Киевский клуб любителей астрономии "Астрополис"

astromagazin.net
* *
Добро пожаловать, Гость. Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.
13 Декабря 2017, 01:33:37


Автор Тема: Дневные наблюдения  (Прочитано 4846 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

tlgleonid

  • Клуб Астрополис, Модератор
  • Оффлайн Оффлайн
  • Сообщений: 6618
  • Благодарностей: 404
Дневные наблюдения
« : 23 Января 2012, 17:53:02 »
. - .

   Наверно нет ни одного ребенка, который бы хотя бы раз не задумался о том, почему днем не видно звезд и куда они деваются. Ответ на этот вопрос был известен еще в глубокой древности. Звезды никуда не исчезают, просто они тонут в ярком дневном свете. А раз они не исчезают, значит можно попытаться их увидеть. Нужно только применить какую-то хитрость. Аристотель предположил, что если углубиться в какую-то глубокую пещеру, то в глаз будет попадать меньше рассеянного света и звезды можно будет увидеть. Позже, уже римский философ Плиний уже выдал эту гипотезу за проверенный факт, только вместо пещеры он предложил смотреть на звезды со дна глубокого колодца. Нужно отметить, что в античные времена не было традиции проверять умозаключения, а часто повторяемые утверждения априори считались истинными. Звезды со дна колодцев и глубоких шахт "видели" многие литературные герои, что позволило этому заблуждению прочно утвердиться в массовом сознании. Только в новое время ряд исследователей решились проверить правильность этой гипотезы. Например, Александр Гумбольт неоднократно предпринимал попытки увидеть звезды из глубоких шахт Сибири и Америки. Все попытки оказались безрезультатными. Почему это так, понять легко. Как бы глубоко мы не забирались в шахты или колодцы, мы не можем уменьшить яркость участка неба, на фоне которого мы ищем звезду. Не смотря на это, звезды днем увидеть все-таки можно, только ухищрения нужны немного другие. В их поиске мы имеем по сравнению с древними, ряд преимуществ в виде заметно более глубоких знаний в области физики и в виде совершенно иной технической базы.
   Для начала разберемся, почему же все-таки небо днем такое яркое. Солнечный свет проходит через атмосферу, которая состоит из газов (молекулы кислорода, азота и углекислого газа), водяного пара и частичек пыли. Рэлей показал, что частички света, фотоны, сталкиваясь с молекулами воздуха, меняют направление. Чем больше энергия фотона, тем на больший угол он может отклониться. Количество рассеянного света с уменьшением энергии фотонов растет пропорционально четвертой степени длины его волны. Соответственно, красные и желтые лучи рассеиваются незначительно, а голубые и фиолетовые намного сильнее. Солнце для нас выглядит из-за этого слегка желтоватым, а на восходе или закате - красноватым. Поскольку фиолетового света Солнце излучает крайне мало, в основном рассеиваются сине-голубые лучи. Именно поэтому, наше небо в ясную погоду такое сине-голубое. Рассеяние света на капельках воды и на пылинках носит совершенно другой характер. Когда размеры рассеивающих частиц заметно превышают длину света, рассеяние происходит одинаково для широкого диапазона длин волн. Когда в воздухе много пыли и влаги, небо приобретает белесый оттенок. Рассеиваясь на молекулах и на крупных частицах, свет распространяется по разным направлениям неравномерно. Чем больше угол, тем меньше рассеянного света. И это хорошо заметно. Чем ближе к Солнцу, тем выше яркость неба. Непосредственно возле солнечного диска небо где-то в 20 раз ярче, чем в 45 градусах от него. При этом, чем ближе к Солнцу, тем менее выражен голубой цвет и тем более белесый оттенок имеет небо. Раз, рассеявшись на молекуле воздуха, фотону ничего не мешает рассеяться на другой молекуле вновь. Из-за этого, при прочих равных условиях, яркость фона неба должна снижаться вплоть