V júni 1889, asi rok pred jeho predčasnou smrťou, brilantný holandský postimpresionista Vincent Van Gogh zúrivo dokončil Hviezdna noc počas pobytu v kláštore Saint-Paul de Mausole, mentálnom azyle nachádzajúcom sa v južnom Francúzsku. Obraz zobrazuje skromnú dedinu zasadenú medzi modrý pokoj zvlnených kopcov a magickú oblohu plnú mrakov v tvare kométy a hviezdice s hviezdami veľkosti Ruských kolies. Aj keď Van Gogh počas svojho života predal iba jeden obraz, toto nezaplatené umelecké dielo sa stalo ikonou. V ňom zachytil detský zázrak, ktorý dospelí spoznávajú, kto nestál vonku a bol ovplyvňovaný blikajúcimi hviezdami oslavujúcimi nad hlavou. Krásne snímky z veľkého vesmíru môžu vyvolať podobné vzrušenie od astronomických nadšencov. Fotografi, ktorí ich vyrábajú, sa však viac zaujímajú o hviezdy, keď sú pokojní.
Hviezdna noc (1889) nebol jediný obraz, ktorý vytvoril Van Gogh a zobrazoval nočnú nebeskú klenbu. V skutočnosti toto plátno nebolo jeho obľúbené, pretože nebolo také realistické, ako si pôvodne predstavoval. Napríklad, o rok skôr produkoval Hviezdna noc nad Rhone (1888) a Kaviareň s terasou v noci (1888). Obidva tieto prvky majú spoločné prvky, ale každá z nich je jedinečná - medzi staršie verzie patria ľudia a hviezdy napríklad zohrávajú zníženú úlohu. Napriek tomu všetky tri tieto diela zaujali milióny ľudí a každý deň okolo nich stúpali milovníci umenia, v ich príslušných múzeách, ktorí robili osobné výklady sebe a ostatným, ktorí ich budú počúvať.
Je zaujímavé, že to, čo robí nezabudnuteľným umením, môže viesť aj k zabudnuteľným astronomickým obrazom. Presnejšie povedané, oslnivé ohňostroje v každom z obrazov Van Gogha predstavujú hviezdy, ktoré sa trblietajú a blikajú.
Žijeme na dne oceánu plynov, ktorý sa skladá prevažne z dusíka (78%), kyslíka (21%) a Argónu (1%) a množstva ďalších zložiek vrátane vody (0 - 7%), „skleníkových“ plynov. alebo ozón (0 - 0,01%) a oxid uhličitý (0,01 až 0,1%). Rozprestiera sa od povrchu Zeme do výšky asi 560 míľ. Pri pohľade z orbity Zeme sa naša atmosféra javí ako jemná modrá žiara tesne nad horizontom našej planéty. Všetky veci, ktoré pozorujeme a ktoré existujú mimo našej planéty - Slnko, Mesiac, blízke planéty, hviezdy a všetko ostatné, sa pozerajú cez toto zasahujúce médium, ktoré nazývame atmosféra.
Je neustále v pohybe, mení hustotu a zloženie. Hustota atmosféry sa zvyšuje, keď sa približuje k povrchu Zeme, hoci to nie je vôbec jednotné. Funguje tiež ako hranol, keď svetlo prechádza. Napríklad, svetelné lúče sú zakrivené, keď prechádzajú oblasťami s rôznou teplotou a ohýbajú sa smerom k chladnejšiemu vzduchu, pretože je hustejšia. Pretože teplý vzduch stúpa a chladnejší vzduch klesá, vzduch zostáva turbulentný, a teda svetelné lúče zo smeru zmeny priestoru neustále. Vidíme tieto zmeny ako žiariace hviezdy.
Horizontálne fúkané chladnejšie alebo teplejšie vetry môžu tiež spôsobiť rýchle zmeny hustoty vzduchu, ktoré náhodne menia dráhu svetla. Teda aj vetry fúkajúce zo štyroch rohov prispievajú k jigglovaniu hviezd. Vzduch však môže spôsobiť, že hviezdy rýchlo posunú zaostrenie, a tým spôsobia, že sa náhle stlmia, zosvetlia alebo zmení farba. Tento efekt sa nazýva scintilácia.
