Апертура и прочая "муть"

[Pluto]

С “легкой” руки Аркадия тема перешла в новую плоскость: визуальные наблюдения vs астрофотография. Хотя, честно говоря, я так и не понял почему Аркадий взъелся на большие апертуры и что, собственно, хотел сказать.

Спор визуал vs астрофото еще более бессмысленен, чем рефрактор vs рефлектор. Это просто разные направления любительской деятельности. Причем, как верно утверждают в первом случае работает (наблюдает) человек, во втором техника. Астрофото более технический вид любительства, где большая часть времени уходит на работу с аппаратурой и зависимость от нее сильнее.

ИМХО более менее зрелый ЛА должен иметь некоторые навыки как в визуальных наблюдениях, так и в астрофотографии, далее уже идет специализация.

Будет доступный электронный окулярчик, способный конкурировать с человеческим глазом по всем параметрам, что-ж, будем наблюдать через него. Достоинства больших апертур от этого не уменьшаться. Как известно, с изобретением фотографии и даже весьма качественных и чувствительных ПЗС, стремление профессионалов наблюдать в большие апертуры не уменьшилось и никто не собирается заменять телескопы в ESO, например, на 60мм рефракторы.

[Journalist]

«С другой стороны, известно, что визуальный телескоп не может увеличивать яркость протяженных объектов и, независимо от апертуры, яркость неба однозначно определяется выходным зрачком.»

Борис, Вы совершенно правы в отношении того, что есть такой визуальный эффект – я читал о нем, и сам, конечно, наблюдал – в телескоп небо чернее (хотя вот Эрнест что-то еще говорил о масштабировании…) Но не хотелось бы падать с тех идеологических высот, на которые нас завел Валерий в разные частности. Давайте вернемся к с/ш и посмотрим на процесс с этой точки зрения. На самом деле перед нами стоит классическая задача обнаружения неподвижной цели (источника сигнала) на фоне шумов пассивными методами. Есть спектр и мощность сигнала, есть спектральная плотность шума. Есть приемник с его характеристиками. Жалко что я почти все забыл, чему меня учили – сейчас бы это помогло разобраться в ситуации. Сомнения вот какие. Есть два самых простых способа селектировать неподвижный источник сигнала на фоне шумов (опять оговорюсь – насколько помню, да и просто по логике) – если известен спектр сигнала и шума, накопить смесь с+ш и выделить из нее сигнал с помощью того или иного фильтра, а второй, если сигнал на входе системы превосходит шум, просто накопить с+ш, и на выходе узкополосной системы мы и так увидим сигнал. Что, как может статься, и делается с помощью телескопа. Т.е., если взять поле зрения телескопа, то может оказаться, что уровень сигнала здесь выше уровня шума и все. И это правило выполняется всегда или почти всегда в том секторе неба, на который мы считаем целесообразным направить свой телескоп. Поэтому мы и видим звезду, наращивая апертуру (кстати, я еще кажется не упоминал об этом, апертура – вражье слово, советский инженер употребляет слово «раскрыв» - я не шучу ). Вопрос в другом – всегда ли, просто собирая свет (смесь с+ш), можно выделить сигнал и если да – в чем секрет селектирующих свойств такой системы (телескопа)? Почему она работает как фильтр, собственно? В чем физика процесса? Это и есть вопрос. Вот возьмем другой пример. Скажем – обнаружение неподвижного источника сигнала на фоне белого (в первом приближении) шума. Итак, день. Сможем ли мы с помощью какого-нибудь телескопа (любого гипотетического размера – не будем заморачиваться конструкциями и физической реализуемостью)  обнаружить, скажем звезду порядка 14m в 1 градусе от солнечного диска? Я взял цифры наобум, надеясь с запасом попасть в ситуацию, когда с/ш на входе будет много меньше 1. Итак – поможет ли нам здесь апертура, вот в чем вопрос?
Еще раз отмечу – мои сообщения могут содержать несуразности и нелепости. Заранее прошу прощения. И спрашиваю я не ради какого-то спора, а чтобы узнать. У меня нет своего ответа, а есть только желание выяснить этот вопрос возможно более полно с вашей помощью. Сам я с этой задачей не справлюсь – она для меня слишком объемна и займет столько времени в библиотеках, сколько у меня нет  Надеюсь на понимание и заранее благодарю.