до угла в 90 градусов, а затем вновь нарастать. Яркость неба в противосолнечной точке примерно в два раза выше, чем в перпендикулярном к Солнцу направлении. Но в реальности на эту особенность накладывается еще одна: чем ниже участок неба к горизонту, тем больше толща атмосферы в этом направлении. Из-за этого яркость неба к горизонту возрастает, равно как возрастает белесость. Все эти три эффекта приводят к довольно сложному характеру распределения яркости рассеянного света по небесной сфере. Самый темный участок на небе находится недалеко от зенита на линии, проходящей через Солнце и зенит, но с противоположной от Солнца по отношению к зениту, стороны.
   Из всего вышесказанного можно сделать несколько выводов. Во первых, звезды днем нужно искать не где-нибудь, а вблизи зенита на удалении около 90 градусов от Солнца. А во вторых можно воспользоваться тем, что небо преимущественно голубое. Как уже было сказано, количество рассеянного света убывает с ростом длинны волны пропорционально 4 степени. Если воспользоваться красным фильтром, у которого средняя длина волны в 1.25 раза больше, чем у неба, то яркость неба можно снизить почти в 2.5 раза, то есть выиграть целую звездную величину. К сожалению, это радикально ситуацию не улучшит. Дело в том, что яркость неба в полдень составляет примерно -5m с квадратной минуты. Небольшое уменьшение этой величины невооруженному глазу не поможет. Придется искать дополнительные уловки.
   Еще одним союзником в нашем стремлении увидеть звезды днем является поляризованнность рассеянного света. Свет - это электромагнитная волна. И для каждой частички света можно указать плоскость, в которой происходят электромагнитные колебания. Солнечный свет неполяризован, то есть каждая из волн колеблется в своей плоскости. Но при отражении света от молекул воздуха свет становится поляризованным, то есть, электромагнитные колебания происходят в строго заданных направлениях. Если воспользоваться специальным поляризационным фильтром, можно выделить только компоненту света, перпендикулярную оси фильтра. Например, на расстоянии в 90 градусов от Солнца на продолжении линии, соединяющей Солнце и зенит, степень поляризации света достигает 85%. Это значит, что правильная ориентация фильтра позволит снизить яркость фона неба на 2 звездные величины. Скорее всего, даже самая яркая звезда неба Сириус все-таки останется, не смотря на все ухищрения, недостижимой, но увидеть яркую Венеру или Юпитер с помощью описанных приемов будет несравненно проще.
   Самым эффективным средством для снижения яркости фона неба является телескоп. Дело в том, что звезды имеют слишком малые угловые размеры и перестают быть точками только из-за дифракционных явлений и турбуленции. Если взять какой-либо телескоп, то с ростом увеличения яркость фона неба быстро снижается. Максимальная яркость фона неба наблюдается при, так называемом, равнозрачковом увеличении. Следует помнить, что днем диаметр зрачка равен примерно 2 миллиметрам, по этому такое увеличение численно равно половине диаметра объектива телескопа, выраженного в миллиметрах. На первый взгляд, при таком увеличении мы по сравнению с невооруженным глазом ничего не выиграем, поскольку яркость фона та же, что и для невооруженного глаза. Однако звезды становятся ярче, поскольку телескоп собирает больше света. Так, для небольшого телескопа с диаметром объектива 60мм количество собранного света по сравнению с невооруженным глазом возрастает в (60/2)^2=900 раз. А это почти 7 звездных величин. При увеличении в 60 крат яркость фона снизится еще в 4 раза и, следовательно, контраст звезды с фоном неба возрастет в 3600 раз или почти на 9 звездных величин. Если же мы установим увеличение меньше равнозрачкового, в зрачок попадет не весь собранный объективом свет. По этому, пока звезды