Друк

[Гість]

Ласкаво просимо, Гість. Будь ласка, увійдіть або зареєструйтеся.
22 Листопада 2024, 16:45:55

1 година 1 день 1 тиждень 1 місяць Назавжди

Увійти

[Новини]

•    Новини
•      Астрономія
•      Астрозаходи
•    Життя клуба
•      Новини
•      Проекти
•      Заходи
•      Звіти про спостереження
•      Документи
•    Статті
•      Обладнання та телескопи
•      Спостереження
•      Астрофотографія
•      Астрософт
•      Астрономія в Україні
•      Астрономи шуткують
•      Інше
•     
•      Файловий архів

Наш канал

Наші сайти

Астро-сайти

Програми

Наш канал

Наші сайти

Астро-сайти

Програми

[tlgleonid]

   Среди множества различных астрономических явлений, прохождение Венеры по диску Солнца выделяется особо. Причин тому несколько. Во первых, это очень редкое явление. За период в 243 года оно наблюдается в лучшем случае четыре раза. Во вторых, если это явление происходит, то наблюдать его можно более чем на половине земного шара. Ну и третья причина в том, что наблюдать это явление очень легко: достаточно иметь под рукой небольшой телескоп или подзорную трубу с солнечным фильтром. Мало того, при наличии кусочка закопченного стекла или сварочного стекла можно увидеть крошечный диск Венеры на фоне дневного светила без всякой оптики.
   Не смотря на последнее обстоятельство, вплоть до телескопической эры, никто не сообщил, что видел прохождение Венеры по диску дневного светила. Только в 1639 году англичанин Джереми Хоррокс смог увидеть черный кружок диска Венеры на фоне яркого диска Солнца и то, только по той причине, что достаточно точно рассчитал время этого явления (наблюдения он проводил, проецируя изображение Солнца, построенное телескопом, на плоскую доску). Не смотря на кажущуюся простоту, такой расчет был в те годі серьезным научным достижением, поскольку ни Кеплер, ни Гессенди не смогли предсказать прохождение Венеры 7 декабря 1631 года, хотя Гессенди уже рассчитал и пронаблюдал прохождение Меркурия по диску Солнца месяцем ранее.
   Самое же известное наблюдение прохождения Венеры по диску Солнца, по крайней мере для родившихся или живших в Советском Союзе, связано со последующим прохождением в 1761 году, когда Михаил Ломоносов заметил в моменты соприкосновения диска Венеры и Солнца, а также в момент полного вхождения планеты на солнечный диск небольшую выпуклость края Солнца, названную им "пупырем". Появление таких выпуклостей Ломоносов проинтепретировал тем, что "Венера окружена знатной воздушной атмосферой, таковой (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного". Никто до этого не знал, что у Венеры есть воздушная оболочка, хотя косвенные указания на это имелись. Дело в том, что никакие попытки увидеть детали на поверхности планеты не приводили у успеху, хотя и у Марса и у Юпитера и даже Сатурна были обнаружены хорошо заметные детали. В принципе, можно было бы заподозрить, что детали скрыты туманною дымкою.

[tlgleonid]

