Наблюдение солнца с помощью телескопа

astro-talks

форум для любителей астрономии

• Темы без ответов
• Активные темы
• Поиск
• Наша команда

Способы наблюдения Солнца в телескоп

Модератор: Ernest

Способы наблюдения Солнца в телескоп

Сообщение Ernest » 18 июн 2012, 10:36

Континиум или солнечная фотосфера

Узкополосные наблюдения или солнечная хромосфера

Солнечная хромосфера становится видна при спектральной фильтрации изображения солнца в какой-нибудь полосе поглощения солнечного спектра. Так получилось, что в таких полосах излучение фотосферы испытывает сильное поглощение, а хромосферные образования — напротив излучают довольно большой процент своего света. Наиболее популярна полоса поглощения водорода аш-альфа, но изредка используют и другие (кальциевые полосы в коротковолной части спектра на границе ультрафиолета, линия поглащения магния в зеленой части спектра, линия поглащения натрия и т.п.). Становятся видными протуберанцы (светлые на краю лимба или темные в виде волокон на солнечном диске), проявляются яркие активные области, бахрома спикул по краю лимба, хромосферная сетка и т.п. Обычно для наблюдения протуберанцев (они более тусклые) используется полоса пропускания пошире (0.7-1А), а для наблюдений образований на диске поуже (порядка 0.5А).

Хромосферные наблюдения стали доступны широкой массе любителей астрономии сравнительно недавно и большей частью благодаря группе инженеров из фирмы Coronado. Выброшенные ими на рынок бюджетные инструменты наблюдения солнечной хромосферы были построены вокруг такого относительно простого физического прибора как эталон Фабри-Пери (раньше он упоминался даже и в школьном курсе физики). Эталон Фабри-Перо это пара стеклянных пластин разделенных тонким (менее одного миллиметра) плоскопараллельным воздушным промежутком. На те поверхности стеклянных пластин, которые обращены друг к другу нанесены частично прозрачные зеркальные покрытия. В результате многолучевой интерференции (из-за переотражений между парой полупрозрачных зеркал) этот прибор пропускает гребенку узких (порядка ангстрема) спектральных интервалов, а остальные лучи отражает (все это похоже на работу просветляющих покрытий). Если этот эталон дополнить более грубым так называемым блокирующим фильтром (с полосой пропускания менее расстояния между соседними максимумами в пропускаемом эталоном спектре), то через такую стопку пройдет только один из узких максимумов, положение которого на спектре согласуется с аш-альфа или другой целевой полосой поглощения. Для тонкой подгонки положения полосы пропускания в солнечном спектре используют так называемый доплеровский тюнер-корректор. Конструктивно этот тюнер может быть выполнен виде узла придающего небольшие наклоны эталону, или изменения давления воздуха между его пластинами, или микроскопические изменения толщины промежутка между пластинами. Кроме того одним из неприменных элементов оптической схемы хромосферного телескопа является ERF фильтр, который отсекает ультрафиолет и инфракрасную часть спектра отчасти отчасти в целях безопасности наблюдателя, отчасти для уеньшения тепловой нагрузки на оптику и фильтры.

Хотя при наблюдениях фотосферы (пятен, полутеней, факелов, грануляции) достигается большее разрешение и контраст изображения, но вид хромосферы Солнца много более эффектное, детализация более насыщенная.

Используется одна из следующих схем использования эталона Фабри-Перо в хромосферных телескпах.

