astro-talks
форум для любителей астрономии
- Темы без ответов
- Активные темы
- Поиск
- Наша команда
Солнечные фильтры
Модератор: Ernest
Солнечные фильтры
Сообщение Valery » 17 авг 2011, 15:00
Re: Солнечные фильтры
Сообщение Ernest » 17 авг 2011, 20:31
Да это темка-то не очень освещена на astro-talks. Попробую кратко ввести вас в эту область.
Есть два принципиально разных способа наблюдения Солнца в практике любительских наблюдений.
Континиум или солнечная фотосфера
Это традиционный способ. Изображение Солнечного диска (точнее его фотосферы) наблюдают как он есть в широком визуальном диапазоне. Видны солнечные пятна, полутени, поры, гранулы (при апертуре >100 мм), светлые пятна факелов, а если повезет, то сильные вспышки в виде белых компактных пятен, тени пролетающих на фоне Солнца спутников и т.п.
Проблема в этих наблюдениях только в том, как ослабить яркость его поверхности настолько чтобы сделать такие наблюдения безопасными для самого инструмента, фотоприемника и для глаз наблюдателя. И тут есть три основных техники:
- Проецирование
Телескоп с установленным окуляром направляют на Солнце, а затем изображение Солнца проецируют среднефокусным окуляром на затененный от прямых солнечных лучей белый экран примерно в полуметре от выходного зрачка окуляра. Возможно по сравнению с наблюдением глазом придется немного перефокусироваться для получения резкого изображения. При проецировании затруднительно получение высоких разрешений и соответственно разрешения из-за сильного потемнения изображения на больших увеличениях. Этот метод безопасен для глаз наблюдателя, но может быть причиной проблем для случайного прохожего, который захочет заглянуть в окуляр и получит от Солнца в глаз. Также возможны проблемы для оптики и механики телескопа. Так грязь, если она была на поверхностях линз окуляра, запекается в твердую корку, которую потом будет почти невозможно удалить. При небольшом промахе в наведении сфокусированное изображение Солнца поджаривает внутренние поверхности оправ линз окуляра и фокусер. Сначала возгоняется и оседает на холодных поверхностях (в том числе объектива) смазка, потом краска, потом начинает гореть пластмасса, резина и так далее. - Фильтрация отражением
Способ наблюдения, при котором перед объективом телескопа в надежной оправе устанавливается полноапертурный зеркальный фильтр (пленочный в случае бюджетного решения или стеклянный), который отражает примерно 99.999% света, пропуская 1/100000-ую света. Далее все как обычно — окуляр, фокусировка и наблюдение глазом или фотографирование на фотокамеру. При фотографировании пропускание зеркального фильтра может чуть больше. Иногда для использования фильтров меньших, чем апертура телескопа, размеров применяют крышку с субапертурным отверстием для фильтра. Достигаемое увеличение и разрешение ограничивает состояние атмосферы, качество оптики и фиьтра (полимерные пленки в большей или меньшей степени снижают контраст из-за светорассеивания). В сочетании с таким полноапертурным зеркальным фильтром иногда используют вспомогательные окулярные цветные фильтры, для уменьшения эффекта от хроматических аберраций телескопа и атмосферной турбуленции. Этот метод безопасен для глаз наблюдателя и фотоприемника настолько насколько надежно установлен фильтр. Также безопасность определяется происхождением фильтра — случайная зеркальная пленка вполне может оказаться чуть более прозрачной в ИК и УФ диапазонах, что при чудовищной яркости Солнца может привести к большему или меньшему повреждению глаза, особенно при длительных наблюдениях. - Фильтрация поглощением
В чем-то похожа на технику фильтрации отражением, только фильтр делается из плотного темного стекла. Иногда такой фильтр устанавливают перед окуляром в место, где плотность солнечного излучения имеет наивысшие значения и велик риск того, что фильтр неожиданно лопнет и вся сумма света провалится в глаз наблюдателя. Лучше избегать такой техники и использовать только фильтры установленные перед объективом.
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. Становятся видными протуберанцы (светлые на краю лимба или темные в виде волокон на солнечном диске), яркие активные области, спикулы, хромосферная сетка и т.п.
