Помоги проекту - поделись книгой:
Опасны и фильтры, надевающиеся на окуляр телескопа. Из-за того, что они располагаются в непосредственной близости от точки фокуса, они тоже могут лопнуть, причем в момент наблюдения.
Наиболее безопасны апертурные солнечные фильтры, надеваемые на объектив телескопа. Они отсекают 99,999 % солнечного света, причем делают это на входе в трубу. Таким образом, и глаза наблюдателя, и внутренность телескопа защищены, конечно, при условии надежного крепления оправы фильтра. Апертурные фильтры делаются из специального стекла или специальной гибкой пленки. В последнем случае пленку можно купить отдельно и изготовить фильтр самостоятельно. Наиболее известны среди российских любителей астрономии пленки марок Baader Planetarium Astrosolar и Seymour Solar.
Существуют фильтры, а также специальные любительские телескопы, например марки Coronado, позволяющие наблюдать Солнце в спектральной линии водорода H-альфа. Это позволяет, например, наблюдать протуберанцы вне затмения, а также факелы, яркие активные области и другие детали поверхности Солнца, например грануляцию — невидимые с применением обычных фильтров. К сожалению, из-за высокой цены (в среднем порядка нескольких тысяч долларов) телескопы Coronado и другие телескопы с фильтрами Н-альфа доступны очень небольшому числу любителей астрономии.
Многие организации любителей астрономии систематически занимаются наблюдениями Солнца, объединяя в своих рядах множество людей. Например, секция наблюдателей Солнца существует в Американской ассоциации наблюдателей переменных звезд (https://www.aavso.org/solar). В ее работе принимают участие более 100 любителей и профессионалов на 6 континентах. Они обеспечивают слежение за Солнцем в любой момент времени и независимо от погоды — если Солнце не видно в одной точке земного шара, оно обязательно видно где-то еще! Одно из основных направлений работы «солнечных» наблюдательских объединений — мониторинг солнечных пятен. Ведется учет числа групп солнечных пятен и общего количеств отдельных пятен.
Астрономам-любителям доступен еще один интересный, хотя и трудоемкий, и требующий технической грамотности метод исследования солнечной активности. Речь идет об отслеживании так называемых внезапных ионосферных помех. Соответствующая программа AAVSO состоит из наблюдателей, которые следят за радиостанциями, передающими на сверхдлинных волнах (VLF), для обнаружения внезапного улучшения их сигналов. Так ионосфера Земли реагирует на интенсивное рентгеновское и ультрафиолетовое излучение во время солнечной вспышки. Возмущение ионосферы усиливает распространение VLF-радиоволн, которые отражаются от нее. Контролируя уровень сигнала далекого VLF-передатчика, наблюдатели регистрируют внезапные ионосферные возмущения, которые свидетельствуют о произошедшей солнечной вспышке. Все станции мониторинга в рамках программы AAVSO построены самими любителям.
4. Затмения
Двигаясь по орбите вокруг Земли, Луна иногда оказывается точно между Землей и Солнцем, закрывая собой солнечный диск. Такое явление называется солнечным затмением. Кроме того, Луна может оказаться и в тени Земли. Тогда происходит лунное затмение.
Эти явления пугали людей в древности, и пугаться было чего: средь бела дня гаснет Солнце или Луна, спокойно сияющая в ночи, начинает покрываться серой тенью, а потом становится похожей на тлеющий уголь… Сколько раз затмения оставались в хрониках и летописях как «знамения» — иногда радостные, но чаще зловещие.
В наши дни тоже приходится слышать о «дурном» или «благоприятном» влиянии затмений — от астрологов. Однако с точки зрения науки вообще и астрономии в частности, затмения не оказывают никакого влияния на жизнь Земли за исключением кратковременных метеорологических явлений во время полного солнечного затмения.
Как происходит полное солнечное затмение?
