Объектив от ОСК в качестве объектива для рефрактора

[Алексей Юдин]

Лично я сначала обратил на это внимание, когда смотрел в 152мм Такахаши и сравнивал со своим 203мм Meade. Еще я подумал, что у меня в рефлекторе фронтальное стекло запотело, но оказалось, что оно чистое. Еще я обратил внимание, что лучики (кольца, разводы или как вы их хотите называть) значительно меньше в Такахаши. Т.е. звёзды видятся более концентрированными точками, по сравнению с "размазнёй" в рефлекторе. Подтверждение о том, что фон неба темнее в рефракторе я узнал месяца два спустя. Так что детство у меня какое-то нестандартное было, по-видимому.  

Это не стекло запотело - это чуть-тёплый пограничный слой воздуха в рефлекторе усиливался двойным прохождением, а в рефракторе усреднеквадрачивался с двух сторон объектива. Отсюда и лучики.

[SergeyG]

Уважаемый Pluto, позвольте ответить на Ваши возражения и вопросы.

“>> 1)  Линзовый обьектив рассеивает в несколько раз меньше зеркала
Так во сколько же? И может ли глаз наблюдателя заметить эту разницу?”

Похоже, в принципе Вы и не возражаете. Чтобы найти ответы на Ваши вопросы давайте предоставим глазу возможность “почувствовать разницу”!

“>> Практически все рассеяние от зеркала сконцентрировано вдоль луча отражения, а значит беспрепятственно поступает в фокусер рефлектора
Да не все, а только от полевых источников. Вы понимаете разницу между апертурным углом и полем зрения? А стенки трубы кто засвечивает, отражение от окуляра?”

Именно так, все рассеяние от полевых источников, просто раньше утверждалось, что только ничтожная его часть идет в окуляр.


>> Конструкция рефлектора  допускает попадание прямых паразитных лучей в область фокусера рефлектора
Что такое “прямые паразитные лучи”? Если прямо от фона неба или от фонарей, то не допускает.

Я имел ввиду луч 1 в рисунке Ernesta. Может быть, я уделил этому излишнее внимание, просто были утверждения, что рефлектор не нуждается в дополнительных усовершенствованиях. Это мне показалось странным, поскольку стоя на некотором удалении от добсона зону фокусера можно увидеть глазом (при соответствующей ориентации).

В завершение темы:

“Ну, а далее можно написать общеизвестные вещи:

“При наблюдениии ярких звезд и планет, рассеяние уверенно заметно, причем у рефлекторов оно усугубляется наличием лучей от растяжек. У ахроматов, к фону рассеяния (возможно меньшему, чем у рефлекторов) добавляется фон хроматизма, яркость которого также зависит от яркости источника. Тут, скорее всего, приемущество будет у АПО.””

Меня вполне устраивает то, что этот осторожный вывод преподнесен как “общее знание”.

“>> Однако рост разрешения сопровождается делокализацией PSF (аналогия с ухудшением отношения сигнал/шум), а значит и меньшей устойчивостью к атмосферной турбулентности.
Не понял этой фразы. Особенно переход к меньшей устойчивости. К тому же речь идет не о “искусственной” аподизации, а об обратной аподизации – это разные вещи.”

С увеличением ЦЭ доля энергии, сконцентрированной в кружке Эри уменьшается, а кольца становятся ярче и максимумы более высокого порядка (более далекие кольца) становятся видимыми. Несмотря на то, что сам кружок Эри сужен, общая энергия распределена на большую площадь. Поэтому и  говорят, что профиль PSF (Point Spread Function) “уплощается” и расширяется. Мне кажется вполне очевидным, что чем сильнее изображение делокализовано, тем больше оно будет искажаться из-за турбулентности. К сожалению, теоретические выкладки по этому вопросу я не могу привести, но рекомендую посмотреть информацию, приведенные на www.astrosurf.com/cavadore/optique/turbulence/. Серия картинок, приведенных там, иллюстрирует влияние числа Штреля (зависит и от качества оптики и от величины ЦЭ) и степени турбулентности на диффракционное изображение звезды.

“P.S. Вам интересней выяснить истину или “завалить” оппонента?”
Сожалею, что у Вас сложилось такое мнение.

[Nickolay Stupishin]

сделал количественную оценку засветки фона рефлектора. Выкладки громоздки и сами по себе не интересны, а вот результат несколько обескураживает. При максимальных увеличениях (именно тогда, когда мы достигает наиболее "черного" фона) на небольших Ньютонах с классической трубой (с апертурой типа 200-250)
фон неба вдали от звезд в пессимистическом варианте усиливается примерно на 10% из-за рассеивания на главном и вторичном зеркале (было принято 1% рассеивание) и еще на 3-4% из-за рассеивания на деталях трубы. То есть в сумме фон неба "между звезд" становится более ярким максимум на 15%, что, как мне кажется, совершенно не актуально при наблюдениях дип-скаев вдали от ярких светил в безлунную ночь. Понятно, что при Луне наблюдать слабые туманные объекты почти безсмысленно. Так что в части дип-скаев рефлектор по черноте фона следует считать реабилитированным,

Хочется услышать точную постановку задачи. Как были распределены источники засветки?
Считалось, что сам дип-скай подсвечивает поле или звезды вокруг и если "да", то какие, сколько? А допустимо ли иметь рядом с туманностью яркую звезду?

Про большие увеличения тоже не совсем понял. Ведь для глаза важна ни абсолютная яркость фона а контраст. Слабые звезды действительно легче искать на больших увеличениях. Напротив, большую слабую туманность легче искать при малом увеличении, когда она много меньше размеров поля.

Что касается вопросов фона и засветки, то сдается мне, что речь может идти только о реабилитации только идеального рефлектор в очень ограниченной области условий, со множеством оговорок.