Все относительно бюджетные устройства наблюдения солнечной хромосферы 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 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 небольшие наклоны эталона (доплеровский корректор).
Обычно хромосферное Солнце много более эффектно, но при наблюдениях фотосферы достигается большее разрешение и контраст изображения.
Используется одна из следующих схем использования эталона.
- Полноапертурная фильтрация
Эталон ФБ устанавливается перед объективом обычного телескопа (возможно в специальной оправе, предотвращающей попадание солнечного света мимо фильтра), а блокирующий фильтр перед окуляром. Часто схема дополняется ИК и УФ блокирующими фильтрами. УФ для предохранения глаз. ИК для того, чтобы эталон ФП не перегревался, 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 осевой пучок становится вдвое и более раз меньше, 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. - Даблстакинг
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
Star Hunter — Ваш путеводитель в мире астрономии
Всё о космосе
О наблюдении Солнца
Звёзды в любой телескоп видны как точки, так как находятся на гигантском от нас расстоянии. Единственная звезда, на которой можно рассмотреть хоть какие-то детали — это Солнце.
В этой статье я расскажу о способах наблюдения Солнца. Шутники и те, кто не в теме, скажут — «Ы-ы-ы, на Солнце в телескоп можно посмотреть 2 раза — один раз правым глазом, и один раз левым!». И в этом есть доля правды — В ОБЫЧНЫЙ ТЕЛЕСКОП БЕЗ СПЕЦИАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ (СОЛНЕЧНЫЙ АПЕРТУРНЫЙ ФИЛЬТР) СМОТРЕТЬ НА СОЛНЦЕ НЕЛЬЗЯ НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ! Концентрация солнечного света в фокусе телескопа и на выходе из окуляра настолько велика, что можно МГНОВЕННО И НАВСЕГДА потерять зрение. Так что будьте осторожны, не оставляйте телескоп без присмотра детям, а также ОБЯЗАТЕЛЬНО расскажите им, что НА СОЛНЦЕ СМОТРЕТЬ В ТЕЛЕСКОП НЕЛЬЗЯ! НИКАКИХ САМОДЕЛЬНЫХ ФИЛЬТРОВ — НИ «ДИСКЕТОК», НИ КОМПАКТ-ДИСКОВ, НИ МАСОК СВАРЩИКОВ, НИ ТОНИРОВОЧНОЙ ПЛЁНКИ — ТОЛЬКО НАДЁЖНО ЗАКРЕПЛЕННЫЙ АПЕРТУРНЫЙ ФИЛЬТР ИЗ СПЕЦИАЛЬНОЙ ПЛЁНКИ ИЛИ СТЕКЛА ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ СОЛНЦА!
Лишь иногда, когда Солнце находится на горизонте, из-за поглощения света в атмосфере яркость может снизиться до безопасного уровня, однако просмотр без фильтра всё равно может быть опасен.
Так, о мерах предосторожности рассказал, теперь перейдем к способам наблюдений Солнца.
1)Первый, а также простой, дешевый и безопасный способ — это апертурный солнечный фильтр. Он может быть сделан из специальной плёнки или стекла, ослабляющей солнечное излучение в несколько десятков тысяч раз, позволяя безопасно наблюдать Солнце. Фильтр должен быть ОЧЕНЬ НАДЕЖНО ЗАКРЕПЛЕН на передней части телескопа, чтобы ни ветер, ни отклеившийся на жаре скотч\изолента, ни друг толстый тролль не мог сорвать фильтр с трубы. Солнце через такие фильтры будет видно как светлый кружок, на котором можно заметить тёмные точки (солнечные пятна) и светлые области (факельные поля). При достаточно больших апертурах (от 100мм) можно увидеть солнечную грануляцию. Цвет Солнца через такие фильтры — либо белое, либо желтое. Можно купить готовый фильтр в оправе, либо плёнку и оправу сделать самому. Есть специальные версии фильтров — например, плёнка Baader Astrosolar Photo — через такую плёнку смотреть нельзя глазом, но можно фотографировать, установив более короткую выдержку и чувствительность.
