Астрономический фильтр

Астрономический фильтр — это аксессуар телескопа , состоящий из оптического фильтра, используемый астрономами-любителями для простого улучшения деталей и контрастности небесных объектов либо для просмотра, либо для фотографии. Астрономы-исследователи , с другой стороны, используют различные полосовые фильтры для фотометрии на телескопах, чтобы получить измерения, которые раскрывают астрофизические свойства объектов , такие как звездная классификация и размещение небесного тела на его кривой Вина .

Большинство астрономических фильтров работают, блокируя определенную часть цветового спектра выше и ниже полосы пропускания , значительно увеличивая соотношение сигнал/шум интересующих длин волн и, таким образом, улучшая детализацию и контрастность объекта. В то время как цветные фильтры передают определенные цвета спектра и обычно используются для наблюдения за планетами и Луной , поляризационные фильтры регулируют яркость и обычно используются для наблюдения за Луной. Широкополосные и узкополосные фильтры передают длины волн, излучаемые туманностями ( атомами водорода и кислорода ), и часто используются для уменьшения воздействия светового загрязнения . ^[1]

Фильтры стали использовать в астрономии по крайней мере со времен солнечного затмения 12 мая 1706 года . ^[2]

Солнечные фильтры

Фильтры белого света

Солнечные фильтры блокируют большую часть солнечного света , чтобы избежать повреждения глаз. Правильные фильтры обычно изготавливаются из прочного стекла или полимерной пленки, пропускающей лишь 0,00001% света. В целях безопасности солнечные фильтры должны быть надежно закреплены над объективом телескопа -рефрактора или апертурой телескопа -рефлектора, чтобы тело существенно не нагревалось.

Небольшие солнечные фильтры, вставленные за окулярами, не блокируют излучение, попадающее в корпус телескопа, что приводит к сильному нагреву телескопа , и нередко они разрушаются от теплового удара . Поэтому большинство экспертов не рекомендуют такие солнечные фильтры для окуляров, а некоторые продавцы отказываются продавать их или вынимать из упаковки телескопов. По данным НАСА : «Солнечные фильтры, предназначенные для ввинчивания в окуляры, которые часто имеются в недорогих телескопах, также небезопасны. Эти стеклянные фильтры могут неожиданно треснуть от перегрева, когда телескоп направлен на Солнце, и повреждение сетчатки может произойти быстрее, чем сможет наблюдатель. отведите глаз от окуляра». ^[3]

Солнечные фильтры используются для безопасного наблюдения и фотографирования Солнца , которое, несмотря на то, что оно белое, может выглядеть как желто-оранжевый диск. Телескоп с этими прикрепленными фильтрами может напрямую и правильно просматривать детали солнечных объектов, особенно солнечные пятна и грануляцию на поверхности . ^[4] а также солнечные затмения и транзиты нижних планет Меркурия и Венеры по солнечному диску.

Узкополосные фильтры

Herschel Wedge — это устройство на основе призмы в сочетании с фильтром нейтральной плотности , который отводит большую часть тепла и ультрафиолетовых лучей из телескопа, что обычно дает лучшие результаты, чем большинство типов фильтров. Фильтр H-альфа передает спектральную линию H-альфа для просмотра солнечных вспышек и протуберанцев. ^[1] невидимы через обычные фильтры. Эти фильтры H-альфа намного уже, чем те, которые используются для ночных наблюдений H-альфа (см. Небулярные фильтры ниже), пропуская всего 0,05 нм (0,5 ангстрем ) для одной распространенной модели. ^[5] по сравнению с 3–12 нм и более для ночных фильтров. Из-за узкой полосы пропускания и температурных сдвигов такие телескопы часто можно настраивать в пределах ±0,05 нм.

следующие фильтры НАСА включило в состав Обсерватории солнечной динамики , из которых человеческим глазом виден только один (450,0 нм): ^[6] 450,0 нм, 170,0 нм, 160,0 нм, 33,5 нм, 30,4 нм, 19,3 нм, 21,1 нм, 17,1 нм, 13,1 нм и 9,4 нм. Они были выбраны по температуре, а не по конкретным эмиссионным линиям, как и многие узкополосные фильтры, такие как упомянутая выше линия H-альфа.