остаются точками, выигрыш в контрасте равен квадрату увеличения. Ключевым условием является именно это: "пока звезды остаются точками". К сожалению, днем турбулентность воздуха заметно вырастает, и звездные изображения очень редко укладываются в угловую секунду. Посему, редко когда днем можно установить увеличение более 60 крат, а значит независимо от телескопа, мы не сможем выиграть более этих 9 звездных величин, то есть при хороших условиях телескоп сможет нам показать днем звезды слабее 4m. Преимущество здесь имеют малые телескопы, поскольку они менее подвержены влиянию турбуленции.
   Бытует мнение, что наблюдать звезды днем можно при определенных специальных условиях. Так, известно, что чем выше мы поднимемся над уровнем моря, тем тоньше слой атмосферы над головой. Многие задавали себе вопрос, а можно ли наблюдать звезды высоко в горах или с борта самолета. Действительно, уже на высоте полутора-двух километров небо приобретает какую-то глубокую синеву, а если подняться на высоту порядка 4 километров, оно приобретает сине-фиолетовый оттенок. Измерения показывают, что действительно на такой высоте яркость свечения неба падает более, чем в 5 раз по сравнению с равниной. А яркость неба в иллюминаторе самолета, летящего на высоте 10 километров, еще ниже и составляет всего 5% от яркости неба на уровне моря. Но даже этого мало! Ведь с каждой квадратной минуты приходит света не меньше, чем от звезды -1.5m. Только Сириус можно увидеть среди слепящей синевы, да еще Венеру, Юпитер и некоторые другие планеты в период максимума блеска. И то, нужно знать, куда смотреть.
   К особым условиям наблюдений можно отнести и моменты полных солнечных затмений. Действительно, когда лунный диск полностью закрывает диск Солнца и вокруг нашего дневного светила становится заметной изумительная по красоте солнечная корона, небо становится темно-фиолетовым. В это время можно видеть яркие звезды и планеты. Но только яркие.
   Единственный способ видеть днем звезды более слабые - это подняться выше атмосферы, туда, где кружатся спутники. Конечно, это для нас пока невозможно. Но уже с целого ряда спутников в сети можно получать изображение звездного неба. Но наиболее выразительны снимки с космического аппарата SOHO. На снимках мы можем видеть одновременно солнечный диск и звезды фона.
   Естественно, что дневные наблюдения звезд носят чисто спортивный интерес. Куда удобнее их наблюдать все-таки ночью.  Совсем иное дело - планеты и Луна. Планета может находиться в небольшой элонгации от Солнца и в ночное время быть просто невидимой. В дневное время могут происходить тесные сближения небесных тел или даже их покрытия. Даже моменты прохождения через центральный меридиан каких-то интересных объектов могут приходиться на дневное время. Поэтому рассмотрим, какие же все-таки небесные тела можно наблюдать днем. В первую очередь, это Луна. Ее мы можем часто видеть на утреннем или вечернем небе, когда Солнце еще довольно высоко. Особенно легко наблюдать Луну на светлом небе в высоком положении (утром осенью или вечером весной). Диск Луны на дневном небе малоконтрастен, детали видны хуже, но в телескоп можно увидеть на ее поверхности, по-прежнему, достаточно много.
   Также легко наблюдать на дневном небе Венеру. Ее яркость настолько велика, что диск планеты можно наблюдать даже на расстоянии в 5-6 градусов от диска Солнца. При этом всегда хорошо видна фаза планеты. Фаза видна даже лучше, чем в темное время суток, поскольку Венера находится высоко над горизонтом, а ее яркость не слепит глаза. Впервые я увидел Венеру на дневном небе еще в детстве, когда наблюдал за нею с момента ее появления еще до восхода Солнца и старался не упускать из виду. И мне удалось проследить за этой ярчайшей планетой нашего неба еще несколько часов после восхода Солнца.

