МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім. Т. Г. Шевченка
Фізичний факультет, кафедра астрономії
Реферат
ТЕМА:
РОБОТИ ПО атмосферної оптики ПІД ЧАС Повне сонячне затемнення
План
Введення
1 Вивчення розподілу яскравості по небу
2 Розподіл яскравості по вертикалі Сонця
3 Спостереження яскравості загравою кільця
4 Спостереження околосолнечного ореолу
5 Спостереження біжать тіней
Введення
Повне сонячне затемнення становить значний інтерес не тільки для вирішення астрономічних завдань, але і для вирішення деяких завдань атмосферної оптики. Справа в тому, що під час повного затемнення спостерігач потрапляє в абсолютно особливі умови, коли освітленість небесного зводу створюється не розсіюванням прямих променів Сонця, а в основному - багаторазовим розсіюванням світла, що приходить ззовні конуса місячної тіні, від тих шарів повітря, які, перебуваючи на значній відстані від спостерігача, висвітлюються променями частково затьмарить Сонце. Виходить така картина (рис. 1).
Спостерігач, що знаходиться в точці С усередині конуса місячної тіні, отримує світло від шарів повітря АА1, які, у свою чергу, отримують його від шарів ВВ1, освітлюваних Сонцем. Неважко помітити, що і частина верств ВВ1, розташована вище горизонту спостерігача С1СС2, буде посилати світло в бік спостерігача, що створить яскраве кільце у горизонту (так зване заграва кільце). Зрозуміло, що чим ширше конус місячної тіні, тим більш високі шари атмосфери будуть створювати явище загравою кільця. А так як розсіююча здатність повітря зменшується з висотою, яскравість загравою кільця буде також падати з збільшенням відстані його від спостерігача. Так як під час затемнення місячна тінь швидко ковзає по земній поверхні, відстань від спостерігача до будь-якої точки загравою кільця змінюється, і тому спостереження загравою кільця можуть дати деякі відомості про розсіює здатності повітря на різній висоті.
Спостереження яскравості неба під час затемнення, крім самостійного інтересу, дають можливість ввести необхідні поправки до фотометричні спостереження корони. Тому ці спостереження повинні неодмінно супроводжувати фотографування корони з фотометричної метою.
Можна порекомендувати такі приватні задачі з області атмосферної оптики:
1 Вивчення розподілу яскравості по небу
Як показали фотометричні спостереження під час сонячних затемнень 1936, 1941, 1945 і 1952 рр.., Розподіл яскравості по небу за час повної фази значно змінюється, відбиваючи переміщення місячної тіні щодо спостерігача. Для прикладу наводимо рис. 2 і 3, на яких зображені ізофоти (лінії рівної яскравості) неба на початку і в кінці повного затемнення 19 червня 1936 за даними експедиції Московського відділення ВАГО. Місячна тінь переміщалася тоді з південного заходу на північний схід.
Ці спостереження були отримані за допомогою трубчастих фотометрів В. Г. Фесенкова, які є найбільш підходящими приладами для фотометрії неба під час затемнення.
Фотометр Фесенкова має наступний пристрій (рис. 4, А). У дерев'яній коробці монтуються 25 трубок, розташованих так, що одна з них спрямована вертикально, 8 - під кутом до вертикалі в 30 ° (через 45 ° по азимуту), 8 - під кутом 45 ° і 8 - під кутом 60 °.
Рис. 2
У всіх трубок діаметри зовнішніх отворів рівні 1 см і довжина 12 см. Всередині трубки мають додаткові діафрагми для усунення розсіювання світла від стінок. Внизу прикріплюється тонка металева пластинка з 25 отворами діаметром в 1 мм, якими і закінчуються трубки. До цій платівці повинна щільно прилягати касета з розташованої в ній фотопластинкою розміром 9х12 см. Пересуваючи касету, можна отримати на одній платівці 3-4 експозиції за час повної фази. Для цього внизу фотометра прикріплюються санчата у вигляді довгих куточків, по яких рухається фанерний подкассетнік з вкладеною в нього касетою, зарядженої фотопластинки. Внутрішні поверхні трубок, а також металева пластинка і подкассетнік повинні бути пофарбовані чорної матовою фарбою.