Апертурный фильтр из специальной пленки
Самодельный апертурный фильтр из пленки Baader Astrosolar Visual
Вид Солнца через апертурный солнечный фильтр
Снимок солнечного пятна, полученный через апертурный солнечный фильтр
Апертурный солнечный фильтр из пленки Baader Astrosolar из части ведерка.
2)Если у Вас много денежек и есть желание познакомиться с солнышком в более интересном свете — рекомендую купить хромосферный солнечный телескоп. В такой телескоп Солнце выглядит оранжево-морковного цвета, так как специальный фильтр в телескопе выделяет определенную длину волны — линию водорода Аш-альфа. Видны гигантские выбросы плазмы — протуберанцы, а также яркие активные области (солнечные вспышки). В линии водорода Солнце очень изменчиво и динамично — изменение формы протуберанцев становится заметно даже при непродолжительных наблюдениях (20..30 минут). Хромосферный телескоп не нуждается в апертурном фильтре — все фильтры (блокирующий фильтр, а также узкополосный Аш-альфа) уже установлены внутри. Один из самых популярных и доступных любителям хромосферный телескоп называется Coronado PST. Есть несколько модификаций Coronado — водородный (H-alpha) и кальциевый. Для визуальных и фотографических наблюдений представляет интерес именно водородный вариант, так как в линии кальция Солнце не такое яркое и впечатляющее, как в водороде. Также при помощи специальной линзы-гомали можно «скрестить» хромосферный телескоп с телескопом-рефрактором большой апертуры (от 70 до 150мм!). При этом количество подробностей в хромосфере солнца многократно увеличивается! Дополнительную информацию по Coronado Вы можете прочитать по ссылке https://www.star-hunter.ru/celestron-102-slt-coronado-pst-h-alpha/
P.S. Также существует ещё одна линейка хромосферных телескопов под названием Lunt (в нескольких модификациях — водородные и кальциевые), а также специальный фильтр Quark.
Хромосферный телескоп Coronado PST H-alpha
Вид Солнца через хромосферный телескоп (http://www.astrobin.com/119619/)
Вид Солнца через хромосферный телескоп http://www.astrobin.com/106019/
3) Третий способ наблюдений — проекционный. Наводимся телескопом на Солнце (да, без фильтров) и проецируем изображение с окуляра на непрозрачный экран. Плюсы — безопасно для зрения (ГЛАЗ К ОКУЛЯРУ НЕ ПОДНОСИМ!), возможно наблюдать целой группе людей. Минусы — перегрев оптики (как вторичного зеркала, так и окуляра), поэтому телескоп необходимо диафрагмировать (во избежание перегрева). В общем-то, учитывая копеечные цены на солнечные апертурные фильтры, ИСПОЛЬЗОВАТЬ ПРОЕКЦИОННЫЙ СПОСОБ Я НЕ РЕКОМЕНДУЮ. Тем более, что часто окуляры внутри пластиковые — расплавите их сфокусированным солнечным лучом.
Проекционный способ наблюдения Солнца
4) Есть ещё один способ — окулярный солнечный фильтр. Телескоп диафрагмируется до небольшого диаметра (около 30…40мм),в окуляр вкручивается чёрное стёклышко, поглощающее избыточный солнечный свет. Такие фильтры иногда идут в комплекте к телескопу, а также их полно на китайских сайтах. Этот способ наблюдений я также НЕ РЕКОМЕНДУЮ — стёклышко может перегреться и лопнуть, а наблюдатель станет одноглазым. К тому же, черное стекло может запросто пропускать инфракрасное излучение. ОПАСНО!
Окулярный солнечный фильтр! НЕ РЕКОМЕНДУЮ ИСПОЛЬЗОВАТЬ!
ИТОГ: Новичкам советую приобрести либо апертурный солнечный фильтр (готовый в оправе), либо плёнку Baader Astrosolar Visual. Если позволяют финансы, а также хочется увидеть удивительные процессы, происходящие в хромосфере Солнца — смело берите Coronado PST H-alpha 🙂
Удачных покупок и наблюдений! Будут вопросы — задавайте, с удовольствием отвечу!
Источник