Применимость увеличений в астрономическом телескопе

    Увеличение является наиболее неправильно понятым параметром телескопов, причем не только новичками. Новые пользователи телескопа часто предполагают, что большее увеличение дает лучший результат. Но они быстро узнают, что это редко так, и даже наоборот, более низкая кратность почти всегда дает лучшее изображение.

    image

    Планетные наблюдения, Сочи, 600 метров над уровнем моря. (На фото: К. Радченко)

    Почему большое увеличение не всегда хорошо?


    Есть несколько причин, по которым большое увеличение не может быть предпочтительным. Обычное предположение новых астрономов-любителей состоит в том, что, поскольку мы пытаемся наблюдать объекты, которые находятся очень далеко, мы хотим увеличить их немного, чтобы приблизить их. Но большинство объектов на ночном небе, несмотря на то, что они очень далеко, кажутся очень большими. Например, туманность Ориона выглядит более чем в два раза больше полной Луны, а галактика Андромеды — в шесть раз больше. Хотя Андромеда находится в 70 триллионах раз дальше Луны, она также и в 420 триллионов раз больше нашей спутницы! Большое увеличение дает небольшое поле зрения, а это означает, что большой объект может не вписываться в поле зрения телескопа.

    image
    Вид галактики в Андромеде: справа при большем увеличении, но всю галактику Андромеды можно увидеть только в режиме малой кратности — слева

    Еще одна причина, по которой увеличение не стоит сильно увеличивать, связана с яркостью изображения. Неудачный закон физики гласит, что когда увеличение удваивается, изображение становится в четыре раза менее ярким. Большинство небесных объектов очень слабые, поэтому делать их тусклее, чем необходимо, не рекомендуется. Вот почему самая важная вещь в телескопе — это апертура (диаметр объектива), а не увеличение. Яркость является ключом к астрономическим наблюдениям.

    image
    Изображение туманности Ориона: справа увеличено, но также и более тускло, чем при малом увеличении — слева

    Некоторые объекты, однако, маленькие и яркие и поэтому хорошо выдерживают большие увеличения. Планеты как раз попадают в эту категорию. Юпитер, несмотря на то, что является самой большой планетой в нашей Солнечной системе, находится достаточно далеко (644 миллиона км.), и виден как 1/36 размера полной Луны. Тем не менее, Юпитер ярче любой звезды на небе. Столь большие увеличения хорошо работают на Юпитере, Сатурне, Марсе и других ярких объектах, таких как Луна.

    Сколько стоит слишком много?


    Так почему бы просто не увеличить Юпитер столько, сколько мы хотим? Если в 200х он выглядит лучше, чем в 50х, разве не должен он выглядеть лучше в 600х или 1000х? Нет, и есть две причины, почему.

    Первая связана с самим телескопом. Яркость объекта зависит от размера телескопа и увеличения. Чем больше света вы можете собрать (чем больше площадь объектива, которая зависит от его диаметра), тем больше вы можете увеличить кратность инструмента, прежде чем изображение станет слишком тусклым. Кроме того, разрешение, или мельчайшие детали, которые можно увидеть, также зависит от размера диаметра объектива. Это означает, что существует теоретический верхний предел того, насколько телескоп может увеличивать, прежде чем изображение станет блеклым и слишком размытым. Это определяется очень простым уравнением:

    Максимальное увеличение телескопа = D х 2
    D — диаметр объектива в мм

    Например, 75мм телескоп имеет максимальное теоретическое увеличение 150x. 150мм телескоп может увеличивать в 300 раз, а 200мм телескоп — в 400 раз. Однако это строго теоретический максимум, потому что основным ограничивающим фактором является не сам телескоп.