Рис. 3
Розсіяне світло від областей неба, на які спрямовані трубки, проходить крізь трубки фотометра і падає на фотопластинку, створюючи відбитки у вигляді 25 маленьких гуртків різної щільності (при кожній експозиції).
За допомогою фотометра Фесенкова можна робити спостереження як під час приватного, так і під час повного затемнення. Звичайно, експозиції повинні бути підібрані заздалегідь: для часткового затемнення - за денним неба, а для повного затемнення - по сутінковому неба. Експозиція під час повного затемнення повинна бути по
рядка 5 сек. Фотометр зміцнюється на стовпі висотою 1,5-2 м, на відкритому місці. Експонування можна робити шляхом зняття і накидання великий кришки, що закриває відразу весь прилад, проте такий спосіб створює неодночасність і нерівність експозицій для різних трубок фотометра.
Від цього недоліку вільний вдосконалений фотометр Фесенкова (рис. 4, Б), який складається з порожнистої металевої півсфери, точніше, сферичного сегмента а, укріпленого на металевому кільці b, яке встановлено на ебонітовий коло с. Трубки d розташовані між сферичним сегментом а і ебонітовим кругом з (що забезпечує міцність приладу і оберігає від випадкових поломок).
Рис. 4
Розрахунок показує, що при вибраних розмірах фотометра радіус кривизни сегмента повинен бути рівним 250 мм, щоб з великим ступенем точності задовольнити умові рівної довжини всіх трубок. Металеве кільце b має зовнішній діаметр 365 мм і товщину 5-8 мм, ебонітовий коло с - відповідно 365 мм і 20 мм.
У ебонітовим колі просверліваются наскрізні двоступінчасті канали, осі яких відхилені від вертикалі під кутами 30 °, 45 ° і 60 °; канали розташовані симетрично через 45 ° по азимуту щодо центрального вертикального каналу. Сходи каналів мають діаметри 12 мм (велика ступінь) і 5 мм (менша ступінь).
Для отримання вузьких світлових пучків в ебонітових колі проточується кругла виточка глибиною в 1 мм, в яку вкладається плоский металевий коло е тієї ж товщини з отворами, що калібруються діаметром в 1 мм.
Трубки d виготовляються з латуні і кожна з них має внутрішній діаметр 10 мм, зовнішній-12 мм і довжину 105 мм.
У трубки вставляється по три діафрагми на рівних відстанях від їх верхнього кінця; діаметри діафрагм - 8, 6 і 4 мм відповідно.
Нижніми кінцями трубки вставляються в двоступінчасті канали ебонітового кола с. Протилежні кінці трубок вставляються в двоступінчасті отвори сферичного сегмента а, просвердлені в ньому під тими ж кутами, що і канали в ебонітовим колі.
Діаметри ступенів цих отворів повинні рівнятися 12 мм (внутрішня ступінь) і 10 мм (зовнішня ступінь), щоб забезпечити трубкам надійну опору в сегмент.
До ебонітовою колі прикручуються санчата, по яких рухається фанерний подкассетнік, що має кілька великі розміри, ніж у першій конструкції. Затвором служить сферичний сегмент f, в якому просвердлюється 25 отворів діаметром 12 мм, розташованих подібно отворам сферичного сегмента а. Затвор / пересувається в невеликих межах по сегменту а. При одному крайньому положенні затвора його отвори збігаються з отворами сегмента а, при іншому крайньому положенні затвор перекриває отвори сегмента. Ручка, прикріплена до затвора, дозволяє швидко і різко його повертати, забезпечуючи однакові експозиції для всіх трубок фотометра.
Всі внутрішні деталі фотометра: отвори затвора, отвори сферичного сегмента, внутрішні порожнини трубок, діафрагми, канали ебонітового кола, плоский металевий круг і його отвори і подкассетнік необхідно покрити чорної матовою спиртової фарбою.
Цей вид фотометра також розрахований на фотопластинку розміром 9 X 12 см.
