Мой самодельный гелиоскоп или как увидеть солнечные пятна
Мысль о том, чтобы рассмотреть Солнце поближе, посещает многих. Увеличенное изображение объектов дает нам телескоп или подзорная труба. Поднеся камеру смартфона к глазку окуляра, можно зафиксировать увеличенное изображение. Например, я сделал вот такой увеличенный снимок пейзажа (с опорой ЛЭП) с помощью камеры смартфона и подзорной трубы «Турист-3», установленной на штатив:
слева — увеличенное изображение, справа — обычное
При таком способе фотографирования сложно зафиксировать камеру смартфона в нужном положении, поэтому выпускаются даже специальные адаптеры для такого вида фотосъемки.
Но известный анекдот «На Солнце в телескоп можно посмотреть дважды: один раз левым глазом и один раз – правым» придуман не зря 🙂 Британский астроном Марк Томпсон (Mark Thompson) показал, как прожигается. глаз свиньи, находящийся вблизи окуляра телескопа, направленного на Солнце. Когда я подносил палец к окуляру подзорной трубы, наведенной на Солнце, болезненные ощущения появлялись уже через несколько секунд.
Как же быть? Как наблюдать Солнце?
Подробные инструкции о наблюдении Солнца приведены здесь.
Можно использовать светофильтр (затемняющее стекло), поместив его перед объективом телескопа или подзорной трубы или за окуляром. Для фильтров перед объективом сейчас используют специальную пленку — Astrosolar (BAADER AstroSolar™ Safety Film):
Эта пленка является очень (12 мкм) тонкой фольгой. Пленка с оптической плотностью 5,0 (для визуальных наблюдений) снижает интенсивность солнечного света на 99,999% (световой поток ослабляется в 10 5 раз).
Пленка с оптической плотностью 3,8 предназначена только для фотографирования!
Вот снимок Солнца, сделанный с помощью телескопа и фильтра Astrosolar (автор — Radoslaw Ziomber):
Следует отметить, что некоторые самодельные фильтры хотя и сильно ослабляют солнечное излучение в видимом диапазоне, но хорошо пропускают инфракрасное излучение (ИК)!
В качестве доступных фильтров можно использовать:
дискета удовлетворительно поглощает ИК-излучение, но дает низкокачественную картину солнечного диска;
толщина алюминиевого покрытия на CD и DVD-дисках широко варьируется (обычно — сотни нанометров). Диск можно использовать как солнечный фильтр, если через него нить накала светящейся лампочки накаливания едва видна (это рекомендуется здесь).
Но диск должен быть без покрытия из краски (оно искажает изображение), например, подходит двусторонний DVD-диск:
Вот изображение нити накала лампочки через один диск (слева) и два сложенных вместе таких диска (справа):
Но изображение Солнца получается очень некачественным:
Можно поступить проще — проецировать изображение с окуляра подзорной трубы (или телескопа) на белый экран (например, лист глянцевого картона). Вот и получился гелиоскоп (англ. helioscope):
Вот как описывается гелиоскоп в энциклопедии Брокгауза и Ефрона:
А вот что говорится о гелиоскопе в журнале «Природа» № 4 за 1912 год:
Гелиоскоп описан в журнале «Юный техник» №7 за 1964 год:
Окуляр необходим, так как изображение Солнца, получаемое в главном фокусе объектива, весьма мало (около 1/107 фокусного расстояния) — размер изображения Солнца в сантиметрах приближенно равен фокусному расстоянию в метрах. При этом размеры изображения зависят от силы окуляра — чем сильнее окуляр (чем меньше его фокусное расстояние), тем больше получаемое изображение.
Рекомендуется использовать телескопы с диаметром объектива до 80 мм, так как в больших телескопах концентированный световой пучок может их повредить.
Гелиоскоп, приспособленный для фотографирования Солнца, называется гелиограф. Для того, чтобы следить за перемещением Солнца по небосводу, используется вращающееся зеркало — гелиостат, позволяющее гелиоскопу оставаться неподвижным.
Впервые гелиоскоп был использован итальянским математиком Бенедетто Кастелли (Benedetto Castelli), описавшего его в письме Галилео Галилею (Galileo Galilei).