    Обычным ограничивающим фактором при максимальном увеличении является атмосфера Земли. Так как мы должны смотреть через толщу атмосферы, чтобы увидеть что-либо в космосе, то чем больше мы увеличиваем небесные объекты, на которые мы смотрим, тем больше мы увеличиваем негативное влияние атмосферы. И если атмосфера турбулентная, эта турбулентность будет иметь тенденцию размывать изображение. Устойчивость атмосферы называется условиями наблюдения. Когда видимость хорошая, атмосфера является устойчивой, и изображение выглядит очень четким. Когда видимость плохая, атмосфера очень турбулентная, и изображение выглядит размытым. В ночи плохой видимости даже хороший телескоп не может дать больше деталей в изображении.

    image
    Юпитер в отличных условиях видимости

    image
    Юпитер в плохих условия видимости

    Реальный верхний предел увеличения, независимо от того, насколько велик телескоп, в среднем за ночь будет примерно 250х — 300х. В плохую ночь вы не сможете превысить 100-150x. Обратите внимание, что условия наблюдения и прозрачность (чистота атмосферы) не одинаковы. Часто очень темные, ясные ночи будут иметь плохие условия видимости, в то время как туманные ночи с низкой прозрачностью часто дают прекрасную видимость. Вызвано это тем, что в верхних слоях атмосферы стихают вихревые потоки, портящие картинку.

    Хорошо, если слишком много плохо, а как насчет низкого увеличения?

    Меньшее увеличение дает более широкое поле зрения и более яркое изображение. Однако так же, как существует такая вещь, как слишком большое увеличение, существует и такая вещь, как минимальное увеличение. Минимальное увеличение определяется выходным зрачком системы телескопа. Выходной зрачок — это диаметр луча света, выходящего из окуляра. Чем больше этот луч, тем ярче будет изображение. По крайней мере, до той поры, где диаметр выходного зрачка телескопа не будет превышать диаметра зрачка глаза наблюдателя.

    image
    Разный размер выходных зрачков. Большой выходной зрачок справа шире зрачка глаза наблюдателя.

    Если выходной зрачок шире, чем зрачок глаза наблюдателя, пропадает яркость картинки. Эффект точно такой же, как ограничение апертуры телескопа (диафраграмирование). Размер зрачка наблюдателя зависит от того, приспособлен ли наблюдатель к темноте и сколько ему лет (максимальный размер зрачка уменьшается с возрастом). Типичный адаптированный к темноте зрачок имеет 7 мм в диаметре. Глаза пожилых наблюдателей могут открываться только на 5 или 6 мм. Предполагая стандартный размер человеческого зрачка в темноте равный 7 мм, есть простое уравнение для минимального увеличения:

    Минимальное полезное увеличение = D / 7
    D — диаметр объектива в мм

    Оптимальное увеличение


    Вторая проблема заключается в том, что уменьшение увеличения уменьшает масштаб изображения и детализацию. Наилучшее разрешение человеческого глаза достигается при использовании меньшего диаметра выходного зрачка инструмента. Наблюдательные эксперименты обычно обнаруживают, что для наблюдения объектов глубокого космоса лучшую картинку можно увидеть с выходным зрачком от 2 мм до 3 мм. Это будет увеличение в 35-50 раз на 100мм телескопе, 70-100x на 200мм и 120-175x на 350мм. Более низкое увеличение может быть необходимо, чтобы охватить весь большой объект в одном поле зрения. Но при попытке наблюдать мелкие детали в галактике, или туманности, или в шаровом скоплении звезд, средние увеличения могут оказаться идеальными.

    Для просмотра планет можно использовать более высокую кратность. Конечно, каждый объект, телескоп и наблюдатель уникальны, поэтому определенные увеличения могут быть лучше для определенных комбинаций. У большинства астрономов есть три окуляра — один большой кратности, один средний и один низкий — для покрытия различных условий наблюдения. Обычно они находятся в диапазоне от 50x до 250x, так как он охватывает все, от широкого поля до высокой кратности. Большое увеличение может быть полезно для отличных ночей, но, скорее всего, это будет окуляр, который редко используется. Меньшая мощность может быть полезна для более широких полей зрения.

    Посмотрите на калькулятор увеличения, чтобы определить кратность любой комбинации окуляра и телескопа.

    Надеюсь данная статья окажется для кого-то полезной!
    Всем чистого неба и успешных наблюдений!

    Константин Радченко, главный редактор группы «Open Astronomy».
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 18

      +1
      Вид галактики в Андромеде: справа при большем увеличении, но всю галактику Андромеды можно увидеть только в режиме малой мощности — слева
      У большинства астрономов есть три окуляра — один большой мощности, один средний и один низкий — для покрытия различных условий наблюдения.

