Определение эффективности обзора телескопов - Определение эффективности обзоров телескопов с различными размерами и полями зрения для обнаружения небесных тел сближающихся с орбитой земли, установленные в различных местах Северного Кавказа
Мы конкретизировали понятия, используемые в рассматриваемой области, но нужно еще указать характеристики телескопа, предпочтительные с точки зрения обзорных наблюдений. Скажем, что выгоднее: иметь большой диаметр апертуры D или значительный размер поля зрения 2щ при умеренной апертуре. Объем пространства, изучаемый телескопом в течение одной экспозиции, пропорционален произведению телесного угла ? = рщ2, охватывающего поле зрения, и эффективной площади апертуры формула (1)
A = 7rD|/4(1)
Где De эффективный диаметр телескопа, учитывающий экранирование света.
Эффективностью или производительностью обзорного телескопа называют параметр определяемый формулой (2)
E = A Ч ?(2)
Где A - эффективная площадь апертуры, мм2;
Где ? - Диаметр субъективного поле зрения окуляра.
Определим коэффициент центрального экранирования з как отношение диаметров экранирующего элемента и свободного отверстия телескопа. Находим эффективный диаметр объектива определяется формулой (3)
De -- Dy/l -- г]2(3)
Где D - диаметр объектива, мм;
Л - коэффициент центрального экранирования.
Тогда эффективный диаметр телескопа находится по формуле (4)
Где щ - диаметр субъективного поле зрения окуляра. мм;
De - диаметр объектива, мм.
Параметр E употребляется сейчас очень широко, но его нельзя считать универсальной характеристикой мощности обзорного телескопа. В некоторых случаях изучаемые объекты распределены в пространстве неоднородно, в других - мы отдаем предпочтение какой-либо специфической стороне программы наблюдений. Заметим также, что в определении E качество изображений учитывается лишь заданием размеров поля зрения, так что этот параметр предназначен, в основном, для сопоставления наземных телескопов. При тех же размерах поля зрения, которые обеспечивают наземные телескопы, внеатмосферные наблюдения позволят достичь дифракционноограниченных изображений, тем самым существенно увеличив глубину обзора. Если связывать мощность широкоугольного телескопа со значением E, то мы в равной мере заинтересованы в увеличении размеров апертуры телескопа и его поля зрения. Многочисленные оптические схемы и технологические новшества по-разному достигают этих целей.
Создание сети широкоугольных телескопов требует значительных усилий и огромных расходов.
Количество света, прошедшего через объектив, зависит только от его диаметра. Но видимая яркость протяженного объекта в телескоп падает с ростом увеличения. Это и понятно: при большом увеличении одно и то же количество световой энергии распределяется на большую площадь сетчатки и субъективное ощущение яркости падает. Чем меньше увеличение данного телескопа, тем больше визуальная яркость протяженного объекта. Как мы видели, при зрачке выхода больше зрачка глаза часть света бессмысленно теряется. Поэтому максимальная видимая яркость ночью получается при выходном зрачке 6 мм. Очень важно то, что при увеличении диаметра объектива (или зеркала) видимая яркость протяженного объекта не увеличивается. Так равнозрачковое увеличение 100-миллиметрового телескопа равно 17х. Если теперь взять телескоп диаметром 200 мм, то количество прошедшего через объектив света будет в 4 раза больше. Но для 200-миллиметрового телескопа равнозрачковое увеличение равно 34х. В последнем случае изображение объекта, например туманности, увеличится вдвое, а площадь, которую оно займет на сетчатке, возрастет в 4 раза. Ясно, что вчетверо уменьшится освещенность сетчатки и вчетверо упадет видимая наблюдателем яркость. Иначе говоря, все телескопы при равно-зрачковом (минимальном разумном) увеличении показывают протяженные объекты одинаковой яркости, и эта яркость та же, что и яркость для невооруженного глаза.