Je zaujímavé, že vzduch môže byť v pohybe, aj keď nemôžeme cítiť jeho vetra - sily vetra vysoko nad našimi hlavami môžu tiež spôsobiť trasenie hviezd. Napríklad prúd dýzy, pásmo pomerne úzkych prúdov zemegule, ktoré sa nachádzajú asi šesť až deväť kilometrov nahor, neustále mení svoje umiestnenie. Spravidla fúka od západu na východ, ale jeho relatívna severojužná poloha zostáva v stave neustálej revízie. To môže mať za následok veľmi nestabilné atmosférické podmienky, ktoré nie je možné snímať na zemi, ale prúd prúdom vytvorí vašu oblohu plnú twinklerov, ak tečie po vašej polohe!
Pretože planéty sú bližšie ako hviezdy, ich veľkosť sa dá považovať za disk, ktorý je väčší ako refrakčný posun spôsobený vetrovými turbulenciami. Z tohto dôvodu zriedka blikajú alebo to robia iba za extrémnych podmienok. Napríklad hviezdy aj planéty sa pozerajú cez oveľa silnejšie vrstvy atmosféry, keď sú blízko horizontu, ako keď sú nad hlavou. Preto budú trblietať a tancovať, keď stúpajú alebo vystupujú, pretože ich svetlo prechádza oveľa hustejším množstvom vzduchu. Podobný efekt sa vyskytuje pri sledovaní vzdialených mestských svetiel.
Žmurkanie, ktoré vidíme v noci s hviezdami, je stokrát zväčšené ďalekohľadom. V skutočnosti môže twinkling vážne znížiť účinnosť týchto nástrojov, pretože všetko, čo je možné pozorovať, je neostré, náhodne sa pohybujúce guľky svetla. Zvážte, že väčšina astronomických fotografií sa vytvára pridržaním uzávierky fotoaparátu na niekoľko minút alebo hodín. Rovnako ako potrebujete pripomenúť subjektu, aby sa pri fotografovaní zastavil, astronómovia chcú, aby hviezdy zostali nehybné, pretože ich fotografie sú rozmazané. Jedným z dôvodov, prečo sú observatóriá umiestnené na horských vrcholoch, je zníženie množstva vzduchu, ktorým musia teleskopy prechádzať.
Astronómovia označujú vplyv atmosférických turbulencií ako seeing, Môžu merať jeho účinok na svoj pohľad na priestor vypočítaním priemeru fotografických hviezd. Napríklad, ak by sa obrázok hviezdy mohol nasnímať s okamžitou expozíciou, hviezda by sa teoreticky javila ako jediný bod svetla, pretože žiadny ďalekohľad doteraz nedokázal rozlíšiť skutočný disk hviezdy. Fotografovanie hviezd si však vyžaduje dlhú expozíciu a keď je uzávierka fotoaparátu otvorená, blikanie a scintilácia spôsobí, že hviezda bude tancovať okolo a bude sa pohybovať a zaostrovať. Pretože jeho gyrácie sú náhodné, hviezda bude mať tendenciu vytvárať kruhový vzor, ktorý je symetrický na všetkých stranách svojho skutočného umiestnenia v strede.
Môžete to preukázať sami, ak máte chvíľku a ste zvedaví. Napríklad, ak vezmete ceruzku alebo kúzelnú značku priviazanú krátkou šnúrou na špendlík, ktorý je zaseknutý v kúsku kartónu alebo veľmi ťažkého papiera, potom napíšte písací nástroj bez toho, aby ste špendlík odstránili, postupom času by ste vytvorili niečo, čo vyzerá zhruba ako kruh. Výsledkom bude kruhový sviatočný log, pretože reťazec obmedzuje vašu maximálnu vzdialenosť od stredového kolíka. Čím dlhší je reťazec, tým väčší kruh je. Hviezdy sa správajú takto, pretože ich svetlo je zaznamenané na fotografii s dlhou expozíciou. Dobré videnie vytvára krátky optický reťazec (zlé videnie predlžuje reťazec), skutočné umiestnenie hviezdy sa stane stredovým kolíkom a hviezda sa správa ako písací nástroj, ktorého svetlo zanecháva na zobrazovacom čipe fotoaparátu značku. Čím je videnie slabšie a čím viac tancuje počas expozície, tým väčší je disk, ktorý sa objaví na výslednom obrázku.
