Magnitudo vs wielkość apertury, Strehl, transmisja/odbiciowość, powiększenie

JSC · 30 Stycznia

W wątku o APO ktos poruszył ciekawy temat wpływu, że tak piwiem pozaaperturowego na magnitudo oglądanych gwiazd (obiektów).

Generalnie to wplyw wielkości apertury jest oczywisty. Ja lubie prosty wzor:

Mag widzialne golym okiem + 5logD* = Mag widzialne teleskopem

*D w cm

Nie podaje wzoru z powiekszeniem, bo wydaje mi się nieprecyzyjny.

Ale glówne pytanie brzmi czy np. Strehl (calego układu!) 0,5 i drugi 0,9, mozna odniesc w prosty sppsób do magnitudo? Tzn. pomozyć sobie przez ten współczynnik i już?

Myśle ze z transmisja/ odbiciowościa można tak spokojnie zrobić i będzie to dzialać zarówno do magnitudo gwiazd jak i mgławic, ale ze Strehlem juz raczej trzeba rozdzielic te dwa rodzaje obiektów.

Jakies idde i przemyślenia, a najlepiej linki do fachowych artykułów z Waszej strony?

GroundhoppingWLKP · 30 Stycznia

Ten ktoś to ja😅 Jak rozumiem też pewnie jest jakiś wpływ seeingu na widzialne max mag?

Edytowane 30 Stycznia przez GroundhoppingWLKP

JSC · 30 Stycznia

A dzięki! Pewnie tak!

Oczywyscie jest jeszcze doświadczenie obserwatora w umiejetności zerkania.

Piotrek Guzik · 30 Stycznia

4 godziny temu, JSC napisał(a):

Ale glówne pytanie brzmi czy np. Strehl (calego układu!) 0,5 i drugi 0,9, mozna odniesc w prosty sppsób do magnitudo? Tzn. pomozyć sobie przez ten współczynnik i już?

W ogólności, to na pewno nie:

1) Jeśli użyjesz stosunkowo niewielkiego powiększenia, to i tak większość światła które nie trafi do głównego prążka będzie na tyle blisko, że oko i tak zintegruje sobie całość do jednego punktu i różnica między współczynnikiem Strehla 0.5 i 0.9 będzie niezauważalna.

2) Jeśli seeing będzie wyraźnie gorszy niż rozdzielczość dyfrakcyjna, to znów to co nie trafi do prążka głównego i tak będzie w większości wewnątrz seeingu.

3) Dla obiektów rozciągłych zwłaszcza dużych nie będzie to miało znów praktycznie żadnego znaczenia, podobnie jak nie ma dla ich widoczności znaczenia seeing.

Jedyna sytuacja, w której być może da się dość łatwo uwzględnić ten współczynnik przy szacowaniu zasięgu (ale i tak nie jestem w 100% pewien, że tak będzie) , to obserwacje obiektów punktowych sprzętem o niezbyt dużej aperturze, przy doskonałym seeingu (lepszym niż dyfrakcyjna zdolność rozdzielcza instrumentu), z użyciem bardzo dużego powiększenia - takiego, żeby wyraźnie widoczny był obraz dyfrakcyjny obiektu.

Zresztą i to będzie zapewne jako tako działać jedynie przy patrzeniu na wprost, bo kiedy patrzymy zerkaniem, zdolność rozdzielcza oka jest wielokrotnie gorsza, więc i tak obraz dyfrakcyjny punktu będzie przez oko odbierany jako punkt o danej jasności i rozkład jasności "wewnątrz" tego punktu nie będzie miał istotnego wpływu na to, czy obiekt zobaczymy czy nie.

Mareg · 30 Stycznia

Mój ulubiony artykuł na temat zasięgu w obserwacjach wizualnych:

Bradley E. Schaefer, "Telescopic Limiting Magnitudes".