Солнечные затмения происходят в новолуние, но не каждое новолуние годится для этого. Поскольку плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости орбиты Земли на 5 градусов, в момент новолуния Луна проходит то выше плоскости орбиты Земли, то ниже. И лишь иногда в момент новолуния Луна точно пересекает плоскость земной орбиты. Тогда и случаются солнечные затмения. Точки пересечения плоскостей земной и лунных орбит называются узлами лунной орбиты, и солнечное затмение может случиться, когда Луна находится не далее чем в 12 градусах от одного из них.
Тень Луны, бегущая по земной поверхности, не превышает в диаметре 270 км. Если наблюдатель находится в полосе тени, он видит полное солнечное затмение, при котором Луна полностью скрывает Солнце, небо темнеет, и на нём могут появиться планеты и яркие звёзды. Полная фаза длится всего несколько минут. Лунная тень бежит по земной поверхности со скоростью около 1 км/с. Космонавты с орбиты могут наблюдать на поверхности Земли бегущую тень от Луны. В Интернете доступны снимки лунной тени с геостационарных спутников.
Вокруг темного пятна тени Луны располагается область полутени. Из местностей, которые попадают в эту область, наблюдаются частные (частичные) фазы затмения. Луна закрывает лишь часть солнечного диска.
Если затмение хотя бы где-то на поверхности Земли может наблюдаться как полное, оно называется полным. Если затмение может наблюдаться только как частное (такое бывает, когда конус тени Луны проходит вблизи земной поверхности, но не касается её), затмение классифицируется как частное. Если Луна во время затмения находится вблизи апогея своей орбиты, то есть дальше от Земли, чем в среднем, она может не закрыть полностью солнечный диск, который выглядывает из-за нее, как кольцо. Такое затмение называют кольцеобразным. В этом случае не темнеет небо, не видны солнечная корона и звезды.
Благодаря удачному совпадению, в настоящее время видимые диаметры Солнца и Луны при наблюдении их с Земли почти равны (около 30 угловых минут). Это позволяет Луне закрывать яркий диск Солнца целиком, в то же время оставляя открытыми внешние слои солнечной атмосферы — хромосферу и корону, которые делают зрелище особенно эффектным.
Под действием приливных сил Луна постепенно отдаляется от Земли. Через 600 миллионов лет она настолько удалится от нашей планеты, что полное солнечное затмение станет невозможно, но пока мы можем наблюдать эти захватывающие астрономические явления.
Человек, который находится в полосе лунной тени, видит примерно следующее:
Первое касание. Едва заметная выщербинка появляется на западной стороне Солнца. Начинаются частные (частичные) фазы затмения. Простым глазом еще незаметно никакой разницы в освещении.
Спустя примерно полчаса, когда Солнце закрывается наполовину, голубизна неба немного тускнеет. Освещение приобретает стальной оттенок.
Примерно за 15 минут до наступления полной фазы затмения небо к западу от Солнца становится темнее, чем к востоку. Так проявляется близкая тень Луны, бегущая по земной поверхности.
Солнце, имеющее вид узкого полумесяца, все еще очень яркое, но голубизна неба, постепенно насыщаясь, переходит в синевато-серый или фиолетовый цвет.
Пять минут до полного затмения. Полумесяц Солнца становится искрящейся белой узкой полоской.
Минуты переходят в секунды. Края яркой полосы Солнца разбиваются на отдельные пятна ослепительно белого света — последние лучи Солнца, пробивающиеся сквозь глубокие лунные долины. Справа от полумесяца может угадываться круглый силуэт луны, обрамленный опалово-белым свечением, который создает ореол вокруг потемневшего Солнца.
Затем остается лишь одна ярка точка, как бриллиант. Этот момент получил название «бриллиантового кольца». Точка стремительно уменьшается и гаснет.
Наступило полное затмение! На месте Солнца виден черный диск. Он окружен жемчужно-белым свечением короны, яркость которой примерно в два раза меньше, чем у полной Луны. По краям черного диска — красноватые протуберанцы, выбросы газы и плазмы над поверхностью Солнца.