[VVSFalcon]

Я лично не противопоставляю визуал и астрофото. Каждому своё . Но, если мы используем электронный окуляр - это уже как бы и не визуал. Но, вообще-то и не астрофото ещё

Э.... вот тута вы тоже не совсем правы. Ведь в какой нибудь Цейс 600 тот объект
тоже будет лучше видно.... Но вы хотите сами и в свой...  

Неужели Вы считаете что я не хочу СВОЙ Цейсс-600? Лучше даже что-то от метра. Но, как я выше писал, останавливают соображения, так или иначе сводящиеся к финансам.

Кстати, а и фотографии на таком Цейссе тоже пожалуй получше будут, да? Вот Вам, тем же самым, и по тому же самому месту  .

Сможем ли мы с помощью какого-нибудь телескопа (любого гипотетического размера – не будем заморачиваться конструкциями и физической реализуемостью)  обнаружить, скажем звезду порядка 14m в 1 градусе от солнечного диска?

Ээээ, может я и не прав, но апертура нам не поможет и под водой без подачи воздуха пару часов провести . . . А вообще-то, коли без ограничений, то апертура в пару миллионов километров поможет нам и ЗА солнцем звезду увидеть. Поставим диафрагму маленькую внеосевую. На пару тысяч километров

[Pluto]

Собственно, я (и Эрнест) уже объяснили. Попробую немножко по другому.
Вопрос о зависимости сигнал-шум при астрофотографии и его зависимость от параметров телескопа и приемника довольно сложен. Придется написать много формул. Могу посоветовать Вам книгу П.В. Щеглова “Проблемы оптической астрономии”, там все довольно подробно расписано.
Для визуальных наблюдений дело обстоит чуть проще. Дело в том, что визуальный телескоп не способен увеличивать яркость протяженных объектов, т.е. количество фотонов от изображения фона неба с единицы угловой площади (телесного угла) не зависит от апертуры телескопа. Это, пожалуй, самый важный момент.
При одинаковом выходном зрачке в 5см и 30см телескоп яркость фона, т.е. УРОВЕНЬ ШУМА будет одинаковым.
С другой стороны, звезда для глаза точечный объект. Весь свет, собранный объективом от звезды попадет в глаз наблюдателя из бесконечно малого (для глаза) телесного угла, при этом количество фотонов от звезды  (т.е. УРОВЕНЬ ПОЛЕЗНОГО СИГНАЛА) будет пропорционален площади объектива (квадрату диаметра). Наращивая апертуру мы просто поднимаем уровень полезного сигнала при постоянном уровне шума.
Селективные свойства визуального телескопа, о которых Вы говорите, основаны именно на разной зависимости яркости от апертуры для точечных и протяженных объектов.

>>Сможем ли мы с помощью какого-нибудь телескопа (любого гипотетического размера – не будем заморачиваться конструкциями и физической реализуемостью)  обнаружить, скажем звезду порядка 14m в 1 градусе от солнечного диска? Я взял цифры наобум, надеясь с запасом попасть в ситуацию, когда с/ш на входе будет много меньше 1. Итак – поможет ли нам здесь апертура, вот в чем вопрос?

Теоретически это возможно.

[VD]

Я хочу САМ увидеть . Пусть и не в цвете, и только боковым зрением, но САМ. Кто тут мне главным помощником будет?

Вот!  Вот в этом то и все дело!  Любительская астрономия это ведь,  чтобы там не говорили, просто хобби.  А хобби держится всегда на удовольствиях им доставляемыми!  

А другие кайфуют от ПЗС-ного наблюдения и т.д. и т.п.  

И не надо любителю посозерцать глубины космоса прислушиваться к мифам о малых апертурах.
Малые апертуры, конечно,  иногда оказываются более эффективными в некоторых обстоятельствах типа визуальных наблюдений планет и двойных звезд и т.д.  Но все это частные случаи и я просто злюсь, когда читаю очередную глубокую мыслю о том,  что типа в городе 250мм телескоп это уже много и лучше всего будет 5-6" инструмент.  Бред!

VD

[VD]

С “легкой” руки Аркадия тема перешла в новую плоскость: визуальные наблюдения vs астрофотография. Хотя, честно говоря, я так и не понял почему Аркадий взъелся на большие апертуры и что, собственно, хотел сказать.

Вот и я не понял.  А я жуть как не люблю, когда наших клиентов и просто друзей - любителей астрономии вводят в заблуждения.  Ненужность больших апертур в городе одно из таких заблуждений.