Pluto
"и на угле в 5град интенсивность снижается в десятки тысяч раз!) и далее, мы видим почти равномерное распределение интенсивности. Степень “крутизны”, естественно, зависит от качества поверхности зеркала. Думаю, что 95% процентов энергии рассеяного  света содержится в ЗНАЧИТЕЛЬНО меньшем угле, чем 5 град.
Все это хорошо согласуется с реальными наблюдениями. Действительно, если посмотреть на ту же звезду 7m, то вряд ли вы заметите фон от нее на расстоянии уже 10мин (если вообще его заметите). "

А если звезда будет 1-3m, или звездное скопление 7m х 40звезд = 3m тогда (десятки тысяч в эквиваленте звездных величин соответсятвуют ~10m) на нескольких градусах засветка станет соизмерима с яркостью слабых туманностей 10-13m. Т.е. для полного счастья, надо области вблизи ярких звезд избегать, Млечный путь исключить.

[Pluto]

2Ernest:
>>Тут Pluto маху дал - для М33 14.2m с квадратной минуты, а 22m - фон неба с квадратной секунды!

Да уж, лажанулся. Причем, кажется, не в первый раз. Губительная привычка – рассматривать поверхностную яркость как сравнительную, а не абсолютную характеристику. Сам сегодня понял, уж очень несусветные цифры получились.

Ваш расчет показался мне слишком пессимистичным. Мой дилетантский расчет показал меньшие цифры, но возражать, конечно, не буду. Спорить с профессионалом в расчетных вопросах – себе дороже.
Интересно было бы сделать такие прикидки для рефрактора, а то по умолчанию всегда принималось, что рефрактор у нас идеальный (не рассеивает, не отражает и вообще супер-пупер со спец. покрытиями).

Во всяком случае, из этой части дискуссии я вынес более четкое понимание процессов рассеивания света в телескопе. Отдельная благодарность SergeyG, за предоставленные материалы.

[Pluto]

2Николай Ступишин:
По поводу скоплений и млечного пути:
Такой объективный приемник как фотография показывает, что, например, отражательные туманности  в Плеядах (чрезвычайно слабый по яркости объект, находящийся вблизи ярких звезд) уверенно регистрируются телескопами любых типов, а рассеяние в объективе и пленке выражается лишь в разном размере звезд, но никак не в разнице общего фона. Совершенно очевидно, что засветка от рассеяния (как объективный фактор) должна одинаково влиять на визуальные и фотографические наблюдения.
Если существует разница в фоне рефрактора и рефлектора, о которой говорят наблюдатели (уверенно заметная на глаз, даже для начинающих и при сравнениях по памяти), то она просто не позволит выделить в рефлектор на фоне неба такой предельно слабый объект, как туманности в Плеядах (ни визуально, ни фотографически).

[XRUNDEL]

2Николай Ступишин:
По поводу скоплений и млечного пути:
Такой объективный приемник как фотография показывает, что, например, отражательные туманности  в Плеядах (чрезвычайно слабый по яркости объект, находящийся вблизи ярких звезд) уверенно регистрируются телескопами любых типов, а рассеяние в объективе и пленке выражается лишь в разном размере звезд, но никак не в разнице общего фона. Совершенно очевидно, что засветка от рассеяния (как объективный фактор) должна одинаково влиять на визуальные и фотографические наблюдения.
Если существует разница в фоне рефрактора и рефлектора, о которой говорят наблюдатели (уверенно заметная на глаз, даже для начинающих и при сравнениях по памяти), то она просто не позволит выделить в рефлектор на фоне неба такой предельно слабый объект, как туманности в Плеядах (ни визуально, ни фотографически).

 Pluto, это вы у меня научились - говорить категорично, не подкрепляя теоретическими формулами?
    А если серьёзнее, то Вас уже немножко "занесло". Во-первых туманности в Плеядах не такие уже слабые, их на бытовую цифру щёлкают. Во-вторых говорится о том, что фон неба НЕСКОЛьКО  темнее в рефракторе, чем в соответствующей апертуры 1.2-1.3 рефлекторе. И никак наоборот не кажется и не замечался. А вы пользуетесь приёмом максимализации из аргументов оппонента. Никто же не говорит, что если в рефрактор посмотреть - так чёрный бархат увидишь, а в стоящий рядом рефлектор - так подумаешь, что полдень. Причём при съёмке туманностей тех же, телескоп с БОльшей апертурой еще и света больше собирает, не так ли? Потому самые слабые объекты и фотографируются при помощи рефлекторов, а вот подсветочка убирается при помощи вычитания dark frame и пр.
  Позвольте мне разъяснить так же мою позицию по отношению к теоретическим выкладкам, особенно инженерным. В натуре - базара нет - без образованных специалистов, строгих и точных расчётов и открытий на листе бумаги бегали бы мы за пищей нашей не в супермаркет а в лесах и полях на своих двух ногах. Я не причисляю себя к особо образованным людям, хотя прошёл курс высшей математики, физики, сопромата и основ радиоэлектроники полностью по программе советского ВУЗа и имел по этим предметам "5" в диплом. Никакого предвзятого отношения к теории и теоретикам у меня нет и быть не может - слишком уважаю. Но в науке (любой: оптика или тактика морской пехоты) помимо основных законов есть еще и один общий - никогда не говори "никогда". Вот считают конструкторы на "VOLVO", что в модели S-80 в памяти щитка приборов ничего изменить нельзя и даже сами при всём желании сделать это не могут. Но это, казалось бы абсолютное мнение весьма учёных мужей я могу им опровергнуть практически, если они попросят, за 35 минут сосредоточенной работы. Тоже самое с "чудом враждебной техники" из Мюнхена -BMW  с их новым чипом, который только на более высокие показатели можно перепрограммировать EEPROM ST35080. Полюбопытствуйте на интернете, почитайте документацию - там чёрным по белому написано весьма образованными людьми из всемирно известного многомиллиардного гиганта SGS-Thompson, что чип разработан специально для применения в газовых или банковских счётчиках, автомобильной и военной промышленности, где необходима абсолютная защита от изменений "не в ту сторону". На него уходит чуть больше времени - гениально просто сделан, защита на уровне компонентной сборки. С какой нибудь более хитроумной было бы может даже легче справится.
  У меня есть один знакомый, пожилой дяденька из "совка", который взломал систему общественного транспорта Нью Йорка, пресловутую магнитную Metrocard, на разработку защиты которой город потратил более 5 миллионов долларов. Он никому ничего не продавал, а пользовался своим "открытием" сам. Это его и спасло. Его брали эдаким спецподразделением, которое называется S.W.A.T. Бронежилеты, автоматы, чуть танки под дом не подогнали. Через три дня после задержания ему сказали, что его реабилитируют, если он пообещает больше ничего подобного не делать и, самое главное, объяснит специалистам from Columbia University, как же работает его устройство!
 Не буду вдаваться в техноческие подробности, но даже я был поражён, насколько "непрофессиональный" , а потому и необычный был подход человека к решению проблемы. Причём можно сказать что получено решение было методом "тыка".
  А работает он в компании, которая машинки для пересчёта и проверки денег изготавливает. Босс встретил его из "заточения" лично. Поднял ему зарплату и очень гордится перед конкурентами, что у него есть такой работник.
 К чему я клоню - если бы теорией можно было бы все "щели" закрыть, то и практики не надо было бы. А ведь нет - строят новый автомобиль и разбивают его о стену. Видать теорией одной не обойтись...