Почему же в более крупный телескоп слабые объекты видны явно более эффектно? Дело в том, что при наблюдении в крупный телескоп возрастают видимые размеры объекта, и глаз начинает различать детали, которые он не видел при меньших увеличениях.
В течение десятилетий существует одно из самых нелепых утверждений, что светосильные телескопы, т. е. телескопы с большим относительным отверстием, предпочтительнее для наблюдений комет и туманностей. Предыдущие рассуждения показывают, что телескоп с большим относительным отверстием потребует для равнозрачкового увеличения короткофокусный окуляр, а телескоп с малым относительным отверстием - длиннофокусный. В общем случае
Fok = ?Чdзр(5)
Где ? - относительное фокусное расстояние, мм; dзр - диаметр выходного зрачка, мм;
Для равнозрачкового увеличения нужен окуляр с фокусным расстоянием значение находится по формуле (6)
Fok = VЧ6(6)
Например, при относительном отверстии объектива 1/10 (относительное фокусное расстояние V =10) потребуется окуляр с фокусным расстоянием /ок=10х6=60 мм.
Если под светосилой понимать большие возможности телескопа при рассматривании слабых протяженных объектов, то ясно, что только телескоп с большим диаметром и меньшими световыми потерями можно с натяжкой назвать светосильным. Относительное отверстие здесь ни при чем.
Рассмотрим вопрос о предельно слабых звездах, видимых в телескоп. Большой объектив соберет больше света, и точечные изображения звезд будут ярче. С другой стороны, при возрастании увеличения небо, являясь слабым протяженным объектом, будет выглядеть более темным, и на его фоне слабые точечные звезды выступят заметнее. Так будет до тех пор, пока увеличение не достигнет разрешающего, когда появятся первые признаки дифракционной картины. Тогда звезды станут видны, как крошечные, но уже протяженные объекты, и при дальнейшем росте увеличения их яркость начнет падать. И. Боуэн и Р. Колман дают эмпирическую формулу, которая учитывает и увеличение телескопа и размывание звездных изображений атмосферной турбулентностью
Mvis = C+2,5lgD+2,5lg(7)
Где D-диаметр объектива, см;
Г-увеличение телескопа между равнозрачковым и разрешающим, крат;
С-качество изображения. При отличных изображениях С=3,9, при хороших С=3,3-3,9, при средних 2,5-3,3, при плохих С=1,8-2,5, при очень плохих С<1,8.
Для практического определения проницающей силы телескопа существует несколько природных тест-объектов. Например, Плеяды содержат 28 звезд ярче 7,5m, и по ним можно испытать бинокль или подзорную трубу. Приложение 1 показывает в Плеядах звезды до 11m. Этого достаточно для испытаний труб диаметром до 75-80 мм. Зная, что в шаровом скоплении М 13 в созвездии Геркулеса имеется около 30 звезд ярче 13,6m, можно испытать и 150-миллиметровый телескоп. В его поле зрения должно быть видно не только туманное пятно скопления, но и "мелкая звездная пыль" внутри него.
Нужно ли говорить, что для подобных испытаний нужны ночи с исключительно прозрачным и черным небом, когда невооруженным глазом видны звезды до 6,2--6,5m.
Эффективность (пропускание) телескопа с учетом экранирования вторичным зеркалом и растяжками, потерь на отражениях от зеркал и линз и на поглощение в линзах находится по формуле (8)
E=(1-(рb2/4+KЧHЧ(D-b)/2)/(рD2/4)) Ч (AN)NЧ(AM)MЧ (1-G/100%)ZЧ100% (8)
Где b - Размер малой оси диагонального или диаметр вторичного зеркала, мм;
K - Количество растяжек, удерживающих вторичное зеркало телескопа, шт;
H - Толщина растяжек, удерживающих вторичное зеркало телескопа, мм;
D - Диаметр главной линзы или зеркала, мм;
AN - Коэффициент отражения (от 0 до 1) на каждой из этих поверхностей;
AM - Коэффициент пропускания (от 0 до 1) на каждой из этих поверхностей;
N - Количество отражающих поверхностей, шт;
M - Количество преломляющих поверхностей, шт;
Z - суммарная толщина линз, мм;
G - коэффициент поглощения в линзах;
Похожие статьи
-
При выборе места для строительства обсерватории астрономов в первую очередь интересует количество ясного ночного времени. Оно измеряется в суммарном...
