Полное руководство по выбору телескопа

Как наблюдают за небом? Какие инструменты полезны для его визуального восприятия, познания и изучения? Что делать, если вы хотите фотографировать небесные объекты? Как выбрать наиболее подходящий телескоп и его компоненты?

В этом специальном руководстве от New-science.ru мы попытаемся ответить на эти вопросы, составив некоторые рекомендации, чтобы понять, что лучше выбрать в плане астрономических инструментов и какими основными знаниями нужно обладать.

Астрофотография, или астрономическая фотография, относится к жанру фотографии, в котором объектом съемки являются небесные тела. Потребность в фотографировании неба возникла из-за необходимости более глубокого изучения всех звезд, которые раньше можно было только наблюдать, а также открытия новых, невидимых невооруженным глазом. Благодаря развитию технологий астрофотография стала доступной для многих, при условии, что бюджет соответствует целям, и при наличии небольших знаний в этой области можно без проблем собрать собственный телескоп и фотоустановку.

С другой стороны, наблюдательная астрономия — это деятельность по наблюдению за небом и небесными объектами. Наблюдение может осуществляться как с помощью того, что мы можем сделать невооруженным глазом, так и с помощью различных вспомогательных приборов.

Что вы хотите наблюдать или фотографировать?

Одна из первых вещей, которую следует задать себе, планируя покупку телескопа, — это то, что вы хотите с ним делать. К сожалению, трудно найти инструмент, способный удовлетворить все потребности, а поспешная покупка или неопределенные идеи рискуют сделать покупку дорогой, не получив отдачи в виде результатов и удовлетворения.

Приобретение приборов для астрофотографии требует гораздо большего бюджета, чем для наблюдательной астрономии. Следует подчеркнуть, что телескоп, используемый для астрономической фотографии, иногда можно использовать и для наблюдений; обратное затруднительно. Необходимо также учитывать, что именно вы хотите наблюдать или фотографировать. Объектами интереса для астрофотографов, занимающихся астрофотографией или визуальной фотографией, являются:

• Планеты и Луна.
• Глубокое небо, т.е. все небесные объекты, относящиеся к «глубокому небу», такие, как галактики, туманности и звездные скопления.
• Солнце, что требует использования подходящих телескопов или солнечных фильтров, чтобы не повредить зрение и оборудование.

После того как вы решили, что будете наблюдать или фотографировать, и какова сфера ваших интересов, можно приступать к выбору подходящего телескопа.

Основные типы любительских телескопов

Телескопы — это инструменты, с помощью которых астрономы и астрономы-любители могут наблюдать за удаленными объектами. Они могут состоять из линз и/или зеркал. В зависимости от инструментов, из которых они состоят, телескопы делятся на три макрокатегории

• преломляющие телескопы, в которых используются линзы;
• отражающие телескопы, в которых используются зеркала;
• катадиоптрические телескопы, в которых используются как зеркала, так и линзы.

Далее мы подробно рассмотрим, как работают эти инструменты, в чем их сильные и слабые стороны.

Преломляющие телескопы

Преломляющие телескопы используют физический принцип преломления, согласно которому луч света меняет свое направление при изменении среды, в которой он распространяется. Лучи, изначально параллельные, встречаются с линзой (или набором линз) и меняют свое направление. Эта линза, называемая объективом, предназначена для коллимации световых лучей в одной точке, называемой фокусом или фокальной точкой. В этот момент объектив, называемый окуляром, воспроизводит увеличенное изображение наблюдаемых удаленных объектов. Окуляр действует противоположно объективу телескопа, принимая сфокусированные лучи света и направляя их в глаз наблюдателя.

Рефракционные телескопы подходят для наблюдения Луны, планет и объектов глубокого неба из каталога Мессье.

Преломляющие телескопы являются «закрытыми», поэтому они предотвращают попадание пыли и влаги в оптическую трубу. Кроме того, оптику не нужно выравнивать наблюдателю, так как она неподвижна, и у нее нет центрального каркаса, который уменьшает поступление света в трубу и вызывает изменение дифракционной картины. Наконец, они дают высококонтрастные изображения с высоким разрешением, которые считаются идеальными для наблюдений за планетами и Луной.

При использовании линз преломляющие телескопы сталкиваются с проблемой хроматической аберрации. Законы физики заставляют фотоны разной длины волны (следовательно, разного цвета) по-разному реагировать на изменения в среде распространения. Это означает, что лучи не все коллимированы в одной точке, потому что более короткие длины волн (синий, фиолетовый) изгибаются сильнее, чем более длинные (красный). В результате изображения получаются размытыми и нечеткими. Для устранения этого дефекта необходимо использовать дополнительные линзы и зеркала.

Отражающие телескопы

Ньютоновские отражающие телескопы, как следует из названия, были изобретены Исааком Ньютоном в 17 веке. Они состоят из открытой оптической трубы, вогнутого первичного зеркала и вторичного зеркала, наклоненного под углом 45°. Когда свет попадает в оптическую трубу, он отражается от первичного зеркала на вторичное зеркало, а оттуда отклоняется в окуляр.

В такие телескопы можно наблюдать все: кометы, туманности, галактики, шаровые скопления, переменные звезды, а также объекты Солнечной системы.