[VD]

 К чему я клоню - если бы теорией можно было бы все "щели" закрыть, то и практики не надо было бы. А ведь нет - строят новый автомобиль и разбивают его о стену. Видать теорией одной не обойтись...

Очень точно и образно сказано,  Рустам.   К тому же,  если говорить о рассеянном свете в телескопах и его расчете,  то это один из самых сложных вопросов в конструировании телескопов.   Анализ и расчет рассеянного света - самый сложный .  На порядок или два сложнее расчетов самих оптических схем.  Я почти уверен,  что наш оппонент Плуто это знает и потому совершенно спокойно требует - гоните цифры.  А они то как раз весьма труднополучаемы.  
Поэтому,  вполне законным будет попросить его самого доказать с выкладками и цифрами,  что рассеянный свет в рефлекторе не больше,  чем в рефракторе.
Так как, Плуто?  Потянете?  


V.D.

[Pluto]

>>А если серьёзнее, то Вас уже немножко "занесло". Во-первых туманности в Плеядах не такие уже слабые, их на бытовую цифру щёлкают.

Могу добавить, что и на простую пленку тоже. Только глазом вы НИКОГДА не разглядите таких слабых участков туманности, которые получаются фотографически.
И это все на фоне паразитной засветки, которую вы видите глазом?

>>Во-вторых говорится о том, что фон неба НЕСКОЛьКО  темнее в рефракторе, чем в соответствующей апертуры 1.2-1.3 рефлекторе.

Уже сколько раз говорилось, что не зависит яркость фон неба от апертуры при одинаковых выходных зрачках.

>>…а вот подсветочка убирается при помощи вычитания dark frame…

Может все-таки не подсветочка?

Цитата SergeyG:
>>Именно так, все рассеяние от полевых источников, просто раньше утверждалось, что только ничтожная его часть идет в окуляр.

Рассеивание от полевых источников не может в принципе поднять яркость фона (ну просто по закону сохранения энергии), речь может идти только о снижении контраста (перераспределении энергии по полю зрения). Так что за интегральное повышение яркости фона могут нести ответственность только внеполевые источники, влияние которых, как мы выяснили, ничтожно.
Строго говоря, наблюдатели должны говорить не о более ярком фоне, а о видимых ореолах вокруг звезд, забивающих фон. Естественно, что в этом случае не приходилось бы говорить о регистрации на фотографиях слабых туманностей, недоступных глазу (см. пример с Плеядами).

[sikoruk]

К несчастью я не могу постоянно работать в режиме online. Поэтому всегда заметно опаздываю.

SergeyG:
>>Ниже показан вид через фокусер рефрактора, направленного чуть в сторону от Солнца(!) (взято из теста Tele Vue 102 в S&T). Прямой солнечный свет падает на внутренную поверхность трубы (аналог фонарика Ernest’a, только более мощный). Ясно видно рассеяние от нескольких пылинкок…. А вот какую картину дало бы зеркало в этих условиях?

Честно говоря, я не очень понимаю, что здесь изображено. Если не ошибаюсь, то коричневое пятно - это объектив, а светлое пятно слева – блик на трубе. Если так, то Солнце, судя по длине и форме блика, расположено достаточно далеко от оси объектива (минимум в 20-30 градусах), и о наличии бликов на объективе судить трудно. На светло-коричневом фоне светлые точки (пузырьки, точки, пыль) видны плохо.

Если Вы попытаетесь увидеть этот блик на фоне солнечного ореола, то, конечно, не увидите. Очень яркий солнечный ореол – плохой фон для подобных картин. Чтобы увидеть, нужно перед объективом, который освещен Солнцем, разместить на некотором расстоянии черный экран. Подобным образом я испытываю свежеалюминированые зеркала. Зеркало помещаю в пучок солнечного света, а в самом зеркале отражается что-нибудь совершенно черное. Ни одно зеркало, ни один объектив не сможет выдержать такое испытание. Обязательно заблестят блики, мельчайшие царапины и точки, пыль.
Жаль, что я сейчас не на обсерватории и не могу сделать фотографию блика.
Конечно, с точки зрения светорассеяния хорошее зеркало несколько уступает хорошему объективу. Через пару месяцев и на объективе и на зеркале собирается достаточно пыли и другой грязи. Слабость зеркала в том, что в отличии от объектива свет проходит через этот слой дважды. Поэтому при прочих равных условиях светорассеяние от грязи в рефлекторе в два раза больше. Но абсолютные величины такого светорассеяния не велики. К сожалению, в домашних условиях непросто измерять часть светового потока, которая теряется на светорассеяние.
Я согласен с Ernst'ом, что центральный  блик одиночной линзы не велик. Правда, у ахромата этих бликов 6, но все равно не много, тем более, что в общем случае, не зная кривизн линз, невозможно судить о яркости каждого из них и о световом потоке в целом.
Что касается зеркала в подобных условиях, можете не сомневаться, оно дало бы аналогичную картину, кроме центрального блика, который здесь не виден по причине, о которой я сказал раньше.