Щоб отримати три засвічення на одній платівці, потрібно після кожної експозиції пересунути подкассетнік на 5 мм, при чотирьох засвічення переміщення повинне бути на 3 мм. Контроль переміщення здійснюється за шкалою, що наклеєний на ручку подкассетніка. Але так як на кожній платівці можна провести лише три-чотири експозиції, необхідно до подкассетніку фотометра підібрати 4-5 касет, якими в разі необхідності перезаряджати фотометр в процесі його роботи під час затемнення.
Під час повної фази з таким фотометром можна отримати 8-12 експозицій (при одній або двох змінах касет відповідно). Під час часткового затемнення можна виробляти експонування кожні 10 хвилин, а ближче до повної фази - через 5, 2 і 1 хвилину (так само, як і фотометрію приватних фаз).
За однією експозиції бажано зробити за 30 сек. до II контакту і через 30 сек. після III контакту, тому що особливо цікаво вловити «набігання» і «втеча» місячної тіні. Для цього один ряд трубок повинен бути орієнтований по азимуту руху місячної тіні. Цей азимут дорівнює куту між меридіаном місця спостереження і центральною лінією смуги повного затемнення на карті.
Орієнтування фотометра необхідно перевірити за день до затемнення, зазначивши на ньому напрям тіні від вертикального стрижня, освітленого Сонцем, опівдні або в будь-який інший момент, який треба записати в журнал.
Якщо є можливість використовувати не один, а кілька фотометрів Фесенкова, то було б дуже цікаво провести одночасні спостереження з різними світлофільтрами (наприклад, з жовтим та синім). Це дасть можливість отримати уявлення про розподіл не тільки яскравості, але і кольори по небу під час повного затемнення. Як показують спостереження, небо під час затемнення стає більш синім і навіть фіолетовим, що пояснюється особливостями багаторазового розсіювання світла (краще всього розсіюються, як відомо, сині, фіолетові промені, а при багаторазовому розсіюванні цей ефект посилюється).
У випадку спостережень з світлофільтрами потрібно також заздалегідь підібрати експозицію для кожного світлофільтру і даного сорту платівок (за сутінковому неба, коли вже видно зірки до 1-2-ї величини). Але, враховуючи посиніння неба під час затемнення, експозицію для жовтого фільтра треба дещо збільшити, а для синього - зменшити. Світлофільтр (желатиновий) закладається під нижню металеву пластинку фотометра.
Якщо робота ведеться з кількома фотометрії з різними світлофільтрами, то можна вести фотометрію на фотопластинках різного гатунку: з синім фільтром застосовувати несенсибілізовані платівки, а з жовтим - панхроматичні високої чутливості. Але щоб мати можливість більш легко порівнювати результати спостережень між собою при їх подальшій обробці, краще і в цьому випадку застосовувати один сорт платівок - ізохроматіческіе або панхроматичні.
Замість фотометрів можна використовувати для фотометрії неба і світлосильні короткофокусні фотокамери, а також сучасні цифрові фотокамери.
При всіх спостереженнях яскравості неба під час затемнення треба вказувати положення на небі хмар, їх тип і характер переміщення.
2 Розподіл яскравості по вертикалі Сонця
Якщо спостерігач не має можливості охопити фотометричними спостереженнями все небо, можна рекомендувати провести докладне вивчення розподілу яскравості по вертикалі Сонця. Для цього потрібно змонтувати на міцній установці кілька однотипних короткофокусних фотокамер, розташувавши їх «віялом» та ще й так, щоб поле зору кожної камери перекривався з двома сусідніми. Цей «віяло», встановлений у вертикалі Сонця, має охопити 180 ° - від горизонту до горизонту. Найбільший інтерес представляє хід яскравості поблизу самого горизонту. Тому спостережний пункт повинен бути влаштований на відкритому місці, по можливості - на узвишші, щоб горизонт був відкритий. Висота спостерігача над рівнем моря і над рівнем навколишньої місцевості повинна бути відома.
Великий інтерес представили б подібні спостереження з двома агрегатами камер, із застосуванням світлофільтрів, що мають різні області пропускання. Камери одного з агрегатів забезпечуються світлофільтрами, що пропускають лише жовті промені (світлофільтри у камер одного агрегату повинні бути абсолютно однаковими!), А камери іншого агрегату - синіми світлофільтрами. Це дасть картину зміни кольору неба вздовж вертикалі Сонця.