Становится достаточно темно для того, чтобы увидеть Венеру, Меркурий и другие яркие планеты и звезды (примерно до 2 величины). По всему горизонту видно заревое кольцо — желтая полоска светлого неба — свидетельство того, что там находятся области, где затмение неполное.
Полная фаза подходит к завершению. На западе светлеет, в то время как на востоке темнота сгущается и убывает в сторону горизонта. В западной части Луны появляются выступы. Кромка Луны светлеет.
Неожиданно вновь вспыхивает бриллиантовое кольцо, потом светящихся точек становится несколько, затем Солнце опять становится полумесяцем, который быстро растет… Темная тень Луны пропадает на востоке.
Наблюдение солнечного затмения
При съемке солнечного затмения актуальны все те же меры предосторожности, что и при обычных наблюдениях и фотографировании Солнца. Нужно помнить, что даже 1 % солнечной поверхности, которая все еще видна из-за края лунного диска, светит в 10 000 раз ярче полной Луны. Длительное наблюдение в таких обстоятельствах способно непоправимо повредить сетчатку глаза. Никогда не смотрите на Солнце без надежных светофильтров вне фазы полного солнечного затмения!
Солнцезащитные очки, применяемые в быту, не являются светофильтрами. Они могут способствовать расслаблению глаз и снижению их усталости в яркий солнечный день, но даже не думайте об их использовании для наблюдения за Солнцем. Они плохо или совсем не защищают глаза. Опасно даже применение стекла, используемого в защитных масках для сварщиков. Возможно только применение специальных светофильтров, поглощающих большую часть инфракрасного и ультрафиолетового излучений.
Частные фазы затмения можно также наблюдать методом проекции, аналогично обычным наблюдениям солнечных пятен.
Один из безопасных способов наблюдения за Солнцем во время частного затмения — или в любое другое время — это применение «камеры-обскуры» — прибора, позволяющего получить изображение Солнца методом проекции, но при этом не имеющего линз. Существуют сложные камеры-обскуры, которые можно сделать из картонных коробок, но полностью пригодный (и мобильный) вариант — это использование двух тонких плотных кусков белого картона. Необходимо проделать маленькую сквозную дыру в одном из кусков картона и направить солнечный свет через эту дыру на второй кусок картона, находящийся под ним. Он будет служить экраном.
Эффект камерыобскуры: солнечные блики в виде серпа во время затмения
Образуется перевернутое изображение Солнца. Для увеличения изображения необходимо поместить экран подальше от отверстия. Не расширяйте отверстие, иначе оно не сможет фокусировать изображение Солнца. При наблюдении стойте спиной к Солнцу. Солнечный свет должен проходить над вашим плечом сквозь отверстие и формировать изображение на находящемся под ним картонном экране. Ни в коем случае нельзя смотреть на Солнце через отверстие!
Природная камера-обскура — это солнечные блики в тени деревьев, которые мы видим под ногами. Они неслучайно имеют круглую форму, каждый из них — это маленькое изображение Солнца. Во время частных фаз затмения они тоже принимают форму солнечного серпа.
Можно наблюдать частные фазы затмения и с помощью обыкновенного кухонного дуршлага. Если поместить его на достаточно далекое расстояние от пола или стены, так чтобы он отбрасывал тень, но она уже не была очень четкой, световые пятна от дырочек тоже приобретут форму затмившегося Солнца.
Фотографии солнечного затмения можно получить с помощью обычных цифровых камер, соблюдая следующие меры предосторожности (оптика и электроника подвержены таким же опасностям воздействия прямых солнечных лучей, как и телескопы).
Используйте нейтрально-серый светофильтр (ND-фильтр). Этот фильтр представляет собой темное стекло, накручивающееся на объектив. ND-фильтры бывают различной плотности (различной степени затемнения). Для наших целей лучше брать фильтры довольно темные, с маркировкой ND16 — ND1000. Такой фильтр убережет и камеру, и ваши глаза при съемке через видоискатель. Лучше использовать качественный фильтр, изготовленный не из пластика, а из оптического стекла. Не направляйте фотоаппарат на Солнце в течение длительного времени. Быстро наводимся, снимаем, отводим объектив в сторону.