>> В связи со всем этим, интересен вопрос – а насколько, собственно, рассеянный свет должен увеличивать фон, чтобы это было заметно глазу.

Как минимум доля паразитного света должна на 1,5% превышать яркость фона неба. Но эта величина приводится обычно для сравнения двух рядом расположенных полей. Когда паразитный свет полностью заполняет поле зрения, мы не можем одновременно сравнивать яркость фона и яркость световой вуали. В этом случае эту цифру следует увеличить, по крайней мере, до 5-10%.
Когда речь идет об очень низких яркостях (яркость ночного неба), то контрастная чувствительность глаза падает настолько, что мы можем различать в лучшем случае разницу в яркости в 25-30%. Слабые туманности, поверхностная яркость которых не превышает 20-30% яркости фона, вообще увидеть нельзя. Это значит, что для того, чтобы заметить засветку поля, она должна составлять 25-30% от полезного светового потока! Очевидно, что это возможно только с совершенно испорченными зеркалами.
Если хорошо вдуматься в это, станет ясно, что рассуждения о сильно засвеченном поле рефлектора при наблюдении туманностей– это надуманная вещь, которая имеет мало общего с реальной практикой.
Есть еще один аргумент в пользу малого влияния паразитного света в рефлекторах. Это - практика астрономической фотографии. Нет никаких сведений о фотографической вуали, вызванной сильным светорассеянием рефлекторов в сравнении с рефракторами при фотографировании туманностей.
Чтобы выяснить, какова роль засветки стенок трубы рефлектора, каждый может проделать простой опыт. Ночью немного разверните на себя верхний конец трубы так, чтобы ее внутренний край проецировался на ночное небо. Сравните, яркость внутренней части трубы и темного ночного неба, попробуйте рассмотреть какие-нибудь детали на стенке. Только не делайте это умозрительно. Проверьте в реальном наблюдении хорошей ночью. Вы будете поражены результатом. Как вы думаете, вот эта совершенно черная поверхность много ли отражает света в окуляр?

Ernest:
Нам интересно не впечатление от яркости фона (абсолютное значение), а возможность увидеть слабый (предельный) дип-скай на фоне засветки (относительное значение - влияние на проницание).

Вы безусловно правы. От себя добавлю: для выяснения потерь в проницающей способности для туманностей нужно арифметические сложения яркости вуали и фона, а также вуали и объекта, выраженных не в нитах, а в звездных величинах с кв. секунды (или минуты). Последнее, как Вы понимаете, для учета закона Погсона.

Gandalf:
>> Этап первый: днем наводим трубу на яркий равномерный фон (стена, потолок, небо) и глядим в окулярный узел без окуляра. Глядим по центру, потом максимально смещая зрачек в бок от оптической оси, в разные стороны.

А что, собственно, Вы намерены увидеть в этом эксперименте?

Ernest:
>> Вы просто не учитываете вклад ни от противоположной стенки трубы (зона В на моем рисунке), ни от деталей крепления вторичного зеркала.


Все-таки, мне кажется, не стоит постоянно запугивать людей необычными схемами освещения посторонними и яркими источниками света. Для каждой оптической схемы можно придумать такие схемы паразитной засветки, что наблюдения станут вообще не возможными. Лучше рассматривать способы предотвращения этих частных случаев. Это гораздо продуктивнее. У меня рядом с телескопом стоит картонная бленда диаметром 370 и длиной 500 и, которая спасает меня от засветки трубы яркой Луной, а заодно и от турбулентности, вызванной теплом наблюдателя. Кстати, вклад этого источника турбулентности очень и очень преувеличивается в этой дискуссии.
К этому хочу добавить, что для наблюдений туманностей при полной Луне или в центре мегаполиса не годятся ни рефлекторы, ни рефракторы. Почему защитники рефракторов приводят  пример с полной Луной, как слабую сторону только рефлекторов, я не понимаю.

GTA:
>> Редко кто моет зеркала и юстирует оптику перед каждым наблюдением. Да и сделать крупное зеркало - та еще задача.

1. Есть люди, которые редко моют уши, ну и что?
2. Юстировать и мыть оптику рефлектора перед каждым наблюдением – абсолютно не нужное дело.
3. А разве сделать даже 80-мм ахромат менее трудная задача?

SergeyG:
>> Совместными усилиями участников дискуссии было показано:
1)   Линзовый обьектив рассеивает в несколько раз меньше зеркала
2)   Практически все рассеяние от зеркала сконцентрировано вдоль луча отражения, а значит беспрепятственно поступает в фокусер рефлектора
3)   Конструкция рефлектора  допускает попадание прямых паразитных лучей в область фокусера рефлектора.

1. Но так и не выяснили во сколько. Поэтому вопрос о сколько-нибудь серьезном преимуществе остается открытым.
2. Что с того, что поступает в «фокусер» (как, впрочем, и весь паразитный свет рефрактора попадает в окуляр). Вопрос ведь в другом: сможет ли даже опытный наблюдатель заметить это? Как выяснилось в ходе дискуссии, этот фактор практически ничего не значит.
3. Это обстоятельство также сильно надумано. Действительно «допускает», если владелец рефлектора совсем не знает, что с этим делать. Если же человек смышленый, то этот упрек рефлекторам легко отклонить.

Ernest:
Тут Pluto маху дал - для М33 14.2m с квадратной минуты, а 22m - фон неба с квадратной секунды!
   


Справка: Яркость центрального ядра М33 составляет 21,30m/ кв. сек. Яркость слабых участков, которые мы еще обычно видим визуально, - 23m/кв. сек.