Експонування на всіх камерах повинне проводитися строго одночасно, тому для їх обслуговування треба залучити кількох спостерігачів, які за сигналом одного з них відкривали і закривали б затвори камер. Щоб зробити кілька експозицій під час повної фази, потрібно навчитися швидко, не заважаючи один одному, робити зміну кадрів, у чому необхідно заздалегідь потренуватися.
Якщо камер є небагато (одна або дві), то можна знімати лише деякі точки неба, що представляють найбільший інтерес для вирішення зазначених вище завдань. Такими точками є: полюс світу, кутове відстань якого протягом всього затемнення залишається постійним як від Сонця, так і від горизонту, і крапка, симетрична Сонця, тобто розташована в протилежному азимут, але на тій же висоті.
Спостереження яскравості неба поблизу небесного полюса треба вести протягом всього затемнення. Тут особливо зручним приладом є звичайний трубчастий фотометр, тому що він дає більш точні результати, ніж фотокамера, і не вимагає перезарядки під час роботи (на одній платівці можна отримати до 30 експозицій). Якщо є кілька таких фотометрів, то треба організувати спостереження зі світлофільтрами, як було сказано вище.
Після спостережень під час затемнення з цим же фотометром (або фотокамерами) повинні бути зроблені аналогічні спостереження яскравості неба у полюса в сутінки, починаючи від заходу Сонця і до появи зірок 2-3-ї величини. Це дасть можливість порівняти яскравість неба (а при спостереженнях зі світлофільтрами - і його колір) під час затемнення і під час сутінків.
Спостереження точки, симетричної Сонцю, мають значення для обліку розсіяного світла неба при фотометрії корони, тому їх варто робити лише в поєднанні з фотографуванням корони.
Вивчити розподіл яскравості по вертикалі Сонця можна і за допомогою спеціального фотометра (рис. 5), який ми назвемо «вертикальним» (конструкція М. М. Дагаєва). У ньому трубки (такі ж, як і в фотометрі Фесенкова) розташовуються «віялом» в одній площині і для зручності укладені в кільцевій напівциліндр а. Внутрішні кінці трубок прилягають до отворів в циліндрі b, у якому рухається циліндрична касета з з плівкою 13 х 18 см, згорнутої в рулон шаром назовні. Переміщення касети з плівкою здійснюється за допомогою ручки d.
Нахил трубок до горизонту можна вибрати такий: 10, 30, 50, 70 і 90 °. У цьому випадку в фотометрі буде 9 трубок.
Фотометр укладається горизонтально на дерев'яні підставки і зміцнюється на дошці, причому його установка вивіряється по схилу і рівню. Кільцевій напівциліндр й осі трубок розташовуються в одному вертикалі. Необ хідно, звичайно, заздалегідь розрахувати азимут Сонця для середини повної фази затемнення, і в цьому вертикалі встановити фотометр. Оскільки повна фаза затемнення вельми нетривала (2-3 хвилини), то не має сенсу повертати фотометр по азимуту за Сонцем, так як за час тривалості повної фази добове зсув Сонця не перевершує 0 °, 5, що лежить в межах діаметра майданчики неба, охоплюваній кожній трубкою. За час повної фази з цим фотометром можна зробити 10-12 експозицій (по 5 сек. Кожна). Фотометрію у вертикалі Сонця теж дуже бажано провести з різними фільтрами, для чого потрібно мати декілька вертикальних фотометрів. Експозиції для кожного фільтру потрібно підбирати окремо, як розказано вище. Зарядка цього фотометра проводиться в повній темряві, абсолютно так само, як і зарядка загравою фотометра.
Рис. 5
3 Спостереження яскравості загравою кільця
Вивчення розподілу яскравості в загравою кільці і його зміни за час повної фази становлять великий інтерес, особливо з огляду на незначності отриманого до цих пір матеріалу. Крім відстані спостерігача до відповідної точки загравою кільця (тобто до кордону тіні в даному напрямку) і її кутової висоти, яскравість неба в цій точці залежить від висоти спостерігача над рівнем моря, від запиленості атмосфери і деяких інших чинників. Тому отримання численних спостережних даних, зібраних в різних місцях, при різних умовах спостережень, бажано було.