Najważniejszy wykres:

m_z = magnitudo najsłabszej gwiazdy w zenicie widocznej gołym okiem

A = wiek obserwatora

Edytowane 31 Stycznia przez Mareg

JSC · 31 Stycznia

OK, tylko jakie może byc maksymalne powiększenie? Z wykresu wynika, że ok. 2xD dla teleskopów do 200mm średnicy. No chyba ze nie narysowali dalszych krzywych(?)

W/g mnie 2,5...3xD dla dobrej optyki, ale przy ciemnym niebie moze i wiecej ( znane sa ekstremalne obserwacje malych mgławic planetarnych w jeszcze większych powiekszeniach).

Co do Strehla. Prosty eksperyment myślowy - przy obserwacji bardzo słabych gwiazd nie widac pierscieni dyfrakcyjnych, a tylko punkt centralny. W któryms momencie znika takze punkt centralny, im mniejsza jego energia tym szybciej. Czyli de facto i tak nie widzimy calości dysku Airego przy słabych gwiazdach ( nie widzimy pierscieni).

Edytowane 31 Stycznia przez JSC

Piotrek Guzik · 31 Stycznia

53 minuty temu, JSC napisał(a):

OK, tylko jakie może byc maksymalne powiększenie? Z wykresu wynika, że ok. 2xD dla teleskopów do 200mm średnicy. No chyba ze nie narysowali dalszych krzywych(?)

W/g mnie 2,5...3xD dla dobrej optyki, ale przy ciemnym niebie moze i wiecej ( znane sa ekstremalne obserwacje malych mgławic planetarnych w jeszcze większych powiekszeniach).

Sporo zależy od seeingu, zwłaszcza jeśli mówimy o teleskopach o dużej aperturze. Co do powiększeń większych niż 2xD w obserwacjach małych mgławic planetarnych, to zapewne może to sporo dawać przy obserwacjach zerkaniem, kiedy korzystamy z tej części siatkówki, która ma wielokrotnie mniejszą rozdzielczość.

Cytat

Co do Strehla. Prosty eksperyment myślowy - przy obserwacji bardzo słabych gwiazd nie widac pierscieni dyfrakcyjnych, a tylko punkt centralny. W któryms momencie znika takze punkt centralny, im ma mniejsza jego energia tym szybciej. Czyli de facto i tak nie widzimy calości dysku Airego przy słabych gwiazdach ( nie widzimy pierscieni).

Szczerze powiedziawszy, w ciągu kilku albo i kilkunastu tysięcy godzin, które spędziłem na obserwacjach nieba pierścienie dyfrakcyjne widziałem tylko kilka razy w życiu przed kilka chwil ;). Powód jest prosty - interesują mnie głównie obserwacje obiektów rozciągłych o niezbyt dużej jasności powierzchniowej i prawie nigdy nie używam powiększeń >1 D (najczęściej zresztą jest to coś przedziale 0.2 - 0.5 D). Jednak z tego, co pamiętam z tych kilku chwil, kiedy widziałem obrazy dyfrakcyjne (jasnych) gwiazd, to ładnie widoczne były one jedynie przy patrzeniu na wprost. Kiedy patrzyło się na taką gwiazdą zerkaniem, pierścienie dyfrakcyjne zlewały się w całość z punktem centralnym. Innymi słowy, przy zerkaniu znaczenie będzie mieć nie tyle energia (albo raczej moc) punktu centralnego, co suma mocy punktu centralnego i bliskich mu pierścieni dyfrakcyjnych.

anatol · 31 Stycznia

Godzinę temu, Piotrek Guzik napisał(a):

Szczerze powiedziawszy, w ciągu kilku albo i kilkunastu tysięcy godzin, które spędziłem na obserwacjach nieba

Gdzie w Polsce są warunki żeby osiągnąć tak wynik ? Nawet mając 30-letni staż obserwacyjny to jest co najmniej kilka obserwacyjnych nocy w tygodniu. Chyba nawet Bieszczady nie są aż takie łaskawe. Chyba że mieszkasz w Chile. 🙂

Tym bardziej, że ostatnie lata kiedy nocy nadających się do obserwacji w ogóle - nie chodzi o te z dobrym seeingiem, ale w ogóle bezchmurne - jest jak na lekarstwo.