Nikolay Stupishin:
Согласитесь, что функция углового рассеяния точки с учетом реального рельефа поверхности сложная и широкая. Есть характерный размер спада в 2..е...10 раз и широкие хвосты в область больших углов. Так что света, который попадет на диагоналку, а там угол конуса, собираемого ей, приблизительно равен относительному отверстию (для 1:6, около 10 град) Вам хватит, чтобы поле любого окуляра засветить.

Когда речь идет о зеркалах или стенках трубы, то функция рассеяния не такая уж «сложная и широкая». Диаграммы рассеяния (или индикатрисы, о которых я уже не раз писал, хотя на это никто почему-то не обратил внимания), для большинства поверхностных фактур имеют очень простой вид. Так, например, металлическая труба, покрытая матовой краской, заметно проигрывает бумажно-клеевой трубе, покрытой той же краской. Однако Ernest абсолютно прав, когда рассматривает индикатрису (диаграмму рассеяния) черной матовой поверхности как сферическую, близкую закону Ламберта. Поэтому «широкие хвосты» имеют скорее только теоретический интерес. На практике владельцы рефлекторов этих «хвостов» не видят. Косвенным подтверждением этого служит тот факт, что на протяжении 1980-2001 г.г. никто из владельцев «Алькоров», «Мицаров», «Альтаиров» даже не предполагал о существовании серьезной проблемы рассеянного света. Это продолжалось до тех пор, пока НПЗ не выпустил на рынок TAL-100R вообще без внутренних диафрагм. Вот тогда все увидели и оценили, что такое настоящее светорассеяние при больших углах падения . Такое светорассеяние на стенках «ньтонов» совершенно отсутствует, а должно было бы присутствовать, если бы были правы защитники рефракторов

SergeyG:
Я считаю, что Ernest очень убедительно показал на качественном уровне, что представления о трубе рефлектора как о большой бленде не соответствуют действительности. Немного удивляет почему такие простые соображения не учитываются уважаемыми людьми, имеющими большой опыт наблюдений в рефлекторы.

Потому и не учитываются, что слишком простые и не убедительные. Ernest привел абсолютно верную диаграмму хода паразитных лучей, но не сделал главное – не указал относительную плотность светового потока (или видимую яркость вуали, или освещенности на сетчатке, ну хоть что-нибудь в каких-нибудь единицах) в результате рассеяния этих лучей на поверхности.
Допустим, что под углом 30 градусов к оптической оси рефлектора Ньютона со спины наблюдателя светит полная Луна (случай, на мой взгляд, крайне редкий). Какова будет освещенность и яркость внутренней стенки трубы напротив окуляра? Это-то посчитать не сложно. Как скажется на яркости характер отражения на цилиндрической, а не плоской поверхности и скажется ли? Как эта яркость будет соотноситься с яркостью ночного неба? Это тоже не сложно. А самое главное, нет ответа на вопрос, это действительно непреодолимое препятствие или есть какой-нибудь способ махом решить задачу устранения эффектов подобного светорассеяния?
Ernest, извините все эти вопросы не Вам. Это только полемический прием. Вопросы эти для Сергея G. Сергей, труба рефлектора была и остается прекрасной блендой, о которой рефракторщики могут только мечтать. Если мы возьмем наиболее характерные длины бленды рефрактора и трубы рефлектора, мы увидим, что труба «ньютона» по крайней мера в 8-10 раз эффективней типичной бленды рефрактора.


Ваш  Л. Сикорук.

[sikoruk]

Расчет светорассеяния в телескопе в общем виде – вещь достаточно сложная. Но некоторые частные случаи (например, ставший уже классическим «фонарик Ernest'а») рассчитать не сложно. Рассмотрим случай с полной Луной, приведенный в моем предыдущем сообщении.
1) Известно, что освещенность, создаваемая полной Луной на поверхности перпендикулярной к потоку, составляет примерно 0,14 люкс.
2) Поскольку на стенку трубы телескопа поток падает под углом 60 градусов, умножим предыдущую цифру на Cos 60 и получим 0,14*0,5 = 0,07 люкс.
3) Если эти 0,07 люкс падают на идеальную белую поверхность, то ее яркость (В) равна 0,07 апостильба. Апостильб – «люкс на белом». Но в действительности свет падает на матовую черную поверхность. Примем коэффициент отражения черного покрытия равным 0,05.
4) Умножим «яркость на белом» на коэффициент отражения 0,05 и получим яркость черной поверхности. Она равна В = 0,0035 асб.
5) Чтобы перевести апостильбы в современную единицу яркости – нит (кандела с кв. метра), умножим 0,0035 на 3,14, получим примерно 0,011 нит.
6) Теперь, когда мы знаем яркость стенки в нитах, можно решить, много это или мало. Для этого выразим эту поверхностную яркость в астрофизических величинах, например в звездных величинах с кв. секунды
m = 12,4 – 2,5 lg B = 17,3 зв. вел./кв. сек.
Если учесть, что внутренняя стенка трубы не плоскость, а цилиндр, нужно примерно в 2 раза уменьшить освещенность. Это приведет к тому, что яркость в зв. вел. на кв. секунду упадет примерно на 0,7, и яркость станет около 18m/кв. сек.
Если учесть, что поверхностная яркость М31 (Туманность Андромеды) вблизи ядра (половина лунного диаметра) по измерениям Вокулера равна примерно 18-19 зв. вел. с кв. сек., то яркость вуали от света Луны, падающего на стенку противоположную окулярному узлу, чуть больше яркости центральной части М31 на 1m. Как это ни странно, при такой засветке центральная часть туманности будет видна, (подробности см. в «Телескопы для любителей астрономии» 2-е издание, стр. 308)
Заменим Луну уличным фонарем силой света в 1000 кандел. Я беру канделы (свечи), а не ватты потому, что светоотдача ламп зависит от конструкции тела накала, мощности, напряжения в сети, от конструкции фонаря, от загрязненности колпака и т.д.  Итак,  под углом 30 град. к оси телескопа расположен фонарь силой света в 1000 кд. Освещенность на внутренней стенке трубы равна
Е= I*Cos60/R^2,
Следовательно, расстояние до фонаря равно 85 метрам. Как видим, свет полной Луны не так уж ярок в сравнении с искусственным освещением.
Наконец, переходим к «фонарику Ernest'a». Совершенно не возможно сказать, чему равна его сила света. У Ernst'a на этот счет ни слова. Предположим, что сила света 10 свечей. Тогда расположенный на расстоянии, скажем, 30 см от стенки трубы фонарь даст освещенность, грубо говоря, 100 лк. Это почти в 1,5 тысячи раз больше, чем от света полной Луны!
Когда Ernest предложил свой мысленный эксперимент, все участники дискуссии, мне кажется, поежились от такого «варварства», потому что у каждого есть опыт работы с фонариком. Но опыта оценки освещенности на стенках трубы Луной мало. Вот мы и попались на крючок.
Мысленные эксперименты хороши, но нельзя забывать, что часто они уносят нас в далекую, далекую страну фантазий.
Как же быть в случае, когда Луна действительно мешает? Все относительно просто. Наденьте на верхний конец трубы бленду. Ничего позорного в этом нет, ведь надеваем мы бленду на верхний конец рефрактора. Если длина бленды равна хотя бы 1,5-2 диаметрам, то лунный свет должен будет трижды отразиться от черных матовых поверхностей, прежде чем попадет в окуляр. Чтобы не утомлять расчетами, скажу, что после трех отражений на трубе диаметром 200 мм мы потеряем примерно еще 3 звездных величины с кв. секунды, и яркость световой вуали на фоне ночного неба станет 20m. О такой яркости ночного неба любители на равнине в наших широтах могут только мечтать.
Будучи приверженцем «ньютонов» Ernest имел мужество заняться исследованием слабых сторон рефлекторов, и мне немного неловко спорить с ним. Впрочем, может быть действительно эта дискуссия сможет приблизить нас к пониманию многих загадочных сторон хорошо известных оптических схем.