Бенедетто Кастелли
С помощью гелиоскопа Галилей показывал солнечные пятна астрономам в Риме. От Галилея о технике проецирования изображения Солнца узнал немецкий физик и астроном Кристоф Шейнер (Christoph Scheiner). Он изучал с помощью своей системы, которую он назвал Heliotropii Telioscopici, солнечные пятна:
Я в ясный день установил подзорную трубу «Турист-3» (20х50: увеличение 20 крат, световой диаметр объектива 50 мм, угол поля зрения 2 градуса, диаметр выходного зрачка 2,5 мм) на штатив, навел ее на Солнце и поднес со стороны окуляра экран — лист глянцевого картона от настенного календаря:
Для защиты от рассеянного солнечного света можно надеть на окулярный конец трубы картонный экран.
Если расположить экран слишком близко, то изображение Солнца слишком яркое и маленькое:
Если слишком далеко — тусклое и расплывчатое. Вот здесь автор пишет, что с помощью 62 мм телескопа-рефрактора он получал изображение Солнца диаметром 15 см.
Для своей подзорной трубы на расстоянии 22 см я получал изображение Солнца диаметром 4 см.
На оптимальном расстоянии изображение я получил такое изображение (11 июня 2017 года):
Для проверки я сравнил его с текущим изображением с сайта https://soho.nascom.nasa.gov/data/realtime-images.html —
изображение SDO HMI Continuum (в видимом спектре):
SDO — Solar Dynamics Observatory — солнечная обсерватория НАСА
HMI — Helioseismic and Magnetic Imager
Как видно, на моем изображении и изображении со спутника на Солнце полностью отсутствуют пятна. Солнечные пятна — это области с пониженной на 1500 градусов температурой по сравнению с соседними областями фотосферы. В солнечных пятнах выходят сильные магнитные поля (с магнитной индукцией до 0,4 Тл). Отсутствие пятен говорит о пониженной солнечной активности (сейчас завершается 24-й цикл солнечной активности). В случае продолжительного снижения солнечной активности нас могут ждать различные неожиданности, вплоть до наступления малого ледникового периода.
Сведения о текущих активных областях Солнца приводятся здесь.
16 июня 2017 года на Солнце появилось три пятна:
изображение SDO HMI Continuum (в видимом спектре)
Мне удалось зафиксировать их с помощью моего гелиоскопа!
«сырая» фотография
фотография, обработанная в графическом редакторе
К 19 июня на Солнце осталось одно пятно:
А вот так поверхность Солнца выглядела утром 8 июля 2017 года:
Моя фотография подтверждается снимком SDO/HMI Continuum:
На этих снимках видна группа пятен с номером AR12665.
Области пятен (англ. active regions, AR) нумеруются последовательно, начиная с 5 января 1972 года.
К 10 июля эта группа пятен сместилась ближе к центру видимого диска Солнца:
К 25 июля на видимом диске Солнца пятен не осталось:
К началу августа из-за вращения Солнца группа пятен 12665 опять появилась на видимом диске Солнца, получив теперь номер AR12670 (также она обозначается и как 2670 — ведущая единица часто пропускается):
Примеры самодельных гелиоскопов
Вот здесь описан самодельный гелиоскоп из проектора.
Здесь описано строительство гелиоскопа для детской летней школы в Испании.
Прохождения планет по диску Солнца
Большой интерес представляет наблюдение прохождения Меркурия по диску Солнца. Подробнее об этом можно прочитать здесь. Ближайшее прохождение Меркурия по диску Солнца состоится 11 ноября 2019 года. Прохождение Венеры по диску Солнца — гораздо более редкое событие, ближайшее состоится через 100 лет, 11 декабря 2117 года 🙂
Продолжение следует
Источник
Star Hunter — Ваш путеводитель в мире астрономии
Всё о космосе
Что видно в телескоп?
Собственно, это один из первых вопросов, который возникает у большинства начинающих любителей астрономии. Кто-то думает, что в телескоп можно увидеть американский флаг, планеты размером с футбольный мяч, цветные туманности, как на фотографиях с Хаббла и т.д. Если Вы тоже так считаете, то я Вас сразу разочарую — флага не видно, планеты с горошинку, галактики и туманности — серые бесцветные пятна. Дело в том, что телескоп — это не просто труба для развлечений и получения «счастья в мозг». Это достаточно сложный оптический прибор, при правильном и вдумчивом использовании которого Вы получите массу приятных эмоций и впечатлений от просмотра космических объектов. Итак, что же видно через телескоп?