• Полноапертурная фильтрация
  Эталон ФБ в специальной оправе или адаптере устанавливается перед объективом обычного телескопа (и таким образом диаметр эталона ФП ограничивает апертуру телескпа), а блокирующий фильтр относительно небольшого размера (диаметр > f’_об/114) перед окуляром. Схема дополняется ИК и УФ блокирующими фильтрами. УФ (ультра фиолетовый) для предохранения роговицы и сетчатки глаз. ИК (инфракрасный) еще и для того, чтобы не перегревался эталон ФП, так как в этом случае начинает плавать полоса пропускания или теплового хода толщины воздушного промежутка. Часто производители поставляют готовое (коробочное) решение по этой схеме — хромосферный телескоп, в котором в отличие от обычного телескопа оптимизируются под аш-альфа просветляющие покрытия и искатель. Но выпускаются и наборы эталона ФП + блокирующий фильтр для превращения обычного телескопа в хромосферный по этой схеме.
• Субапертурная фильтрация
  Эталон ФБ — сердце и самая дорогая часть хромосферного телескопа. Чем он больше, тем дороже его производство. Получили популярность бюджетные решения основанные на субапертурных эталонах ФБ — чей размер меньше, чем апертура телескопа, в которые он устанавливается. Эталон устанавливается в телескоп где-то между объективом и окуляром там, где диаметр светового пучка меньше (вдвое и более раз), чем на объективе. Для того, чтобы лучи в световых пучках шли в эталоне параллельно друг-другу (условие узкополосной фильтрации эталоном ФП), перед эталоном устанавливается рассеивающая линзочка, а после него — собирающая, так что в целом оптическая сила такой сборки (отрицательная линза+эталон+собирающая линза) была нулевой. Блокирующий фильтр устанавливается в сходящемся пучке перед окуляром (чтобы максимально уменьшить его размеры — этот фильтр также довольно дорог). Это решение имеет известный дефект — неравномерность полосы пропускания по полю зрения: в центре и на краю они смещены относительно друг-друга. По этой схеме выполнен самый популярный хромосферный телескоп — PST от Коронадо. Но такого сорта фильтры (пакет эталона ФП с линзами до и после) выпускают и сами по себе для установки любителями в свои обычные телескопы, превращающие их в хромосферные. Чем больше отношение апертуры телескопа и светового размера эталона ФБ тем более неравномерна полоса пропускания по полю зрения.
  По этой схеме DayStar выпускает гаджет QUARK, который представляет собой отдельный окулярный узел подобный линзе Барлоу со всем необходимым для превращения обычного телескопа в хромосферный. Оптическая сборка включает (в порядке прохождения света) (1) блокирующий фильтр, (2) 4х телецентрическую линзу Барлоу и (3) эталон Фабри-Перо. Регулировка полосы пропускания осуществляется контролем толщины опор между стеклами эталона. Для этого используется электронный блок.
• Даблстакинг — двойная фильтрация
  Дополнение одной и двух перечисленных схем вторым фильтром на основе эталона ФБ с чуть смещенной полосой пропускания. Суммарная полоса пропускания становится уже — детали хромосферы контрастнее и заметнее, но и яркость изображения уменьшается.

Источник

Что можно увидеть в телескоп на Солнце

Солнце — раскалённый шар светящегося газа в центре нашей планетной системы. Его гравитация скрепляет и удерживает на своих орбитах всё — от планет с их спутниками до мельчайших частиц пыли и мусора. Взаимодействие между Землёй и родительской звездой определяет времена года, океанические течения, погоду, климат, радиационные пояса и полярные сияния. Всё, что можно увидеть в телескоп на Солнце, напрямую влияет на самочувствие и поведение живых существ здесь.

Как выглядит Солнце

Хотя центральное светило занимает в нашей жизни такое особое положение, серьёзные наблюдения за ним начались только в 1611 году, после изобретения первого гелиоскопа немецким астрономом и механиком Кристофом Шейнером. Он модифицировал обычный телескоп, превратив его в примитивный проектор и с его помощью узнал, как выглядит Солнце и понаблюдал за «погодой» на поверхности звезды.

Наше светило с радиусом 695 508 километров не является особенно большой звездой по космическим меркам, но оно всё равно намного массивнее нашей родной планеты: одна масса Солнца — это 332 946 масс Земли, а чтобы заполнить его объём, потребуется 1,3 миллиона планет как Земля.

Поверхность звезды, фотосфера, представляет собой область толщиной 500 километров, из которой исходит большая часть видимого излучения. Оно достигает Земли примерно через восемь минут после того, как покидает фотосферу.

Как выглядит Солнце с Земли? Мы можем узнать это, просто взглянув в небо и увидев его светящийся диск. Как оно выглядит с других планет? Учитывая огромные и несопоставимые расстояния, это не так-то легко представить.

Меркурий. Меркурий на 39% ближе к звезде, чем наша планета. На его небосводе Солнце занимает в 3 раза больше места, чем на Земле.

Венера . Если смотреть из-под плотных облаков Венеры, насыщенных серной кислотой, Солнце видно, как тускло светящееся пятно в вечной облачности.

Марс . Поскольку Марс в полтора раза дальше от Солнца, чем Земля, светило здесь выглядит на столько же меньше и тусклее.

Сатурн . Сатурн примерно в 9,5 раз дальше от Солнца, чем Земля. Здесь кристаллы воды и газов, включая метан и аммиак, преломляют свет звезды, создавая красивые оптические эффекты. Как выглядит солнце с такого расстояния? Хотя его свет на Сатурне примерно в 100 раз тусклее, чем на Земле, он всё равно будет слишком ярким, чтобы смотреть на него без защиты.

Плутон . Самую крайнюю точку нашей планетной системы — Плутон отделяет от родительской звезды около 3,7 миллиарда миль. Это примерно в 40 раз больше расстояния от Земли до Солнца. Там солнечный свет в 1600 раз тусклее, чем на Земле, но всё равно это в 250 раз ярче, чем свет луны в полнолуние здесь.

Как безопасно посмотреть на Солнце

Хотя технически сделать это легко, большинство способов неправильные и вредные для здоровья. Опасность очевидна: свет настолько яркий, что длительное прямое воздействие может нанести непоправимый ущерб сетчатке глаз и вызвать потерю зрения или слепоту.