Из-за особенностей конструкции отражательные телескопы могут быть меньше рефракторов по размерам, а иногда даже дешевле. Именно поэтому они являются наиболее часто используемыми телескопами в любительских наблюдениях. Кроме того, не используя линзы, эти телескопы не страдают от дефекта хроматической аберрации.

Для них характерен дефект, называемый комой, из-за которого объекты кажутся расфокусированными. Например, при наблюдении звезды она будет выглядеть как комета, с размытым хвостом. Это происходит потому, что свет, отраженный от краев первичного зеркала, не фокусируется в той же точке, что и свет, отраженный от центра зеркала. Кроме того, из-за наличия первичного зеркала контрастность меньше, поэтому детали предметов труднее оценить. Наконец, благодаря наличию вторичного зеркала, часть входящего света заслоняется.

Зеркально-линзовые оптические системы

Зеркально-линзовые оптические системы — это оптическая система, оптимизированная для съемки объектов на бесконечном расстоянии. Она включает в себя как преломляющую оптику (линзы), так и отражающую оптику (зеркала). Эта смешанная система имеет определенные преимущества с точки зрения производительности и производственного процесса.

Они не страдают от комы, характерной для отражающих телескопов, и не страдают от хроматической аберрации, характерной для рефракторов. Кроме того, в них используется оптическая система «сворачивающегося пути»: они могут быть короче, чем предполагает их фокусное расстояние. По этой причине они легче и компактнее, чем телескопы-рефлекторы или телескопы-рефракторы с такой же апертурой. Их также удобно транспортировать благодаря небольшим размерам и малому весу. Они также дешевле в производстве и, следовательно, дешевле для потребителей.

Зеркально-линзовые оптические системы довольно быстро становятся тяжелее по мере увеличения апертуры. Кроме того, они могут требовать более частой оптической юстировки, чем рефракторы.

Движущиеся части зеркально-линзовидных оптических систем сложнее, чем у телескопа-рефрактора или телескопа-рефлектора. Кроме того, зеркально-линзовые оптические системы имеют неотъемлемое ограничение оптических характеристик, основанное на центральном затемнении их апертуры (вызванном наличием собственного вторичного зеркала). Однако у классических телескопов Кассегрена и ньютоновских отражательных телескопов эта проблема общая.

Выбор крепления

Монтировка — это часть телескопа, используемая для удержания трубы и управления ею. Три основных: экваториальный, альт-азимутальная, добсоновская. Экваториальные и альт-азимутальные монтировки состоят из штатива и головки, на которую устанавливается телескоп. С другой стороны, Монтировка Добсона — это не что иное, как вилка, опирающаяся на твердое вращающееся основание.

• Экваториальная монтировка. Телескоп движется вокруг полярной оси монтировки, которая находится в наклонном положении и должна быть направлена на северный небесный полюс. Экваториальные монтировки более сложны в использовании, так как для точного следования за наведенным объектом необходимо провести хорошую полярную юстировку. Выравнивание обычно выполняется с помощью полярного телескопа, расположенного внутри головки монтировки. Существуют различные типы, в зависимости от модели и марки экваториальной головки.
• Альт-азимутальное крепление. Телескоп движется по двум осям — высокой-низкой и правой-левой. Ему не требуется полярная юстировка.
• Монтировка Добсона. Это чрезвычайно удобная в использовании альтазимутальная монтировка, на которую можно устанавливать и большие телескопы. Это, безусловно, самая дешевая и простая альтернатива, но она не позволяет заниматься астрофотографией.

Все три этих крепления можно найти на рынке как с мотором, так и с ручным приводом.

Почему стоит выбрать моторизованное крепление?

Если выбираются моторизованные монтировки (обязательное условие для тех, кто хочет заниматься астрофотографией), цены значительно возрастают. Однако при этом увеличивается количество удобств и инструментов, которые можно использовать. Моторизация монтировки позволяет телескопу компенсировать вращение Земли, что делает возможным фотографирование с длительным временем экспозиции. Такие приборы, как Go-to, используются для автоматического наведения на любой небесный объект, включая объекты глубокого неба, которые трудно заметить невооруженным глазом.

Другие факторы для рассмотрения

Выбор крепления также зависит от оптической трубы, которую оно должно поддерживать. Предельная нагрузка монтировки обычно предназначена для визуального использования: тем, кто хочет посвятить себя не только наблюдениям, но и фотографии, лучше не приближаться к рекомендуемой нагрузке, чтобы не деформировать монтировку и обеспечить лучшее слежение.

Еще одним фактором, имеющим принципиальное значение, является транспортабельность. Монтировки, способные поддерживать большие телескопы, обычно очень тяжелые и рискуют стать помехой, если человек захочет перевезти телескоп из дома.

Важность диафрагмы и фокусного расстояния

Чтобы понять, как технические параметры влияют на выбор телескопа, важно сначала определить наиболее существенные из них:

Фокусное соотношение. Это отношение между фокусным расстоянием телескопа и диаметром апертуры телескопа. Он определяется написанием ‘f/’. Например, телескоп с апертурой 100 мм и фокусным расстоянием 1000 мм будет иметь фокусное отношение 1000/100 = 10, т.е. f/10.

