В июне 1889 года, примерно за год до его безвременной кончины, блестящий голландский постимпрессионист Винсент Ван Гог был яростно завершен Звездная ночь во время пребывания в монастыре Сен-Поль де Мавзоль, психушке, расположенной на юге Франции. На картине изображена скромная деревня, расположенная между синим спокойствием холмистых холмов и волшебным небом, заполненным облаками в форме кометы и звездообразными колесами размером с колеса обозрения. Несмотря на то, что Ван Гог за свою жизнь продал только одну картину, это бесценное произведение искусства стало иконой. В нем он запечатлел детское чудо, которое взрослые могут узнать за того, кто не стоял снаружи и был склонен мерцающими звездами, празднующими над головой. Красивые снимки в глубоком космосе могут вызвать подобное волнение у астрономических энтузиастов. Однако, фотографы, которые производят их, больше интересуются звездами, когда они мирны.
Звездная ночь (1889) была не единственной картиной, созданной Ван Гогом с изображением ночного небосвода. На самом деле, этот холст не был его любимым, потому что он был не таким реалистичным, как он первоначально предполагал. Например, годом ранее он произвел Звездная ночь над Роной (1888) и Кафе Терраса ночью (1888 г.). У обоих из них есть общие элементы, но каждый также уникален - более ранние версии включают людей, и звезды, например, играют уменьшенную роль. Тем не менее, все три из этих работ пленили миллионы, и каждый день сотни любителей искусства собираются вокруг них, в своих музеях, делая личные интерпретации для себя и других, которые будут слушать.
Интересно, что то, что делает незабываемое искусство, также может привести к запоминающимся астрономическим изображениям. В частности, ослепительный фейерверк на каждой из картин Ван Гога изображает мерцающие и мерцающие звезды.
Мы живем на дне океана газов, в основном состоящих из азота (78%), кислорода (21%) и аргона (1%), а также множества других компонентов, включая воду (0 - 7%), «парниковые» газы или озон (0-0,01%) и диоксид углерода (0,01-0,1%). Он простирается вверх от поверхности Земли до высоты около 560 миль. При взгляде с орбиты Земли наша атмосфера выглядит как мягкое голубое свечение прямо над горизонтом нашей планеты. Все, что мы наблюдаем за пределами нашей планеты - Солнце, Луна, близлежащие планеты, звезды и все остальное - просматривается через эту промежуточную среду, которую мы называем атмосферой.
Он постоянно в движении, меняя плотность и состав. Плотность атмосферы увеличивается по мере приближения к поверхности Земли, хотя она не является одинаковой. Это также действует как призма, когда свет пересекает. Например, световые лучи изогнуты, когда они проходят через области с различной температурой, изгибаясь к более холодному воздуху, потому что он плотнее. Поскольку теплый воздух поднимается, а холодный - опускается, воздух остается турбулентным, и поэтому световые лучи из космоса постоянно меняют направление. Мы видим эти изменения как мерцающие звезды.
Ближе к земле, более холодные или более теплые ветры, дующие горизонтально, также могут создавать быстрые изменения плотности воздуха, которые случайным образом изменяют путь, по которому идет свет. Таким образом, ветер, дующий с четырех сторон, также способствует перемешиванию звезд. Но воздух также может заставить звезды быстро сместить фокус, в результате чего они внезапно тускнеют, осветляются или меняют цвет. Этот эффект называется сцинтилляцией.
Интересно, что воздух может быть в движении, хотя мы не можем чувствовать его бризы - силы ветра над нашими головами также могут вызвать дрожание звезд. Например, струйный поток, полоса относительно узких глобусных течений, расположенных на высоте от шести до девяти миль вверх, постоянно меняет свое местоположение. Обычно он дует с запада на восток, но его относительное положение с севера на юг остается в состоянии постоянного пересмотра. Это может привести к крайне нестабильным атмосферным условиям, которые не могут быть обнаружены на земле, но струйный поток создаст небо, наполненное мерцаниями, если он будет течь над вашим местоположением!
Поскольку планеты ближе звезд, их размер можно рассматривать как диск, который больше, чем рефракционный сдвиг, вызванный турбулентностью ветра. Поэтому они редко мерцают или делают это только в экстремальных условиях. Например, и звезды, и планеты видны сквозь гораздо более толстые слои атмосферы, когда они находятся рядом с горизонтом, чем когда они находятся над головой. Следовательно, оба будут мерцать и танцевать, когда они поднимаются или садятся, потому что их свет проходит через гораздо более плотное количество воздуха. Аналогичный эффект возникает при просмотре отдаленных городских огней.