   Конечно же, сегодня каждый любитель астрономии хорошо знает, что у Венеры есть атмосфера. Мало того, об атмосфере Венеры известно настолько много, что по степени изученности она уступает лишь земной. Довольно рано стало понятно, что атмосфера Венеры настолько плотна, что в видимом свете никаких устойчивых деталей наблюдать не удается. Только в 1924 году В. Райт обнаружил, что в ультрафиолетовых лучах на диске Венеры проявляются устойчивые пятна, расположенные вдоль экватора и имеющие Y-подобную форму. (Wright W.H. Photographs of Venus made by infrared and by violet. Publs Astronomy Soc. Pacif.-1927.-39, N230). Наиболее высокий контраст этих пятен достигался на длине волны 380 нм. Прокофьева В.В. и Стародубцева О.М. в четвертом номере журнала «Астрономический вестник» за 1980 год сообщили, что некоторые детали им удалось обнаружить также и в инфракрасном свете, но эти детали были настолько маловыразительны, что их реальность даже оспаривалась. Эти пятна вращаются вокруг Венеры с большой скоростью, которая, как выяснилось, намного больше скорости вращения Венеры вокруг своей оси. Таким образом плотная и массивная атмосфера не позволяет рассмотреть поверхность планеты.
   До начала космических исследований единственным средством для исследования атмосферы Венеры были спектральные исследования линий поглощения и исследования степени поляризации в зависимости от угла падения солнечного света и длины волны. Кого заинтересуют подробности этих исследований, могу посоветовать очень хорошую книгу О.В. Мороженко, Методи і результати дистанційного зондування планетних атмосфер, Київ, наукова думка 2004 648с.  Здесь же скажу, что по спектральным измерениям удавалось обнаружить только углекислый газ. Наблюдаемая же степень поляризации света указывала на наличие плотного тумана из капелек серной кислоты. Космические зонды позволили выяснить, что реальная структура атмосферы очень сложная, а созданная математическая модель - неверна. Эта модель предсказывала давление в 20 атмосфер,  а в реальности оно оказалось достигает 92.1 атмосферы. За это и поплатился жизнью аппарат Венера-4. По современным данным, видимые у Венеры облака, состоящие на 3/4 из серной кислоты и 1/4 воды находятся на высоте около 50 километров над поверхностью.
   Наблюдаемые детали в атмосфере Венеры перемещаются довольно быстро и делают один оборот вокруг планеты за четверо суток. Поскольку сама планета вращается очень медленно, то скорость движения в среднем на экваторе достигает 110 метров в секунду, при этом утренняя скорость составляет 50 метров в секунду, а к вечеру вырастает до 140 метров в секунду. У самой же поверхности, ветер очень незначителен. Над верхним слоем облаков, согласно данным Мороженко, находится слой не очень плотного тумана, плотность и толщина которого меняется как от места планеты, так и от времени. Сгустки этого тумана наблюдаются от высот в 58 километров и вплоть до 98 километров над поверхностью планеты.  В принципе, говорить об атмосфере Венеры можно очень долго, но несколько главных выводов, связанных планированием наблюдения прохождения можно уже сделать.
   У нас нет оснований говорить о рефракции света в венерианской атмосфере, коей пытался Ломоносов объяснить наблюдаемый эффект "пупыря". Изменение направления распространения света связано с его рассеянием на капельках серной кислоты и воды. Рассеяние света на капельках, размеры которых существенно больше длины волны практически не зависит от длины волны. По этой причине мы видим земные облака и туман белыми. Соответственно, выделять с помощью фильтров ту или иную область спектра для улучшения видимости "пупыря" нет смысла. Но это было бы действительно так, если бы мы наблюдали прохождение Венеры в космосе. мы же ведем наблюдения на дне нашего собственного воздушного океана и наша родная атмосфера очень влияет на результат. Атмосферные неоднородности и струение токов воздуха приводят к замыванию мелких деталей и дрожанию изображения. Это влияние обратно пропорционально четвертой степени длины волны. Соответственно, чем больше будет смещена в красно-инфракрасную область кривая пропускания фильтра - тем лучше будет изображение. Исходя из этих соображений я решил применить красный фильтр производства НПЗ.
   Ломоносову  небыла известна высота атмосферы ни у Земли, ни у Венеры. Но мы то знаем, что эта величина очень незначительна и основная, рассеивающая свет, часть составляет от силы пару десятков километров. Если при диаметре Венеры около 12 тысяч километров ее угловые размеры составляют около угловой минуты, то видимые размеры толщины атмосферы будут порядка 0.1", то есть далеко за пределами разрешающей способности любительских телескопов. Конечно, увидеть даже очень тонкую светлую полоску на темном фоне несложно, но ее яркость будет довольно низкой. Тонкий ободок из-за дифракционных явлений окажется размазан и будет иметь поверхностную яркость в несколько сотен, а может и тысяч раз ниже, чем поверхностная яркость Солнечной поверхности. Отсюда я сделал другой вывод: что бы увидеть этот ободок атмосферы Венеры, нужно при съемке достаточно сильно поднимать выдержку и (или) использовать солнечную пленку с плотностью, на порядок ниже визуальной. Имевшаяся в моем распоряжении камера QHY5 имеет 10-битное АЦП и выдает кадры с разрядностью 8 бит, то есть всего 256 градациями яркости. Чтобы увидеть тонкий ободок, нужно увеличить выдержку и гейн до таких пределов, при которых яркость поверхности Солнца зашкаливает глубоко за предельные 255. При таких параметрах съемки солнечные пятна уже сливаются с Солнцем, но зато появляется шанс что-либо рассмотреть. Естественно, что выдержку нельзя поднимать до бесконечности, иначе все очень быстро зальется рассеянным солнечным светом. Приходится экспериментально подбирать оптимальные значения.
   Что бы понять, что у Венеры есть атмосфера и представлять себе, как проявит себя эффект Ломоносова, нужно хотя бы раз пронаблюдать прохождение по диску Солнца  планеты без атмосферы. Такой планетой является Меркурий. Последние телескопические наблюдения этого явления я проводил 7 мая 2003 года. Тогда наблюдения проводились на простенькой экваториальной монтировке с часовым механизмом Гамона, а само прохождение фиксировалось при помощи фотоаппарата Киев-19М на фотопленку. Когда я, наблюдая глазом, пытался зафиксировать момент полного вхождения Меркурия на диск Солнца, то понял, что это мне не удастся. Даже когда визуально диск Меркурия оказался уже полностью на диске Солнца, между темным диском планеты и краем солнца продолжала существовать темная перемычка. Этот эффект, называемый эффектом капли, связан с диффракционными явлениями.

