакитним спокоєм хвилястих пагорбів та магічним небом, наповненим кометою у формі хмари та зірками колеса, розміром із колес чортового колеса. Навіть незважаючи на те, що Ван Гог протягом життя продав лише одну картину, цей безцінний витвір мистецтва став іконою. У ньому він захопив дитяче диво, яке дорослі можуть розпізнати за тим, хто не стояв назовні, і його гойдали мерехтливі зірки, що святкували над головою. Прекрасні зображення з глибокого космосу можуть викликати подібне захоплення у астрономічних любителів. Однак фотографи, які їх виробляють, більше цікавляться зірками, коли вони спокійні.
Зоряна ніч (1889) була не єдиною картиною, яку створив Ван Гог із зображенням нічної небі. Насправді це полотно не було його улюбленим, оскільки воно було не настільки реалістичним, як він спочатку передбачав. Наприклад, роком раніше він виробляв Зоряна ніч над Роною (1888) і Тераса кафе вночі (1888). У обох цих елементів є спільні елементи, але кожен також унікальний - більш ранні версії включають людей, наприклад, зірки беруть на себе зменшену роль. Тим не менше, всі ці твори зачарували мільйони, і щодня сотні любителів мистецтва натовпуються навколо них у своїх музеях, роблячи особисті інтерпретації собі та іншим, хто слухатиме їх.
Цікаво, що те, що робить пам'ятне мистецтво, також може призвести до забутих астрономічних образів. Більш конкретно, сліпучий феєрверк у кожній картині Ван Гога представляє зірки, що мерехтять і мерехтять.
Ми живемо на дні океану газів, що складається з азоту (78%), кисню (21%) та аргону (1%), а також безлічі інших компонентів, включаючи воду (0 - 7%), "парникові" гази або озон (0 - 0,01%) і вуглекислий газ (0,01-0,1%). Він простягається вгору від поверхні Землі на висоту близько 560 миль. Поглянувши на земну орбіту, наша атмосфера виглядає як м'яке синє сяйво трохи над горизонтом нашої планети. Кожна річ, яку ми спостерігаємо, що існує за межами нашої планети - Сонце, Місяць, сусідні планети, зірки та все інше, розглядається через це середовище, яке ми називаємо атмосферою.
Він постійно перебуває в русі, змінюючи щільність і склад. Щільність атмосфери збільшується в міру наближення до поверхні Землі, хоча це зовсім не рівномірно. Він також діє як призма, коли світло переходить. Наприклад, світлові промені вигнуті, коли вони проходять через регіони з різною температурою, нахиляючись до більш холодного повітря, оскільки воно щільніше. Оскільки тепле повітря піднімається і більш холодне повітря спускається, повітря залишається бурхливим і, таким чином, світлові промені від простору постійно змінюють напрямок. Ми бачимо ці зміни як мерехтіння зірок.
Ближче до землі, холодніших або тепліших вітрів, що дме горизонтально, також можна створити швидкі зміни щільності повітря, які випадковим чином змінюють шлях, який проходить світло. Таким чином, вітри, що дмуть з чотирьох куточків, також сприяють зоряному ковзанню. Але повітря також може змусити зірки швидко зміщувати фокус, тим самим змушуючи їх раптово тьмяніти, світлішати або змінювати колір. Цей ефект називається сцинтиляцією.
Цікаво, що повітря може бути в русі, хоча ми не можемо відчути його вітер - сили вітру над головою також можуть змусити зірки трястись. Наприклад, струменевий потік, смуга відносно вузьких глобусних струмів, розташованих приблизно від шести до дев'яти миль вгору, постійно змінює своє розташування. Він, як правило, дме із заходу на схід, але його відносне положення північ-південь залишається в стані постійного перегляду. Це може призвести до дуже нестабільних атмосферних умов, які неможливо відчути на землі, але струменевий потік створить небо, наповнене мерехтіннями, якщо він протікатиме над вашим місцем розташування!
Оскільки планети ближче, ніж зірки, їх розмір можна розглядати як диск, більший за зміщення заломлення, викликане турбулентністю вітру. Тому вони рідко мерехтять або роблять це лише в екстремальних умовах. Наприклад, і зірки, і планети дивляться через набагато товщі шари атмосфери, коли вони знаходяться біля горизонту, ніж коли вони над головою. Тому обидва будуть мерехтіти і танцювати, коли вони піднімаються або встановлюються, тому що їх світло пропускає через набагато більш щільну кількість повітря. Аналогічний ефект виникає при перегляді вогнів далеких міст.