(снимок Венеры на дневном небе в полдень)
Записан
Задокументировано наблюдение  >1500 Deepsky объектов.
ТАЛ75R, GSO 6" 1:4 +HEQ5Pro SynScan+Canon1000D+QHY6+фильтры R,V+Юпитер21М+QHY5, 265мм и 415 мм Добсоны HandMade+o3+hb+uhc+...
FAQ по любительской астрономии

tlgleonid

  • Клуб Астрополис, Модератор
  • Оффлайн Оффлайн
  • Сообщений: 6618
  • Благодарностей: 404
Re: Дневные наблюдения
« Ответ #1 : 23 Января 2012, 17:54:19 »
. - .

   Юпитер не настолько ярок, но и он хорошо виден на фоне дневного неба. Глазом Юпитер удается видеть после восхода Солнца еще несколько десятков минут, а в бинокль за ним можно следить гораздо дольше. В телескоп на Юпитере видны его полосы и большое красное пятно, хотя всякие тонкие детали уже начинают ускользать.
   Очень приятно выглядит в телескоп на дневном небе Марс. В моменты за несколько месяцев до противостояния Марс можно наблюдать утром высоко в небе уже после восхода Солнца. При этом хорошо видны основные детали поверхности: контуры морей и полярные шапки. Через несколько месяцев после противостояния Марс можно поймать вечером перед заходом Солнца на еще светлом небе, но поскольку за день воздух заметно прогрелся, изображения редко бывают спокойными, и Марс виден существенно хуже. При наблюдении Марса большую роль может сыграть красный или оранжевый светофильтр. С одной стороны он заметно повышает контраст деталей на поверхности планеты, а с другой - заметно снижает яркость неба.
   Всем известно, как трудно наблюдать Меркурий. Неуловимая планета видна в редкие дни низко над горизонтом, когда ее диск струится. Естественно, что велик соблазн попробовать понаблюдать эту планету на дневном небе, когда та расположена высоко в небе. Это не просто, но возможно. Меркурий имеет более низкую поверхностную яркость, чем Венера и лишь слегка выделяется на фоне неба. Помочь в его наблюдениях может желтый или оранжевый фильтр. Во время дневных наблюдений Меркурий показывает фазы, а при достаточном опыте можно надеяться увидеть и какие-нибудь детали на поверхности.
   При достаточно большом удалении от Солнца можно на дневном небе увидеть и Сатурн. Кольца вполне различимы, но в телескоп планета выглядит бледной и невзрачной. Желтый фильтр также помогает лучше увидеть планету. А вот невооруженным глазом Сатурн виден только в сумерках. Уран и Нептун днем в телескоп не видны.
   Днем можно наблюдать прохождение планет по диску Солнца: Меркурия и Венеры. Черное пятнышко Венеры видно через затемненное стекло или через гибкую пластинку дискеты прекрасно и невооруженным глазом. Для наблюдения Меркурия на солнечном диске достаточно небольшой оптической трубы или бинокля, снабженного солнечным фильтром. На дневном небе можно заметить наиболее яркие вспышки Иридиумов (спутников связи). Раз в двадцать-тридцать лет на дневном небе появляется комета настолько яркая, что ее прекрасно видно вместе с хвостом на дневном небе и даже на небольшом удалении от Солнца. Такими были кометы Икея-Сэки в сентябре 1965 года или комета МакНота в январе 2007 года. Очень редко можно наблюдать вспышки сверхновых в нашей галактике, в результате которых вспыхнувшая звезда прекрасно видна на дневном небе. Такой была, например,  сверхновая в 1054 году. Конечно, каждому хочется увидеть подобные объекты, или явления на дневном небе, но, увы, они слишком редки. Поэтому можно попробовать себя лишь на планетах и ярких звездах.
   Найти планеты и звезды днем, что бы их пронаблюдать, непросто. Наибольшей проблемой является попадание в область неба, где расположена интересующая нас звезда или планета. Ведь на дневном небе нет ориентиров. Только в редкие моменты тесных сближений Луны с планетами можно попробовать отловить планету, используя Луну, как ориентир. Во всех остальных случаях наводиться придется по координатным кругам. Если таковых на телескопе нет, то их нужно изготовить. Хорошим подспорьем будет использование готу. Тем не менее, даже наилучшая электроника и самые точные круги не помогут, если экваториальная монтировка выставлена на полюс неточно или не выровнена. Выровнять днем по звездам ее не получится. Лучше всего монтировку выставить на полюс ночью, а потом днем уже воспользоваться ночными трудами. Если невозможно оставить монтировку до утра, можно поставить метки, показывающие положение ног, а днем выставить монтировку телескопа по этим меткам. Для некомьютеризированных монтировок придется перед поиском планеты синхронизироваться с Солнцем. Для этого телескоп наводят на Солнце, устанавливают на часовом круге нужное положение, а потом переводят трубу уже на планету. Будьте очень осторожны. Даже мельком взглянув на Солнце без специального солнечного фильтра, Вы можете навсегда лишиться зрения. Предельно осторожным нужно быть и при поиске планеты, если она находится недалеко от Солнца. Ведь в этом случае можно в процессе покачивания трубы попасть в дневное светило.
   Если планета находится сравнительно недалеко от Солнца (до 30 градусов), можно регулировкой высоты и азимута монтировки добиться, что бы Солнце не смещалось в окуляре к северу или югу хотя бы минут 10. Для этого можно воспользоваться теми же приемами, что и при ночной настройке полярной оси. Особенно здорово, если на небе можно увидеть еще и Луну. Тогда перемещая трубу между Солнцем и Луной можно быстро понять, как скорректировать положение полярной оси.
   Но наведясь на место, где находится планета, не стоит рассчитывать на быстрый успех. Нас поджидает еще одна трудность - обеспечить точную фокусировку. Если ночью в поле зрения окуляра попадает множество искорок-звезд, то днем на бескрайнем голубом небе глазу просто незачто зацепиться. Мало того, нарушается аккомодация глаза и если достаточно долгое время в окуляр невидно ничего, то даже если там вдруг появится планета, мы ее можем не заметить, поскольку глаз расфокусирован. Именно по этому, мы должны обеспечить очень точную фокусировку. Фокусер должен иметь точные метки для положения фокуса основных окуляров. Можно также предварительно сфокусироваться по удаленным земным объектам. Сфокусироваться можно также по диску Луны или Солнца (обязательно с фильтром!!!).
Записан
Задокументировано наблюдение  >1500 Deepsky объектов.
ТАЛ75R, GSO 6" 1:4 +HEQ5Pro SynScan+Canon1000D+QHY6+фильтры R,V+Юпитер21М+QHY5, 265мм и 415 мм Добсоны HandMade+o3+hb+uhc+...
FAQ по любительской астрономии