[tlgleonid]

   Через год, 8 июня 2004 года наблюдалось прохождение по диску Солнца уже Венеры. Это было очень долгожданное событие, причем ждал я его с момента премьеры фильма "Михайло Ломоносов", в котором открытию венерианской атмосферы было уделено достаточно внимания. Прохождение 2004 года было очень удачным для Киева и для меня. Погода весь день была ясная. Вхождение Венеры на диск Солнца произошло незадолго до начала рабочего дня, а конец прохождения пришелся аккурат на время обеденного перерыва. Я привез телескоп к зданию, где я работаю, на маршрутке и развернулся на ближайшей лужайке. Наблюдая за вхождением Венеры на диск Солнца я обратил внимание, что когда диск планеты уже практически полностью зашел на диск нашего светила, эффект капли, столь хорошо заметный у Меркурия, отсутствовал, а край солнечного диска оказался как бы слегка приподнят в области, близкой к Венере.
   После этого, я демонстрировал диск Венеры своим сослуживцам, идущим на работу. Но долго я заниматься тротуарной астрономией не мог. К сожалению, надо было спешить на работу и мне, а следовательно, решить вопрос его вноса или хранения. Наша камера хранения отказалась принять неизвестное оптическое устройство, а охрана просто его не пропустила. Пришлось искать, где бы можно было оставить телескоп до момента "третьего контакта". Это удалось сделать в камере хранения, расположенного в километре от работы, автовокзала. Но моя тротуарка дала свои плоды. Руководитель редакции журнала "Вестник НБУ", который наравне с другими сотрудниками нашего здания видел в мой телескоп Солнышко с круглым диском Венеры и услышавший о моих злоключениях, написал письмо руководству с просьбой поблагоприятствовать мне с хранением телескопа. Резолюция руководства была такой: "В виду исключительно редкого и интересного астрономического явления, в виде исключения, разрешить принимать в камеру хранения 8.06.2004 телескопы".
   Так я смог занести телескоп на работу и конец явления в тот раз я также пронаблюдал успешно. События разворачивались в полностью противоположном направлении. Диск Венеры подошел к краю солнечного диска, край слегка "подвинулся", а потом и разорвался, при этом еще 5-6 минут можно было видеть незамкнутое колечко венерианской атмосферы. Конечно все эти явления были видны хуже, поскольку атмосфера уже дрожала от токов тепла.
   С 2004 года утекло уже много воды, а любительская астрономия сделала гигантский скачок вперед. У меня на хозяйстве появились компьютеризированная монтировка EQ5SynScan, несколько телескопов и объективов, ноутбук, несколько астрономических ПЗС, различные фильтры. Соответственно, резко возросли инструментальные возможности для наблюдения прохождения. Появился даже автомобиль, на котором можно было бы поехать куда угодно. Передо мной стала нелегкая задача, где и как наблюдать это явление и что же я хочу узнать.
   Значительная часть астрономического клуба решила проводить наблюдения в Лесниках. Но зависимость моего оборудования от электричества и возможное отсутствие оного на наблюдательной станции у меня вызвали сомнения в целесообразности поездки. Ехать за тридевять земель мне тоже не хотелось. Вероятность нарваться на плохую погоду практически везде одинакова. Я решил остаться дома и наблюдать с балкона, который у меня не застеклен и выходит на полностью открытый восток.