Диаметр объектива, также известный как апертура. Он имеет фундаментальное значение, поскольку указывает на светособирающую способность телескопа. Чем больше диаметр, тем больше света будет собрано.

От апертуры также зависит разрешающая способность прибора, которая определяет способность различать два объекта, расположенных очень близко друг к другу. Чем выше разрешающая способность, тем ближе на небе два объекта, которые наш телескоп способен наблюдать как два разных предмета.

Насколько важны эти факторы при выборе телескопа? Ответ, прежде всего, зависит от намерений, с которыми покупается телескоп: будет ли он использоваться для наблюдений или для астрофотографии.

Способность улавливать свет зависит исключительно от апертуры телескопа, в то время как фокусное расстояние определяет увеличение изображения, которое способен дать телескоп. Поэтому большие диаметры позволяют наблюдать более тусклые и/или более удаленные объекты; большие фокусные расстояния обеспечивают более высокое увеличение, но за счет поля, которое можно кадрировать.

В случае астрофотографии телескопы с фокусными расстояниями от f/4 до f/6 считаются «яркими» или «быстрыми». В частности, они эффективны для широкоугольной съемки с короткой экспозицией. Например, они подходят для фотографирования шаровых скоплений. Напротив, f/10 хорошо подходит для съемки планет в высоком разрешении.

Какой телескоп выбрать?

Телескопы для начинающих

Часто при выборе первого телескопа люди совершают ошибку, покупая слишком дешевые инструменты. Выбор телескопа для начинающих не означает, что нужно тратить как можно меньше; на самом деле, вы должны разумно инвестировать свой бюджет.

Например, покупка дешевой немоторизованной экваториальной монтировки часто является верным путем к потере страсти к астрономии, потому что она неудобна в использовании. Аналогичным образом, покупка целого набора для астрофотографии по заоблачным ценам без знания того, как им пользоваться, скорее всего, приведет к плачевным результатам.

Хорошо приобрести качественное оборудование, возможно, разделив покупки во времени, чтобы вы могли научиться использовать каждый компонент набора наилучшим образом.

Телескопы для планетарных наблюдений и фотографии

Наблюдение планет — это, безусловно, один из первых шагов, который делают все любители астрономии. Возможность увидеть в окуляре телескопа планеты, удаленные от Земли на сотни миллионов километров, — это, безусловно, захватывающее зрелище. Наиболее подходящими телескопами для наблюдения за планетами являются:

• Телескоп Максутова, благодаря хорошему фокусному расстоянию, обеспечивает изображения, богатые деталями, контрастом и четкостью. Благодаря высокому фокусному расстоянию, дающему контраст, он также отлично подходит для наблюдения двойных звезд и шаровых скоплений. Однако он не рекомендуется для наблюдения за галактиками и туманностями.
• Ньютоновские телескопы имеют превосходное соотношение фокусной апертуры и стоимости. Их преимущество в том, что они отлично подходят для наблюдения глубокого неба благодаря большой фокусной апертуре, а недостаток — в низком фокусном расстоянии, которое снижает контрастность изображений. При наблюдениях планет контраст служит для лучшего выделения деталей планет.
• Рефракторы характеризуются высокой контрастностью. Поэтому они подходят для наблюдения и фотографирования ярких объектов, богатых заметными деталями, таких как Луна и планеты. Коммерческие рефракторы не имеют очень большого диаметра, поэтому они не очень подходят для наблюдения слабых объектов глубокого неба, таких как туманности или галактики.

Следует всегда помнить, что чем больше диаметр фокуса, тем большее увеличение мы можем получить с помощью окуляров. Максимальное увеличение оптической трубы рассчитывается как удвоенный диаметр. Увеличение окуляра рассчитывается как фокусное расстояние телескопа, деленное на фокусное расстояние окуляра.

Телескопы для наблюдения за Солнцем

Наблюдение за Солнцем требует особых мер предосторожности, чтобы избежать серьезных повреждений наблюдателя и оборудования. Самым популярным решением, безусловно, является использование астросолнечного фильтра. Он выглядит как серебряный лист, которым закрывают апертуру телескопа и таким образом фильтруют 99,999% солнечного света. Этот фильтр позволяет наблюдать Солнце в белом свете и может применяться ко всем типам телескопов.

Существуют также телескопы, такие как «Коронадо», которые позволяют наблюдать Солнце в H-альфа, или ионизированном водороде. Это рефрактор, оснащенный энергоотклоняющим фильтром (ERF), который пропускает только красную составляющую длины волны. Поскольку телескоп откалиброван для этой частоты, он возвращает более качественные изображения, чем другие оптические трубы с астросолярным фильтром. Недостатком телескопов, предназначенных для наблюдения за Солнцем, является цена, которая обычно начинается от нескольких тысяч долларов за базовые модели. Давайте подробнее остановимся на различных солнечных фильтрах в разделе о фильтрах.

Телескопы для наблюдения за глубоким небом

Наиболее подходящими телескопами для наблюдения глубокого неба, безусловно, являются ньютоновские телескопы в конфигурации Добсона. Благодаря большому диаметру по отношению к цене, они оказываются выигрышным выбором для тех, кто хочет наблюдать небесные объекты, такие как галактики и туманности.

