Астрономическая оптика - Мaксутов Д.Д.
Скачать (прямая ссылка):
Отличный выход из положения представляют собою менисковые телескопы автора, которые, при #=200 мм, могут иметь длину не более 400 мм и, обладая закрытыми трубами, давать почти столь же спокойные, что и в рефракторе, изображения.
Из табл. 28 видно, что, когда Ья1аг=11^ изображения имеют не слишком еще искаженную форму, не вызывают еще снижения разрешающей силы и не приводят к заметной потере видимости деталей. Остановившись на пределе ^/аг=х/4 и предположив, что такие условия имеют место по крайней мере для зенита, составляем таблицу предельно допустимой турбуленции (^о)тах в зависимости от диаметра Б визуального инструмента (табл. 29).
Таблица 29
^0/аг = 1/4; Х = 0.555 мкм
D, мм 5 50 70 100 140 200 250 350 500 700 1000 2500 5000
(<о) max 7'/0 0''70 0'.'50 0'.'35 0'.'25 0.'l75 0'.'140 о'.'юо u"070 07050 0.'035 О'.'ОИ 0'.'007
Для невооруженного глаза (В =5), если бы даже он был способен различать картину дифракционного изображения, можно допустить турбуленцию 7", почти не наблюдаемую на практике. Для 2—4-дюймовых телескопов турбуленция не должна превышать нескольких десятых долей секунды; но такие условия очень часто имеют место в большинстве пунктов земного шара, а значит, мелкие инструменты могут быть применены с пользой почти повсеместно и в большую часть ясных ночей.
Для телескопа с диаметром 1 м следует уже выбрать такой пункт, где нередко турбуленция снижается до нескольких сотых долей секунды.
Наконец, для проявления всей теоретической мощи визуального 5-метрового телескопа следовало бы найти такой пункт на земном шаре, в котором турбуленция бывает меньше сотой доли секунды.
125
Если сегодня мы должны предъявить такие требования к выбору места для визуальных инструментов, то может оказаться, что завтра те же требования будут предъявляться и к месту для фотографических инструментов. Срок наступления этого завтра зависит, как было сказано, от прогресса фотографических слоев.
Кроме турбуленции, обусловленной быстро изменяющимися неоднородностями достаточно высоких слоев атмосферы, имеют еще место так называемые случайные рефракции, вызываемые более медленными изменениями оптической однородности приземного слоя воздуха.
Если турбуленция завершает несколько циклов в течение секунды, то случайные рефракции завершают несколько циклов в течение минуты. Как и турбуленция, случайные рефракции вызывают смещения изображения звезды во всевозможных направлениях относительно некоторого среднего положения изображения, причем амплитуды смещений могут достигать секунды дуги и более. Могут встретиться условия наблюдений, при которых турбуленция чрезвычайно мала, а случайные рефракции очень велики, и наоборот.
Неоднородности, вызывающие случайные рефракции, по-видимому, распространяются на большие объемы воздуха, движущегося к тому же медленнее и в достаточной близости к объективу инструмента. Поэтому даже в случае весьма крупных телескопов они проявляют себя так же, как турбуленция в случае малых труб: дифракционное изображение мало искажается, но значительно смещается, как одно целое, на величину угла случайной рефракции.
По причине различного удаления источников турбуленции и случайной рефракции между ними имеется еще одно существенное различие. В то время как турбуленция вызывает совершенно независимые смещения звезд, близко одна от другой расположенных, случайные рефракции однообразно смещают большие площади на небе.
Действительно, если правы Данжон и Кудер, утверждая, что турбулентный слой расположен на высоте около 3.5 км, то при угловом расстоянии а" между звездами они проектируются с земной поверхности на две точки турбулентного слоя, расстояние между которыми равно
* = 17а" мм. (74)'
Так, при а=10" расстояние 7=170 мм может оказаться больше расстояния между соседними гребнями турбулентной волны II—П (рис. 37), что может быть достаточным для значительной или даже для полной независимости турбулентных смещений каждой из звезд.
. В то же время случайные рефракции однообразно смещают звезды с взаимным расстоянием 0?5 и более.
126
Благодаря медленности действия случайных рефракций наблюдатель, гидирующий астрограф, успевает выправить положение инструмента и удерживать гидируемую звезду на пересечении нитей. Тем самым он парализует действие случайных рефракций и не только для одной звезды, но одновременно и для большего звездного поля.
Но наблюдателю никак не угнаться за быстрыми смещениями звезды, обусловленными турбуленцией. К тому же такая корректировка принципиально лишена смысла, так как, компенсировав
я»
? 5
3 -
III
10
20
до
бремя, с Рис. 39.
турбуленцию одной звезды, мы тем самым можем удвоить ее для звезды соседней, отстоящей от первой всего лишь на несколько секунд дуги и тем самым совершающей независимые колебания.
Если заставить достаточно яркую звезду прочертить свой след на пластинке неподвижного астрографа с большим фокусным расстоянием, то могут получиться следующие картины следов, изображенные на рис. 39.
Кривая / соответствует случаю малой турбуленции, но значительных случайных рефракций; кривая II соответствует обратному случаю; кривая 777 соответствует случаю умеренных случайных рефракций и турбуленции. На рисунке по оси абсцисс отложены секунды времени, а по оси ординат — секунды дуги.
