1889. aasta juunis, umbes aasta enne tema enneaegset surma, valmis hiilgav Hollandi postimpressionist Vincent Van Gogh raevukalt Tähine öö viibides Lõuna-Prantsusmaal asuvas vaimse varjupaiga Saint-Paul de Mausole kloostris. Maalil on kujutatud alandlikku küla, mis on asustatud laineliste küngaste sinise vaikuse ja maagilise taeva vahel, mis on täidetud komeedikujuliste pilvede ja kärgtähtedega, mille suurus on Ferrisrattad. Ehkki Van Gogh müüs oma elu jooksul ainult ühte maali, on sellest hindamatust kunstiteosest saanud ikoon. Selles haaras ta lapsemeelse imet, mida täiskasvanud saavad ära tunda selle eest, kes pole õues seisnud ja keda on õõtsutanud pea kohal tähistavad säravad tähed. Ilusad sügavkosmosepildid võivad astronoomiahuvilistest sarnaseid elevusi esile kutsuda. Neid tootvad fotograafid tunnevad aga tähtede vastu rohkem huvi, kui nad on rahulikud.
Tähine öö (1889) polnud ainus Van Goghi loodud maal, millel oli kujutatud öist tugevdust. Tegelikult polnud see lõuend tema lemmik, kuna see polnud nii realistlik, kui ta algselt oli ette kujutanud. Näiteks aasta varem tootis ta Tähine öö üle Rhone (1888) ja Kohviku terrass öösel (1888). Mõlemal neist on ühiseid elemente, kuid mõlemad on ka ainulaadsed - varasemates versioonides on inimesi ja näiteks tähed võtavad vähenenud rolli. Sellegipoolest on kõik need kolm teost paelunud miljoneid ja iga päev koguneb sadu kunstisõpru nende ümber oma vastavatesse muuseumitesse, tehes isiklikke tõlgendusi endale ja teistele, kes seda kuulavad.
Huvitav on see, et see, mis teeb meeldejääva kunsti, võib viia ka unustamatute astronoomiliste piltideni. Täpsemalt, iga Van Goghi maali pimestav ilutulestik tähistab tähti, mis säravad ja vilguvad.
Me elame gaaside ookeani põhjas, mis koosneb peamiselt lämmastikust (78%), hapnikust (21%) ja argoonist (1%) ning hulgaliselt muudest komponentidest, sealhulgas vesi (0–7%), kasvuhoonegaasid või osoon (0–0,01%) ja süsinikdioksiid (0,01–0,1%). See ulatub Maa pinnast ülespoole umbes 560 miili kõrgusele. Maa orbiidilt vaadatuna paistab meie atmosfäär pehme sinise särana otse meie planeedi silmapiiri kohal. Kõiki asju, mida me täheldame ja mis eksisteerivad väljaspool meie planeeti - Päike, Kuu, lähedalasuvad planeedid, tähed ja kõik muu, vaadeldakse selle vahepealse meediumi kaudu, mida me nimetame atmosfääriks.
See on pidevalt liikumises, muudab tihedust ja koostist. Atmosfääri tihedus suureneb Maa pinnale lähenedes, ehkki see pole sugugi ühtlane. Valguse ületamisel toimib see ka nagu prisma. Näiteks on valguskiired kõverad, kui nad läbivad erineva temperatuuriga piirkondi, painutades külmema õhu poole, kuna see on tihedam. Kuna soe õhk tõuseb ja jahedam õhk laskub, jääb õhk turbulentseks ja seega muudavad kosmosest tulenevad kiired pidevalt suunda. Me näeme neid muutusi tähekestena.
Lähemal maapinnale, horisontaalselt puhuvad jahedamad või soojemad tuuled võivad tekitada ka kiireid õhutiheduse muutusi, mis juhuslikult muudavad valguse kulgevat teed. Seega aitavad neljast nurgast puhuvad tuuled kaasa ka tähtede hüppamisele. Kuid õhk võib põhjustada ka tähtede kiire fookuse nihkumise, põhjustades nende äkilist hämardamist, heledamaks muutumist või värvi muutmist. Seda efekti nimetatakse stsintillatsiooniks.