Добсоновская монтировка обеспечивает простоту использования и быструю сборку. Монтировки Добсона без системы Go-to требуют знания небесного свода, так как наблюдаемый объект необходимо наводить вручную. В первые несколько раз может быть трудно определить местонахождение тускло освещенных небесных объектов.

Телескопы для астрофотографии

Как мы уже говорили, для астрофотографии очень важно иметь монтировку, способную отслеживать объекты, которые мы хотим сфотографировать. В зависимости от выбранного крепления и его предельной нагрузки, мы можем подобрать соответствующую оптическую трубу. На рынке можно найти различные варианты:

Самым дешевым вариантом остаются ньютоновский телескоп с той же фокусной апертурой. Они широко используются в астрофотографии новичками и способны получать хорошие изображения даже при не слишком длинных выдержках. Из-за вогнутого первичного зеркала ньютоновские телескопы нуждаются в хорошем корректоре комы, чтобы сделать звезды остроконечными даже по краям изображения. Также важно коллимировать зеркала для предотвращения потери качества изображения. Из-за очень тяжелого первичного зеркала диаметры более 150 мм практически не используются для таких монтировок, как Heq5, а 250 мм — для Eq6-r или аналогичных.

Апохроматические рефракторы предлагают высокое оптическое качество (благодаря апохроматическим объективам), хорошее фокусное расстояние (обычно между f/5 и f/7) и большое плоское поле благодаря специальным выравнивателям. Их недостатком является более высокая стоимость по сравнению с ньютоновскими, но они менее громоздки и легче транспортируются.

Следует помнить, что чем выше фокусное отношение телескопа, тем более заметны ошибки слежения монтировки. Еще один фактор, о котором всегда нужно помнить, — портативность: часто те, кто увлекается астрофотографией, также фотографируют вне дома, чтобы найти места с как можно меньшим световым загрязнением. Слишком тяжелый и громоздкий телескоп рискует сделать эти поездки очень сложными.

Как найти подходящее место для наблюдения?

Световое загрязнение

Световое загрязнение — это прямое или косвенное попадание искусственного света в окружающую среду. Оно также влияет на нетронутые места, поскольку свет распространяется на сотни километров от своего источника, повреждая ночные пейзажи даже на охраняемых территориях.

По оценкам, 80 процентов населения мира, особенно 99 процентов населения США и Европы, живут под небом, загрязненным искусственным светом. Млечный Путь невидим для более чем трети человечества.

Для астрофотографов и наблюдателей за небом загрязнение является одним из самых больших врагов, с которыми приходится бороться. Помимо того, что присутствие сигнала загрязнения мешает нам заметить звезды на небе, оно смешивается с остальным сигналом, который должен быть сохранен от объекта, который мы собираемся фотографировать или наблюдать. Это приводит к перенасыщению матрицы (слишком много света) и делает небо неровным.

Наиболее подходящими для наблюдения за небом являются районы, удаленные от населенных пунктов, особенно сильно урбанизированных, и расположенные на высоте более 0 над уровнем моря. Идеальным вариантом было бы достижение горных вершин, где световое загрязнение менее навязчиво, а кромешная тьма позволяет хорошо наблюдать. В этих районах, особенно если они находятся выше 2000 метров над уровнем моря, звездное небо будет казаться почти нетронутым, а Млечный Путь по-прежнему можно увидеть невооруженным глазом.

Атмосферное видение

В астрономии видимость выражает уровень турбулентности в воздухе, в значительной степени определяемый переменными ветрами на высоте. Скорость может варьироваться от 50 до 400 км/ч, что дает очень широкий размах колебаний. Чем больше движется воздух, а значит, и атмосфера, тем тусклее небесные объекты, которые мы хотим наблюдать, и их трудно четко разглядеть. Это приводит к искажениям и сбоям в изображениях звезд, планет и туманностей в телескопе.

Если видимость достаточно хорошая и позволяет получить удовлетворительные результаты, то можно приступать к наблюдениям неба или астрофотографии. Плохая видимость, с другой стороны, сильно влияет на наблюдения, особенно те, где важно уловить мельчайшие детали, например, при наблюдении планет, Луны и двойных звезд. Видимость, достижимая лучшими телескопами, расположенными на большой высоте и в экваториальном поясе, например, в Чили и на Гавайях, имеет значение от 0,6 до 0,8 угловых секунд разрешаемой дальности.

Для определения степени турбулентности воздуха существует несколько шкал, которые дают значение и описание для оценки степени турбулентности. Условия видимости для конкретной ночи и места, которые теперь также доступны на веб-сайтах (например, здесь) и в приложениях для мобильных телефонов, работающих через распознавание GPS, описывают, насколько сильно земная атмосфера нарушает изображение наблюдаемых небесных тел.

Не используя никаких приборов или внешних приспособлений для оценки качества атмосферного зрения, можно быстро оценить качество самостоятельно. В вечера атмосферного штиля, когда нет ветра, можно легко приблизить планеты и Луну через телескоп, раскрыв все их детали. Это свидетельствует о хорошем зрении. И наоборот, в ясные вечера, например, после грозы, когда небо очень черное, но звезды сильно мерцают, мы находимся в условиях плохой видимости: только при малом увеличении можно увидеть небесные объекты, а фокусировка затруднена.