Мерехтіння, яке ми бачимо в зоряні ночі, збільшується в сотні разів телескопом. Насправді мерехтіння може суттєво знизити ефективність цих інструментів, оскільки все, що можна спостерігати, знаходиться поза фокусом, випадковим чином рухаються краплі світла. Вважайте, що більшість астрономічних фотографій створюються, тримаючи затвор камери відкритим хвилин або години. Так само, як вам потрібно нагадати вашому предмету стояти нерухомо під час фотографування, астрономи хочуть, щоб зірки залишалися нерухомими, інакше їхні фотографії замазані. Однією з причин обсерваторій, розташованих на вершинах гір, є зменшення кількості повітря, через який повинні проглядати телескопи.
Астрономи називають вплив турбулентності атмосфери як бачачи. Вони можуть виміряти його вплив на їх вид на космос, обчисливши діаметр фотозірок. Наприклад, якби зображення зірки могло бути зроблене з миттєвим опроміненням, теоретично ця зірка здавалася б єдиною точкою світла, оскільки жоден телескоп на сьогоднішній день не може вирішити фактичний диск зірки. Але зйомка зоряних знімків вимагає тривалого опромінення, і тоді, коли затвор камери відкритий, мерехтіння та сцинтиляція призведе до того, що зірка танцює, а також рухається в фокусі та виходить з неї. Оскільки його звивища є випадковими, зірка буде схильна створювати круглий візерунок, симетричний з усіх боків свого справжнього розташування посередині.
Ви можете це продемонструвати самостійно, якщо маєте мить і цікавитесь. Наприклад, якщо ви взяли олівець або магічний маркер, прив’язаний короткою струною до шпильки, яка застрягла в шматку картону або дуже важкого паперу, то помахайте пишучим інструментом про, не знімаючи шпильки, з часом ви створили б щось, що виглядає приблизно як коло. Ваш круговий каракулі вийде, тому що рядок обмежує максимальну відстань від центральної шпильки. Чим довше струна, тим більше коло. Зірки поводяться так, оскільки їх світло зафіксовано на фотографії тривалої експозиції. Гарне бачення створює коротку оптичну струну (погане бачення робить струну довшою), справжнє місце зірки стає центральним штифтом, а зірка поводиться як інструмент для письма, світло якого залишає слід на мікросхемі зображення камери. Таким чином, чим бідніше бачення і чим більше танців, що виникають під час експозиції, тим більший диск, який з’являється на фінальному зображенні.
Таким чином, погане бачення призведе до того, що розміри зірок на фотографіях будуть більшими, ніж на знімках під час гарного бачення. Бачачі вимірювання називаються Половиною Максимальної Половини або FWHM. Це посилання на найкращий можливий кутовий дозвіл, який може бути досягнутий оптичним інструментом у зображенні тривалої експозиції та відповідає діаметру розміру зірки. Найкраще бачення забезпечить діаметр ШВЧМ близько точки чотирьох (.4) дугових секунд. Але вам знадобиться розташуватися в обсерваторії на висоті або на невеликому острові, як Гаваї чи Ла-Пальма, щоб отримати це. Навіть у цих місцях рідко буває такий вид дуже якісного бачення.
Астрономи-любителі також стурбовані баченням. Як правило, любителі повинні терпіти бачити умови, які в сотні разів гірші, ніж найкращі, що спостерігаються у віддалених астрономічних установ. Це як порівняння гороху з бейсболом в самих крайніх випадках. Ось чому на аматорських фотографіях небес є зірки, які мають набагато більший діаметр, ніж у професійних обсерваторій, особливо коли астрономи на задньому дворі використовують телескопи з великою фокусною відстанню. Його також можна розпізнати за широким полем, короткою фокусною відстанню, непрофесійними зображеннями, коли вони збільшуються або вивчаються лупою.
Аматори можуть вжити заходів для покращення зору, усунувши різницю температур між місцевими джерелами тепла та повітрям над телескопами. Наприклад, любителі часто готують свої інструменти надворі відразу після заходу сонця і дозволяють склу, пластику та металу в них стати такою ж температурою, як навколишнє повітря. Недавні дослідження також показали, що багато проблем із баченням починаються прямо над первинним дзеркалом телескопа. Продемонстровано, що постійний, м'який струм повітря, що проходить над первинним дзеркалом, значно покращує телескопічне бачення. Запобігання підняття тепла тіла перед телескопом також допомагає і розміщення приладу в термічно чистому місці, наприклад, на відкритому полі трави, може дати дивовижні результати. Телескопи з відкритими сторонами також перевершують ті, що мають первинні дзеркала на дні трубки.
Професійні астрономи також бачать стратегії вдосконалення. Але їх рішення, як правило, є надзвичайно дорогими і підштовхують конверт сучасних технологій. Наприклад, оскільки атмосфера неминуче сприймає слабке зору, то вже не надумано розміщувати телескоп над ним на земній орбіті. Ось чому космічний телескоп Хаббл був побудований та запущений з мису Канаверал на борту космічного човна Челленджер у квітні 1990 р. Хоча головне дзеркало діаметром лише сто дюймів, воно створює чіткіші зображення, які має будь-який телескоп, розташований на Землі, незалежно від їх розміру. Фактично, зображення космічного телескопа Хаббла є еталоном, за яким вимірюються всі інші телескопічні знімки. Чому вони такі гострі? Побачення на зображення Хаббла не впливає.