Huvitav on see, et õhk võib olla liikumises, kuigi me ei saa tunda selle tuult - tuulejõud, mis asuvad kõrgel meie pea kohal, võivad põhjustada tähtede raputamist. Näiteks jugavool, suhteliselt kitsaste maakera piirideta hoovuste riba, mis asub umbes kuus kuni üheksa miili üles, muudab pidevalt oma asukohta. Üldiselt puhub see läänest itta, kuid selle põhja-lõuna suhteline seisund on pidevas muutumises. Selle tagajärjeks võivad olla väga ebastabiilsed atmosfääritingimused, mida maapinnal ei ole võimalik tajuda, kuid kui joogivoog voolab üle teie asukoha, tekitab taevakeha, mis on täidetud twinklers'iga!
Kuna planeedid on tähtedest lähemal, võib nende suurust vaadelda kui ketast, mis on suurem kui tuuleturbiini põhjustatud murdumisnäitaja nihe. Seetõttu vilguvad nad või harva teevad seda ainult äärmuslikes tingimustes. Näiteks vaadatakse nii tähti kui ka planeete läbi horisondi lähedal asuvate paksemate atmosfääri kihtide kui nende kohal. Seetõttu säravad ja tantsivad mõlemad tõustes või loojudes, kuna nende valgus läbib palju tihedamat õhukogust. Sarnane efekt ilmneb kaugete linnatulede vaatamisel.
Pilgutust, mida me täht-öödel näeme, on teleskoobi abil sadu kordi suurendatud. Tegelikult võib pilgutamine nende instrumentide tõhusust tõsiselt vähendada, kuna kõik, mida saab jälgida, on fookusest väljas, juhuslikult liikuvad valguse plekid. Mõelge, et enamik astronoomilisi fotosid on loodud kaamera katiku minuti või tunni jooksul lahti hoidmisega. Nii nagu peate oma objektile meelde tuletama, et ta pildistamise ajal paigal oleks, tahavad astronoomid, et tähed jääksid liikumatuks, ka nende fotod on määrdunud. Üks põhjus, miks vaatluskeskused asuvad mäetippudel, on õhu vähendamine, mida nende teleskoobid peavad läbi laskma.
Astronoomid tähistavad atmosfääri turbulentsi mõju kui nägemine. Nad saavad fototähtede läbimõõdu arvutamise teel mõõta selle mõju oma vaatele ruumile. Näiteks kui tähepilti saaks teha silmapilkse säritusega, siis ilmuks täht teoreetiliselt ühe valguse punktina, kuna tänaseni ei suuda ükski teleskoop tähe tegelikku ketast lahendada. Staarpiltide tegemiseks on aga vaja pikka säritust ja kui kaamera katik on avatud, põhjustab vilkumine ja stsintillatsioon tähe ümberringi tantsimise ning liikumise fookusest välja ja välja. Kuna tähed on juhuslikud, kipub täht looma ümara mustri, mis on sümmeetriline selle tegeliku asukoha keskel.
Saate seda ise näidata, kui teil on hetk ja olete uudishimulik. Näiteks kui võtate näiteks pliiatsi või võlumärgi, mis on lühikese nööriga seotud nööpnõela külge kinnitatud papitüki või väga raske paberi külge, siis nihutage kirjutusvahendit nööpnõela eemaldamata, aja jooksul loote midagi, mis näeb välja umbes nagu ring. Teie ümmarguse logi tulemuseks on see, et string piirab teie maksimaalset kaugust kesknööbist. Mida pikem nöör, seda suurem on ring. Tähed käituvad niimoodi, kuna nende valgus salvestatakse pika särituse fotoga. Hea nägemine loob lühikese optilise stringi (halb nägemine muudab stringi pikemaks), tähe tegelik asukoht muutub keskseks nööpnõelaks ja täht käitub nagu kirjutusinstrument, mille valgus jätab jälje kaamera pildistuskiibile. Seega, mida kehvem on nägemine ja mida rohkem särituse ajal tantsitakse, seda suurem on lõppkujul olev plaat.