Один из важнейших параметров телескопа — это диаметр объектива (линзы или зеркала). Как правило, новички покупают недорогие телескопы диаметром от 70 до 130 мм — так сказать, для знакомства с небом. Разумеется, чем больше диаметр объектива телескопа, тем ярче будет изображение с тем же увеличением. Например, если сравнить телескопы диаметром 100 и 200 мм, то при одной и той же кратности (100x) яркость изображения будет отличаться в 4 раза. Разница особенно заметна при наблюдении слабых объектов — галактик, туманностей, звездных скоплений. Тем не менее, нередки случаи, когда новички приобретают сразу большой телескоп (250-300 мм), затем поражаясь его весу и размерам. Запомните: самый лучший телескоп тот, в который чаще наблюдают!
Итак, что же видно в телескоп? Во-первых, Луну. Наша космическая спутница представляет огромный интерес как для новичков, таки для продвинутых любителей. Даже небольшой телескоп диаметром от 60-70 мм покажет лунные кратеры и моря. При увеличении более 100х луна вообще не будет помещаться в поле зрения окуляра,тоесть будет виден лишь кусочек. По мере смены фаз вид лунных ландшафтов также будет меняться. Если же посмотреть в телескоп на молодую или старую луну (узкий серп), то можно увидеть так называемый пепельный свет — слабое свечение тёмной стороны луны, вызванное отражением земного света от лунной поверхности.
Примерный вид Луны через телескоп с увеличением 40х и окуляром с полем зрения 40 градусов.
Примерный вид Луны через телескоп с большим увеличением.
Также в телескоп можно увидеть все планеты солнечной системы. Меркурий в небольшие телескопы будет выглядеть просто как звезда, а в телескопы диаметром от 100 мм можно заметить фазу планеты — крохотный серпик. Увы, поймать Меркурий можно лишь в определенное время — планета недалеко отдаляется от Солнца, что затрудняет её наблюдение
Венера — она же утренняя вечерняя звезда — самый яркий объект на небе (после Солнца и луны). Яркость Венеры бывает настолько высокой, что её можно увидеть днем невооруженным глазом (только надо знать, куда смотреть). Даже в небольшие телескопы можно рассмотреть фазу планеты — она меняется от крохотного кружочка до большого серпа, подобного лунному. Кстати, иногда люди, впервые глядя на венеру в телескоп, думают, что это им луну показывают 🙂 Венера обладает плотной непрозрачной атмосферой, поэтому увидеть какие-либо детали не получится — просто белый серп.
Венера через любительский телескоп
Земля. Как ни странно, телескоп можно также использовать для наземных наблюдений. Достаточно часто люди покупают телескоп как в качестве космической гляделки, так и подзорной трубы. Для наземных наблюдений подойдут не все виды телескопов, а именно линзовые и зеркально-линзовые — они могут обеспечить прямое изображение, в то время как в зеркальных телескопах системы Ньютона изображение перевернутое.
Марс. да-да, тот самый, который виден каждый год 27 августа как две луны 🙂 И люди из года в год ведутся на эту дурацкую шутку, задалбливая вопросами знакомых астрономов 🙂 Ну что же, Марс даже в достаточно крупные телескопы виден лишь как небольшой кружочек, да и то лишь в период противостояний (раз в 2 года). Впрочем, в 80-90 мм телескопы вполне реально рассмотреть потемнения на диске планеты и полярную шапку.
Вид Марса через любительский телескоп диаметром от 150 мм.
Юпитер — пожалуй, именно с этой планеты и началась эпоха телескопических наблюдений. Взглянув в простой самодельный телескоп на Юпитер, Галилео Галилей обнаружил 4 спутника (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто). В дальнейшем это сыграло огромную роль в развитии гелиоцентрической системы мира. В небольшие телескопы также можно рассмотреть несколько полос на диске Юпитера — это облачные пояса. Знаменитое Большое красное пятно вполне доступно для наблюдения в телескопы диаметром от 80-90 мм. Иногда спутники проходят перед диском планеты, отбрасывая на неё свои тени. Это также можно увидеть в телескоп.
Юпитер со спутниками — примерный вид через небольшой телескоп.
Сатурн одна из красивейших планет, каждый раз от вида которой у меня просто захватывает дух, хотя я её видел уже не одну сотню раз. Наличие кольца можно заметить уже в маленький 50-60 мм телескоп, но лучше всего наблюдать эту планету в телескопы диаметром от 150-200 мм, в которые с легкостью можно рассмотреть черный промежуток между кольцами (щель Кассини), облачные пояса и несколько спутников.
Сатурн при увеличении около 200х
Уран и Нептун — планеты, кружащие вдали от остальных планет, выглядят малые телескопы лишь в виде звёзд. Более крупные телескопы покажут крохотные голубовато-зеленоватые диски без каких-либо деталей.
