Полярное выравнивание

Полярное выравнивание это процесс выравнивания оси вращения телескопа или экваториальной монтировки гномона солнечных часов с — небесным полюсом параллельно оси Земли .

Методы выравнивания

Используемый метод различается в зависимости от того, выполняется ли выравнивание днем ​​или ночью. Кроме того, метод различается, если выравнивание выполняется в северном или южном полушарии . Также необходимо учитывать цель выравнивания; например, точность гораздо более важна в астрофотографии, чем при случайном наблюдении за звездами.

Стремясь к полярным звездам

В Северном полушарии наблюдение звезды Полярной является Земли обычной процедурой выравнивания полярной оси монтировки телескопа параллельно оси . Полярная звезда находится примерно в трех четвертях градуса от Северного полюса мира, и ее легко увидеть невооруженным глазом.

σ Октантис , иногда известный как Южная звезда , можно увидеть в южном полушарии, чтобы выполнить полярное выравнивание. При звездной величине +5,6 неопытным наблюдателям трудно определить местонахождение на небе. Ее склонение -88° 57' 23 дюйма помещает ее на 1° 2' 37 дюймов от Южного полюса мира. Еще более близкая звезда BQ Octantis звездной величины +6,9 находится в 10 'от Южного полюса по состоянию на 2016 год. невооруженным глазом ее легко увидеть в большинство полярных телескопов (в 2027 году она будет находиться ближе всего к Южному полюсу, а именно 9').

Расположение σ Октантиса на южном небе, пунктирные линии указывают приблизительное местоположение.

Небесный Южный полюс около 2016 года и яркие звезды вокруг него. Прямое восхождение 0h направлено вверх, а каждый круг составляет 1 градус склонения от полюса. Трапеция вверху справа видна невооруженным глазом.

Метод грубого выравнивания

В Северном полушарии грубое выравнивание можно выполнить, визуально совместив ось монтировки телескопа с Полярной звездой . В южном полушарии или в местах, где Полярная звезда не видна, грубое выравнивание можно выполнить, обеспечив горизонтальное положение монтировки, отрегулировав указатель регулировки широты в соответствии с широтой наблюдателя и совместив ось монтировки с истинным югом или севером с помощью магнитного компаса . (Для этого необходимо учитывать местное магнитное склонение ). Иногда этот метод может быть достаточным для общих наблюдений через окуляр или для получения астроизображений с очень широким углом обзора с помощью камеры, установленной на штативе; его часто используют вместе с телескопом, установленным на экваторе, в качестве отправной точки в любительской астрономии .

Существуют способы повышения точности этого метода. Например, вместо непосредственного считывания шкалы широты можно использовать калиброванный прецизионный инклинометр для измерения высоты полярной оси монтировки. Если затем использовать установочные круги монтировки для поиска яркого объекта с известными координатами, объект должен не совпадать только по азимуту, так что центрирование объекта путем регулировки азимута монтировки должно завершить процесс полярного выравнивания. Обычно это обеспечивает достаточную точность, чтобы можно было получать отслеживаемые (т. е. моторизованные) телефотоизображения неба.

Для астроизображений через линзу или телескоп значительного увеличения необходим более точный метод выравнивания для уточнения грубого выравнивания, используя один из следующих подходов.

Поляроскопический метод

Выравнивание, подходящее для визуального наблюдения и получения изображений с короткой выдержкой (до нескольких минут), может быть достигнуто с помощью полярной телескопа. Это телескоп с малым увеличением, установленный соосно с монтировкой (и настроенный для максимальной точности этого выравнивания). Специальная сетка используется для совмещения монтировки с Полярной звездой (или группой звезд вблизи полярной области) в Южном полушарии. Хотя примитивные полярископы изначально требовали тщательной настройки крепления в соответствии со временем года и дня, этот процесс можно упростить с помощью компьютерных приложений, которые рассчитывают правильное положение сетки. В сетке нового типа для северного полушария используется стиль «циферблата» с 72 делениями (что соответствует 20-минутным интервалам) и кругами, чтобы компенсировать дрейф Полярной звезды в течение примерно тридцати лет. Использование этой сетки позволяет выполнить выравнивание с точностью до одной-двух угловых минут.

Метод выравнивания по дрейфу

Юстировка по дрейфу — это метод уточнения полярной юстировки после выполнения грубой юстировки. Метод основан на попытке отследить звезды на небе с помощью часового привода ; любая ошибка в полярном выравнивании будет проявляться как дрейф звезд в окуляре/датчике. Затем вносятся корректировки для уменьшения дрейфа, и процесс повторяется до тех пор, пока отслеживание не станет удовлетворительным. Для регулировки высоты полярной оси можно попытаться отследить звезду, расположенную низко на востоке или западе. Для настройки азимута обычно пытаются отслеживать звезду, близкую к меридиану, со склонением около 20° от экватора, в полушарии, противоположном месту наблюдения.