Цветные фильтры

Цветные фильтры работают за счет поглощения/пропускания и могут определить, какую часть спектра они отражают, а какую пропускают. Фильтры можно использовать для увеличения контраста и улучшения деталей Луны и планет. Каждый из цветов видимого спектра имеет фильтр, и каждый цветовой фильтр используется для передачи определенных лунных и планетарных особенностей; например, желтый фильтр №8 используется для отображения морей Марса и поясов Юпитера . ^[7]Система Wratten — это стандартная система счисления, используемая для обозначения типов цветовых фильтров. Впервые он был произведен компанией Kodak в 1909 году. ^[1]

Профессиональные фильтры также окрашены, но их центры полосы пропускания расположены вокруг других средних точек (например, в системах UBVRI и Cousins ).

Некоторые из распространенных цветных фильтров и их использование: ^[8]

Фильтры хроматической аберрации : используются для уменьшения пурпурного ореола , вызванного хроматической аберрацией преломляющих телескопов . Такое гало может скрывать особенности ярких объектов, особенно Луны и планет. Эти фильтры не влияют на наблюдение слабых объектов.
Красный : уменьшает яркость неба , особенно во время наблюдений в дневное время и в сумерках. Улучшает определение морей , льда и полярных областей Марса. Улучшает контраст синих облаков на фоне Юпитера и Сатурна.
Темно-желтый : улучшает разрешение атмосферных особенностей Венеры , Юпитера (особенно в полярных регионах) и Сатурна. Увеличивает контрастность полярных шапок, облаков, ледяных и пыльных бурь на Марсе. Усиливает хвосты комет.
Темно-зеленый : улучшает структуру облаков на Венере. Уменьшает яркость неба во время дневного наблюдения Венеры. Увеличивает контраст льда и полярных шапок на Марсе. Улучшает видимость Большого Красного Пятна на Юпитере и других особенностей атмосферы Юпитера. Усиливает белые облака и полярные регионы Сатурна.
Средний синий : усиливает контраст Луны. Увеличивает контраст слабых затенений облаков Венеры. Улучшает характеристики поверхности, облака, ледяные и пыльные бури на Марсе. Улучшает определение границ между элементами атмосфер Юпитера и Сатурна. Улучшает определение газовых хвостов комет .

Лунные фильтры

Фильтры нейтральной плотности , также известные в астрономии как лунные фильтры, представляют собой еще один подход к повышению контрастности и уменьшению бликов . Они работают, просто блокируя часть света объекта для усиления контраста. Фильтры нейтральной плотности в основном используются в традиционной фотографии, но используются и в астрономии для улучшения наблюдений Луны и планет.

Поляризационные фильтры

Поляризационные фильтры корректируют яркость изображений до более удобного для наблюдения уровня, но в гораздо меньшей степени, чем солнечные фильтры. У этих типов фильтров диапазон пропускания варьируется от 3% до 40%. Их обычно используют для наблюдения Луны, ^[1] но также может использоваться для наблюдения за планетами. Они состоят из двух поляризующих слоев во вращающейся алюминиевой ячейке. ^[9] который изменяет величину пропускания фильтра путем их вращения. Это уменьшение яркости и улучшение контрастности могут раскрыть особенности и детали лунной поверхности, особенно когда она почти полная. Поляризационные фильтры не следует использовать вместо солнечных фильтров, разработанных специально для наблюдения за солнцем.

Небулярные фильтры

Узкополосный

Узкополосные фильтры — это астрономические фильтры, которые пропускают только узкую полосу спектральных линий спектра (обычно полоса пропускания 22 нм или меньше). В основном их используют для наблюдения туманностей . Эмиссионные туманности в основном излучают дважды ионизированный кислород в видимом спектре , который излучает длину волны около 500 нм. на длине волны 486 нм Эти туманности также слабо излучают линию водорода-бета .

Существует два основных типа узкополосных фильтров: фильтры сверхвысокой контрастности (UHC) и фильтры определенных линий излучения.