VD

[Yaroslav]

[Journalist]

Спасибо, Борис, что "возитесь" со мной и этим вопросом, думаю, может быть это не только мне одному будет полезно.  
В целом - пожалуй понятно. Т.е. свет от звезды сосредоточен всегда в точке в том маленьком изображении, которое мы рассматриваем в окуляр-лупу (грубо говоря), а шум - нет. Естественно, чем больше увеличение (до какого-то предела), тем больше мы "растягиваем" шум, как бы разрежаем его, а точка так и остается точкой (в идеальной системе). И даже так - тем более остается точкой, чем больше апертура, т.к. на большей апертуре звезда точечнее. Так? Т.е. на самом деле это действительно похоже на случай, когда с/ш на входе больше 1, если формализовать задачу в тех понятиях. И даже в случае солнечного дня - точечные источники шума (если представить наш шум в виде совокупности точечных источников излучения), находящиеся в одном поле зрения с точечным источником сигнала всегда будут значительно слабее его по мощности. Что-то в этом роде?
Если так, то буду рад, что уразумел, наконец, пусть и издалека шел, но все же   Если нет - подправьте.

[SF]

2Journalist:

1. Не совсем корректно сравнивать радиотехнические примеры и случай с телескопом: возникнет много мешанины из частотной и пространственных областей, а также когерентной и некогерентной регистрации сигнала. "Радиотехника" существенна и в астрономии, но при рассмотрении процесса регистрации сигнала ПЗС, ФЭУ или ЭОП.

2. обнаружить, скажем звезду порядка 14m в 1 градусе от солнечного диска?
Это достаточно конкретный вопрос. Космический или наземный телескоп? 14m - в какой спектральной области? Внесолнечные планеты юпитерианского типа планируется исследовать в узкой "метановой" полосе - на очень небольшом угловом расстоянии от звезды. В техническом задании на систему управления сегментным зеркалом Keck-а была заложена 24-часовая продолжительность сохранения фокусировки - для возможности наблюдать ИК-объекты днем, на голубом небе они легко различимы.
Практически, я думаю, такой телескоп побоятся сжечь

3. Присоединяюсь к Pluto по поводу почитать Щеглова, жалко, что этой книги нет в оцифровке.

[Journalist]

2 SF: Да, я и сам против того, чтобы валить все в одну кучу и мне несколько неудобно за это - вот все время и извиняюсь. Понятно, что любая аналогия хромает.
А что касается солнечного диска и звезды, да, конечно имелся в вид простой визуальный наземный телескоп. Ну что-то вроде гипертрофированного телескопа астронома - любителя  
Относительно Щеглова - ох, боюсь я несколько заржавел для таких книг уже   Ну, попробую при случае, хотя...  

[SF]

2Journalist:
Ну, не знаю про любительский наземный... Вспоминаются:
- фотографирование солнечной короны - большая разность в светимостях и малое угловое расстояние;
- фотографирование Эдингтоном звездых окрестностей Солнца  во время затмения для проверки ОТО.
Вообще же, это надо прикидывать. С Чимбулака ;) может и получится. Вопрос - с какой аппаратурой.

Щеглов очень даже пойдет. По крайней мере, лучше читать текст, написанный и отредактированный в эпоху Большого Стиля, чем набранный за три минуты в браузере.

Как мне кажется, пора такие темы сразу закрывать или переименовывать в "какой телескоп для каких наблюдений подходит". Написал потому, что только что вспомнил, как Сикорук на этом форуме объяснил (кратко и доходчиво), почему американские любители открыли так много комет на добсонах умеренного размера (т.е., по современным понятиям, вроде бы даже уже и не совсем добсонах) - апертура давала достаточное проницание, а фокусное расстояние - поле зрения, отчего такие инструменты назывались reach field. Честолюбцам, но не эстетам было легко выскакивать из дома с портативным инструментом для просмотра неба в любое время.
Ну и сделать FAQ. Со страшными формулами =8O. А чтоб народ не мог "возникать", также и с картинками.

[VD]

2Journalist:
Ну, не знаю про любительский наземный... Вспоминаются:
- фотографирование солнечной короны - большая разность в светимостях и малое угловое расстояние;
- фотографирование Эдингтоном звездых окрестностей Солнца  во время затмения для проверки ОТО.
Вообще же, это надо прикидывать. С Чимбулака может и получится. Вопрос - с какой аппаратурой.

Щеглов очень даже пойдет. По крайней мере, лучше читать текст, написанный и отредактированный в эпоху Большого Стиля, чем набранный за три минуты в браузере.

Как мне кажется, пора такие темы сразу закрывать или переименовывать в "какой телескоп для каких наблюдений подходит". Написал потому, что только что вспомнил, как Сикорук на этом форуме объяснил (кратко и доходчиво), почему американские любители открыли так много комет на добсонах умеренного размера (т.е., по современным понятиям, вроде бы даже уже и не совсем добсонах) - апертура давала достаточное проницание, а фокусное расстояние - поле зрения, отчего такие инструменты назывались reach field. Честолюбцам, но не эстетам было легко выскакивать из дома с портативным инструментом для просмотра неба в любое время.
Ну и сделать FAQ. Со страшными формулами =8O. А чтоб народ не мог "возникать", также и с картинками.

Кройте! (с, 12 стульев, Остап у архивариуса)


VD

[Pluto]

>>Присоединяюсь к Pluto по поводу почитать Щеглова, жалко, что этой книги нет в оцифровке.

Эта книга была на сайте Дмитрия Маколкина (dvmak) в формате pdf.

Насчет больших и малых апертур в условиях засветки. Если кому неохота разбираться в теории, можно провести простой опыт. В сумерках (т.е. в условиях сильнейшей засветки) найти на небе богатое, яркое рассеянное скопления (Плеяды или Ясли, например) и посмотреть на него в малый и большой телескопы (скажем 60мм и 150мм) при разрешающем увеличении ~1.4D и сравнить сколько звезд можно увидеть в первый и второй. Будет очень наглядно.

[Gandalf]

Коллеги, размер апертуры вашего телескопа,- это не тот случай, когда нужно комплексовать. Наблюдайте чаще!

[OVB]

Все-таки продолжу тему открытия Урана. Не был он открыт как диск. То есть диск-то его, вероятно, был виден, но ничего это не прибавило. У Куто написано, как Гершель наблюдал двойные - он вообще был убежден, что видит истинные диски звезд, а не кружки Эри (было это до Эри). И расстояния между двойными измерял в количестве этих дисков. Так что и Уран был открыт по смещению.

[Анатолий_М]

Gendalf,я отчасти соглашусь с тобой,это как и Годзила,размер имеет значение,от этого никуда не уйдешь

[Pluto]

>>Не был он открыт как диск. То есть диск-то его, вероятно, был виден, но ничего это не прибавило.

Все таки Уран был открыт благодаря видимому диску. Именно на диск обратил внимание Гершель, когда просматривал область между Тельцом и Близнецами. Первоначально он посчитал, что открыл новую комету. Повторные наблюдения через несколько дней показали, что открытый объект  действительно обладает движением относительно звезд.
О своем открытии Гершель сообщил в Гринвичскую обсерваторию, после этого набралось достаточное количество наблюдений для определения орбиты.
Кстати, расчет орбиты выполнил Петербургский академик Лексель. Именно он определил, что открыта новая планета, лежащая за пределами орбиты Сатурна и движущаяся по почти круговой орбите с периодом обращения 84г.
Так что его также можно считать соавтором открытия Гершеля.

[Grigorich]

Всем пpивет! В связи с нагpянувшими в Пpиазовье моpозами какое-то вpемя мой доступ к интеpнету был слабоват. Может, это и к лучшему, однако. От лишних слов я (вынужденно) воздеpжался К делу.

Вот это сказал Боpис:

> С “легкой” руки Аркадия тема перешла в новую плоскость: визуальные наблюдения vs астрофотография. Хотя, честно говоря, я так и не понял почему Аркадий взъелся на большие апертуры и что, собственно, хотел сказать.

Боpис. Ну ни за что не я не повеpю, что Вы остались в плену воззpений 20-летней давности. Ну не делится уже сейчас любительская астpономия нацело, на два, напpимеp. Вы пpекpасно понимаете, что "пpомежуточные" напpавления ЛА отошли от собственно оптических огpаничений и давно компенсиpуют кое-что из этих огpаничених компьютеpными методами (или пpосто уже чем-то далеким от линз и зеpкал).

Я вовсе не "взъелся на большие апеpтуpы", а пpосто пытаюсь сделать акцент, напpимеp, на том, что:

1) pазницу в 2 pаза (в меньшую стоpону) по апеpтуpе можно скомпенсиpовать тpехкpатным увеличением экспозиции (здесь 3, а не 4 - только с учетом неизбежных потеpь пpи пеpеходе пpи этом от pефpактоpа к pефлектоpу или катадиоптpику). И это только по "световому потоку", котоpый тут мне напоминали.

2) 2-кpатная pазница в апеpтуpе (В ТОМ ЖЕ КЛАССЕ ИНСТРУМЕНТОВ) вызывает ~~~ восьмикpатный pост массы и цены.

3) Что восьмикpатный pост массы влечет соответсвенный pост стоимости адекватной монтиpoвки - И ЗАТРУДНЯЕТ ПРИ ЭТОМ УВЕЛИЧЕНИЕ ВРЕМЕНИ ЭКСПОЗИЦИИ - без дополнительных вливаний денег на гидиpование. Более того, начиная с некой кpитической апеpтуpы закpывается путь к гидиpованию как таковому.

4) Что pост апеpтуpы способствует пpосто поддеpжке оптической ЛА-оpиентиpованной отpасли. Эта ПОДДЕРЖКА мнимая (социально-эгоистической), сpодни пpимеpно такой: "скупите пол-аптеки, доpогой больной ЛА, и вам полегчает".

А насчет вот этих слов VD:

> Вот и я не понял.  А я жуть как не люблю, когда наших клиентов и просто друзей - любителей астрономии вводят в заблуждения.  

мое мнение вообще неважное. Как мне ни жаль. Мне остается только пpоцитиpовать себя же (и его сначала):


VD >> Вы, поклонники малых апертур,  можете считать что угодно.  Находиться в глубоком заблуждении это ваше конституционное право и личнейшее дело.  Но апертура рулит и нефиг тут всех зомбировать в пользу вступления в ваши редкие ряды.  Типа "идущие вместе"  с вашими телескопами "сосущими вместе"!

Arkady>  Валеpий, ничего нового Вы не сказали здесь. Пpосто Ваша экономическая точка зpения более точно выpажена: коpоче, кто по диаметpу не пpошел, тому, по Вашей меpке, - вон. И почему же вон   Пpосто достаточный для пpактики пpибоp будет недосточно доpогим и в итоге малополезным для oптической отpасли. A для Вас лично это и вовсе неинтеpесный пpибоp (как еще и для астpолюбителя, котоpый Душу вложил в бОльшие, а не эти маленькие диаметpы).

Очень жаль. Я думал, что Вы более взвешенные слова подбеpете.

[Grigorich]

Пожалуй, все же добавлю еще пятый пункт:

...

5) Что никакой pост апеpтуpы не сделает пpотяженные объекты яpче пpи визуальных наблюдениях. Это еще pаз к вопpосу об исходной огpаниченности системы <телескоп-глаз>

Небольшие ваpиации повеpхностной яpкости - пpимеpно в 2 pаза могут быть обусловлены только системой телескопа: хоpоший pефpактоp - теоp.максимум, неважный катадиоптpик - пpактический минимум. 2 pаза - вот и весь диапазон.

...

На мой взгляд, это яpкостное огpаничение - пpосто беда тpадиционной астpооптики. Oптики, скажем так, зацикленной на сфеpических или конусосеченных повеpхностях.

Думаю, что не только я не хочу видеть далекие галактики с такой же дохленькой яpкостью, как пpосто во несколько pаз уменьшенный Млечный Путь. Хочется большего

Что pешает пpоблему? Только посpедники между телескопом и глазом (или небом и телескопом). ЭОП или какие-нибудь оптические <концентpатоpы> энеpгии, но никак иначе. Ну или pазглядывание  глазами фото или заготовок для фото; и если эти фото или "заготовки" делаются быстpо, с небольшим отставанием от pеального вpемени, так и это и есть кандидаты в "пpомежуточные", классные напpавления для ЛА.

[VVSFalcon]

 Кроме галактик и прочего дипская существуют ещё объекты требующие такого элемента, даваемого апертурой, как разрешение. Да, 300мм инчтрумент будет ограничиваться атмосферой по большей части (в смысле разрешения), но, тут как раз софтвер помочь может. Но вот увидеть в 60мм дудку Энке - пожалуй никакой софтвер не спасёт. А показываемые в кино со спутника  груди блондинок, лежащих на пляже, это всё же кино