Не используйте длительные выдержки (длиннее 1/30 с). Во-первых, это бесполезно, и вы скорее всего получите сильно пересвеченный кадр. Во-вторых, чем длиннее выдержка — тем больше времени матрица фотоаппарата будет греться под интенсивными солнечными лучами.
Реальную опасность при съемке Солнца представляют телеобъективы (фокусное расстояние более 70 мм экв.). Чем больше фокусное расстояние, тем крупнее у нас в кадре будет получаться Солнце и тем более интенсивный поток света от него будет проходить в объектив. Значит и риск повредить глаза и аппаратуру возрастает. С другой стороны, широкоугольными объективами можно снимать без опаски: с ними риск повредить аппарат практически равен нулю. Чем более длиннофокусный объектив вы используете (чем с большим зумом снимаете), тем внимательнее стоит прислушаться к данным советам. Сверхширокоугольные объективы опасности не представляют.
Полную фазу затмения можно снимать без светофильтра, однако всегда следует помнить о том, что она очень быстро заканчивается.
Полные солнечные затмения до 2050 г.
Лунные затмения
Эти явления не такие эффектные, как солнечные затмения, но тоже представляют большой интерес как для ученых, так и для астрономов-любителей.
Лунное затмение наступает, когда Луна попадает в конус земной тени. Явление это может произойти только в полнолуние, но, как и в случае с солнечным затмением, необходима еще и близость Луны к одному из узлов ее орбиты.
Лунные затмения, как и солнечные, бывают полными и частными. При полной фазе Луна полностью входит в тень Земли, при частной, как следует из названия, — лишь частично. Кроме того, бывают полутеневые лунные затмения, когда Луна проходит лишь сквозь полутень Земли, не касаясь тени. В этом случае потемнение лунного диска практически незаметно для невооруженного глаза, и лишь иногда, когда Луна подходит близко к границе тени, становится заметно небольшое потемнение с одного края.
Ширина конуса земной тени на расстоянии лунной орбиты — примерно 2,5 диаметра Луны. Поэтому продолжительность полной фазы у лунного затмения намного больше, чем у солнечного. Она может достигать 108 минут, если Луна проходит через центр земной тени.
Другое отличие лунных затмений от солнечных состоит в том, что их можно наблюдать из любого места на Земле, где Луна в этот момент находится над горизонтом, и всюду она выглядит практически одинаково, в то время как солнечные наблюдаются вдоль довольно узкой полосы, и величина фазы затмения (степень закрытия солнечного диска) для каждой местности своя.
Затмение начинается с потемнения края лунного диска. Тень покрывает Луну, и в какой-то момент она становится похожа на обычный лунный полумесяц в фазе первой четверти. Несведущие люди, посмотрев в это время на небо, могут не заметить ничего необычного, хотя те, кто хоть немного знаком с астрономией, наверняка обратят внимание, что этот полумесяц виден не в том месте и не в то время, когда может быть видна данная фаза, а наиболее наблюдательные заметят, что и ориентация, и форма тени все-таки отличаются от обычных.
Затем серп продолжает уменьшаться. При больших фазах он уже не похож на обычные фазы Луны — становится видно, что тень «срезает» ее, оставляя лишь маленький кусочек.
Во время полной фазы лунного затмения Луна почти всегда не гаснет полностью, а остается видимой, но цвет ее меняется. Дело в том, что солнечные лучи, преломляясь в земной атмосфере, частично освещают Луну и во время затмения (в небе Луны в это время висит тёмная Земля. окруженная ярким ободком атмосферы). Преломляются в основном красные лучи (синие рассеиваются в земной атмосфере), поэтому цвет Луны варьируется от темно-серого или коричневого (когда Луна находится близ центра земной тени) до медно-красного или оранжевого.