-
Исследовательская и учебная астрономическая обсерватория, расположенная в черте города Ростова-на-Дону на высоте 80 метров над уровнем моря. Основным...
-
Спектрограф установлен в фокусе Нэсмита телескопа БТА, эквивалентное фокусное расстояние 186 м (F/31). Предщелевая часть спектрографа размещена на 4-м...
-
-508-мм, светосилой 1:8, роботизированный телескоп системы Ричи- Кретьена, установленный на монтировке Парамаунт; 305-мм, светосилой 1:10, телескоп...
-
Под небесными объектами, сближающимися с орбитой Земли, понимают астероиды и кометы, чьи орбиты имеют перигелийные расстояния менее 1.3 астрономической...
-
Астроклимат, это совокупность атмосферных условий, влияющих на качество астрономических наблюдений. Важнейшие из них - прозрачность воздуха, степень его...
-
Исследование неба. Это изучение природы Вселенной, в которой мы живем. Астрономы проводят свои исследования, глядя в телескопы и "слушая" (если речь идет...
-
Единственная на Кубани Астрофизическая оптическая обсерватория является научно-образовательным центром по наблюдениям естественных и искусственных...
-
Исследовательская и учебная астрономическая обсерватория принадлежащая ГАИШ МГУ. Основана в 2009 году на северо-восточном гребне горы Шатджатмаз,...
-
Все малые тела Солнечной системы являются несамосветящимися, и они видны лишь благодаря рассеиванию ими падающего на них солнечного света. Вследствие...
-
Астрономическая наблюдательная станция, филиал Пулковской обсерватории Российской Академии наук. Также обсерватория называется Горная астрономическая...
-
Позиционные наблюдения низкоорбитальных и геостационарных искусственных спутников Земли; Астрометрические и астрофизические наблюдения малых тел...
-
Это как правило, большие каменные глыбы, которые приходят из пояса астероидов, расположенного между орбитами Марса и Юпитера. Иногда их орбиты изменяются...
-
Специальная Астрофизическая обсерватория РАН (САО, Зе-ленчукская) Карачаево-Черкесия, гора Семиродники. Специальная астрофизическая обсерватория (код...
-
Помимо естественных факторов, влияющих на астроклимат, в 20 в. он испытал существенное влияние цивилизации. Важнейшим отрицательным фактором стало ночное...
-
Обсерватория Старлаб -- частная любительская астрономическая обсерватория на территории Карачаево-Черкессии, Россия, работавшая в 2000--2001 годах....
-
Схема и устройство оптических телескопов - Современная астрофизика
После того как в 1609 году Галилей впервые направил на небо телескоп, возможности астрономических наблюдений возросли в очень сильной степени. Этот год...
-
Более 20 лет работают на околоземных орбитах специализированные спутники с УФ телескопами на борту, проводя астрономические наблюдения. Их инструменты...
-
Схема и устройство оптических телескопов - Оптическая астрономия
После того как в 1609 году Галилей впервые направил на небо телескоп, возможности астрономических наблюдений возросли в очень сильной степени. Этот год...
-
. Более 20 лет работают на околоземных орбитах специализированные спутники с УФ телескопами на борту, проводя астрономические наблюдения. Их инструменты...
-
Использование спутниковых систем Земли для определения расстояния до звезд - Современная астрофизика
Определение расстояний до тел солнечной системы основано на измерении их горизонтальных параллаксов. Параллаксы, определенные по параллактическому...