Ваш  Л. Сикорук.

[Morbid]

С увлечением слежу за обсуждением темы, тем более что в нем участвует Леонид Леонидович.
Не прогневайтесь за небольшой оффтоп. Не мог бы кто-нибудь из экспертов подсказать мне стоит ли покупать ТАЛ-100RS (в качестве второго телескопа) или имеет смысл дождаться эфемерного апохромата ТАЛ-125АПО или хотя бы ТАЛ-125R?

[sikoruk]

В прошлом сообщении случайно допустил ошибку. В действительности при трехкратном отражении яркость упадет в 400 раз или на 6,5 зв. вел. с кв. сек., и яркость световой вуали от паразитной засветки на фоне ночного неба станет 24,5m/сек^2. В силу природной засветки неба постоянным полярным сиянием, задиокальным светом, светом неразрешаемых телескопом звезд и галактик, насколько мне известно, такого темного неба (24,5m) нет и в околоземном космическом пространстве.


Ваш  Л. Сикорук.

[bibliograf]

 К сожалению, зеркалам присуща скверная особенность - падающий луч не только отра-
жается, но и претерпевает рассеяние - оно наименьшее для полированных металличес-
ких зеркал, несколько больше для напыленных в вакууме серебряных с родиевым по-
крытием, еще значительнее для алюминированных - и сильнее всего рассеивают свет
химически осажденные серебряные покрытия.
Для сверхсветосильных (1:0,9) объективов для работы с малоконтрастными изображе-
ниями с усиливающих рентгеновских экранов применяют только линзовые системы - а
зеркально линзовые оказались вовсе непригодны вследствие падения разрешающей
способности из-за снижения контраста.

[SergeyG]

Уважаемый Леонид Леонидович!

Не могу согласится с рядом Ваших высказываний/выводов, особенно по теме защиты телескопов от паразитной засветки.

“Сергей, труба рефлектора была и остается прекрасной блендой, о которой рефракторщики могут только мечтать. Если мы возьмем наиболее характерные длины бленды рефрактора и трубы рефлектора, мы увидим, что труба «ньютона» по крайней мера в 8-10 раз эффективней типичной бленды рефрактора.”

Если бы у рефлектора окуляр находился в конце трубы я бы и не спорил. Однако фокусер рефлектора  находится в плоскости трубы на расстоянии (как правило) менее 1D от открытого конца. Длина бленды рефрактора 1.5-2D. Конечно, ориентация фокусера в рефлекторе и обьектива рефрактора различаются... Поэтому утверждение о 8-10 кратном превосходстве трубы рефлектора над блендой рефрактора нуждается в детальном обосновании. Тот факт, что Вы сами используете дополнительную бленду к основной трубе рефлектора не служит доводом в пользу супер-эффективности последней.

О схеме паразитной засветки в рефлекторе (“схема Ernest’a”).

““Немного удивляет почему такие простые соображения не учитываются уважаемыми людьми, имеющими большой опыт наблюдений в рефлекторы. “
Потому и не учитываются, что слишком простые и не убедительные. Ernest привел абсолютно верную диаграмму хода паразитных лучей, но не сделал главное – не указал относительную плотность светового потока (или видимую яркость вуали, или освещенности на сетчатке, ну хоть что-нибудь в каких-нибудь единицах) в результате рассеяния этих лучей на поверхности.”

В рамках этой дискуссии Ernest выступает как критик системы защиты от паразитного света в рефлекторах. Задача критика – вскрыть в максимальной мере все конструктивные недостатки системы. Эти недостатки надо выявить как можно полнее и не для того, чтобы кого-то запугать, а чтобы найти способы их устранения/минимизации. Недостатки существуют обьективно, назависимо от “смышленности” наблюдателя. Тем более важно знать их начинающему наблюдателю. Задача опытных пользователей-защитников рефлекторов в том и состоит, чтобы доказать, что паразитные лучи в “схеме Ernest’a” незначимы. А на этом поприще особых успехов я не вижу. Да, Вы показали, что полная Луна не так вредна, как близкорасположенный фонарь. Да вот дальше пишите: “Как же быть в случае, когда Луна действительно мешает? Все относительно просто. Наденьте на верхний конец трубы бленду.” Совет очень практичный, не спорю, да только означает он, что не так уж неубедительна “схема Ernest’a” как Вы ее хотите представить.