Спостереження яскравості загравою кільця дуже цікаво провести з місць, що знаходяться в стороні від лінії центрального затемнення і навіть близько меж смуги повного затемнення (як всередині, так і поза смуги, але не далі 5 км від неї).
Для отримання картини розподілу яскравості вздовж всього загравою кільця можна використовувати і світлосильні фотокамери, розташувавши їх також «віялом», що охоплює 360 ° і що лежить в площині горизонту. Це зажадає більшої кількості камер, ніж попередня робота, але зате дасть відомості про яскравість загравою кільця на різних висотах над горизонтом. Так як при цій роботі необхідно отримати велику кількість експозицій під час повної фази без перезарядки, для вивчення зміни яскравості загравою кільця під час повного затемнення можуть бути застосовані тільки камери типу ФЕД, що мають по 36 кадрів в котушці, але робота з ними вносить ряд ускладнень зважаючи необхідності узгоджених дій 5-6 спостерігачів на 10-12 апаратах.
Набагато краще застосувати для цієї роботи спеціальний загравою фотометр, розроблений М. М. Дагаєвим (рис. 6). Фотометр є циліндр а заввишки близько 30 см і діаметром 6 см (рис. 7). Посередині до нього прироблена охоплює його циліндрична насадка b висотою 3 см і діаметром 26 см, всередині якої укріплені 8 (або 12) однакових трубок з, розташованих радіально через 45 ° (або 30 °), але не в одній площині, а під кутом 5 -10 ° до горизонту.
Практика показує, що при використанні панхроматичний фотоплівок високої чутливості хороші результати фотометрії загравою кільця виходять, якщо діаметр отворів трубок в 15 разів менше їх довжини. Пропонований тут увазі читачів зорі вої фотометр, розроблений на основі досвіду попередніх конструкцій, має довжину трубок 105 мм, діаметр трубок 7 мм і розрахований під фотоплівку 13 х 18 см.
При подібному підборі розмірів трубок фотометра кожна трубка сприймає світло від майданчика загравою кільця діаметром в 3 °, 8, що відповідає площі в 11,5 квадратних градуси. Наявність у фотометра дванадцяти трубок дозволяє одночасно фотометріровать 12 майданчиків загравою кільця, розташованих через 30 ° по азимуту, на висоті 5 ° над горизонтом.
Рис. 6
Всередину циліндра а вставляється циліндрична касета d діаметром 57 мм зі згорнутої в трубку (шаром назовні) плівкою 13 х 18 см (менша сторона займає вертикальне положення). Замість касети можна використовувати товсту дерев'яну котушку, на якій плівка повинна сидіти дуже щільно, що досягається надяганням зверху і знизу металевих кришок з закраїнами або обручів. Зверху касета має довгу ручку е, за яку її можна всувати і висувати. Зовні насадки прикріплений затвор - широкий обруч f з 8-12 отворами, відповідними отворам трубок (по діаметру вони повинні бути трохи більше). Повертаючи цей обруч за допомогою прикріпленою до нього ручки до упора, можна відкривати і закривати всі отвори відразу. Висуваючи після кожної експозиції ручку касети на 4 мм, можна зробити 20-40 експозиції без перезарядки.
Рис. 7
Щоб можна було вести фотометрію загравою кільця зі світлофільтрами, в затворі можна влаштувати рамку, в яку закладається желатиновий світлофільтр, оперізуючий, таким чином, всю циліндричні
ську насадку зовні.
Верхня частина циліндра а закривається кришкою, що знімається з втулкою g. У кришці робиться невелика проріз, яка при надяганні кришки на циліндр насувається на наявну на ньому невелику гудзичок і фіксує положення кришки.
Канал втулки корисно проклеїти тонким чорним оксамитом або сукном. Верхній торець втулки також обклеюється чорним оксамитом.
Крізь втулку проходить стрижень з рукояткою е, що прикріплюється до циліндричної касеті d і службовець для її переміщення всередині циліндра а. Певне положення касети в циліндрі а фіксується стопорним гвинтом h, укрученим в бічний отвір втулки, а контроль величини переміщення касети проводиться по насічках, нанесеним на стрижні е через кожні 4 мм.