Какие базовые знания вам нужны?

Основы астрономии

Для того чтобы начать наблюдать за небом через телескоп и в конечном итоге заняться астрофотографией, необходимо знать несколько основ: как ориентироваться, распознавать различные небесные объекты и переводить то, что иногда кажется слишком сложным, в очень простые понятия.

Небесные координаты

Небесные координаты служат для определения положения звезд на небесной сфере. Они определяют конкретное направление, которое позволяет нам перевести положение конкретного небесного тела в расстояние.

Альт-азимутальные координаты — это координаты, зависящие от относительного положения наблюдателя по отношению к звезде. Они относятся к наблюдателю, предполагаемому неподвижным по отношению к движущейся Земле, и поэтому непрерывно изменяются во времени для каждой звезды, которая по отношению к нашей планете находится в относительном движении. Альт-азимутальные координаты берут за основу горизонт (максимальную окружность, отделяющую видимое небесное полушарие от невидимого), местный меридиан (максимальную окружность, проходящую через зенит и полюса наблюдателя) и точку на горизонте, ближайшую к звезде.

С другой стороны, сферические или прямоугольные координаты известны как экваториальные координаты, определяемые началом координат в центре Земли, основной плоскостью небесного экватора (проекция экватора на небесную сферу) и главным направлением к точной точке на небесном экваторе.

Созвездия и астеризмы

Созвездие — это группа звезд, которые образуют воображаемую линию или фигуру на небесной сфере. Обычно он изображает животное, мифологическую личность, Бога или неодушевленный предмет. Международный астрономический союз (IAU) делит небо на 88 созвездий с точными границами, так что каждая точка на небе относится к одному созвездию.

Созвездия, видимые из северных широт, в основном основаны на традиционных созвездиях Древней Греции, а их названия напоминают о мифологических фигурах. С другой стороны, те, что видны в южном полушарии, были окрещены в эпоху Просвещения. Созвездия, пересекающие эклиптику, называются созвездиями Зодиака и традиционно насчитывают 12.

Любая группа звезд, видимая на ночном небе и узнаваемая по особой геометрической конфигурации, называется астеризмом. Обычные созвездия можно считать большими астеризмами, но сам по себе астеризм может объединять несколько ярких звезд, даже принадлежащих к разным созвездиям. Астеризмы часто используются в астрономии и астрофилии в качестве ориентиров для поиска других, более слабых звезд и созвездий на небе.

Объекты глубокого неба

Звездные скопления — это очень плотные группы звезд, гравитационно связанных друг с другом. Существует два основных типа скоплений: шаровые скопления, очень плотные и состоящие из сотен тысяч очень старых звезд, и открытые скопления, содержащие тысячи молодых звезд. Примерами скоплений, видимых в северном полушарии, особенно на зимнем небе, являются Плеяды и Гиады.

Галактики — это большие ансамбли звезд, планетарных систем, скоплений звезд, пыли и газа, связанных между собой взаимной силой гравитации. Это очень крупные небесные объекты, разделенные на различные семейства в зависимости от их формы, типа, формирования и эволюции. Самыми красивыми в бореальном небе являются галактика Андромеды и галактика Треугольника, галактика Сомбреро и галактика Сигары, галактика Боде и галактика Колеса.

В глубоком небе также есть туманности, скопления пыли и межзвездного газа, в которых происходят явления звездообразования, богатые водородом области и молекулярные облака. Многие из них образуются в результате гравитационного коллапса газа между звездами, другие — в результате звездных взрывов. Одним из примеров является Крабовидная туманность в созвездии Тельца. Очень красивыми для наблюдения и фотографирования на небе являются туманность Ориона, туманность Конская голова или Парус.

Объекты в каталоге Мессье

Каталог Мессье обязан своим названием французскому астроному Шарлю Мессье (1730-1817), который опубликовал его в 1774 году под названием Catalogue des Nébuleuses et des Amas d’Étoiles. Это был первый астрономический каталог небесных объектов, отличных от звезд, в составлении которого принимал участие коллега Мессье Пьер Мешен, будущий директор Парижской астрономической обсерватории.

После различных исправлений и дополнений в каталоге сейчас насчитывается 108 объектов, обозначенных заглавной буквой М и каталожным номером. Всего включено 40 галактик, 29 шаровых скоплений, 27 открытых скоплений, 7 диффузных туманностей, 4 планетарные туманности, 1 двойная звезда, 1 галактическое облако и 1 астеризм (M73).

Шарль Мессье был известен как «охотник за кометами». Он обнаружил не менее 19 из них, и поэтому решил составить список всех тех объектов, которые, по мнению тех, кто обладал подобными ему приборами, выглядели «туманными» и, следовательно, отличались от обычных звезд. Этот каталог и сегодня используется астрофилами для наблюдения некоторых из самых красивых объектов, видимых в ночном небе.

Эволюция неба

В течение солнечного года небо, которое мы наблюдаем над головой, не всегда одно и то же. Это связано с вращением Земли и ее положением на орбите вокруг Солнца, отсюда и сезон, в котором мы находимся, и широта, на которой мы находимся.

