Объясните пожалуйста почему так выглядит лазерный луч адаптивной оптики?

[megavoltt71]

Снимок луча очень известный. Снимал Юрий Белецкий. Его и можете спросить. Он есть на форуме и не раз был на Астрофестах. Думаю что небо снималось на большой выдержке , а луч был включен кратковременно. Возможно это несколько снимков, и на одном из них с включенным лазером. Здесь
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,27618.1300.html  много его снимков

[библиограф]

 А фото лучей в башне как делали?

[Gleb1964]

Но поскольку камера проворачивалась относительно зданий, то на снимке они получились несколько размыты. А как же луч? Он ведь как и здания неподвижен, а получился на снимке резким.

Луч двигается вместе с телескопом, он же создает искусственную звезду. Напомню, угол изопланатизма в атмосфере порядка десятка угловых секунд, а при плохом сиинге считанные секунды.  Угол изопланатизма, это угол в пределах которого аберрации волнового фронта одинаковы и в пределах которого работает коррекция адаптивной оптики. Поэтому искусственная звезда должна быть не далее нескольких угловых секунд от объекта.
Естестественно, интенсивность рассеяния резко убывает из за высотной стратификации атмосферы, плюс интенсивность рассеянного света убывает в квадрате от расстояния. 

Вообще-то этот луч невидим, он инфракрасный.

Используют свечение в линии дублета натрия 589нм, вполне видимая область, хорошо известная по натриевым фонарям. Слой натрия находится на высотах порядка 90км.

In the upper part of the Earth's mesosphere (90±10 km altitude), there is a 5-20 km thick layer rich in Na atoms, deposited by the ablation of micrometeorites.

Кстати, луч лазера стробируют короткими импульсами, а приемная оптика имеет синхронизированный затвор, настроенный на то, чтобы видеть только рассеяние от слоя натрия, но не ослепляться от рассеяния в нижних слоях атмосферы, которое дает на порядки больше интенсивности. Но тут камера делала снимок с длинной выдержкой, так что эффект стробирования здесь ни при чем.

[serega2007]

      Настаивать не буду , но мне кажется , что волновой фронт более- менее одинаков на поле в секунду .

[Gleb1964]

      Настаивать не буду , но мне кажется , что волновой фронт более- менее одинаков на поле в секунду .

В целом, Вы правы, в условиях рядового сиинга так и будет. Но обсерватории строят в местах, где сиинг получше среднего.
Посмотрим статистику конкретной обсерватории Cerro Paranal http://www.eso.org/gen-fac/pubs/astclim/papers/venice2001/venice2001-msarazin.pdf, в видимом диапазоне угол изопланатизма в среднем 2-3 секунды, иногда 4-5секунд, и это для 0.5 микрона. Для более длиноволнового диапазона угол изопланатизма будет больше.


Другая статья http://robertoragazzoni.it/Repository/%5BPAPERS-REF%5DR030-ds1440.pdf по измерению изокинетического угла по наблюдению, как полощет лимб Луны. Изокинетический угол - это только аберрации низкого порядка, вызывающие смещение положения звезды. Если адаптивная оптика делает только отслеживание (tip/tilt-коррекция), то тогда важен изокинетический угол.
Кстати, проблема использования искусственно лазерной звезды в том, что луч лазера по пути вверх гнется атмосферой так же, как и по пути назад, поэтому с помощью искусственной лазерной звезды нельзя получить информацию об отслеживании (tip/tilt-коррекции), для этого нужна еще и натуральная звезда для гидирования в поле, ограниченном тем самым изокинетическим углом. Изокинетический угол в атмосфере, конечно побольше, но не намного - в десяток секунд.

[serega2007]

     Большое Спасибо !
     Дома буду изучать .
     И по секрету - за настоящим сиингом приезжайте на Мезмай .

    Однако , у Вас там есть тоже хорошее местечко . Берген называется . Там однажды зафиксирован дождь , продолжавшийся четыре месяца . ( ШУТКА )

[Скеп-тик]

Чтобы возбудить свечение ионов натрия на длине волны 589 нм, необходим лазер, работающий на этой же длине волны!

Или вдвое больше, чтобы использовать антистоксовский эффект при флюоресценции. Поглощается последовательно два фотона в невидимом диапазоне, а излучается один в видимом.
Когда-то мечтал "достать" АЛ901, светодиод синего свечения. А по сути - инфракрасный с антистоксовским люминофором.

[Дмитрий Фролов]

Луч лазера заканчивается примерно в том направлении, в котором светит. На картинке красной линией я пометил предельное направление, в котором виден луч.

Именно это автор и хотел узнать, +

[I.A.R.]

Но поскольку камера проворачивалась относительно зданий, то на снимке они получились несколько размыты. А как же луч? Он ведь как и здания неподвижен, а получился на снимке резким.

Луч двигается вместе с телескопом, он же создает искусственную звезду.

Действительно, луч движется синхронно с телескопом, проворачиваясь при ведущемся наблюдении вместе с ним относительно его полярной оси. Его! А где она находится? В здании обсерватории на расстоянии где-то пары сотни метров от треноги с камерой. Так сказать, в другой системе отсчета. Стало быть, луч как и здания должен получаться все-таки несколько размытым. А он не штатно резкий да еще и яркий. Ой, все-таки он подрисован!