Фотометр повинен бути встановлений на високому стовпі так, щоб спостерігач не загороджував під час роботи жодного з отворів приладу.
Роботу з фотометром Дагаєва треба починати за 1 хвилину до початку повного затемнення і закінчувати через 1 хвилину після його кінця. Експозиції робляться по 5 секунд. Плівка застосовується панхроматичний, чутливістю 1000-2000 X і Д.
Дуже важливо при роботі з цим фотометром правильно орієнтувати прилад і положення плівки в ньому. Вертикальне положення приладу треба перевірити схилом. Одне з отворів слід направити в ту сторону, звідки рухається місячна тінь (азимут руху місячної тіні можна визначити по карті смуги затемнення, вимірявши кут між меридіаном даного місця і центральною лінією). Потрібно також перевірити, в якому напрямі знаходиться стик плівки, і простежити за тим, щоб він не опинився випадково прямо проти одного з отворів.
Щоб забезпечити потрібне положення плівки в касеті і усунути можливість обертання касети в циліндрі, можна на касеті зробити два виступи (вгорі і внизу, по направляючої), а у внутрішній поверхні циліндра проробити вузьку проріз, а ще краще - два прорізи, діаметрально протилежні один одному . За цим прорізам повинні ходити виступи касети при її пересуванні вниз або вгору.
Всі внутрішні поверхні деталей фотометра (трубок, діафрагм, циліндра, насадки, затвора, кришки, втулки), а також касета фарбуються чорною матовою фарбою. Зовні фотометр забарвлюється білою або срібною фарбою. На зовнішній поверхні фотометра, уздовж твірної зовнішнього циліндра, проводиться тонка лінія від кришки до верхнього підстави кільцевої насадки і далі за цією підставою до його краю. Ці лінії необхідні для орієнтування фотометра під час роботи ').
Зарядку, розрядку та обробку плівки фотометра треба робити в повній темряві.
4 Спостереження околосолнечного ореолу
Як добре відомо кожному, в безпосередній близькості від Сонця яскравість неба різко зростає. Це явище носить назву околосолнечного ореолу. Врахування цього ореолу абсолютно необхідний при фотометрії приватних фаз, а також при визначенні інтегральної яскравості корони (в останньому випадку ореол викликається не Сонцем, а незакритими частинами хромосфери і внутрішньої корони). Причина околосолнечного ореолу полягає в розсіянні сонячного світла порівняно великими частками, що плавають в атмосфері (так званими аерозолями).
Для спостережень околосолнечного ореолу найкраще застосувати світлосильні фотокамери. Сонце повинне бути закрите кулею, вміщеним на досить великій відстані. Ця відстань повинна принаймні в 100 разів перевищувати фокусна відстань камери. Діаметр кулі повинен складати 1 / 100 відстані до нього, тобто він повинен бути приблизно дорівнює фокусній відстані камери. Для малих камер типу ФЕД з фокусною відстанню об'єктиву в 35 мм куля повинна мати діаметр 3,5 см і поміщатися на відстані 3,5 м від камери. Таку відстань ще допускає здійснення жорсткого зв'язку між камерою і кулею у вигляді металевого стержня, який своєю верхньою частиною, що несе куля, повинен ковзати по рейці, що проектуються на небесну сферу трохи нижче добової паралелі Сонця.
Для камер з великою фокусною відстанню здійснити жорсткий зв'язок камери з кулею вже не вдасться, і куля доведеться переміщувати незалежно, щоразу перевіряючи правильність установки. У цьому випадку краще всього просвердлити в кулі наскрізний канал і протягнути через нього дріт, протягнувши її так, щоб вона проектувалася вздовж добової паралелі Сонця. Цю установку треба перевірити за кілька днів до затемнення, але в ті ж години та хвилини. Під час затемнення помічник спостерігача за вказівкою останнього переміщує куля так, щоб він закрив сонячний диск. Для полегшення наведення до кулі можна прикріпити збоку маленький чорний кульку або гурток (в 10 разів менше головного кулі і на відстані в 2-3 його діаметра), а до камери - візир на такій же відстані від оптичної осі камери. Дивлячись у візир, спостерігач повинен бачити маленьку кульку проектуються на центр Сонця.