Zlé videnie teda spôsobí, že sa na fotografiách objavia väčšie veľkosti hviezd, ako sú tie, ktoré boli urobené počas dobrého videnia. Viditeľné merania sa nazývajú maximálna šírka polovice maxima alebo FWHM, Je to odkaz na najlepšie možné uhlové rozlíšenie, ktoré sa dá dosiahnuť optickým prístrojom na snímke s dlhou expozíciou a zodpovedá priemeru hviezdy. Najlepšia viditeľnosť poskytne priemer FWHM približne štyri (0,4) sekundy. Aby ste to dosiahli, musíte sa nachádzať vo vysokohorskom observatóriu alebo na malom ostrove, ako je Havaj alebo La Palma. Dokonca aj na týchto miestach je tento typ veľmi vysokej kvality viditeľný len zriedka.
Amatérski astronómovia sa tiež obávajú, že ich uvidia. Typicky musia amatéri tolerovať podmienky videnia, ktoré sú stokrát horšie ako tie, ktoré sú najlepšie pozorované zo vzdialených astronomických inštalácií. Je to ako porovnávať hrášok s bejzbalom v najextrémnejších prípadoch. To je dôvod, prečo amatérske fotografie nebies majú hviezdy, ktoré majú oveľa väčší priemer ako fotografie z profesionálnych observatórií, najmä ak astronómovia na záhrade používajú ďalekohľady s dlhou ohniskovou vzdialenosťou. To je tiež možné rozpoznať na širokouhlom poli, na ohniskovú vzdialenosť, na neprofesionálne snímky, keď sú zväčšené alebo študované pomocou lupy.
Amatéri môžu podniknúť kroky na zlepšenie svojho videnia odstránením teplotného rozdielu medzi miestnymi zdrojmi tepla a vzduchom nad ich ďalekohľadmi. Napríklad amatéri často pripravujú svoje nástroje vonku hneď po západe slnka a nechajú v nich sklo, plast a kov mať rovnakú teplotu ako okolitý vzduch. Posledné štúdie tiež ukázali, že veľa problémov so zrakom začína hneď nad primárnym zrkadlom ďalekohľadu. Ukázalo sa, že konštantný jemný prúd vzduchu prechádzajúci cez primárne zrkadlo výrazne zlepšuje teleskopické videnie. Predchádzanie nárastu telesného tepla pred ďalekohľadom tiež pomáha a lokalizovanie nástroja na tepelne priaznivom mieste, ako je napríklad otvorené pole trávy, môže priniesť prekvapujúce výsledky. Obojstranné ďalekohľady sú tiež lepšie ako teleskopy s primárnymi zrkadlami v dolnej časti trubice.
Aj profesionálni astronómovia vidia stratégie zlepšovania. Ich riešenia však bývajú mimoriadne drahé a tlačia obálku moderných technológií. Napríklad, keďže atmosféra nevyhnutne vedie k zlému videniu, už nie je priťahované uvažovať o umiestnení nad ňou ďalekohľadu na obežnú dráhu Zeme. Preto bol Hubbleov vesmírny teleskop postavený a vypustený z Cape Canaveral na palubu raketoplánu vyzývateľ v apríli 1990. Aj keď má primárne zrkadlo priemer iba asi sto palcov, vytvára ostrejšie obrazy, ako ktorýkoľvek teleskop na Zemi, bez ohľadu na jeho veľkosť. V skutočnosti sú obrázky Hubbleovho vesmírneho teleskopu meradlom, na základe ktorého sa merajú všetky ostatné teleskopické obrázky. Prečo sú také ostré? Hubbleove obrázky nie sú ovplyvnené videním.
Od uvedenia Hubbleovho vesmírneho teleskopu do prevádzky sa technológia výrazne zlepšila. V priebehu uplynulých rokov od svojho uvedenia americká vláda odtajnila svoju metódu na zaostrenie dohľadu špionážnych satelitov, ktoré udržujú prehľad o Zemi. Nazýva sa to adaptívna optika a vytvorila revolúciu v astronomických obrazoch.