   Больше затруднений вызвал выбор методики наблюдений. Понятно, что ни о каких серьезных научных исследований Венеры провести не удастся. На сегодняшний венерианскую атмосферу исследуют различные космические аппараты и крупные обсерватории, а диссертаций и монографий по ней не счесть. Вплоть до начала 20-го века прохождения Венеры по диску Солнца использовали для уточнения орбит планет в Солнечной системе, но на сегодняшний день этот подход утратил свой смысл. С помощью генератора эфемерид я уже знал, что моменты касаний по киевскому времени для моего месторасположения будут в 7:37:14 и 7:54:39. При условии, что скорость движения диска Венеры в направлении перпендикуляра к касательной к диску Солнца составляет около одной угловой секунды за 14 секунд. Соответственно, и погрешность будет где-то такой же по величине. В то же время современные планетные теории позволяют получать точность эфемерид до тысячных долей угловых секунд. Наверно, все-таки главной любительской задачей должно стать повторение опыта Ломоносова.
   Конечно, теоретические выводы о невлиянии длины волны на ход явления нужно было бы проверить. Увы, на мое предложение на форуме астроклуба объединиться ради общего результата не нашло понимания у потенциальных наблюдателей. Посему, я решил проводить наблюдения по классической схеме съемка видеоролика с красным фильтром+визуальные наблюдения.
   За несколько дней я проверил работоспособность оборудования, провел пробные наблюдения Солнца, подобрал оптимальные параметры съемки. Также я помыл зеркало 265-мм телескопа "Денебола" для проведения визуальных наблюдений. Оставалось только надеяться на солнечное утро.
   Но погода принесла разочарование. Еще с вечера стало ясно, что шансы на хорошую погоду невелики. Сразу же после заката на землю начал опускаться густой туман. В тот момент, когда утром сработал будильник и я открыл глаза, то за окном не увидел ни привычных соседних домов, ни даже лужайки перед домом. Все было затянуто плотным туманом. На балконе, где я планировал поставить телескопы, все было сплошь покрыто слоем влаги. В общем, шансы на возможность наблюдений казались призрачными. Я неспешно занялся обычными утренними делами: разложил посуду из посудомойки, разогрел в микроволновке завтрак, поставил чайник. Обычно из дому я выхожу в начале восьмого. Но уже перед самым выходом я обратил внимание, что туман поднялся и как бы превратился в низко плывущие клочковатые облака, между которыми то и дело угадывались разрывы. Наконец сквозь белую пелену облаков начало пробиваться Солнце. Я схватил свой старый, но любимый с детства бинокль 10х50 и посмотрел на наше дневное светило. Рядом лежали солнечные фильтры из пленки Baader, но они не пригодились. Плотность облаков была настолько высокой, что на Солнце можно было смотреть и без фильтров. И вот он, крупный белесый диск с темным кружком Венеры. Как ошпаренный, а помчался за астрофотосетапом (EQ5SynScan+ТАЛ75Р). Установка заняла совсем немного времени. Благодаря продолжительной практике, я научился его устанавливать с такой же скоростью, как в армии разбирают автомат Калашникова. на балконной плитке отмечены точки, где должны стоять ноги монтировки, монтировка правильно запаркована, на фокусере стоит отметка о положении фокуса для разных камер и условий. Сейчас уже устанвлена 2х барлоу НПЗ и экстендер, позволяющий вместе с линзой Барлоу утроить фокусное расстояние телескопа (то есть, довести его до 180 см.)
   К моему разочарованию, в этот раз атмосферная турбуленция просто зашкаливала. Диск Венеры становился то крупнее, то мельче, постоянно менял форму. К тому же, непрерывно менялась плотность облаков, из-за чего было сложно подобрать оптимальную выдержку. Ниже приведенные одиночные кадры демонстрируют несколько мгновений с одной выдержкой.