-
История первых оптических наблюдений Трудно сказать, кто первый изобрел телескоп. Известно, что еще древние употребляли увеличительные стекла. Дошла до...
-
История первых оптических наблюдений Трудно сказать, кто первый изобрел телескоп. Известно, что еще древние употребляли увеличительные стекла. Дошла до...
-
4.1 Введение В предыдущих главах было подробно изучено промежуточное движение искусственного спутника. Была рассмотрена качественная картина движения,...
-
Использование спутниковых систем Земли для определения расстояния до звезд - Оптическая астрономия
Определение расстояний до тел солнечной системы основано на измерении их горизонтальных параллаксов. Параллаксы, определенные по параллактическому...
-
В предыдущих главах были выведены формулы, позволяющие вычислять положение спутника в пространстве для любого момента времени, если известны численные...
-
Изучение Земли из космоса - Место Земли в Солнечной системе
Человек впервые оценил роль спутников для контроля за состоянием сельскохозяйственных угодий, лесов и других природных ресурсов Земли лишь спустя...
-
Общее решение задачи двух тел можно получить из общего интеграла, представляющего собой не что иное, как неявную форму задания общего решения. Общее...
-
Оптичний телескоп зображення Актуальність теми. Двометровий (2-м) дзеркальний телескоп на піку Терскол ( ? = 2H 49M 59.854S, = 43П 16?...
-
Проведено дослідження оптичних систем Річі-Кретьєна та куде 2-м телескопа на піку Терскол та проаналізовано вплив на якість сформованого оптикою...
-
У вступі обгрунтовано актуальність теми дисертації, визначено мету та задачі дослідження, коротко описано методи, використані у роботі, відмічено наукову...
-
Нецентральность гравитационного поля Земли - Возмущенное движение космического аппарата
Возмущенный движение гравитационный орбита При решении ограниченной задачи двух тел Земля представляется шаром со сферическим распределением плотности. В...
-
Параболическое движение, Прямолинейное движение - Математическое моделирование движения небесных тел
(p = 0, e = 1) Уравнение параболической орбиты записывают в видеp r = 1 + cos v (1.80) Где величина определяет расстояние от центра притяжения M0 до...
-
Спектральный анализ небесных тел - Астрономия наших дней
Могучим оружием о исследовании Вселенной стал для астрономов спектральный анализ - изучение интенсивности излучения в отдельных спектральных линиях, в...
-
Оптические методы Первые изображения Земли из космоса были получены с помощью фотокамеры. Эта методика применяется и в настоящее время. Спутник с...
-
Астероид - Малые тела. Астероиды
Астероид -- небольшое планетоподобное небесное тело Солнечной системы, движущееся по орбите вокруг Солнца. Астероиды значительно уступают по размерам...
-
О создании крупного орбитального оптического телескопа - Оптическая астрономия
. Давно уже мечтали астрономы. Одним из первых и наиболее активных пропагандистов этой идеи стал в 40-50-х годах Л. Спицер из Принстонского университета....
-
Блеск звезд как характеристика - Особенности теории конца жизни звезд
Первое, что замечает человек при наблюдении ночного неба, - это различная яркость (блеск) звезд. Видимый блеск звезд оценивают в звездных величинах....
-
Поиск внеземных цивилизаций во Вселенной - Проблема множественности разумных миров и изучение НЛО
Все сведения о космических объектах приносят на Землю различные излучения - электромагнитные волны и потоки частиц. В ХХ в. родилась радиоволновая...
-
Другие методы наблюдений - Астрономия наших дней
Радиоастрономия оптическое наблюдение Обо всем, что происходит вокруг нас, о далеких звездных и галактических мирах рассказывают нам световые лучи. Но в...
Определение эффективности обзора телескопов - Определение эффективности обзоров телескопов с различными размерами и полями зрения для обнаружения небесных тел сближающихся с орбитой земли, установленные в различных местах Северного Кавказа