Účinky videnia môžu byť v zásade potlačené, ak si strčíte ďalekohľad alebo zmeníte jeho zameranie v presnom opačnom smere ako nastiy spôsobené atmosférou. Vyžaduje si to vysokorýchlostné počítače, jemné servomotory a flexibilitu optiky. To všetko sa stalo možným počas deväťdesiatych rokov. Existujú dve základné profesionálne stratégie na zníženie účinkov zlých videní. Jeden mení krivku primárneho zrkadla a druhý posúva svetelnú cestu, ktorá dosahuje kameru. Obaja sa spoliehajú na monitorovanie referenčnej hviezdy blízko polohy, ktorú pozoruje astronóm, a pozorovaním toho, ako je referencia ovplyvnená videním, môžu rýchle počítače a servomotory zavádzať optické zmeny na hlavný ďalekohľad. Nová generácia veľkých ďalekohľadov sa pripravuje alebo stavia. Umožní pozemným prístrojom snímať vesmírne snímky, ktoré súperia s Hubbleovým teleskopom.
Jedna metóda sa vyznačuje stovkami malých mechanických piestov umiestnených pod nimi a rozložených cez zadnú časť relatívne tenkého primárneho zrkadla. Každá piestna tyč tlačí zadnú časť zrkadla tak nepatrne, že sa jeho tvar mení dosť nato, aby pozorovanú hviezdu vrátil do slepej uličky a dokonale zaostril. Druhý prístup používaný u profesionálnych ďalekohľadov je o niečo menej komplikovaný. Zavádza malé flexibilné zrkadlo alebo objektív umiestnený blízko kamery, kde je svetelný kužeľ relatívne malý a koncentrovaný. Vyklápaním alebo nakláňaním malého zrkadla alebo šošovky oproti sebe s blikaním referenčnej hviezdy možno problémy s videním odstrániť. Optické úpravy, ktoré iniciuje každé riešenie, sa uskutočňujú neustále počas pozorovacej relácie a každá zmena nastane za zlomok sekundy. Vďaka úspechu týchto technológií sa teraz považujú za možné obrovské pozemné teleskopy. Astronómovia a inžinieri predpokladajú ďalekohľady s ľahkými zbernými plochami, ako sú futbalové ihriská!
Je zaujímavé, že amatérski astronómovia majú tiež prístup k jednoduchej adaptívnej optike. Jedna spoločnosť so sídlom v Santa Barbare v Kalifornii bola priekopníkom vo vývoji jednotky, ktorá môže znížiť účinky zlých videní alebo nesprávneho zarovnania držiakov ďalekohľadu. Adaptívne optické zariadenia firmy spolupracujú s astronomickými kamerami a používajú malé zrkadlo alebo šošovku na posun svetla dosahujúceho zobrazovací čip.
Astronóm Frank Barnes III sa tiež zaujímal o to, keď vytvoril tento výrazný obraz hviezdokopa a hmloviny umiestnenej v súhvezdí Cassiopeia. Je to malá časť Hmloviny Duše, ktorá bola v J.L.E. označená ako IC 1848. Dreyerov pamätník, druhý indexový katalóg (IC) (publikovaný v roku 1908 ako doplnok k jeho pôvodným novým všeobecným a prvým indexovým kompiláciám).
Frank informoval, že jeho videnie bolo priaznivé a produkoval veľkosti hviezd s FWHM medzi 1,7 až 2,3 ″ za každú z jeho tridsaťjeden, tridsaťminútových expozícií. Všimnite si veľkosť hviezd na tomto obrázku - sú veľmi malé a pevné. Toto je potvrdenie primerane dobrého videnia!
Mimochodom, farby na tomto obrázku sú umelé. Rovnako ako mnoho astronómov trápených miestnym nočným znečistením svetla, Frank vystavil svoje obrázky pomocou špeciálnych filtrov, ktoré umožňujú, aby svetlo emitované určitými prvkami dosiahlo detektor fotoaparátu. V tomto príklade červená predstavuje sodík, zelená označuje vodík a modrá odhaľuje prítomnosť kyslíka. Stručne povedané, tento obrázok ukazuje nielen to, ako tento región vo vesmíre vyzerá, ale z čoho je vyrobený.
Je pozoruhodné, že Frank vytvoril tento pozoruhodný obrázok pomocou 6,3-megapixelového astronomického fotoaparátu a 16-palcového ďalekohľadu Ritchey-Chretien medzi 2. a 4. októbrom 2006.
Máte fotografie, ktoré chcete zdieľať? Uverejnite ich vo fóre pre astrofotografiu v časopise Space Magazine alebo im pošlite e-mail a my by sme ho mohli predstaviť v časopise Space Magazine.
Napísal R. Jay GaBany