"Когда речь идет об очень низких яркостях (яркость ночного неба), то контрастная чувствительность глаза падает настолько, что мы можем различать в лучшем случае разницу в яркости в 25-30%. Слабые туманности, поверхностная яркость которых не превышает 20-30% яркости фона, вообще увидеть нельзя. Это значит, что для того, чтобы заметить засветку поля, она должна составлять 25-30% от полезного светового потока! Очевидно, что это возможно только с совершенно испорченными зеркалами."

Не оспариваю приведенных Вами цифр. Но ведь также известно, что небольшое перемещение изображения (легкое постукивание по трубе) позволяет заметить менее яркие обьекты. Не могли бы Вы привести оценки для этого случая?

[sikoruk]

SergeyG:
  >> Поэтому утверждение о 8-10 кратном превосходстве трубы рефлектора над блендой рефрактора нуждается в детальном обосновании. Тот факт, что Вы сами используете дополнительную бленду к основной трубе рефлектора не служит доводом в пользу супер-эффективности последней.

Поясняю еще раз.
1. Наблюдать в «ньютон» с фонариком на верхнем конце, если тот направлен на стенку трубы напротив окуляра и создает освещенность в 100-200 люкс, нет смысла. Поэтому этот пример не рассматриваем. Давайте, о нем просто забудем, как о недоразумении.
2. Наблюдать в «ньютон» при полной Луне не так уж страшно по следующим причинам.
а) Когда Луна освещает трубу напротив окуляра? Только при условии, что телескоп установлен на то же склонение, что и Луна в эту ночь плюс-минус 3-5 градусов и, когда Луна располагается примерно на отрезке суточной параллели протяженностью около 10-15 градусов. Площадь «опасного» участка неба 30-70 кв. градусов. Это, грубо говоря, 0,1% всего неба. У Вас есть еще 999 таких же участков, где наблюдениям ничто не мешает.
Если мы проигнорируем два этих случая, то труба «ньютона» действительно эффективнее обычной бленды рефрактора.
Поясню на конкретном примере.
б) Рефрактор 150/1600 и рефлектор 150/1050. Длина бленды рефрактора 300 мм, диаметр 180 мм, длина трубы «ньютона» - 1100 мм, диаметр 180 мм.
В данном примере угол, когда свет Луны хотя бы частично попадает на объектив, составляет 62 град, площадь участка – 3018 кв. град. Тот же угол при тех же условиях для рефлектора составляет 21 град, площадь – 346 кв. град. Опасная зона, когда Луна засвечивает хотя бы краешек зеркала или объектива у рефлектора в данном случае в 8,7 раза меньше.
Вообще, я уже обращал внимание на то, что яркость засвеченного Луной неба в полнолунии превышает все остальные эффекты от нее в трубе телескопа. Поэтому засвечена часть трубы или нет, это в полнолуние не так уже важно.
Дополнительную бленду к своему «ньютону» я сделал года два назад после жарких споров вокруг турбулентности, вызываемой теплом наблюдателя. Как светозащитную бленду я ее использую крайне редко (просто подходящих случаев почти не бывает) и практически без какого-то дополнительного выигрыша.
Я надеюсь, что и другие Ваши вопросы и возражения насчет бленды несколько прояснились.

  >> В рамках этой дискуссии Ernest выступает как критик системы защиты от паразитного света в рефлекторах. Задача критика – вскрыть в максимальной мере все конструктивные недостатки системы. Эти недостатки надо выявить как можно полнее и не для того, чтобы кого-то запугать, а чтобы найти способы их устранения/минимизации.

Сергей, во-первых, пример, приведенный Ernest'ом, я думаю, был известен еще И. Ньютону. Во-вторых, я давно самостоятельно сориентировался в том, что защищает Ernest, и даже выразил свое восхищение его позицией. Я всегда с уважением относился к его идеям, хотя иногда и бываю не согласен с ним. Но, согласитесь, что прежде, чем предлагать способы «устранения/минимизации» чего-нибудь, не достаточно общих соображений без хотя бы элементарных расчетов. А что касается «запугивания», то всего лишь шутка. Странно, что это приходится разъяснять.

  >> Задача опытных пользователей-защитников рефлекторов в том и состоит, чтобы доказать, что паразитные лучи в “схеме Ernest’a” незначимы. А на этом поприще особых успехов я не вижу.

1) Прежде всего, я не отношу себя к так называемым пользователям.  В течение всей моей жизни у меня не было ни одного купленного телескопа. Я все строил сам. Я очень люблю это дело –строительство телескопов и занимаюсь этим до сих пор, начиная с 1946 года.
2) Незначительность «лучей Ernest'а» я и попытался доказать. Неужели Вы не заметили этого? Если Вам  неубедительные мои расчеты, которые не требуют больше знаний, чем в учебнике физики для 11 класса, если Вам не интересен мой опыт конструктора большого количества различных оптических систем и в том числе «ньютонов», если Вам безразличен мой опыт наблюдателя, то возразите. Но как-нибудь убедительно, и, пожалуйста, без банальностей, которые нагоняют тоску, и без заклинаний, от которых все достаточно устали.

sikoruk:

[Павел Бахтинов]

Дискуссию о вычитании засветки/dark frame я выделил в отдельную тему и перенес в раздел "Астрофотография": https://astronomy.ru/forum/index.php?board=8;action=display;threadid=4407
 

[SergeyG]

Уважаемый Леонид Леонидович!