      Т.к. астрономией я увлекался ещё в школе и уже отстал от жизни, мне хочется понять — почему в статье слова «увеличение» и «мощный» употребляюися как синонимы? Это какой-то новый жаргон, как вообще понять фразу «телескоп большой мощности»?
      Сдаётся мне, что тут не обошлось без дословного перевода английских терминов, ибо — по моему мнению — термин «мощность» относится к энергии и было бы логичнее употреблять его в отношении апертуры.
        0
        Да вы правы, новый жаргон. Хоть он мне и самому не очень нравится, но он адаптирован под слова, применяемые новичками. Они часто вместа слова кратность, применяют слово мощность. Вобщем некоторый лексический эксперемент, а отредактировать в дальнейщем текст можно всегда.
          +1
          После вашего комментария подумал, что скорей всего здесь будет неуместна лингвистическая подстрой под делитанскую аудиторию, отредактировал текст. Просто изначально текст готовилсялся на общую аудиторию, в яндекс дзен соц. сеть, а сюда был просто скопипастен. Спасибо за ваше замечание, что то я упустил из виду эту деталь, как подстройка текста, под разный уровень читателей. Очень рад, что на хабре собранна такая граматная тематическая аудитория!
            –2
            Вы специально в своих комментариях допускаете столько ошибок? Не могу понять несоответствие их количества в комментариях и в статье.
              +1

              Бывает, когда с телефона пишу.

                +1

                Иногда бывает, когда пишу с телефона. Извините уж, буду внимательней.

              +2
              Сдаётся мне, что тут не обошлось без дословного перевода английских терминов

              А это и есть перевод, о чем автор зачем-то скромно умолчал. В английском power — вполне ходовой синоним maginification.
              0
              А может, имеет смысл делать всё же максимально кратный телескоп с небольшим диаметром объектива, а свет на окуляре собирать цифровым фотоаппаратом с долгой выдержкой?
                0
                наш шарик не стоит на месте, а несется с огромной скоростью и к тому же еще и вращается вкоруг своей оси, в результате длинные выдержки превращают в размазаную полосу любой наблюдаемый объект.
                  0
                  Для этого можно вести телескопом по небу(но да не то пальтоо)
                    0
                    так и делают — любое астрофото делают с ведением и еще гидированием (когда дополнительная камера делает коррекции ведения по опорной звезде)
                    но есть непериодичность механики, колебания атмосферы, колебания телескопа от ветра, шум матрицы при длительных выдержках
                    но да, даже в любительском астрофото обычные выдержки это примерно до 15 минут
                      0
                      Ну сделать просто фото неба(ну чтобы скажем млечный путь было видно) можно и обычной dlsr камерой на обычном штативе, стакать фото никто не запрещал)
                      0
                      Можно, но всё же проще и дешевле (в разумных пределах) увеличить апертуру :-)
                        0
                        Не всегда дешевле увеличить апертуру) Качественный набор для ведения позволит очень сильно улучшить качество астрофото, а с повышением аппертуры будут расти всякие плохие эффекты. Но да, зато можно будет своими глазами смотреть, а не только камерой…
                    0
                    длинные выдержки и так делают, просто с небольшой светосилой выдежка становится просто до неприличия большой
                    например 1/10 требует в 4 раза бОльшую выдержку чем 1/5
                    Даже на 1/5 при фотографировании deep sky через узкополосные фильтры нужна выдежрка порядка 5-10 и более минут. При умножении в 4 раза это будет уже очень долго
                    И кадров надо снимать десятки или сотни (для сложения и уменьшения шума)
                      0
                      В астрофото окуляр вообще не используется — зачем эти лишние стекляшки. И кратность смысла не имеет: фокусное расстояние и апертура объектива подбирается под матрицу и условия наблюдения.
                      0
                      Возможно ли из нескольких (10 — 100) фото с малым разрешением собрать одно с разрешением получше? И какие программы для этого можно использовать?
                        +1
                        Программа registax

                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                      Самое читаемое