JSC · 31 Stycznia

W małej dobrej aperturce świetnie widac te pierscienie dyfrakcyjne, wielkość plamek centralnych, podatnośc pierscieni na seeing...

Dwa przykłady takich małych apertur. Widoki nie sa przeklamane, ani wyidealizowne. Dokładnie tak to widac jak na poniższych szkicach. Pierwszy szlic mój (Izar), drugi z neta (Delta Cygni)

Jak widac zróznicowana jest widoczność pierścieni, a nawet wielkośc plamek centralnych w zależności od magnitudo gwiazdy. Swoje dokłada oczywiście blask mocniejszego składnika.

Przy aperturach z obstrukcja centralna mamy grubszy pierwszy pierścien dyfrakcyjny, kosztem jasnosci punktu centralnego. To samo dotyczy słabej optyki. Pierscien będzie gruby, nawet rozmazany i niemalze połączony z plamką centralną. Przy gorszym seeingu dodatkowo ta zlana kropa drży (bulgocze) przez co jeszcze trudniej oddzielic wizualnie pierścień od punktu centralnego. Tu przydałyby sie wykresy rozłożenia energii dysku Airego, zaraz je wstawię...

Czyli mamy:

- wpływ aberracji

- wpływ obstrukcji centralnej

- wplyw seeingu

Powyższa grafika nieco upraszcza rozkład energii, ktory jest w rzeczywistości bardziej "postrzępiony"

Co do powyższej grafiki - szkoda, ze dyski airego nie są w skali. Nie chce mi sie teraz tego naprawiac. Chociaz z drugiej strony do obserwacji obrazów dyfrakcyjnych potrzebne jest powiekszenie zależme od apertury. W/g mnie minimum 2xD, komfortowro 2,5xD. Czyli zawsze widzimy dysk Airego tej samej wielkosci czy to w malym czy duzym teleskppie (jeżeli seeing pozwoli), bo mamy rózne powiekszenia.

.

Grafiki głównie z Sacka https://www.telescope-optics.net/

Edytowane 31 Stycznia przez JSC

Piotrek Guzik · 31 Stycznia

Godzinę temu, anatol napisał(a):

Gdzie w Polsce są warunki żeby osiągnąć tak wynik ? Nawet mając 30-letni staż obserwacyjny to jest co najmniej kilka obserwacyjnych nocy w tygodniu. Chyba nawet Bieszczady nie są aż takie łaskawe. Chyba że mieszkasz w Chile. 🙂

Tym bardziej, że ostatnie lata kiedy nocy nadających się do obserwacji w ogóle - nie chodzi o te z dobrym seeingiem, ale w ogóle bezchmurne - jest jak na lekarstwo.

Ha masz rację! Z tymi kilkunastu tysiącami, to rzeczywiście strasznie się rozpędziłem ;). Z ciekawości sprawdziłem sobie w notatkach z lat 2015 i 2016, kiedy starałem się zapisywać wszystkie obserwacje i miałem wtedy odpowiednio ~80h i ~110h obserwacji, znalazłem też stary zeszyt obserwacyjny z 2001 roku i wtedy z kolei na obserwacjach astronomicznych spędziłem niecałe 90h. W niektóre lata obserwowałem trochę więcej, w inne znacznie mniej, średnio mogło to być zapewne coś koło 80h, a że obserwuję od niemal 30 lat, to w sumie pewnie uzbierało się coś koło 2000h ;). Chyba podświadomie do obserwacji astronomicznych dodałem też inne nocne obserwacje przyrody o stąd wzięła mi się tak wielka liczba :P.

bartolini · 31 Stycznia

5 godzin temu, anatol napisał(a):

Gdzie w Polsce są warunki żeby osiągnąć tak wynik ? Nawet mając 30-letni staż obserwacyjny to jest co najmniej kilka obserwacyjnych nocy w tygodniu. Chyba nawet Bieszczady nie są aż takie łaskawe. Chyba że mieszkasz w Chile. 🙂

Tym bardziej, że ostatnie lata kiedy nocy nadających się do obserwacji w ogóle - nie chodzi o te z dobrym seeingiem, ale w ogóle bezchmurne - jest jak na lekarstwo.