Мерцание, которое мы видим в звездных ночах, увеличивается в сотни раз телескопом. Фактически, мерцание может серьезно снизить эффективность этих инструментов, поскольку все, что можно наблюдать, не в фокусе, это случайно движущиеся пятна света. Учтите, что большинство астрономических фотографий создаются, если держать затвор камеры открытым в течение нескольких минут или часов. Точно так же, как вам нужно напоминать вашему объекту, что он должен стоять неподвижно во время съемки, астрономы хотят, чтобы звезды оставались неподвижными, в противном случае их фотографии также размазаны. Одна из причин, по которой обсерватории расположены на вершинах гор, заключается в том, чтобы уменьшить количество воздуха, через которое должны проходить их телескопы.
Астрономы относятся к эффекту атмосферной турбулентности как видящий, Они могут измерить его влияние на вид из космоса, рассчитав диаметр фотографических звезд. Например, если изображение звезды может быть получено с мгновенной экспозицией, звезда теоретически выглядит как единая точка света, так как на сегодняшний день ни один телескоп не может разрешить фактический диск звезды. Но для съемки звездных изображений требуется длительная экспозиция, и, пока затвор камеры открыт, мерцание и мерцание заставят звезду танцевать вокруг, а также приближаться и не фокусироваться. Так как ее вращение является случайным, звезда будет стремиться создать круглый узор, симметричный по всем сторонам ее истинного положения в середине.
Вы можете продемонстрировать это сами, если у вас есть время и вам любопытно. Например, если вы возьмете карандаш или магический маркер, привязанный короткой верёвкой к булавке, вставленной в кусок картона или очень тяжелую бумагу, а затем переместите пишущий инструмент без снятия булавки, со временем вы создадите нечто, что выглядит примерно как круг. Ваш круговой рисунок будет получен, потому что строка ограничивает ваше максимальное расстояние от центрального штифта. Чем длиннее струна, тем больше круг. Звезды ведут себя так, как их свет записан на фотографии с большой выдержкой. Хорошее зрение создает короткую оптическую строку (плохое зрение делает ее длиннее), истинное местоположение звезды становится центральным контактом, а звезда ведет себя как пишущий инструмент, свет которого оставляет след на чипе изображения камеры. Таким образом, чем хуже изображение и чем больше танцует во время экспозиции, тем больше диск появляется на конечном изображении.
Таким образом, плохое зрение приведет к тому, что на фотографиях размеры звезд будут больше, чем те, которые были сделаны во время хорошего обзора. Видимые измерения называются полной шириной, половиной максимальной или FWHM, Это ссылка на наилучшее возможное угловое разрешение, которое может быть достигнуто оптическим инструментом на изображении с большой выдержкой, и соответствует диаметру звезды. Лучшее видение обеспечит диаметр FWHM около четырех десятых (.4) угловых секунд. Но вам нужно будет находиться в высокогорной обсерватории или на небольшом острове, таком как Гавайи или Ла Пальма, чтобы получить это. Даже в этих местах очень редко можно увидеть этот вид очень высокого качества.
Астрономы-любители также обеспокоены видением. Как правило, любители должны мириться с условиями наблюдения, которые в сотни раз хуже, чем лучше всего наблюдаемые на удаленных астрономических установках. Это похоже на сравнение гороха с бейсболом в самых экстремальных случаях. Вот почему на любительских фотографиях небес есть звезды, диаметр которых намного больше, чем у профессиональных обсерваторий, особенно когда астрономы на заднем дворе используют телескопы с большим фокусным расстоянием. Он также может быть распознан в непрофессиональных изображениях с широким полем, коротким фокусным расстоянием, когда они увеличены или изучены с помощью лупы.
Любители могут предпринять шаги, чтобы улучшить зрение, устраняя разницу температур между местными источниками тепла и воздухом над своими телескопами. Например, любители часто готовят свои инструменты снаружи сразу после заката и позволяют стеклу, пластику и металлу в них становиться при той же температуре, что и окружающий воздух. Недавние исследования также показали, что многие проблемы со зрением начинаются чуть выше основного зеркала телескопа. Было продемонстрировано, что постоянный, слабый поток воздуха, проходящего через главное зеркало, значительно улучшает телескопическое зрение. Предотвращение повышения температуры тела перед телескопом также помогает, и расположение инструмента в термически безопасном месте, таком как открытое поле травы, может привести к неожиданным результатам. Телескопы с открытыми стенками также превосходят телескопы с зеркалами в нижней части трубы.