Специальные линейные фильтры выбросов

Фильтры определенных линий (или линий) излучения используются для выделения линий определенных элементов или молекул, чтобы увидеть их распределение внутри туманностей. Комбинируя изображения из разных фильтров, их также можно использовать для создания изображений в искусственных цветах . Общие фильтры часто используются с космическим телескопом Хаббл , образуя так называемую HST-палитру, с назначенными таковыми цветами: Красный = S-II; Зеленый = H-альфа; Синий = O-III. Эти фильтры обычно обозначаются второй цифрой в нм , которая указывает, насколько широка полоса пропускания, что может привести к исключению или включению других линий. Например, H-альфа при 656 нм может улавливать N-II (при 658–654 нм), некоторые фильтры блокируют большую часть N-II, если они имеют ширину 3 нм. ^[10]

Обычно используемые линии/фильтры:

H-Alpha Hα/Ha (656 нм) из серии Бальмера излучается областями HII и является одним из самых сильных источников.
H-Beta Hβ/Hb (486 нм) из серии Бальмера виден из более сильных источников.
Фильтры O-III (496 нм и 501 нм) пропускают обе линии кислорода-III. Это заметно во многих Эмиссионных туманностях.
Фильтры S-II (672 нм) показывают линию Sulphur-II.

Менее распространенные линии/фильтры:

He-II (468 нм) ^[11]
He-I: (587 морских миль) ^[11]
ОИ: (630 нм) ^[11]
Ar-III: (713 нм) ^[11]
CA-II Ca-K/Ca-H : (393 и 396 нм) ^[12] Для наблюдений Солнца показывает Солнце с линиями Фраунгофера K и H.
N-II (658 нм и 654 нм) Часто включается в более широкие фильтры H-альфа. ^[10]
Метан (889 нм) ^[13] позволяет увидеть облака на газовых гигантах, Венере и (с фильтром) Солнце.

Фильтры сверхвысокой контрастности

Эти фильтры, широко известные как UHC-фильтры , состоят из элементов, которые пропускают несколько сильных общих линий излучения, что также имеет эффект аналогичных фильтров уменьшения светового загрязнения (см. Ниже), блокируя большинство источников света.

Фильтры UHC имеют диапазон от 484 до 506 нм. ^[7] Он пропускает спектральные линии O-III и H-beta, блокирует большую часть светового загрязнения и переносит детали планетарной туманности и большинства эмиссионных туманностей на темное небо. ^[14]

Широкополосный доступ

Широкополосные фильтры, или фильтры снижения светового загрязнения (LPR), предназначены для блокирования света паров натрия и ртути , а также для блокировки естественного свечения неба, такого как свет полярного сияния . ^[15] Это позволяет наблюдать туманности из города и засветленного неба. ^[1] Широкополосные фильтры отличаются от узкополосных диапазоном пропускания длин волн. Светодиодное освещение является более широкополосным, поэтому оно не блокируется, хотя белые светодиоды имеют значительно меньшую мощность около 480 нм, что близко к длинам волн O III и H-beta. Широкополосные фильтры имеют более широкий диапазон, поскольку узкий диапазон пропускания приводит к более тусклому изображению небесных объектов, а поскольку работа этих фильтров раскрывает детали туманностей на засветленном небе, они имеют более широкое пропускание для большей яркости. ^[7] Эти фильтры специально разработаны для наблюдения и фотографирования галактик и бесполезны для других объектов глубокого космоса, таких как эмиссионные туманности. Однако они все же могут улучшить контраст между DSO и фоновым небом, что может сделать изображение более четким.