[Gleb1964]

А ведь верно, конец луча на небе острый, потому как ведётся вместе со звёздные небом, а ниже, к самой обсерватории луч существенно шире, видимо, не только из-за перспективы, но из-за смаза изображения. Кроме того, луч стробируется короткими импульсами и необязательно мог быть в течении всей экспозиции. Поэтому он вполне может быть резким. Как следы от метеоров на снимках.

[Monstr]

Может кому-то понятнее станет, если взглянуть на рисунок.
r - расстояние наблюдателя до телескопа, точнее до лазера.
l - высота луча, которая ограничена рассеивающими свойствами атмосферы.Тогда угол от наблюдателя между направлением на конец луча и непосредственно направлением луча в бесконечность:

Пусть l=3000 м (выше мало пыли и аэрозолей), r=500 м. Тогда угол a=10 градусов. Но так как мы уже в горах, допустим на высоте 2500 м, то l=500 м, и угол уже будет 45 градусов. Будем видеть лишь световой отрезок.
А если стоять рядом с человеком с зеленой лазерной указкой, то угол составит всего несколько минут, что сравнимо с разрешением глаза. Поэтому рядом стоящему всегда будет казаться, что луч упирается точно в тот объект наблюдения.

[CyberManiac]

Действительно, луч движется синхронно с телескопом, проворачиваясь при ведущемся наблюдении вместе с ним относительно его полярной оси. Его! А где она находится? В здании обсерватории на расстоянии где-то пары сотни метров от треноги с камерой. Так сказать, в другой системе отсчета. Стало быть, луч как и здания должен получаться все-таки несколько размытым. А он не штатно резкий да еще и яркий. Ой, все-таки он подрисован!

Скорее картинка склеена из двух фото, одна короткая экспозиция с неподвижного штатива на высокой чувствительности для земли, и одна с трекера и с длинной выдержкой - для неба.

[Змей Петров]

Перспектива.
Наиболее наглядный пример - с рельсами.
В лёгком тумане от обычной красной милливаттной указки эффект тоже вполне наблюдается.

Хотя данная картинка изрядно подрисована.

[Shandrik]

http://fizportal.ru/qualitative-468

Луч прожектора ослабляется не только потому, что идет расходящимся пучком, но и вследствие атмосферного рассеяния. Если бы рассеяния не было, то луч сбоку был бы невидим. По этим причинам интенсивность пучка падает экспоненциально. Поэтому видимый луч обрывается довольно резко.

Удивительно бестолковое объяснение. Может там пара предложений пропущено?

[Гравитон-24]

В связи с этим вспоминаю интересный случай на морском пляже. 2 противоположные точки на расстоянии около 10 км, из них, над нашими головами идёт лазерный луч, светится ночью в виде голубой дуги. Фокус том, что он вращается, как держатель у ведра, и может лечь набок на морскую гладь, или подняться в зенит над нашими головами. А это значит что:
1 - луч распространяется по кривой, что невозможно
2 - или там задействованы 2 луча, которые в зените при взаимном пересечении притягиваются и образуют линию V перевёрнутую.
Возможно это была экспериментальная лазерная коммуникация у военных.

[Sleppo]

Здравствуйте, объясните мне пожалуйста, если можете, такой вопрос. Системы адаптивной оптики на телескопах ESO выглядят как световой меч из звездных войн. Луч лазера резко обрывается, или так кажется на фото. Как может лазер пример светить только на определенное расстояние? Или это так кажется?
Например вот на этом фото: https://www.eso.org/public/russia/images/eso0733b/ (как сюда изображение вставить?)

Там лазер со2 используется?

[библиограф]

Там используют, то что надо. 
https://www.eso.org/sci/publications/messenger/archive/no.139-mar10/messenger-no139-12-19.pdf

[Dem]

1 - луч распространяется по кривой, что невозможно

Очень даже возможно - из-за разной температуры воздуха по пути.

[AL Malino]

Луч упирается , кажется , в слой натрия .

Если что бы то ни было КАЖЕТСЯ, то надо осенить себя крёстным знамением.
Но всякому правоверному отроку должно быть понятно, что луч упирается в небесную твердь.

Чтобы возбудить свечение ионов натрия на длине волны 589 нм, необходим лазер, работающий на этой же длине волны!
{…}

Или вдвое больше, чтобы использовать антистоксовский эффект при флюоресценции. Поглощается последовательно два фотона в невидимом диапазоне, а излучается один в видимом.
{…}

Чтобы такой процесс (в принципе) шёл достаточно эффективно, необходимо выполнение хотя бы одного из (а лучше обоих) условий: a) достаточно высокая интенсивность излучения и b) наличие промежуточного (квази-) резонансного уровня. Для атома натрия второе из условий точно не выполняется — нет там в промежутке 1S — 2P никаких уровней. Кроме того, такой процесс в данном случае запрещён правилами отбора (по спину).

[kramvalera]

У 445 нм лазеров тоже ощущения, что луч обрубили, хотя вот мой снимок на 1 км как светит в палку луч 1,5 мрад расходимостью, есть ощущение, что в конце дистанции нет луча, а он есть, палка подсвечена.