Технологія значно покращилася після введення в експлуатацію космічного телескопа Хаббл. Протягом останніх років з моменту його запуску уряд США скасував їх метод для загострення зору шпигунських супутників, які ведуть вкладки на Землі. Його називають адаптивною оптикою, і вона створила революцію в астрономічних зображеннях.
По суті, наслідки бачення можуть бути заперечені, якщо натиснути на телескоп або змінити його фокус у прямо протилежному напрямку до неприємностей, викликаних атмосферою. Для цього потрібні високошвидкісні комп’ютери, тонкі серводвигуни та оптики, які є гнучкими. Все це стало можливим протягом 1990-х років. Існує дві основні професійні стратегії зменшення наслідків поганого зору. Один змінює криву основного дзеркала, а інший переміщує світловий шлях, який досягає камери. Обидва покладаються на моніторинг опорної зірки поблизу положення, яке спостерігає астроном, і відзначаючи, як впливає на опорне бачення, швидкі комп'ютери та сервомотори можуть вносити оптичні зміни на головному телескопі. Нове покоління великих телескопів розробляється чи будується, що дозволить наземним інструментам робити космічні знімки, що конкурують з телескопом Хаббл.
Один із способів включає сотні маленьких механічних поршнів, розташованих під тилом порівняно тонкого первинного дзеркала. Кожен шток поршня настільки злегка штовхає задню частину дзеркала, що його форма змінюється достатньо, щоб повернути спостережувану зірку до мертвого центру та ідеального фокусу. Інший підхід, який застосовується з професійними телескопами, є трохи менш складним. Він представляє невелике гнучке дзеркало або лінзу, розташоване близько до камери, де світловий конус порівняно невеликий і зосереджений. Перекинувши або нахиливши маленьке дзеркало чи лінзу в протилежний момент з мерехтінням опорної зірки, видно проблеми можна усунути. Оптичні налаштування, які ініціює рішення, здійснюються постійно протягом сеансу спостереження, і кожна зміна відбувається в частку секунди. Через успіх цих технологій зараз вважаються можливими величезні наземні телескопи. Астрономи та інженери пропонують телескопи зі світловими колекційними поверхнями великими, як футбольні поля!
Цікаво, що астрономи-любителі також мають доступ до простої адаптивної оптики. Одна компанія, штаб-квартира якої розташована в Санта-Барбарі, штат Каліфорнія, виступила піонером у розробці підрозділу, який може зменшити наслідки поганого бачення або неправильно встановлених кріплень телескопа. Пристрої оптичної оптики фірми працюють у поєднанні з її астрономічними камерами та використовують невелике дзеркало чи лінзи для переміщення світла, що дістає до мікросхеми візуалізації.
Астроном Франк Барнс III також був стурбований баченням, коли він створив це вражаюче зображення зоряного скупчення та туманності, розташованого в сузір'ї Кассіопеї. Це невелика частина Туманності Душі, яка була позначена як IC 1848 у J.L.E. Другий визначний Драйєр Каталог (ІС) (опублікований у 1908 р. Як доповнення до його оригінальних збірок Нового загального та першого Індексу).
Френк повідомив, що його бачення було сприятливим, і він давав розміри зірок із FWHM від 1,7 до 2,3 ″ за кожну його тридцять одну, тридцять хвилинну експозицію. Зверніть увагу на розмір зірок на цьому зображенні - вони дуже маленькі і щільні. Це підтвердження досить добре бачення!
До речі, кольори на цій картині штучні. Як і багато астрономів, що зазнають місцевого забруднення в нічний час доби, Френк викривав свої знімки за допомогою спеціальних фільтрів, які дозволяють лише світлу, випромінюваному певними елементами, потрапляти на детектор його камери. У цьому прикладі червоний колір позначає Натрій, зелений ототожнює Водень, а синій - виявляє присутність Оксигену. Коротше кажучи, ця картина не тільки показує, як виглядає цей регіон у космосі, але і з чого він складається.
Також примітно, що Френк створив цю чудову картину, використовуючи астрономічну камеру 6,3 мегапікселя та 16-дюймовий телескоп Рітчі-Кретієна з 2 по 4 жовтня 2006 року.
У вас є фотографії, якими ви хотіли б поділитися? Опублікуйте їх на форумі астрофотографії для журналу Space Magazine або надішліть їм електронну пошту, і ми можемо відобразити його у Space Magazine.
Автор Р. Джей Габані