Каждое время года имеет свои ориентиры, которые помогают нам ориентироваться в небе и узнавать его «обитателей». В целом, для ориентации полезны небесные карты, астролябия, приложения для смартфонов и программное обеспечение, имитирующее небесный свод. Однако и без техно-графических приспособлений, самостоятельно можно воспользоваться некоторыми звездами, в частности, уметь распознавать небо в любое время года и положение на земном шаре.

Полярная звезда, видимая на севере на высоте от горизонта, равной широте вашего местонахождения, легко различима после захода солнца. В течение года она всегда «вращается» вокруг точки, которая приблизительно указывает направление на север.

Весеннее небо

Весной можно начать с созвездия Большой Медведицы, рассмотреть звезды, наиболее удаленные вправо от формы ковша, Дубхе и Мерак, провести на небе линию, равную пятикратному расстоянию между этими звездами, и узнать Полярную звезду. Это последняя звезда в созвездии , или Малой Медведицы, остальные семь звезд которого намного слабее и различимы только на очень темном небе.

С другой стороны, идеально продлевая дугу, образованную звездами Большой Медведицы, мы последовательно встречаем звезды Арктур и Спика, одни из самых больших и ярких на небе. Арктур имеет красноватый цвет, а Спика — более голубой.

Летнее небо

В северном полушарии, летние ночи характеризуются большим треугольником очень ярких звезд: Вега в созвездии Лиры, Денеб в созвездии Лебедя и Альтаир в созвездии Орла. Известные астрофилам как «летний треугольник», они полезны для ориентации на небе. На самом деле, идеально продолжая линию, соединяющую Денеб и Вегу, мы встречаем трапецию слабых звезд, образующих тело созвездия Геркулеса. К югу от Водолея, с другой стороны, находятся Стрелец и Скорпион.

Даже летом мы можем использовать Большую Медведицу для определения местонахождения Полярной звезды, а также W-образную форму созвездия Кассиопеи, внутренняя вершина которого направлена прямо на Полярную звезду.

Летом, при темном и ясном небе, Млечный Путь предстает во всем своем великолепии, проходя через созвездия Стрельца, Скорпиона, Аквила, Лебедя и Кассиопеи. Ближе к середине августа также будут видны Меркурий, очень маленький и со слабым желтым свечением, Юпитер, восходящий поздним летним вечером, и Сатурн, который уже виден после захода Солнца на высоте созвездия Весов, на юге.

Осеннее небо

В осеннем небе ориентиром служит так называемый «Большой квадрат Пегаса». Четыре угла квадрата не состоят из очень ярких звезд, но образуют очень правильный четырехугольник, соответствующий созвездию Пегаса. Квадрат Пегаса хорошо виден в конце лета, осенью и часть бореальной зимы. Часть квадрата также является звездой в созвездии Андромеды.

Осенью для определения местонахождения Полярной звезды можно начать с созвездия Кассиопеи: в это время в северном полушарии созвездие выглядит в виде буквы М, внутренняя вершина которой направлена прямо на Полярную звезду.

Планеты для наблюдения в эти месяцы — Юпитер, который светит всю ночь, излучая белый свет, и всегда находится очень далеко от Солнца в бореальные ночи, и Сатурн, маленький и желтовато-белый, который всегда можно заметить, если поискать в созвездии Весов.

Зимнее небо

Зимнее небо в северном полушарии характеризуется очень яркими звездами. Самым ярким из них является Сириус, который вместе с Проционом и Бетельгейзе образует так называемый «Зимний треугольник». Этот перевернутый треугольник имеет нижнюю вершину на Сириусе, верхнюю вершину на востоке на Проционе и верхнюю вершину на западе на Бетельгейзе, красном гиганте, входящем в яркое и красивое созвездие Ориона.

Орион можно считать хорошим эталоном для определения других созвездий или небесных объектов, таких как Плеяды и Гиады, два очень известных звездных скопления. Большая Медведица и Кассиопея, обе перевернутые по отношению к летнему небу северного полушария, помогают нам идентифицировать Полярную звезду и Малую Медведицу.

В зимние месяцы Марс присутствует в верхней части южного неба и продолжает свое движение в течение всего остального года. По мере того, как он поднимается на небосклоне в менее ночные часы, его свет становится ярче. В эти месяцы Юпитер можно наблюдать незадолго до рассвета, Сатурн — в сумерках или на утреннем небе.

Полезное оборудование для астрофотографии

Астрофотография с помощью смартфона

Для первого знакомства с астрофотографией нет необходимости тратить слишком много денег. Просто возьмите свой смартфон и штатив и отправляйтесь в очень темное место. При отсутствии света камера смартфона автоматически включает «ночной режим». При этом, по сути, получается фотография с длительной экспозицией.

В режиме PRO камеры мобильного телефона можно вручную установить ISO и выдержку. Если в вашей камере нет такой возможности или вы хотите более точного контроля, существует множество приложений для камеры, которые предлагают именно это. Например, Camera+ 2 для Apple и Camera FV-5 для Android, которые также могут снимать в сыром виде, что облегчает последующее редактирование фотографий. Необработанные изображения, часто записываемые в виде файлов DNG, содержат гораздо больше цветовой информации, чем JPEG или сжатые файлы.