Теперь мне стал более понятен Ваш подход к бленде. Спасибо за расчеты, они не представляют предмет для спора. Однако это далеко не конец истории, и нам следует рассмотреть, что дальше происходит с лучами, попадающими на край обьектива (и зеркала). В рефракторе для борьбы с паразитным светом с успехом применяется система диафрагм, которые ставятся таким образом, чтобы геометрически ограничить световой конус между объективом и последней диафрагмой в фокусере (см. рис).

Рассмотрим под каким углом к оптической оси должны падать боковые лучи, чтобы после преломления в объективе беспрепятственно попадать внутрь светого конуса (см. рис). Возьмем этот же рефрактор 150/1600 с 1.25” фокусером. Пусть на расстоянии 100мм от фокальной плоскости в фокусере стоит дифрагма диаметром 40мм. Луч 1, параллельный оптической оси и падающий на край объектива после преломления оказывается в фокусе (точка О). Если луч 2 падает под небольшим углом альфа1, то после преломления он окажется в точке A и попадет в поле зрения. Для определения угла проведем параллельный ему луч 2’ через центр обьектива в точку A. Получаем arctg(альфа1) = (OA/F-100) = (20/1500) => альфа1= 0.76 град. Получили примерные границы половины поля зрения.

Если диафрагмы спроектированы правильно, то все лучи, падающие под углами, большими чем альфа1 претерпевают как минимум два отражения и эффективно ослабляются (интенсивность не превосходит 0.0025 от исходной). (Это мнение профессионального оптика, опубликованное в интернете).

Действительно, в хорошем рефракторе при вынутом окуляре из любой точки, ограниченной диафрагмой фокусера, стенки трубы практически не видны. Думаю, именно этот тест имел в виду GTA (“Этап первый: днем наводим трубу на яркий равномерный фон (стена, потолок, небо) и глядим в окулярный узел без окуляра. Глядим по центру, потом максимально смещая зрачек в бок от оптической оси, в разные стороны”). Конечно, реальный обьектив – не тонкая линза. В нем существуют отражения от боковых поверхностей линз, но последние, я полагаю, зачерняются также как и в линзах в хороших окулярах.

Остаются блики на обьективе, но ранее уже было показано, что их интенсивность составляет значительно менее 5% - коэффициента отражения от черной поверхности.

Я думаю, что теперь можно и не рассматривать поведение боковых лучей, падающих на край зеркала, поскольку получим подобные результаты (два и более отражений от стенки). Можно сказать, что боковые лучи, не отсекаемые блендой в рефракторе и рефлекторе, эффективно гасятся в обеих системах. И здесь ни у рефлектора, ни у рефрактора нет явно выраженного преимущества.   Это вынуждает снова вернуться к рассмотрению “схемы Ernest’a”.

Ранее Вы сами, Леонид Леонидович показали, что свет от Луны, падающий на стенку напротив фокусера (луч 3), мал по сравнению с ярким фонарем на удалении. Луч 1, падающий в фокусер мы вообще не учитывали, молчаливо предполагая, что он устраняется вращением трубы. Однако в городе фонари стоят вдоль улиц, к тому же есть оконный свет от многоэтажек. Получается, что неба, свободного от паразитных лучей не так уж и много. Эти факторы не в пользу рефлектора.

P.S. Употребив слово “пользователь” я надеялся, что оно прозвучит нейтрально, т.к. мы рассматривали недостатки телескопов пренебрегая их происхождением. Не соглашаться с этим – Ваше право, я приножу свои извинения.

[SergeyG]

В прошлом сообщении я неверно указал автора фразы: "Этап первый: днем наводим трубу на яркий равномерный фон (стена, потолок, небо) и глядим в окулярный узел без окуляра. Глядим по центру, потом максимально смещая зрачек в бок от оптической оси, в разные стороны."

Этот визуальный тест эффективности диафрагм содержался в сообщении Gandalf'а. Приношу свои извинения Gandalf'у и GTA.

[Ernest]

Можно сказать, что боковые лучи, не отсекаемые блендой в рефракторе и рефлекторе, эффективно гасятся в обеих системах.

Это не совсем так. Лучи номер 2 в схеме которую я выкладывал (рассеивание лучей падающих на зеркало) и аналогичные лучи на рефракторе (рассеивание лучей падающих на объектив) имеют существенно различную апертуру засветки (угол под которым виден край бленды из центра первой поверхности объектива). У Ньютона апертура много меньше ("бленда" имеет длину 4-6 диаметров, в то время как у рефракторов она редко бывает больше 1-2 диаметров) и соответсвенно засветка первой поверхности от равномерно светящегося неба. Типовое соотношение будет примерно 20:1 в пользу Ньютона. Правда зеркало сильнее (где-то на порядок) рассеивает, чем одна преломляющая поверхность. Но преломляющих поверхностей минимум 4. Вот и получается что засветка поля зрения из-за рассеивания на оптических поверхностях у рефрактора должно быть чуть-ли не на порядок больше, чем у рефлектора! Именно это имел ввиду Pluto, когда защищал рефлекторы.

То есть если поле рефлектора засвечивается все-же заметно больше, то либо реальное рассеивание на преломляющей поверхности должно быть на три порядка меньше чем, на зеркале, либо основной вклад в засветку вносят неоптические поверхности!  

[SergeyG]

Спасибо за разъяснения, Ernest. Собственно, это же мне твердил и ЛЛ. У меня самого оставалось ощущение, что чего-то недоучел, а что -  никак не мог понять. Но при отсутствии пыли на обьективе мы имеем дело с бликами от внутренних отражений и рассеянием на линзах, которым я пренебрег. Блики вроде малы. Никак не могу найти данные по рассеянию. Вот, например, Роланд Крисчен цитирует (http://voltaire.csun.edu/roland/trans.html) данные по пропусканию для стекол толщиной 10мм из каталога O’Hara. Так при 500нм 10мм стекло “crown” пропускает 99,6% , а “flint” – 99,8%. Остальное, видимо, поглощается. Но чему равно рассеяние, особенно в просветленном обьективе непонятно.