Niektórzy obserwatorzy gwiazd zmiennych mogliby się załapać na kilkanaście tysięcy godzin. Jak ktoś to robi od lat, to pewnie robi takie oceny w kilka minut, ale wg. listy poniżej, w Polsce 2 osoby zgłosiły ponad 50tyś ocen, a 5 osób ~20tyś i więcej.

Strona główna (urania.edu.pl)

Edytowane 31 Stycznia przez bartolini

anatol · 31 Stycznia

4 godziny temu, JSC napisał(a):

W małej dobrej aperturce świetnie widac te pierscienie dyfrakcyjne, wielkość plamek centralnych, podatnośc pierscieni na seeing...

Pierścienie dyfrakcyjne tak jak na grafikach, które wstawiłeś widać w "zogniskowanym" widoku tzn. nie przed czy za ogniskiem, tak ?

JSC · 31 Stycznia

48 minut temu, anatol napisał(a):

Pierścienie dyfrakcyjne tak jak na grafikach, które wstawiłeś widać w "zogniskowanym" widoku tzn. nie przed czy za ogniskiem, tak ?

Tak. Przy bardzo dokladnym zogniskowaniu i dużym powiekszeniu. Ja stosuję powiekszenia ok. 2,5xD.

Mareg · 1 Lutego

W dniu 31.01.2024 o 15:08, JSC napisał(a):

(...)

Co do powyższej grafiki - szkoda, ze dyski airego nie są w skali.

(...)

Dyski Airiego, a właściwe to co z nimi robi atmosfera, są w skali w dolnym rzędzie poniższej grafiki Sacka (ze strony "Seeing and telecope aperture")

Pod obrazkami D/r0 jest stosunkiem apertury do długości spójności atmosfetycznej Fried'a, która, upraszczając, określa, dla jakiej apertury seeing będzie ograniczał rozdzielczość teleskopu.

Dla apertur mniejszych niż r0 zdolność rozdzielczą bardziej ogranicza sama apertura, zaś dla większych ograniczeniem jest bardziej seeing.

W górnym rzędzie obrazków D jest stałe, więc dla D/r0 zmieniającym się od 0.5 do 12, r0 zmienia się 24 razy, czyli tak jakby seeing pogarszał się 24 razy.

W dolnym rzędzie obrazków r0 jest stałe, czyli seeing się nie zmienia, natomiast apertura zmienia się 24 razy.
Przy idealnym seeingu obraz dyfrakcyjny powinien zmaleć 24 razy, ale przy rzeczywistym seeingu nie maleje praktycznie wcale od D/r0 = 1 (co też wyjaśnia praktyczne znaczenie r0), bo ograniczeniem jest seeing.

Sacek w dyskusji dolnego rzędu obrazków zakłada, że pierwszy obrazek jest dla D = 50 mm i r0 = 100 mm, odpowiadający seeingowi około 1.5 sekundy łuku.

Przy takim założeniu obrazki odpowiadają sześciu aperturom 50, 100, 175, 300, 600 i już małoamatorskim 1200 mm.

Sacek przypomina, abyśmy pamiętali, że obrazki odpowiadają uśrednionym błędom statystycznym a w rzeczywistości seeing fluktuuje, tak że będą momenty, gdzie obraz w okularze będzie i lepszy, i gorszy niż na obrazku.