Робота проводиться протягом всього часткового затемнення, причому бажано робити знімки одночасно з фотометричними спостереженнями приватних фаз. При цьому камери повинні працювати з такими ж світлофільтрами, які застосовуються при фотометрії приватних фаз і корони. Експозиції повинні бути дуже короткими і здійснюватися за допомогою моментального затвора. Для контролю постійності експозицій треба час від часу знімати поверхню постійної яскравості (наприклад, лампу, живиться акумулятором з контролем напруги вольтметром і закриту матовим склом).
Щоб мати можливість судити про яскравість ореолу, з тими ж експозиціями знімають білий екран, розташований перпендикулярно до сонячних променів. Знімки екрану починають до початку часткового затемнення і повторюють кілька разів під час затемнення і після його закінчення. Як екран може служити платівка, покрита окисом магнію, а через брак останньої - аркуш білого ватманського паперу. У цьому випадку зразок такого екрану треба потім надіслати для дослідження разом зі знімками.
Необхідно твердо запам'ятати, що при всіх фотометричних роботах, описаних вище, калібрування пластинок або плівок є неодмінною умовою.
5 Спостереження біжать тіней
Явище біжать тіней спостерігається зазвичай за кілька хвилин до початку повної фази і через кілька хвилин після її кінця. Ці тіні мають вигляд темних смужок, що переміщаються в певному напрямку і особливо добре помітних на білому фоні (на простирадлі, стіні будинку, сніговій поверхні).
Це явище пов'язане з неоднорідностями і коливаннями повітря, крізь який проходить вузький пучок променів від тонкого сонячного серпа. Спостереження біжать тіней повинні полягати у визначенні моментів їх появи і зникнення, їх ширини, відстаней між ними, швидкості і напряму їх руху.
Візуальні спостереження завжди страждають суб'єктивністю, навіть якщо на поверхні, яка є фоном, зробити покажчик напрямку і масштаб відстаней. Фотографування біжать тіней теж не завжди буває успішним, тому що при великій швидкості руху тіні розмазуються. Все ж таке фотографування треба рекомендувати аматорам, які мають світлосильним фотоапаратом і чутливими, контрастними пластинками або плівками. Найцікавіші результати дала б кінозйомка біжать тіней.
Ще краще, якщо б вдалося пристосувати для цієї мети фотоелемент, свідчення якого записувалися б катодним осцилографом. Якщо розташувати на горизонтальній поверхні три таких фотоелемента так, щоб вони утворили рівносторонній трикутник зі сторонами 30-40 см, то можна буде отримати найбільш повні відомості про швидкість та напрямок руху біжать тіней, а також про їх ширині і інтенсивності. Для цього необхідно, зрозуміло, знати орієнтування всієї установки і синхронізувати записи свідчень всіх трьох приладів, щоб можна було їх порівнювати між собою.
На закінчення потрібно підкреслити, що більшість спостережень, описаних в 1-3 розділах цієї глави, можна зробити і у випадку суцільній хмарності і навіть якщо буде йти дощ. Спостерігачам, яких може застигнути похмура погода, слід про це пам'ятати.
Література
1. А.А. Михайлов. Сонячні затемнення та їх спостереження. М., 1978.
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім. Т. Г. Шевченка
Фізичний факультет, кафедра астрономії
Реферат
ТЕМА:
РОБОТИ ПО атмосферної оптики ПІД ЧАС Повне сонячне затемнення
План
Введення
1 Вивчення розподілу яскравості по небу
2 Розподіл яскравості по вертикалі Сонця
3 Спостереження яскравості загравою кільця
4 Спостереження околосолнечного ореолу
5 Спостереження біжать тіней
Введення
Повне сонячне затемнення становить значний інтерес не тільки для вирішення астрономічних завдань, але і для вирішення деяких завдань атмосферної оптики. Справа в тому, що під час повного затемнення спостерігач потрапляє в абсолютно особливі умови, коли освітленість небесного зводу створюється не розсіюванням прямих променів Сонця, а в основному - багаторазовим розсіюванням світла, що приходить ззовні конуса місячної тіні, від тих шарів повітря, які, перебуваючи на значній відстані від спостерігача, висвітлюються променями частково затьмарить Сонце. Виходить така картина (рис. 1).