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и «Использование фильтров» . Астрономия для всех. 31 января 2009 г. Архивировано из оригинала 11 ноября 2010 г. . Проверено 22 ноября 2010 г.
^ Тиме, Ник (18 августа 2017 г.). «Краткая история очков Eclipse и людей, которые забывали их носить» . Журнал «Сланец» . Проверено 7 августа 2021 г.
^ «Безопасность глаз во время затмений» . НАСА .
^ «Солнечные фильтры» . Оптика Таузенд Оукс . Проверено 22 ноября 2010 г.
^ «Персональный солнечный телескоп Коронадо PST» . Архивировано из оригинала 6 августа 2020 года . Проверено 18 октября 2018 г.
^ «Почему ученые НАСА наблюдают Солнце в разных длинах волн» . НАСА . Проверено 18 октября 2018 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с "фильтры - популярные и популярные фильтры для телескопов" . Люмикон Интернэшнл. Архивировано из оригинала 25 ноября 2010 года . Проверено 22 ноября 2010 г.
^ «Orion 1.25» Deluxe StarGazer, набор из шести фильтров светового загрязнения, переменного поляризатора и цветных фильтров» . Архивировано из оригинала 7 июля 2011 года . Проверено 9 марта 2011 года .
^ «Фильтры телескопа с переменной поляризацией Орион» . Телескопы и бинокли Орион . Архивировано из оригинала 13 октября 2010 года . Проверено 22 ноября 2010 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б «Часто задаваемые вопросы об Astrodon Narrowband» (PDF) . Астродон. Архивировано (PDF) из оригинала 10 октября 2018 г. Проверено 10 октября 2018 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д «Гелий, аргон, нейтральный кислород и другие полосы в узкополосной визуализации» . Люмикон Интернэшнл. Архивировано из оригинала 10 октября 2018 года . Проверено 10 октября 2018 г.
^ «Важные примечания о многоуровневом фильтре K-линии» (PDF) . Планетарий Баадер. Архивировано (PDF) из оригинала 10 октября 2018 г. Проверено 10 октября 2018 г.
^ «Описание метанового фильтра планетария Баадер» . Архивировано из оригинала 24 декабря 2017 года . Проверено 10 октября 2018 г.
^ «УВК-фильтры» . Архивировано из оригинала 7 июля 2011 года . Проверено 22 ноября 2010 г.
^ «Широкополосные туманные фильтры Meade серии 4000» . Инструменты Мида . Архивировано из оригинала 11 марта 2015 года . Проверено 23 ноября 2010 г.

[use-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и «Использование фильтров» . Астрономия для всех. 31 января 2009 г. Архивировано из оригинала 11 ноября 2010 г. . Проверено 22 ноября 2010 г.

[Thieme_2017-2] Тиме, Ник (18 августа 2017 г.). «Краткая история очков Eclipse и людей, которые забывали их носить» . Журнал «Сланец» . Проверено 7 августа 2021 г.

[3] «Безопасность глаз во время затмений» . НАСА .

[solar-4] «Солнечные фильтры» . Оптика Таузенд Оукс . Проверено 22 ноября 2010 г.

[coronado-5] «Персональный солнечный телескоп Коронадо PST» . Архивировано из оригинала 6 августа 2020 года . Проверено 18 октября 2018 г.

[nasasolarfilters-6] «Почему ученые НАСА наблюдают Солнце в разных длинах волн» . НАСА . Проверено 18 октября 2018 г.

[lumicon-7] Перейти обратно: ^а ^б ^с "фильтры - популярные и популярные фильтры для телескопов" . Люмикон Интернэшнл. Архивировано из оригинала 25 ноября 2010 года . Проверено 22 ноября 2010 г.

[8] «Orion 1.25» Deluxe StarGazer, набор из шести фильтров светового загрязнения, переменного поляризатора и цветных фильтров» . Архивировано из оригинала 7 июля 2011 года . Проверено 9 марта 2011 года .

[polarizing-9] «Фильтры телескопа с переменной поляризацией Орион» . Телескопы и бинокли Орион . Архивировано из оригинала 13 октября 2010 года . Проверено 22 ноября 2010 г.

[astrodon-narrowband-10] Перейти обратно: ^а ^б «Часто задаваемые вопросы об Astrodon Narrowband» (PDF) . Астродон. Архивировано (PDF) из оригинала 10 октября 2018 г. Проверено 10 октября 2018 г.

[rkblog-11] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д «Гелий, аргон, нейтральный кислород и другие полосы в узкополосной визуализации» . Люмикон Интернэшнл. Архивировано из оригинала 10 октября 2018 года . Проверено 10 октября 2018 г.

[kline-12] «Важные примечания о многоуровневом фильтре K-линии» (PDF) . Планетарий Баадер. Архивировано (PDF) из оригинала 10 октября 2018 г. Проверено 10 октября 2018 г.

[methane-13] «Описание метанового фильтра планетария Баадер» . Архивировано из оригинала 24 декабря 2017 года . Проверено 10 октября 2018 г.

[UHC-14] «УВК-фильтры» . Архивировано из оригинала 7 июля 2011 года . Проверено 22 ноября 2010 г.

[broadband-15] «Широкополосные туманные фильтры Meade серии 4000» . Инструменты Мида . Архивировано из оригинала 11 марта 2015 года . Проверено 23 ноября 2010 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]