Примерный вид Урана через 200 мм телескоп
Звездные скопления — это объекты для наблюдения через телескоп любого диаметра. Звездные скопления делятся на два типа — шаровые и рассеянные. Шаровое скопление выглядит как круглое туманное пятнышко, которое при просмотре в средний телескоп (от 100-130 мм) начинает рассыпаться на звезды. Число звезд в шаровых скоплениях очень велико и может достигать нескольких миллионов. Рассеянные же скопления представляют собой кучки звёзд, часто неправильной формы. Одно из самых известных рассеянных скоплений, видимое невооруженным глазом — Плеяды в созвездии Тельца.
Звёздное скопление М45 «Плеяды»
Двойное скопление h и χ Персея.
Примерный вид в телескопы от 75..80мм.
Шаровое скопление М13 в созвездии Геркулеса — примерный вид через телескоп диаметром 300 мм
Галактики. Эти звёздные острова можно найти не только в телескоп, но и в бинокль. Именно найти, а не рассмотреть. В телескоп же они выглядят как небольшие бесцветные пятнышки. Начиная с диаметра 90-100 мм, у ярких галактик можно заметить форму. Исключение — Туманность Андромеды, её форму можно легко рассмотреть даже в бинокль. Разумеется, ни о каких спиральных рукавах и не может быть и речи до диаметра 200-250 мм, и то они заметны лишь в немногих галактиках.
Галактики М81 и М82 в созвездии Большой Медведицы — примерный вид через бинокль 20х60 и телескопы диаметром от 80-90 мм.
Туманности. Представляют собой облака межзвездного газа и (или) пыли, подсвеченные другими звёздами или остатками звёзд. Как и галактики, в небольшой телескоп они видны в виде слабых пятнышек, однако в телескопы побольше (от 100-150 мм) можно заметить форму и структуру большинства ярких туманностей. Одну из ярчайших туманностей — М42 в созвездии Ориона — можно увидеть даже невооруженным глазом, а телескоп покажет сложную газовую структуру, похожую на клубы дыма. У некоторых компактных ярких туманностей можно рассмотреть цвет — например, туманность NGC 6210 “Черепаха», которую видно как маленький голубоватый диск.
Большая Туманность Ориона (М42)
Примерный вид в телескопы диаметром от 80мм.
Планетарная туманность М27 «Гантель» в созвездии Лисички.
Примерный вид в телескопы диаметром от 150…200мм.
Планетарная туманность М57 «Кольцо» в созвездии Лиры.
Примерный вид в телескоп диаметром 130…150мм.
Двойные звёзды. Наше Солнце — это одиночная звезда, однако много звезд во Вселенной представляют собой двойную, тройную или даже четверную систему часто звёзды оказываются разной массы, размера и цвета. Одна из красивейших двойных звёзд — Альбирео в созвездии Лебедя. Невооруженным глазом Альбирео выглядит как одиночная звезда, однако достаточно взглянуть в телескоп, и Вы увидите две яркие точки разного цвета — оранжевого и голубоватого. Кстати, все звёзды в телескоп видны как точки из-за огромного удаления. Все,
…кроме Солнца. Сразу предупреждаю — наблюдать Солнце без специальных средств защиты очень опасно! Только со специальным апертурным фильтром, который надежнейшим образом должен быть закреплен на передней части телескопа. Никаких тонировочных плёнок, закопченных стёкол и дискет! Берегите глаза! Если же все меры предосторожности соблюдены — даже в крохотный 50-60 мм телескоп вы сможете увидеть солнечные пятна — темные образования на диске солнца. Это места, из которых выходят магнитные линии. Наше Солнце вращается с периодом около 25 суток, поэтому наблюдая за солнечными пятнами каждый день, можно заметить вращение Солнца.
Солнце с пятнами при наблюдении через телескоп с апертурным солнечным фильтром
Кометы. Периодически на небе видны яркие «хвостатые гостьи», иногда доступные даже невооруженному глазу. В телескоп или бинокль они видны также, как и галактики с туманностями — небольшие бесцветные пятнышки. У больших ярких комет можно рассмотреть хвост и зеленоватый цвет.
Если после прочтения данной статьи у вас ещё осталось желание приобрести телескоп — тогда я Вас поздравляю, ибо впереди у ещё один важный шаг — правильный выбор телескопа, но об этом уже в следующей статье.
Если же Вы уже являетесь владельцем телескопа — рекомендую прочитать статью «У меня появился телескоп. Что дальше?»
Ясного неба!
Источник