Не пользуйтесь импровизированными «фильтрами», такими, как закопчённое стекло, солнцезащитные очки, фильтры для фотоаппаратов, обёртки от конфет или старые оптические диски. Они уменьшают яркость Солнца, но пропускают другое вредное излучение, способное повредить глаза. Используйте только материалы, специально изготовленные для безопасного наблюдения за солнечными лучами, или стекло для дуговой сварки.

Чтобы узнать, как выглядит Солнце и безопасно за ним наблюдать, необходимо отфильтровать более 99% солнечного излучения, прежде чем оно достигнет глаз. Есть три способа:

• Прямое наблюдение. Чтобы созерцать небесное светило без какой-либо оптики, нужны специальные очки или стёкла для сварочного аппарата. Даже невооружённым взглядом на поверхности можно различить пятна, факелы и другие артефакты.
• Проекция через телескоп или бинокль. Самый комфортный и безопасный способ увидеть, как выглядит Солнце. Если спроецировать солнечный свет, проходящий через увеличительные линзы, на смотровую поверхность, можно получить крупное изображение звезды с отчётливо различимой внешней структурой.
• Наблюдение с помощью гелиоскопов. Современные солнечные телескопы сконструированы иначе, чем обычные. Они мало пригодны для наблюдения за ночным небом, но дают крупную и детализированную картинку Солнца, на которой можно различить большинство «погодных» явлений.

Солнечные телескопы захватывают все фантастические детали, такие как грануляция, и конвекционное движение кипящего газа на поверхности звезды.

Что можно увидеть в телескоп на солнце

Поверхность Солнца — очень оживлённое место. Она состоит из электрически заряженного газа, приводимого в движение мощными магнитными полями. Солнечный газ постоянно движется, запутывая, растягивая и скручивая магнитные поля. Это называется солнечной активностью. Мы видим её как пятна, вспышки, факелы и другие явления.

Вот что можно увидеть на Солнце в телескоп:

• Солнечные пятна. Это тёмные участки на поверхности звезды. Они кажутся тёмными, потому что холоднее остальной части (около 6000К в сравнении с 10000-20000К вокруг. Откуда берутся эти «зоны прохлады»? Они возникают в местах, где магнитные поля настолько сильны, что удерживают часть тепла внутри, не пуская её к поверхности.
• Солнечные вспышки. Силовые линии магнитного поля около солнечных пятен часто переплетаются, пересекаются и скручиваются. Это может вызвать внезапный выброс энергии и радиации. Если вспышка очень сильна, её излучение создаёт помехи радиосвязи на Земле.
• Солнечный протуберанец. Выглядит как нить в лампе накаливания, выходящая наружу от поверхности Солнца. Состоит из плазмы — раскалённого электрически заряженного водорода и гелия. Плазма протуберанца течёт по «коридорам», которые создают магнитные поля и притягивается обратно гравитацией.
• Выброс корональной массы. Выглядит, как огромный мыльный пузырь, который вырастает с поверхности звезды и лопается, извергая в космос миллиарды тонн вещества с ускорением до нескольких миллионов километров в час.
• Корональные дыры. Это солнечные явления, которые могут длиться от нескольких недель до месяцев. Если смотреть на Солнце в телескоп, они выглядят как большие тёмные области на поверхности звезды иногда размером до четверти всей её поверхности. Возникают в зонах ослабления магнитного поля в виде непрерывного потока высокоскоростного солнечного ветра.
• Факелы. Это яркие участки солнечной поверхности, которые можно заметить, глядя на Солнце в телескоп или через проектор. В местах локального ослабления магнитного поля резко увеличивается сила конвекционных потоков. Их трение создаёт сильное разогревание и яркое свечение. Существуют как самостоятельно, так и предшествуя вспышке.

Как «солнечная погода» влияет на Землю

Солнце — звезда относительно стабильная и «покладистая», но даже её умеренная активность могла бы сделать жизнь на Земле невыносимой. К счастью, наша планета хорошо защищена от таких угроз естественным щитом — магнитосферой.

Магнитосфера Земли создаётся динамо эффектом от вращения планетного ядра и защищает нас от большинства частиц, испускаемых солнцем. Когда солнечное излучение достигает Земли, оно ударяется о магнитосферу и обтекает её. Магнитное поле планеты раскрывается, как луковица, позволяя частицам солнечного ветра «стекать» вниз по силовым линиям и концентрироваться в атмосфере над полюсами. Этот эффект можно наблюдать и невооружённым взглядом. Он известен всем как полярное или северное сияние.

Следите за многочисленными изменениями Солнца, знакомьтесь с повадками солнечных пятен и медленным пульсом его цикла, и делитесь своими наблюдениями с другими. Есть старая околонаучная тусовка, с названием The Association of Lunar and Planetary Observers (ALPO). Она объединяет астрономов-любителей и профессиональных исследователей. Участники делятся материалами, обсуждают результаты своих наблюдений и создают солнечные карты, которыми охотно пользуется даже НАСА.

Источник