[tlgleonid]

С каждой минутой диск Венеры все ближе и ближе подбирался к краю диска Солнца. И вот он, долгожданный момент - диски почти соприкоснулись. Просматривая видео видно, что небольшое вздутие на Солнце все-таки появилось. Но даже на одиночных кадрах заметно, что эффект капли отсутствует.

[tlgleonid]

К несчастью, через десяток секунд облака стали слишком плотные и ни Солнца, ни Венеры не стало видно. Но вот плотная дымка прошла и вновь можно было проводить наблюдения. Часть диска Венеры уже покинула Солнце и темный силуэт планеты сливался с темным (при данных выдержках и плотности пленки) фоном неба. Но на границе планеты и неба просматривался тонкий светлый ободок - венерианская атмосфера.

[tlgleonid]

Наконец, когда уже сошла почти половина диска Венеры, ободок практически перестал просматриваться, а затем и исчез вовсе.

[tlgleonid]

Конец явления я уже наблюдал визуально. Небо практически полностью очистилось и Солнце сияло ослепительно ярко. В момент окончательного схождения Венеры с солнечного диска было заметно некоторое искажение солнечного края, но однозначно говорить, что это атмосфера - нельзя. Ведь утолщения могут вызвать и дифракционные явления. Их можно наблюдать, если, скажем, на ярком фоне монитора мы начнет сдвигать кончики указательных пальцев обеих рук. Еще до окончательного соприкосновения появятся дополнительные изображения, как бы соединяющие пальцы. Чем ближе к глазам этот опыт проделывать, тем эффект будет заметнее. Таким образом, с моей точки зрения, эффект Ломоносова являлся результатом действия дифракции, аберраций оптики и действительно влияния на распространение света венерианской атмосферы.
   Все, прохождение окончилось. Вновь увидеть Венеру на фоне солнечного диска можно будет уже в следующем веке: 10 декабря 2117 года и 8 декабря 2125 года. Но унывать не стоит. Менее, чем через четыре года, 9 мая 2016 года можно будет наблюдать прохождение Меркурия. А при наличии ПЗС-матрицы можно хоть каждую ночь наблюдать прохождения планет перед дисками своих солнц. Но это уже тема для другой статьи.

[AlexO]

Великолепный отчет
Единственно, что меня смущает - наблюдение искажения солнечного края.
Если амосфера Венеры имеет видимую толщину 0,1", то можно ли его заметить?
Во всяком случае, на моих фото, сделанных в более благоприятных условиях нет и следа искажений!
http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=19785.msg285999

[tlgleonid]

Великолепный отчет
Единственно, что меня смущает - наблюдение искажения солнечного края.
Если амосфера Венеры имеет видимую толщину 0,1", то можно ли его заметить?
Во всяком случае, на моих фото, сделанных в более благоприятных условиях нет и следа искажений!

Видимая толщина атмосферы Венеры действительно 0.1", но фурье-преобразование точек системой атмосфера+телескоп приводит к существенному размытию этой тонкой дуги, благодаря чему она становится широкой. При этом требуется большой динамический диапазон, которым 8-битные камеры не обладают. Ну и в данном случае, одиночные кадры на маленьком телескопе намного информативнее суммы с большой трубы, обработанной вельветами.

[AlexO]

Великолепный отчет
Единственно, что меня смущает - наблюдение искажения солнечного края.
Если амосфера Венеры имеет видимую толщину 0,1", то можно ли его заметить?
Во всяком случае, на моих фото, сделанных в более благоприятных условиях нет и следа искажений!

Видимая толщина атмосферы Венеры действительно 0.1", но фурье-преобразование точек системой атмосфера+телескоп приводит к существенному размытию этой тонкой дуги, благодаря чему она становится широкой. При этом требуется большой динамический диапазон, которым 8-битные камеры не обладают. Ну и в данном случае, одиночные кадры на маленьком телескопе намного информативнее суммы с большой трубы, обработанной вельветами.

Это все правильно!
Атмосферу то заметить можно на темном фоне.
А вот искажения лимба Солнца?