Seega põhjustab halb nägemine fotode tärnide suuruse suuremaks kui hea nägemise ajal tehtud tähed. Mõõtmiste nägemist nimetatakse täislaiuseks pooleks maksimaalseks või FWHM. See on viide parimale võimalikule nurgalahutusele, mille pika optilise instrumendiga pika säripildi korral võimalik saavutada, ja see vastab tähe suurusele. Parim nägemine annab FWHM-i läbimõõdu umbes punkt-neli (.4) kaaresekundit. Kuid selle saamiseks peaksite asuma kõrgel kõrgusel asuvas observatooriumis või väikesel saarel, näiteks Hawaiil või La Palmal. Isegi nendes asukohtades on seda tüüpi väga kvaliteetsed nähtavused harva.
Ka amatöör-astronoomid on mures nägemise pärast. Tavaliselt peavad amatöörid taluma nägemistingimusi, mis on sadu kordi halvemad kui kõige kaugematest astronoomilistest installatsioonidest. See on nagu herne ja pesapalli võrdlemine kõige äärmuslikumatel juhtudel. Seetõttu on taevastel amatöörfotodel tähed, mille läbimõõt on palju suurem kui professionaalsetes vaatluskeskustes, eriti kui tagaaias astronoomid kasutavad pikkade fookuskaugustega teleskoope. Seda saab ära tunda ka laias valdkonnas, lühikese fookuskaugusega, mitteprofessionaalsetel piltidel, kui neid suurendatakse või suurendusklaasiga uuritakse.
Amatöörid saavad astuda samme oma nägemise parandamiseks, kõrvaldades temperatuuride erinevuse kohalike soojusallikate ja õhu vahel nende teleskoopide kohal. Näiteks valmistavad amatöörid sageli oma instrumente väljastpoolt vahetult pärast päikeseloojangut ja lasevad neis klaasil, plastikul ja metallil saada ümbritseva õhuga sama temperatuur. Värsked uuringud on ka näidanud, et paljud nägemisprobleemid saavad alguse just teleskoobi esmase peegli kohal. On tõestatud, et pidev õrn õhuvool, mis läbib primaarpeeglit, parandab märkimisväärselt teleskoopilist nähtavust. Kehasoojuse tõusu takistamine teleskoobi ees aitab ka ja instrumendi paigutamine termiliselt sõbralikku kohta, näiteks avatud rohuväljale, võib anda üllatavaid tulemusi. Ka avatud küljega teleskoobid on paremad kui need, mille primaarsed peeglid asuvad toru põhjas.
Professionaalsed astronoomid näevad ka parendusstrateegiaid. Kuid nende lahendused kipuvad olema eriti kallid ja tõukavad kaasaegse tehnoloogia ümbrikku. Näiteks kuna atmosfäär tekitab paratamatult halba nähtavust, pole enam vaja kaaluda teleskoobi paigutamist selle kohale Maa orbiidile. Sellepärast ehitati ja käivitati Habli kosmoseteleskoop Cape Canaveralist kosmosesüstiku pardale Väljakutsuja aprillis 1990. Ehkki selle peamise peegli läbimõõt on vaid umbes sada tolli, tekitab see teravamaid pilte, mida ükskõik milline Maa peal asuv teleskoop, olenemata nende suurusest. Tegelikult on Hubble'i kosmoseteleskoobi kujutised etalon, mille alusel mõõdetakse kõiki teisi teleskoopilisi pilte. Miks nad on nii teravad? Hubble'i pilte nägemine ei mõjuta.
Pärast Hubble'i kosmoseteleskoobi kasutuselevõttu on tehnoloogia märkimisväärselt paranenud. Pärast selle käivitamist vahepealsete aastate jooksul on USA valitsus klassifitseerimata nende meetodit spioonisatelliitide nägemise teravdamiseks, kes hoiavad Maal sakke. Seda nimetatakse adaptiivseks optikaks ja see on loonud revolutsiooni astronoomilistes kujutustes.
Põhimõtteliselt võib nägemise mõju tühistada, kui lükata teleskoopi või muuta selle fookust atmosfääri põhjustatud nastikutega täpselt vastupidises suunas. Selleks on vaja kiireid arvuteid, peent servomootoreid ja optikat, mis on paindlikud. Kõik need said võimalikuks 1990. aastatel. Halva nägemise mõju vähendamiseks on kaks peamist professionaalset strateegiat. Üks muudab peamise peegli kõverat ja teine liigutab kaamerasse jõudvat valgusteed. Mõlemad tuginevad astronoomi jälgitava asendi lähedal asuva võrdlustähe jälgimisele ja märkides, kuidas nägemine seda mõjutab, saavad kiired arvutid ja servomootorid põhiteleskoobis optilisi muutusi teha. Projekteerimisel või ehitamisel on uue põlvkonna suured teleskoobid, mis võimaldavad maapealsetel instrumentidel teha Hubble'i teleskoobiga konkureerivaid kosmosepilte.