Obrazki natomiast nic nie mówią na temat czasowej skali fluktuacji, co w praktyce ma duże znaczenie, bo nawet jak seeing jest słabszym ale zmiany są na tyle wolne, że nasz mózg nadąży za zmianami, to nadal można skorzystać z momentów, kiedy seeing fluktuuje w dobrą stronę.

Dociekliwi mogą sobie na tej samej stronie poczytać o wpływie seeingu na kontrast.

Na dole strony jest krótkie podsumowanie, najważniejsze na całej stronie.

Edytowane 1 Lutego przez Mareg

Erik68 · 1 Lutego

Wzorcowe krążki dyfrakcyjne widziałem w 1991r. w swoim pierwszym newtonie "ALKOR"(D-6cm ,f/8) i później u znajomka w MTO1000.Od tamtej ,nie zwracam już na to uwagi, podziwiam niebo.

Zasięg ,o ile o to w tym poście biega, zależy od całej gamy zmiennych np.

warunki naturalne

-przejrzystość

-jakość nieba

-seeing

-odległość obiektu od zenitu

-barwa obiektu(gwiazdy)

obserwator

-czas adaptacji(min.90min)

-doświadczenie(ilość godzin obserwacyjnych)

-wzrok(wady, uwarunkowania genetyczne, ostrość widzenia itp)

-wiek obserwatora

-stosowane techniki(PDF)

-kondycja podczas obserwacji

-komfort obserwacji(pozycja stojaca, siedząca..itp)

sprzęt

-%sprawność optyczna(jakość optyki teleskopu +jakość optyki okularu, obstrukcja, czystość optyki, itp)

-barwa maksymalnej sprawności optyki(zimna,ciepła, całe widmo widzialne-srebro)

-powiększenie

-ilość gwiazd w polu widzenia

How Faint Can You See.pdf

Opisaną technikę stosowałem w połowie lat 90 ,do obserwacji grup i gromad galaktyk, w gwiazdki się nie bawiłem...

Edytowane 1 Lutego przez Erik68

JSC · 1 Lutego

Ja bym szczególna uwage zwrócil na przejrzystość powietrza.

Ludziska potrza na te mapki zaświetlenia, Bortle i inne magnitudy, a ja w tym samym zaswietlonym miejscu ( przy bezchmurnym niebie) czasem widzę gołym okiem Wielką Mgławice Oriona, a czsem nie widze nawet wszystkich 7 głównych gwiazd Oriona.

Piotrek Guzik · 1 Lutego

3 godziny temu, JSC napisał(a):

Ja bym szczególna uwage zwrócil na przejrzystość powietrza.

Ludziska potrza na te mapki zaświetlenia, Bortle i inne magnitudy, a ja w tym samym zaswietlonym miejscu ( przy bezchmurnym niebie) czasem widzę gołym okiem Wielką Mgławice Oriona, a czsem nie widze nawet wszystkich 7 głównych gwiazd Oriona.

Przejrzystość powietrza jest oczywiście ważna (zwłaszcza jeśli mówimy o skrajnych przypadkach takich jak gęsty smog, czy mgła), ale niemniej ważna jest kwestia zmienności LP w danym miejscu. Dla przykładu, kiedy mieszkałem w Krakowie, jasność nieba w bezchmurne, bezksiężycowe noce w czasie kiedy na ziemi nie leżał śnieg wahała się w przedziale 18.1 - 19.2 mag/"² (część z tej zmienności wynikała z tego, że wieczorami świeciło więcej źródeł światła niż po północy, część związana była z różną przejrzystością), co już oznacza niemal 3-krotną zmianę. Przy świeżo spadłym śniegu niebo było jaśniejsze od 17 mag/"². Oznacza to, że w bezchmurne, bezksiężycowe noce gdy na ziemi leżał świeży śnieg niebo było aż 10 razy jaśniejsze niż w najciemniejszych momentach bez śniegu. Zmiana ta dramatycznie przekładała się na zasięg gołego oka, który w zenicie pogarszał się o jakieś 1.5 mag (a bliżej horyzontu jeszcze bardziej).