Почему звезды мерцают? ;-)

[Pluto]

На самом деле объяснение в общем правильное. Атмосферные неоднородности представляют собой слабые линзы, в результате действия которых искажается плоский волновой фронт света, т.е. в небольших пределах изменяется СХОДИМОСТЬ пучка. Следовательно, количество света, попадающее в глаз, непрерывно меняется, что и вызывает мерцание.

Можно провести такую аналогию – перед очень удаленным фонарем некто поставил отрицательную линзу. Ясно, что количество света, излучаемое в сторону наблюдателя, уменьшится (увеличится расходимость пучка). Однако сам фонарь останется для наблюдателя точечным источником. Т.к. ввиду удаленности фонаря и линзы, лучи света на входе глаза наблюдателя практически останутся параллельными, глаз не заметит никакой расфокусировки. А вот видимая яркость фонаря уменьшится. Это также хорошо объясняет почему мерцание увеличивается с возрастанием дальности (для земных объектов).  Изменение сходимости пучка света на один и тот же угол вызывает бОльшие изменения количества света, попадающего в глаз, с ростом расстояния.

Кстати, нечто подобное можно наблюдать в темной комнате, разглядывая свет на стене от уличных фонарей, прошедший через оконное стекло. Все знают, что картинка на стене представляет собой узор из чередующихся темных и светлых полос, вызванный малыми отклонениями стекла от плоскости (т.е. своеобразными цилиндрическими линзами).

Особенность еще в том, что атмосферные линзы имеют малый характерный размер, распределены хаотически, очень быстро движутся и имеют вовсе не круглую форму. Мы всегда наблюдаем результат сложения от нескольких (многих) таких линз.  Если посмотреть на сильно расфокусированное изображение звезды в телескоп, вы увидите характерную теневую картину из быстро бегущих темных полос и пятен. В результате чего интегральная яркость изображения меняется. Увеличение апертуры телескопа приводит к бОльшему усреднению действия таких неоднородностей и мерцание уменьшается.

[Pluto]

Цитата SF:
>>Таким образом можно вывести полезную примету для практического наблюдателя - чем сильнее мерцания, тем лучше качество (структура) изображения, а чем мерцания слабее, тем качество изображения хуже...

Практический опыт наблюдений говорит об обратном, если мерцание очень сильное, то с высокой долей вероятности, изображения будут плохие и в телескоп.

По поводу физики мерцаний – интересная цитата из Уокера, “Астрономические наблюдения”:

Если апертура телескопа D и характерный размер неоднородностей r0 одного порядка (а величина r лежит в диапазоне от миллиметров до многих метров), то индекс мерцания в среднюю ночь составляет около 20%… Вклад турбулентного слоя в мерцание возрастает с увеличением высоты H над телескопом как H^5/6. В действительности за мерцание ответственны два основных слоя: примерно на 25% - слой на высотах 1-2км, и на 75% - тропопауза с нижней стратосферой (8-12км).
Если D>>r0, то влияние более низких турбулентных слоев радикально подавлено и основной вклад вносят уровни высотой от 8 до 15 км. Вклад турбулентных слоев  в мерцание возрастает с высотой как H^2 и уменьшается с ростом D как D^-7/3.
Большинство теоретических исследований мерцание основано на приближениях геометрической оптики, которое справедливо лишь до тех пор, пока наименьшие турбулентные ячейки могут еще считаться простыми линзами. Если же они слишком удалены от телескопа (на расстояние более 20км в случае 10см турбулентных вихрей), то преобладают дифракционные эффекты.  (Так что предположение aver1 имеет под собой некоторые основания.)

>>Мы на них смотрим - сначала просто так, а потом поступаем как Vitaliy - включаем вентиляцию. Какие при этом возникают мысли?

Вентиляция нужна не во время наблюдений, а до них,  с целью максимально быстро охладить зеркало. И уж никак повлиять на высотную атмосферную турбулентность она не может. Скорее всего будет только хуже.

[Pluto]

>>При этом нужно отличать [фотометрическое] мерцание и качество [структуры] изображения. За них отвечают различные атмосферные слои - приземный за структуру и верхний за мерцания - и поэтому корреляция между ними не так уж и очевидна.

В той литературе, которую я просмотрел по этому вопросу, действительно отмечается, что “мерцание” и “дрожание” вызываются разными атмосферными слоями.

>>Поэтому нагревающийся от зеркала воздух просто сдувают ламинарной струей. На последних телескопах 4-м класса воздух нагнетают в окружающий главное зеркало по краю кольцевой шланг с небольшими боковыми отверстиями, а откачивают в центре зеркала через отвод в кассегреновском фокусе.

В любительских условиях, когда используются компьютерные вентиляторы - струя  существенно не ламинарная. Ламинарную струю еще надо получить. Уверяю Вас это не так просто. В аэродинамических дозвуковых трубах для этого ставят сложную систему решеток для “выравнивания” потока.  Скорее всего оптимальный режим для любителя – периодическое “продувание” трубы в перерывах между наблюдениями. В профессиональных, крупных телескопах наверняка предприняты специальные меры для “ламинаризации” воздушного потока системы охлаждения зеркала и трубы.
Впрочем, влияние турбулентного, но однородного по температуре потока воздуха в трубе любительского телескопа может быть пренебрежимо малым.