Астрометрическое (пластинчатое) решение

Для телескопов, объединенных с камерой формирования изображений, подключенной к компьютеру, можно добиться очень точного полярного выравнивания (в пределах 0,1 угловой минуты). Первоначальное грубое выравнивание сначала выполняется с использованием поляроскопа. Затем можно получить изображение и использовать звездную базу данных для определения точного поля зрения при наведении на звезды вблизи полюса - «решение тарелок». Затем телескоп поворачивается на девяносто градусов вокруг своей прямой оси восхождения и выполняется новое «решение тарелки». Ошибка точки, вокруг которой вращаются изображения по сравнению с истинным полюсом, рассчитывается автоматически, и оператору могут быть даны простые инструкции по настройке монтировки для более точного полярного выравнивания.

Математическое полярное выравнивание по двум звездам.

Полярную ошибку по высоте и азимуту можно рассчитать, наведя телескоп на две звезды или взяв два астрометрических решения для двух положений и измеренную ошибку по прямому восхождению и склонению. По разнице между прямым восхождением и склонением кодера телескопа и положением второй звезды можно рассчитать ошибку возвышения и азимута полярного выравнивания. Основные формулы следующие:

$${\displaystyle \Delta \alpha =\Delta e\cdot \tan {(\delta )}\cdot \sin(h)+\Delta a\cdot \left(\sin(\Phi )-\cos(\Phi )\cdot \tan(\delta )\cdot \cos(h)\right)}$$$$\Delta \delta =\Delta e\cdot \cos(h)+\Delta a\cdot \cos(\Phi )\cdot \sin(h)$$

где

$\alpha$ прямое восхождение

$\delta$ это склонение

$\Phi$ широта места

$h$ часовой угол точки отсчета равен ( $\alpha$ - Местное звездное время )

$\Delta \alpha$ это ошибка в прямом восхождении

$\Delta \delta$ это ошибка в склонении

$\Delta e$ - полярная ошибка по высоте (высоте)

$\Delta a$ это полярная ошибка по азимуту

Обратное можно вычислить, если приведенную выше формулу записать в матричной записи. Таким образом, полярная ошибка, выраженная в Δe и Δa, может быть рассчитана на основе Δα и Δδ между кодировщиком телескопа и второй опорной звездой.

Полярное выравнивание с Excel

Полярное выравнивание с Excel это метод полярной настройки экваториальных монтировок астрономических телескопов с использованием цифровой камеры и компьютера.

Фотография

Изображение звездного следа северного полярного региона

Цифровая камера со стандартным объективом установлена ​​на телескопе и направлена ​​на полюс мира. Экспозиция устанавливается на «B» (выдержка от руки), и изображение делается при медленном повороте камеры вокруг полярной оси. Это дает своего рода изображение звездного следа. Начало и конец звездных следов должны быть четко обозначены с помощью статической экспозиции в несколько секунд. Из-за вращения на изображении скрывается информация о текущем направлении оси. Альтернативно можно сделать два статических изображения, которые отличаются вращением вокруг полярной оси.

Оценка

Интерактивная область таблицы Excel

Для оценки изображений была разработана специальная таблица Excel. Для трех звезд прямоугольные координаты XY измеряются на обоих концах их траекторий или на обоих статических изображениях. Кроме того, нам нужны текущие прямое восхождение и склонение трех звезд, долгота и широта обсерватории, а также дата и время съемки изображений. Затем в электронную таблицу выводятся необходимые поправки азимута и высоты вехи в градусах, а во вспомогательном поле — соответствующее количество оборотов регулировочных винтов, что позволяет напрямую достичь правильного выравнивания.

Таблицу Excel и подробную инструкцию по использованию можно бесплатно скачать на сайте VHS-обсерватории Ноймюнстер.

Оборудование

Перекрестие окуляра

Окуляр перекрестие - представляет собой обычный окуляр с той лишь разницей, что он имеет перекрестие для прицеливания и измерения углового расстояния . Это полезно при любом типе полярного выравнивания, но особенно при дрейфе.

Специальный полярный прицел

Небольшой телескоп, обычно с выгравированной сеткой, вставляется в ось вращения монтировки.

См. также

• Небесный полюс
• Установка кругов
• Инерциальная система наведения
• Тпойнт

Внешние ссылки

• Как выровнять экваториальную монтировку – Celestron (Веб-архив)
• Использование крепления EQ — простая полярная настройка для начинающих в Astro-Baby
• Дрейфовый метод полярного выравнивания - Astrosurf
• Процедура полярной настройки LX200 - Филип Перкинс