Поэтому при последующей обработке этих изображений на компьютере они содержат гораздо больше оттенков, теней и бликов, чем сжатое изображение. Настройки, которые необходимо ввести вручную на камере телефона, следующие:

• Высокое ISO, в идеале не менее 1600.
• Достаточно долго, чтобы окуляр уловил свет звезд, но не слишком долго. Например, 20 секунд для широкоугольного объектива и 15 с телеобъективом (или для съемки более узкого участка неба).
• Таймер (при отсутствии пульта дистанционного управления), чтобы прикосновение руки не испортило снимок.
• Выключить вспышку.

Все это, несомненно, важные шаги/инструменты даже для тех, кто пробует свои силы в фотографировании неба с помощью хорошей камеры.

Штатив, пульты дистанционного управления, адаптеры

Как упоминалось выше, может оказаться полезным приобрести штатив. Фотографии с длинной выдержкой требуют стабильности и устойчивости. Некоторые из них можно найти с подставками для смартфонов, которые стоят очень дешево. В качестве альтернативы можно найти импровизированную опору или подставку.

Однако следует помнить, что любая вибрация может «загрязнить» вашу фотографию. Прежде всего, нужно включить отложенный спуск затвора, чтобы прикосновение вашей руки не влияло на него, или купить bluetooth-пульт дистанционного управления.

Используя адаптеры, можно подключить телефон к окуляру телескопа, чтобы делать астрофотографии более слабых и менее масштабных объектов.

Астроинспекторы

Наблюдая за небесным сводом, мы видим, что он не неподвижен, а звезды движутся в течение ночи. Этот процесс, который невооруженным глазом кажется незаметным, на самом деле происходит очень быстро. Настолько, что если мы сделаем снимок с длинной выдержкой всего на 30 секунд, на нашей фотографии будет изображено темное небо, полное ярких линий, что называется звездным следом.

Поэтому для фотографирования Млечного Пути, глубокого неба или просто неба в горах очень полезно иметь астротрекер. Это монтировка для камеры с мотором, способным вращаться с той же скоростью, что и Земля, которая, как следует из названия, следует за звездами, когда они «движутся» по небу. Он может быть шариковым или реечным, и должен быть закреплен на штативе.

Фильтры

Астрономические фильтры — полезный инструмент для тех, кто занимается наблюдениями, но, мягко говоря, основополагающий для тех, кто занимается астрофотографией. Существуют различные типы:

• Цветные фильтры поглощают или пропускают определенную область спектра наблюдаемого объекта. Фильтры этого типа используются для повышения контрастности и улучшения деталей на Луне и планетах. Каждый цвет видимого спектра имеет свой фильтр, и каждый цветной фильтр используется для выделения определенной лунной или планетарной особенности.
• Лунные фильтры или фильтры нейтральной плотности используются для снижения яркости и улучшения контраста при лунных наблюдениях. Лунная поверхность, будучи очень яркой, иногда становится плохо детализированной, фильтры такого типа пропускают от 8% до 50% исходного света.
• Поляризационные фильтры действуют подобно лунным фильтрам с той разницей, что количество проходящего света можно регулировать от 1% до 40%.
• Узкополосные фильтры пропускают только определенную длину волны. Все спектральные области за пределами разрешенной длины волны полностью отбраковываются. Например, резко снижается световое загрязнение, создаваемое лампами с натриевыми парами (желтого цвета) и ртутными лампами (фиолетово-белого цвета). Допустимая длина волны имеет полезное окно шириной всего несколько нанометров (нм).
• Широкополосные фильтры отличаются от узкополосных большим диапазоном длин волн, которые они пропускают. Обычно они используются для снижения светового загрязнения.

Солнечные фильтры

Для многих астрономия — это ночное занятие. Мы с нетерпением ждем захода солнца и наступления сумерек, чтобы начать любоваться небом. Но при этом мы упускаем невероятное зрелище, которое наша звезда может предложить нам каждый день. Зрелище, к которому, однако, мы должны быть готовы.

Солнечные лучи потенциально очень вредны для человеческого глаза, настолько, что при прямом наблюдении они могут обжечь сетчатку. Вот почему солнцезащитные фильтры необходимы. Наблюдатели за солнцем используют специально разработанные солнечные фильтры, которые снижают солнечную энергию до безвредного уровня. Фильтры делятся на две основные категории: фильтры белого света и водородно-альфа-фильтры (Н-альфа).

Светофильтры белого света

Они блокируют 99,999 процента солнечного света, что позволяет нам видеть видимую поверхность Солнца (фотосферу). Известные как «апертурные фильтры», фильтры белого света устанавливаются в передней части телескопа, чтобы снизить энергию Солнца до безопасного уровня, прежде чем она попадет в оптическую систему, включая глаза. Обычно они изготавливаются из стекла или полимерного материала, например майлара, и плотно прилегают к телескопу или биноклю.

Перед использованием фильтра всегда лучше убедиться в том, что он по-прежнему функционирует должным образом. Чтобы проверить, безопасен ли фильтр, просто включите фонарик своего телефона и посмотрите через фильтр. Если вы заметили особенно яркие пятна или полосы, фильтр поврежден и его не следует использовать.