angant

  • Оффлайн Оффлайн
  • Сообщений: 16
  • Благодарностей: 0
    • Длительные начинания астронома любителя
Re: Дневные наблюдения
« Ответ #2 : 24 Января 2012, 09:31:16 »
. - .

Спасибо.
Очень познавательно.
Записан
SW 1309 eq2

SP

  • Клуб Астрополис, Модератор
  • Оффлайн Оффлайн
  • Сообщений: 3364
  • Благодарностей: 383
Re: Дневные наблюдения
« Ответ #3 : 21 Марта 2012, 05:40:04 »
. - .

Цитировать
Если воспользоваться специальным поляризационным фильтром, можно выделить только компоненту света, перпендикулярную оси фильтра. Например, на расстоянии в 90 градусов от Солнца на продолжении линии, соединяющей Солнце и зенит, степень поляризации света достигает 85%. Это значит, что правильная ориентация фильтра позволит снизить яркость фона неба на 2 звездные величины. Скорее всего, даже самая яркая звезда неба Сириус все-таки останется, не смотря на все ухищрения, недостижимой, но увидеть яркую Венеру или Юпитер с помощью описанных приемов будет несравненно проще.
Несколько дней назад пробовал отыскать Юпитер (46 гр. от Солнца) на светлом небе с помощью поляризационного фильтра. Фон неба при определённом положении фильтра темнее (примерно 30%) , но "замечаемость" планеты не улучшается, так фильтр "съедает" часть яркости не только фона, но и самого Юпитера.
Планета была найдена Н.Г. без фильтра  во время захода Солнца под горизонт.
Записан
бино 20х80, МТО-1000, "Мицар", самодельные 150, 265, 500-мм добсоны, SW-120/600, SW-25012 EQ6, QHY-5,-6, Canon 350Da
300 комет, >1000 дипов

tlgleonid

  • Клуб Астрополис, Модератор
  • Оффлайн Оффлайн
  • Сообщений: 6618
  • Благодарностей: 404
Re: Дневные наблюдения
« Ответ #4 : 21 Марта 2012, 13:54:58 »
. - .

Несколько дней назад пробовал отыскать Юпитер (46 гр. от Солнца) на светлом небе с помощью поляризационного фильтра. Фон неба при определённом положении фильтра темнее (примерно 30%) , но "замечаемость" планеты не улучшается, так фильтр "съедает" часть яркости не только фона, но и самого Юпитера.
Планета была найдена Н.Г. без фильтра  во время захода Солнца под горизонт.
Все верно. В тексте я упомянул о том, что поляризация света неба очень неоднородна. 46 градусов от Солнца - очень мало. Оптимально 80-100 градусов и при определенном положении Солнца и планеты.
Записан
Задокументировано наблюдение  >1500 Deepsky объектов.
ТАЛ75R, GSO 6" 1:4 +HEQ5Pro SynScan+Canon1000D+QHY6+фильтры R,V+Юпитер21М+QHY5, 265мм и 415 мм Добсоны HandMade+o3+hb+uhc+...
FAQ по любительской астрономии