Ühel meetodil on sajad väikesed mehaanilised kolvid paigutatud suhteliselt õhukese primaarse peegli alla ja laiali selle taga. Iga kolvivarras lükkab peegli tahapoole nii kergelt, et selle kuju muutub piisavalt, et viia vaadeldav täht surnud keskpunkti ja täiusliku fookusega. Teine lähenemisviis, mida kasutatakse professionaalsete teleskoopide puhul, on natuke vähem keeruline. See tutvustab väikest elastset peeglit või objektiivi, mis asub kaamera lähedal, kus valguskoonus on suhteliselt väike ja kontsentreeritud. Pisikese peegli või objektiivi kallutamisel või kallutamisel võrdlustähe vilkumise vastassuunas saab nägemisprobleeme kõrvaldada. Kumbki lahendus algatab optilise reguleerimise pidevalt kogu vaatlusperioodi vältel ja iga muutmine toimub sekundi murdosa jooksul. Nende tehnoloogiate edu tõttu peetakse tohutuks maismaas asuvat teleskoopi võimalikuks. Astronoomid ja insenerid kavandavad teleskoope, mille valguskogumispinnad on nii suured kui jalgpalliväljakud!
Huvitaval kombel on amatöör-astronoomidel juurdepääs ka lihtsale adaptiivsele optikale. Üks ettevõte, mille peakontor asub Californias Santa Barbaras, oli teerajaja sellise üksuse väljatöötamisel, mis vähendaks halva nähtavuse või valesti paigutatud teleskoobi aluste mõju. Ettevõtte adaptiivsed optikaseadmed töötavad koos selle astronoomiliste kaameratega ja pildistamiskiibile jõudva valguse nihutamiseks kasutatakse väikest peeglit või objektiivi.
Astronoom Frank Barnes III tundis muret ka nägemuse pärast, kui ta valmistas selle silmatorkava pildi Cassiopeia tähtkujus asuvast täheparvest ja udust. See on väike osa hingesulamist, mis J.L.E.-s tähistati kui IC 1848. Dreyeri maamärkide teine indekskataloog (IC) (avaldatud 1908. aastal oma algse uue üldise ja esimese indeksi kogumiku lisana).
Frank teatas, et tema nägemine oli soodne ja tekitas tähe suuruse, mille FWHM oli vahemikus 1,7 kuni 2,3 ″ iga tema kolmekümne ühe, kolmekümne minuti jooksul kestva särituse korral. Pange tähele selle pildi tähtede suurust - need on väga väikesed ja tihedad. See on kinnitus mõistlikult hea nägemise kohta!
Muide, sellel pildil olevad värvid on kunstlikud. Nagu paljud astronoomid, keda vaevab kohalik öine valgusreostus, paljastas Frank oma pildid spetsiaalsete filtrite kaudu, mis võimaldavad kaamera objektiivi detektorisse jõuda vaid teatud elementide poolt kiirgataval valgust. Selles näites tähistab punane naatriumi, roheline tähistab vesinikku ja sinine tähistab hapniku olemasolu. Lühidalt, see pilt ei näita mitte ainult seda, kuidas see piirkond kosmoses välja näeb, vaid ka seda, millest see on tehtud.
Tähelepanuväärne on ka see, et Frank tootis selle tähelepanuväärse pildi 6,3-megapikslise astronoomilise kaamera ja 16-tollise Ritchey-Chretieni teleskoobi abil ajavahemikus 2. oktoober kuni 4. 2006.
Kas teil on fotosid, mida soovite jagada? Postitage need kosmoseajakirja astrofotograafia foorumisse või saatke neile meilisõnum ning meil võib olla üks selline ajakirjas Space Magazine.
Kirjutas R. Jay GaBany