В зависимости от покрытия фильтра солнце будет казаться другого цвета. Большинство стеклянных фильтров создают желто-оранжевый оттенок, а многие полимерные фильтры дают белое изображение с оттенком синего.

Солнечные фильтры белого света идеально подходят для наблюдения за постоянно меняющимися солнечными пятнами. Эти пятна, области поверхности Солнца с температурой ниже средней, могут иметь размер от сотен до тысяч километров в диаметре. Для наблюдения за большинством из них требуется телескоп. При увеличении 50х и более солнечные пятна раскрывают все особенности своей эволюции.

H-альфа фильтры

Они блокируют все длины волн солнечного света, кроме тех, которые излучаются горячими атомами водорода. H-альфа фильтры показывают детали Солнца, которые невидимы при использовании фильтров белого света. Среди них — похожие на пламя протуберанцы и замысловатые нити света.

Даже когда Солнце кажется бесплодным через фильтры белого света, фильтры Н-альфа дают нам возможность увидеть в первом ряду великолепную хромосферу Солнца, слой непосредственно над фотосферой. Подобно солнечным пятнам, H-альфа характеристики появляются и исчезают в зависимости от солнечной активности.

Самыми редкими и драматичными событиями H-альфа являются солнечные вспышки. Эти внезапные и сильные извержения происходят в группах солнечных пятен и вокруг них, подобно рекам раскаленной лавы, протекающим между пятнами. Свечение обычно длится от 5 до 10 минут, хотя некоторые могут длиться несколько часов. Они также испускают поток заряженных частиц, опасных для искусственных спутников, космонавтов, орбитальных миссий, а иногда даже для наземных сетей и инфраструктур.

Наводящие камеры и телескопы

Чтобы делать астрономические фотографии с выдержками до десяти минут для одного снимка, монтировка должна идеально отслеживать фотографируемый объект. Для этого используются телескопы и направляющие камеры, которые устанавливаются над главной оптической трубой.

Обычно направляющий телескоп представляет собой небольшой рефрактор с фокусным расстоянием в одну треть от основного телескопа. С другой стороны, гидирующая камера — это планетарная камера с маленькой матрицей, чтобы кадрировать меньшее поле и быть более точной. С помощью программного обеспечения изображения, полученные направляющей камерой, используются для коррекции движений монтировки.

Рекомендуемые программы постобработки

Планетарная съемка

Для получения планетарных фотографий снимаются короткие фильмы о планетах, Солнце или Луне с помощью астрономических камер и телескопов с большим фокусным расстоянием. Затем из этих фильмов экстраполируются лучшие кадры и суммируются с помощью специальных программ. Для получения конечного изображения требуются различные программы и этапы обработки.

• Sharpcap — программа для захвата видео. Она используется для подключения планетарной камеры к компьютеру и управления параметрами захвата. Она не может управлять креплением, которое должно управляться с помощью внешнего пульта дистанционного управления или другого программного обеспечения.
• AutoStakkert используется для выбора лучших кадров съемки и их суммирования для получения единого изображения.
• Registax используется для расстановки вейвлетов (уровней, на которые изображение делится в соответствии с гауссовским фильтром резкости) и выделения деталей. Registax также умеет складывать изображения, но AutoStakkert справляется с этой задачей лучше.

Фотография глубокого неба

Для получения фотографий с длинной выдержкой, которые необходимы для съемки глубокого неба, нам нужно программное обеспечение для управления монтировкой и автогидом, а также программное обеспечение для получения снимков. Наиболее часто используемые из них — APT (Astro Photography Tool) и гидирование PHD2.

Для съемки с помощью этих программ нам необходим компьютер, к которому мы подключаем монтировку, основную и направляющую камеры. В качестве альтернативы можно использовать такие инструменты, как Asiair — небольшой компьютер, который может быть установлен на телескопе. Через Wi-Fi соединение Asiair может подключаться к другим устройствам, таким как смартфоны и планшеты, чтобы вы могли удобно управлять всей установкой.

При съемке дальнего космоса важно получить четыре типа снимков:

• Свет: это кадры, изображающие объект, который вы хотите сфотографировать. Важно иметь возможность сделать как можно больше, чтобы получить больше сигнала.
• Темные: они выполняются с закрытым телескопом или с заглушенной камерой. Они должны иметь ту же экспозицию, что и огни, и должны проводиться при той же температуре. Они используются для устранения теплового шума датчика камеры.
• Смещение: это снимки, используемые для устранения шума электронного датчика и выгоревших пикселей. Они всегда снимаются с закрытым телескопом с максимально короткой выдержкой.
• Плоскости: чрезвычайно важны, они используются для устранения несовершенств на фотографии из-за частиц пыли и грязи на матрице камеры. Плоскости снимаются путем размещения белой ткани перед апертурой телескопа и наведения на источник рассеянного света, или с помощью специальных плоских коробок. Выдержка зависит от интенсивности источника света. В общем случае гистограмма не должна превышать половины графика.

Для сложения этих снимков используется программное обеспечение, такое как DDS (Deep Sky Stacker) или Pixinsight. Для окончательной обработки обычно используется Photoshop.