Для оценки цвета и яркости Луны во время затмения используется шкала Данжона:
Наблюдения лунных затмений могут принести некоторую научную пользу, так как дают материал для изучения структуры земной тени и состояния верхних слоев атмосферы Земли. Любительские наблюдения частных лунных затмений сводятся к точной регистрации моментов касаний, фотографированию, зарисовкам и описанию изменений яркости Луны и лунных объектов в затмившейся части Луны. Моменты касания лунного диска с земной тенью и схождения с нее фиксируются (с возможно большей точностью) по часам, выверенным по сигналам точного времени. Необходимо отмечать и контакты земной тени с крупными объектами на Луне. Наблюдения можно проводить невооруженным глазом, в бинокль или телескоп. Конечно же, наибольшая точность достигается при наблюдении в телескоп. Для регистрации контактов затмения необходимо установить на телескопе максимальное для него увеличение и направить его на соответствующие точки касания диска Луны с земной тенью за несколько минут до предсказанного момента. Все записи заносятся в журнал наблюдений.
Если в распоряжении любителя астрономии имеется фотоэкспонометр (прибор, измеряющий яркость объекта), то с его помощью можно построить график изменения яркости лунного диска в течение затмения. Для этого надо установить экспонометр так, чтобы его чувствительный элемент был направлен точно на диск Луны. Показания прибора снимаются через каждые 2–5 минут и записываются в таблицу тремя столбцами: номер замера яркости, время и яркость Луны. По окончании затмения, используя данные таблицы, можно будет вывести график изменения яркости Луны во время этого астрономического явления. В качестве экспонометра можно использовать любой фотоаппарат, где имеется система автоматического экспонирования со шкалой экспозиций.
Фотографирование явления можно производить любым фотоаппаратом, имеющим съемный объектив. При съемке затмения объектив из фотоаппарата удаляется, а корпус аппарата прилаживается к окулярной части телескопа при помощи переходника. Это будет съемка с окулярным увеличением. Если объектив вашего фотоаппарата несъемный, то можно просто приставить аппарат к окуляру телескопа, но качество такого снимка будет хуже. При наличии у вашего фотоаппарата или видеокамеры функции Zoom необходимость в дополнительных увеличительных средствах, как правило, отпадает, т. к. размеры Луны при максимальном увеличении такой камеры достаточны для съемок.
Тем не менее лучшее качество снимков получается при фотографировании Луны в прямом фокусе телескопа (вынув окуляр и поместив на его место фотоаппараь со снятым объективом). В такой оптической системе объектив телескопа автоматически становится объективом фотоаппарата, только с большим фокусным расстоянием.
5. Меркурий и Венера
Яркие, видимые невооруженным глазом планеты, как правило, становятся одними из первых объектов, которые начинающий любитель астрономии учится находить на небе и наблюдает в имеющиеся оптические приборы. Набравшись опыта, можно найти в телескоп и далекие гиганты — Уран и Нептун, а кое-кто из любителей имеет возможность наблюдать «разжалованный» в карликовые планеты Плутон и его «собратьев». Мы поведем рассказ о планетах в порядке их удаленности от Солнца.
Вначале — о двух так называемых внутренних планетах. Они называются так потому, что их орбиты расположены ближе к Солнцу, чем земная орбита, т. е. лежат внутри нее. Эти планеты — Меркурий и Венера.
Меркурий, детали его поверхности и модель внутреннего строения планеты. По материалам аппарата «Мессенджер»
Меркурий
Из-за своей близости к Солнцу Меркурий — довольно сложный объект для наблюдений, недаром среди любителей астрономии популярно его прозвище — «неуловимая планета». На земном небе он не отходит от Солнца больше чем на 28,3°. В средних широтах Меркурий всегда виден на фоне зари, и только вблизи экватора, где сумерки длятся меньше, иногда сияет и на потемневшем небе.
Поделиться книгой: