Пользователь
0,0
рейтинг
15 сентября 2014 в 00:58

Служба Солнца

Достаточно давно я заметил, что на Хабе нет ни одной статьи про обсерватории. Есть статьи про телескопы, про спутники, про астероиды. Но статьи о том, как устроены места обитания астрономов — нет. Да что там! Когда-то была масса статей про офисы крупных IT-компаний, которые сводились к тому, где какими конфетками кормят, где удобнее подборка кресел, где какими компьютерами пользуются. Но и в этих статьях не упоминались обсерватории. А ведь, на мой взгляд, куда интереснее посмотреть на кучу монструозных произведений человеческого гения, чем сравнивать обед программиста Google и Apple.



Периодически я попадаю в командировки в различные обсерватории. Мне захотелось устранить описанное выше недоразумение и написать небольшой рассказ на эту тему. Статья посвящена Уссурийской Астрофизической обсерватории (УАФО ДВО РАН), которая является крупнейшей обсерваторией на Дальнем Востоке. Жителям Приморского края она скорее всего неплохо знакома, но, думаю, что для остальных будет любопытно почитать.



Обсерватория расположена недалеко от Уссурийска (20 км), но при этом обладает хорошим астроклиматом: засветка от близлежащего города минимальна. Тайга расположена почти вплотную к обсерватории. Говорят, иногда даже тигры забредают.

Обсерватория создана в 1953 г. для регулярных наблюдений Солнца и солнечной активности. Тогда СССР обладал уникальным преимуществом, которого не было ни у кого в мире — он мог следить за солнцем с момента его восхода на Дальнем Востоке и заката в Калининграде. Сейчас, когда те же задачи могут выполнятся несколькими спутниками (SOHO и STEREO) обсерватория это скорее база, объединяющая исследователей Солнца, обладающая специализированными инструментами, позволяющими получать данные в реальном времени.

В последнее время обсерватория была дооборудована и сейчас решает задачи наблюдения за астероидами, спутниками и гамма-всплесками.
Всего в обсерватории имеется с десяток инструментов, из которых 2/3 находятся в активной эксплуатации.
Сам я не знаком с физикой солнца, а уж тем более с техническими хитростями, посвящёнными процессу наблюдения и сбора информации. Так что заранее прошу прощения за допущенные неточности и упрощения.



Горизонтальный солнечный телескоп


Один из старейших инструментов обсерватории, это горизонтальный солнечный телескоп. Его внешний вид удивляет человека не знакомого с астрономией. Но стоит учитывать что Солнце ходит по предсказуемой траектории, практически идентичной изо дня в день. Узкозаточенный инструмент не должен обладать всей широтой возможностей, требуемых от обычного телескопа.
Инструмент предназначен для наблюдения солнечных пятен и анализа их спектра.

Сейчас он не используется. И оптика и анализирующая часть уже морально и физически устарели. Но это не делает их менее интересными!



Здание похоже на что угодно, даже на гараж, но не на телескоп. Металлическая часть отъезжает по рельсам. Под металлической частью расположены два регулируемых зеркала, позволяющих следить за движением солнца. Нижнее зеркало отражает солнце в верхнее, а верхнее в дыру в стене.



Схематически луч идёт по таким траектория:




Изображение солнца перенаправляется внутрь здания, проходя расстояние порядка 15 метров до отражающей дифракционной решётки. после чего возвращается назад, где стоит отражатель, перенаправляющий луч в соседний зал, где происходит его более точный анализ.



Дырка из которой приходит изображение солнца. Чуть левее, в колпаке видно отражатель, перенаправляющий обратный луч в зал где происходит анализ.



А вот так расположена дифракционная решётка. Кстати, обратили внимание на цвет стен? Черный он специально — для минимизации помех. Когда шёл эксперимент, весь свет выключался.



По станам зала стоит много замечательного лампового оборудования, чья эпоха уже немножко закончилась.

Спектрограф-коронограф (Внезатменный Коронграф).


Он имеет немножко другую схему, более похожую на привычный телескоп. Его основная задача — анализ спектра короны солнца. Оборудование чуть поновее, но в последнее время он тоже не используется.



Труба телескопа имеет ферменную конструкцию, которая позволяет скомпенсировать деформации оптической оси и постоянно сопровождать диск солнца, не допуская смещений. Объектив, диаметром 50см собирает световой поток от солнца и направляет в спектральный зал, используя дополнительную систему зеркал. Далее на пути светового потока ставится искусственная Луна, и этим можно смоделировать солнечное затмение тогда, когда это будет удобно и необходимо, не дожидаясь такого редкого явления. Солнечная корона и хромосфера — это внешняя атмосфера Солнца, которую мы не видим из-за большей яркости самого диска, и только затмив его, она открывается во всей своей красе для любования и изучения.




Чуть более подробное описание действия: Внезатменный Коронограф состоит из главного объектива О, строящего изображение Солнца на металлическом диске Д, который не пропускает дальше свет фотосферы и создаёт таким образом искусственное затмение. Для устранения рассеянного света, появляющегося вследствие дифракции от края главного объектива, за металлическим экраном ставится линза О', которая строит изображение главного объектива на диафрагме В с отверстием достаточно малым, чтобы не пропустить изображение краев главного объектива. Следующий объектив О " строит окончательное изображение короны или протуберанцев на щели спектрографа или на фотоплёнке П.

Ещё один спектрограф


Читатель, перебравшийся через первые два спектрографа удивлённо спросит «а почему бы не модернизировать эти спектрографы, не насытить их современным оборудованием, не привести в работу?». Но… Это слишком дорого, сложно и неоправданно. Знаете как выглядит современный солнечный спектрограф? Вот он:




Белая часть кабинки откидывается. Небольшой телескоп отправляет изображение в чёрную коробку, где расположены спектроанализаторы.
При этом он обслуживается одним оператором, получает результат моментально, позволяет быстро его анализировать и передавать потребителю. Кстати, спектограф принадлежит РосГидроМету и пока что вводится в эксплуатацию.
Точные характеристики у всех спектрографов выведать я не сумел, но как мне кажется по некоторому опыту, у современного они не сильно хуже. Зато современный позволяет получить магнитограмму всего диска Солнца за минут 10 и сделать очень оперативный прогноз космической погоды.

Солнечный телескоп (кудэ-рефрактор)




Но спектральные телескопы это не единственные телескопы, которые установлены в обсерватории. В обсерватории имеется ряд телескопов для обычного оптического наблюдения солнца. В первую очередь это вот этот телескоп:



Телескоп является примером именно того, что достаточно старый телескоп, может использоваться с вполне современными матрицами. Кстати, обратите внимание на интересную схему: изображение поступает в ту часть трубы, которая расположена сверху, а фиксируется снизу слева.

Солнечный телескоп (с H-фильтром)




Кроме того, в обсерватории имеется телескоп, выполняющий постоянные наблюдения солнца через водородный фильтр. Этот способ позволяет наблюдать хромосферу солнца, исключив влияние фотосферы. С таким фильтром можно разглядывать протуберанцы и динамику верхних слоёв Солнца. И получать такие офигенные картинки.

image

Астрограф


Вернёмся к старинной технике. Кто живёт в этом домике?


В этом домике живёт астрограф. К сожалению, немножко запоздавший со своей эпохой. Купленный перед перестройкой он был весьма современным на тот момент. Но вскоре началась перестройка, денег не было, не было и фотопластинок для него. А когда деньги появились он морально уже устарел: началась эпоха цифры.



Первый вопрос, который у меня вырвался «а зачем ему две трубы?». Разгадка оказалось непривычной для меня, человека эпохи цифровых камер. Оказывается, при экспонировании фотопластинок существует вероятность получить «выбитый пиксель», точку с локальным пересветом или недосветом. Для того, чтобы нивелировать такие артефакты используются системы, позволяющие экспонировать одновременно две одинаковых фотопластинки на одинаковые области неба. А вот куда ставились фотопластинки:


Второе чудо этого телескопа расположено в этих барабанах и в этой установке:



Это система автоматического наведения, достаточно современная на тот момент. В барабанах расположены энкодеры на коде Грея, а коробочка — компьютер управления.

Код Грея — система счисления, в которой два соседних значения различаются только в одном разряде. Изначально предназначался для защиты от ложного срабатывания электромеханических переключателей. В телескопе используется оптический код Грея в барабанах. Датчик считывает текущие положения и позволяет наводится на звёздное небо автоматически с точностью до угловой секунды.



К сожалению, телескоп морально уже устарел. Никому сейчас не нужны ни фотопластины, ни узкое поле телескопа, ни большое разрешаемое поле в плоскости фокуса. Сегодняшние телескопы выглядит вот так:

Современные телескопы


Все три этих телескопа значительно меньше, проще, компактнее и эффективнее монструозного астрографа с картинок выше. Сегодня они используются для наблюдения гамма-всплесков, астероидов, комет и высотных спутников. Два больших дают не только большее поле, но и лучшую светочувствительность.


50-сантиметровый телескоп.


60-сантиметровый телескоп + 20сантиметровый телескоп.

На этих телескопах весьма эффективно решаются задачи проекта ISON, а так же предупреждения об астероидной и кометной опасности. Открыт ряд астероидов.

Радиотелескопы


В обсерватории есть два радиотелескопа. Один, солнечный, работающий:



И второй, подарок военных, который до сих пор не запустили, но очень хотят.



Прочие мелочи жизни


Надо сказать, что в компоненте быта обсерватория значительно проигрывает и Гуглу, и Яндексу:) На отдалённую гору сложно провести стабильную воду, интернет и электричество. Всё есть, но нестабильно. Не победить обсерватории и в конкурсе более вкусных печенек.
Зато тут красиво. Вокруг тайга, кедровые сосны, обвитые виноградом и актинидией (младший брат киви). По ночам слышно кабанов и прочую живность. Иногда, говорят, рядом проходят тигры. Конец рабочего дня знаменует рассвет и туман, покрывающий сопки. В километре от обсерватории самый большой на Дальнем Востоке дендрарий.

Зачем нужны кулеры с Кока-Колой и столики с печеньками, когда в перерыве между работой можно сходить погулять в тайгу?!



З.Ю. Огромное спасибо Алексею за экскурсию!
Если представится возможность рассказать ещё про какую-нибудь обсерваторию, нужно ли это делать?

Проголосовал 1661 человек. Воздержалось 178 человек.

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

Мальцев Антон @ZlodeiBaal
карма
191,5
рейтинг 0,0
Пользователь
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (47)

  • +4
    Вопрос дилетанта-буквоеда:
    Внезатменный Коронограф состоит из главного объектива О, строящего изображение Солнца на металлическом диске Д, который не пропускает дальше свет фотосферы и создаёт таким образом искусственное затмение. Для устранения рассеянного света, появляющегося вследствие дифракции от края главного объектива, за металлическим экраном ставится линза О', которая строит изображение главного объектива на диафрагме В с отверстием достаточно малым, чтобы не пропустить изображение краев главного объектива. Следующий объектив О " строит окончательное изображение короны или протуберанцев на щели спектрографа или на фотоплёнке П.

    В этом отрывке каждая буква обозначения является начальной буквой объекта, который она описывает.
    Например: О — объектив, Д — диск, П — плёнка.
    Но буква В не попадает в это правило. Вопрос: это ошибка или так и задумано?

    P.S.
    Спасибо за статью, было интересно почитать.
    • +1
      Я просто искал в интернете наглядную схему коронографа, чтобы самому не рисовать. Описание взял прямо оттуда не сильно задумываясь над тем, как они всё отметили, только проверив чтобы идея правильно была описана. В принципе под правило не попадает ещё O'.
      К тому же, если брать букву «Д», то она будет совпадать с диском.
      • 0
        Думаю, в данном случае, О и О' обозначают просто два разных объектива.
        • +1
          Если буквоедствовать, то это таки не Объективы, а Линзы:)
  • 0
    Грандиозно.
  • +2
    Спасибо, очень интересно.
  • +2
    А как обстоят дела с новыми обсерваториями, те что в проекте, в тех что участвуют наши специалисты (промышленность)? В Крыму знаю много их было и место там под них подходящее. Может автор раскопает что-то из планов по постройке новых в России? Да и интересно как обстоят дела с обсерваториями в братских государствах. Может есть единый компьютерный центр сбора информации с них? Вы пишите, пишите, а мы вам будем благодарны!
    • 0
      Я достаточно плохо осведомлён о глобальных проектах. Обсерватории строятся, это точно. Но объёмы строительства, что, когда, как и в каких количествах — я не знаю…
    • +1
      Из мне известных новых более-менее крупных наземных научных оптических телескопов наши строют сейчас лишь один: Кавказская горная обсерватория ГАИШ МГУ
      В Крыму знаю много их было и место там под них подходящее.
      В крыму, насколько знаю, была лишь одна крупная обсерватория, оснащенная оптическими телескопами: Крымская астрофизическая обсерватория, являлась бывшей базой ГАИШ до ее национализации Украиной. До воссоединения ее перспективы были ооочень мрачными.

      На территории бывшего СССР лучшее место для оптических обсерваторий — майданак в Казахстане. Но годы независимости привели к фактическому уничтожению, те, кто там был, говорят, что проще отстроить новые, чем восстанавливать старые.
      • 0
        Если что, там на соседнем холме ещё одна — www.astronomer.ru/forum/index.php?topic=936.0
        Вы, наверное говорите про обсерватории РАН и академических структур. Но в последнее время было много обсерваторий создано промышленностью/энтузиастами/коммерческими структурами. Но вот их точный список я и в помине не знаю.
        • +1
          Да, там еще обсерваторию принадлежащая ГАИ, но ей лет 50.

          Вы, наверное говорите про обсерватории РАН и академических структур.

          Я говорю про обсерватории, которые можно назвать «вызовом промышленности», т.е. с диаметром зеркала 1 метр и более. Энтузиасты и коммерчисекие структуры в основном плодят 60 см и меньше. Сразу оговорюсь, что для таких телескопов существует непаханное поле задач, но они, по сути, не являются серьезным вызовом для промышленности.
          • +1
            Может кто на хабре из этих регионов сгоняет и сделает отчет для автора? поделится информацией и это перерастет в интересную серию рассказов? Найдутся ли на хабре местные, готовые подсобить?
            • 0
              Я думаю, что каждый у которого такая информация есть может и сам статью на Хабр написать. Это же куда интереснее, когда разные авторы пишут — разные взгляды, разные мысли.
              Я если куда-то попаду обязательно писать буду. Вроде народу понравилось.
      • 0
        Майданак находится в Узбекистане, а по качеству неба, одно из самых лучших мест с точки зрения прозрачности атмосферы (т.н. астроклимата) на территории бывшего СССР — это обсерватория на Памире. К сожалению, после развала Советсктого Союза вся техника пришла в нерабочее состояние. Есть перспективная обсерватория под городом Алматы, один из немногих случаев, где любители астрономии активно вкладываются в развитие государственных обсерваторий.

        Кстати, главный телескоп Кавказской горной обсерватории ГАИШа МГУ производился не в России, а франузской SAGEM так что с точки зрения «вызова промышленности» — этот вызов не для нашей промышленности. Но все равно приятно, что есть подобные проекты. К слову, телескопы с диаметром зеркала 2,5 метра по международной классификации считаются университетскими.
        • 0
          Насчет SAGEM — увы, да, не нашей.

          Про майданак, блин, когда же я выучу, что он в узбекистане. Сейчас начал смотреть статьи. Вот статья по майданаку: lss.fnal.gov/archive/other/eso-1381.pdf 0.5 секунды, статья по САО 1.5 секунда, По памиру не нашел.
  • 0
    Замечательная тема!

    А ещё такое ощущение, что радиотелескоп с предпоследней фотографии сейчас пойдёт куда-то ловить сигнал с родной планеты.
  • 0
    станция явно нуждается в ремонте и оборудовании, жаль, что так мало тех, кому это важно.

    а знаете что: требую номер кошелька, куда можно перевести денежку на помощь этой станции так,
    чтоб она гарантированно дошла. автор, поинтересуйся? кому не пофиг и есть возможности — присоединяйтесь :)
    • 0
      Страничка Алексея, который, видимо, проводил экскурсию, может быть он что-то знает на тему дополнительного финансирования.

      В Пулковской обсерватории, кстати, тоже есть проекты по восстановлению конкретных телескопов, например АЗТ-16 (построенный в 70-е годы в Ленинграде и установленный в Чили, лучший телескоп Д.Д. Максутова). Вот сайт по сбору средств на восстановление центрального зеркала.
      • 0
        Алексей теперь на Хабре теперь есть — alexastronomy. Думаю, что проще всего его напрямую спрашивать. Либо попробовать напрямую с директором связаться — www.uafo.ru/kornienko_rus.php. Он там один из главных научных сотрудников, очень ратует за обсерваторию.
  • +7
    Как-то очень давно мы там ставили wifi, который с внешней направленной антеной добивал 20 км до уссурийска.
    • 0
      Да, там этим чудом хвастались:)
      Сейчас, как понимаю, основная часть интернета там идёт через Мегафон, который установил свою вышку в центре обсерватории.
      • 0
        она не фонит радиотелескопам?
        • 0
          Солнечному думаю что нет. Солнце само кого хочешь зафонит. А на счёт второго как-то не интересовался. Вообще интересный вопрос.
      • 0
        вышка была, мы на ней как раз ставили. Мегафон потом просто прилепил туда свою релейку. Хотя может уже и новая вышка, много лет прошло.
        • 0
          У них витая пара проброшена до вышки. Вышка думаю та же, хотя и свежепокрашенная.
  • +2
    Под металлической частью расположены две регулируемых линзы, позволяющих следить за движением солнца. Нижняя линза отражает солнце в верхнюю, а верхняя в дыру в стене.

    Ээээ, все-таки зеркала, наверное?
    • +2
      Ага, а весь механизм называется целостат.
      • 0
        А спектрограф ужасно напоминает знаменитый спектроскоп Вуда, только без деревянной трубы и кошки:)
    • 0
      Зачем нужны кулеры с Кока-Колой и столики с печеньками, когда в перерыве между работой можно сходить погулять в тайгу?!


      Сходить покормить тигров? :-)
      • +1
        Скорее комаров. А самим — покормиться актинидией.
        • 0
          Комаров там, судя по рассказам, поменьше чем в средней полосе. Но сам не видел — не могу ручаться.
          • +1
            Не верьте рассказам:)
            • 0
              Добавить сюда белоножку…

              А вообще, сейчас уже хорошо — и лес только только осенью тронут (про севера не говорю, там осень уже в разгаре) и кровососов мало.
          • 0
            С тиграми сложно повстречаться, а комары съесть могут запросто. А кишмишем я бы с удовольствием покормился опять. Эх…
            • 0
              Позанудствую: кишмиш это сорт винограда, всё же актинидия больше родственник киви.

              ЗЫ в субботу насобирал 4 кг, с женой варенье делаем. Сейчас как раз время.
              • 0
                Вообще, в «Глобусе Владивостока» много таких нюансов, и багульник, который рододендрон, и кишмиш.
              • 0
                Ну да, ну да. Актинидия не кишмиш, Техас не город, чилим не креветка… Дальний Восток такой Дальний Восток )
    • 0
      Ага. Как-то загнался:)
      Поправлю.
  • +3
  • 0
    Зеленый кот, перелогинься)))

    PS: Спасибо за статью, требуем еще!
  • 0
    Проходил давно, еще на первом курсе, практику в Пулковской обсерватории. Так там горизонтальный солнечный телескоп с тёмным залом один в один, как в этой обсерватории! С той практики остались самые тёплые воспоминании…
  • 0
    Вопрос наверное боян, но где можно взять такую же подробную карту засветки для произвольного места?
    • 0
    • 0
      • 0
        Вот эта карта хорошо соответствует реальной ситуации возле моего загородного дома. В области, обозначенной зеленым, четко виден световой купол ближайшего областного центра. Вообще обе карты полезны, но у них отличается методология и точность данных.
        1) www.lightpollutionmap.info — Фактическая яркость источников света. На карте хорошо видны засветы даже от небольших населенных пунктов. Но в соответствии с ней световое загрязнение у меня вовсе отсутствует, а это не так.
        2) djlorenz.github.io/astronomy/lp2006/overlay/dark.html — Световая обстановка в конкретной точке карты, с интегральной оценкой ближайших источников света.
  • 0
    Спасибо автору за описание, сам был там в позапрошлом году, экскурсия классная. Жаль, что многие земляки даже не знают, что у нас такое есть. Всем крайне рекомендую.
  • 0
    А формат TrueAudio (TTA) в какой обсерватории придумали?

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.