Профессиональные астрономы также видят стратегии улучшения. Но их решения, как правило, чрезвычайно дороги и выходят за рамки современных технологий. Например, поскольку атмосфера неизбежно создает плохое зрение, уже не надумано рассматривать телескоп над ней на орбите Земли. Вот почему космический телескоп Хаббл был построен и запущен с мыса Канаверал на борту космического корабля "Шаттл". претендент в апреле 1990 года. Хотя его основное зеркало имеет диаметр всего около ста дюймов, оно дает более четкие изображения, которые любой телескоп, расположенный на Земле, независимо от их размера. Фактически, изображения космического телескопа Хаббла являются эталоном, с которым сравниваются все другие телескопические изображения. Почему они такие острые? Картинки Хаббла не влияют на видение.
Технология значительно улучшилась с момента ввода в эксплуатацию космического телескопа Хаббла. В течение прошедших лет с момента его запуска правительство США отменило классификацию своих методов повышения остроты зрения спутников-шпионов, которые следят за Землей. Она называется адаптивной оптикой и создала революцию в астрономических изображениях.
По сути, эффекты видения могут быть сведены на нет, если вы подтолкнете телескоп или измените его фокус в точном направлении, противоположном гадостям, вызванным атмосферой. Это требует высокоскоростных компьютеров, тонких серводвигателей и гибкой оптики. Все это стало возможным в 90-х годах. Есть две основные профессиональные стратегии для снижения последствий плохого зрения. Один изменяет кривую основного зеркала, а другой перемещает путь света, который достигает камеры. И те, и другие полагаются на наблюдение за эталонной звездой рядом с положением, которое наблюдает астроном, и, отмечая, как зрение влияет на эталон, быстрые компьютеры и серводвигатели могут вносить оптические изменения в основной телескоп. Новое поколение больших телескопов разрабатывается или строится, что позволит наземным приборам делать космические снимки, которые конкурируют с телескопом Хаббл.
В одном методе сотни маленьких механических поршней расположены под задней частью относительно тонкого основного зеркала и распространяются по его задней части. Каждый поршневой шток толкает заднюю часть зеркала настолько незначительно, что его форма изменяется достаточно, чтобы вернуть наблюдаемую звезду в мертвую точку и в идеальном фокусе. Другой подход, используемый с профессиональными телескопами, немного менее сложен. Он представляет собой небольшое гибкое зеркало или линзу, расположенную рядом с камерой, где световой конус относительно небольшой и концентрированный. При опрокидывания или наклона маленькое зеркало или объектив в противоположном унисон с мерцанием эталонной звезды, видящие проблемы могут быть устранены. Оптические корректировки, которые инициирует любое из решений, производятся постоянно в течение всего сеанса наблюдения, и каждое изменение происходит за доли секунды. Благодаря успеху этих технологий огромные наземные телескопы теперь считаются возможными. Астрономы и инженеры представляют телескопы с светосборными поверхностями размером с футбольные поля!
Интересно, что астрономы-любители также имеют доступ к простой адаптивной оптике. Одна компания со штаб-квартирой в Санта-Барбаре, штат Калифорния, впервые разработала устройство, которое может уменьшить влияние плохого зрения или неправильной установки телескопических опор. Адаптивные оптические устройства фирмы работают совместно с ее астрономическими камерами и используют небольшое зеркало или линзу для смещения света, достигающего чип изображения.
Астроном Фрэнк Барнс III также беспокоился о том, чтобы увидеть, когда он создал это поразительное изображение звездного скопления и туманности, расположенных в созвездии Кассиопеи. Это небольшая часть туманности Души, которая была обозначена как IC 1848 в J.L.E. Второй индексный каталог (IC) Дрейера (опубликован в 1908 году в качестве дополнения к его оригинальной компиляции «Новый общий» и «Первый индекс»).
Фрэнк сообщил, что его зрение было благоприятным и давало размеры звезд с FWHM от 1,7 до 2,3 ″ в течение каждого из его тридцати одной, тридцатиминутной выдержки. Обратите внимание на размер звезд на этом изображении - они очень маленькие и плотные. Это подтверждение достаточно хорошего обзора!
Кстати, цвета на этой картинке искусственные. Как и многие астрономы, страдающие от локального ночного светового загрязнения, Фрэнк выставлял свои снимки через специальные фильтры, которые позволяют свету, излучаемому некоторыми элементами, достигать детектора его камеры. В этом примере красный цвет обозначает натрий, зеленый - водород, а синий - присутствие кислорода. Короче говоря, эта картина показывает не только, как выглядит этот регион в космосе, но и из чего он сделан.
Также следует отметить, что Франк сделал эту замечательную картину, используя 6,3-мегапиксельную астрономическую камеру и 16-дюймовый телескоп Ричи-Кретьена в период с 2 по 4 октября 2006 года.
У вас есть фотографии, которыми вы хотели бы поделиться? Отправьте их на астрофотографический форум Space Magazine или отправьте по электронной почте, и мы могли бы разместить их в Space Magazine.
Автор R. Jay GaBany