|
Спостерігач, що знаходиться в точці С усередині конуса місячної тіні, отримує світло від шарів повітря АА1, які, у свою чергу, отримують його від шарів ВВ1, освітлюваних Сонцем. Неважко помітити, що і частина верств ВВ1, розташована вище горизонту спостерігача С1СС2, буде посилати світло в бік спостерігача, що створить яскраве кільце у горизонту (так зване заграва кільце). Зрозуміло, що чим ширше конус місячної тіні, тим більш високі шари атмосфери будуть створювати явище загравою кільця. А так як розсіююча здатність повітря зменшується з висотою, яскравість загравою кільця буде також падати з збільшенням відстані його від спостерігача. Так як під час затемнення місячна тінь швидко ковзає по земній поверхні, відстань від спостерігача до будь-якої точки загравою кільця змінюється, і тому спостереження загравою кільця можуть дати деякі відомості про розсіює здатності повітря на різній висоті.
Спостереження яскравості неба під час затемнення, крім самостійного інтересу, дають можливість ввести необхідні поправки до фотометричні спостереження корони. Тому ці спостереження повинні неодмінно супроводжувати фотографування корони з фотометричної метою.
Можна порекомендувати такі приватні задачі з області атмосферної оптики:
1 Вивчення розподілу яскравості по небу
Як показали фотометричні спостереження під час сонячних затемнень 1936, 1941, 1945 і 1952 рр.., Розподіл яскравості по небу за час повної фази значно змінюється, відбиваючи переміщення місячної тіні щодо спостерігача. Для прикладу наводимо рис. 2 і 3, на яких зображені ізофоти (лінії рівної яскравості) неба на початку і в кінці повного затемнення 19 червня 1936 за даними експедиції Московського відділення ВАГО. Місячна тінь переміщалася тоді з південного заходу на північний схід.
Ці спостереження були отримані за допомогою трубчастих фотометрів В. Г. Фесенкова, які є найбільш підходящими приладами для фотометрії неба під час затемнення.
Фотометр Фесенкова має наступний пристрій (рис. 4, А). У дерев'яній коробці монтуються 25 трубок, розташованих так, що одна з них спрямована вертикально, 8 - під кутом до вертикалі в 30 ° (через 45 ° по азимуту), 8 - під кутом 45 ° і 8 - під кутом 60 °.
Рис. 2
У всіх трубок діаметри зовнішніх отворів рівні 1 см і довжина 12 см. Всередині трубки мають додаткові діафрагми для усунення розсіювання світла від стінок. Внизу прикріплюється тонка металева пластинка з 25 отворами діаметром в 1 мм, якими і закінчуються трубки. До цій платівці повинна щільно прилягати касета з розташованої в ній фотопластинкою розміром 9х12 см. Пересуваючи касету, можна отримати на одній платівці 3-4 експозиції за час повної фази. Для цього внизу фотометра прикріплюються санчата у вигляді довгих куточків, по яких рухається фанерний подкассетнік з вкладеною в нього касетою, зарядженої фотопластинки. Внутрішні поверхні трубок, а також металева пластинка і подкассетнік повинні бути пофарбовані чорної матовою фарбою.
Рис. 3
Розсіяне світло від областей неба, на які спрямовані трубки, проходить крізь трубки фотометра і падає на фотопластинку, створюючи відбитки у вигляді 25 маленьких гуртків різної щільності (при кожній експозиції).
За допомогою фотометра Фесенкова можна робити спостереження як під час приватного, так і під час повного затемнення. Звичайно, експозиції повинні бути підібрані заздалегідь: для часткового затемнення - за денним неба, а для повного затемнення - по сутінковому неба. Експозиція під час повного затемнення повинна бути по
Від цього недоліку вільний вдосконалений фотометр Фесенкова (рис. 4, Б), який складається з порожнистої металевої півсфери, точніше, сферичного сегмента а, укріпленого на металевому кільці b, яке встановлено на ебонітовий коло с. Трубки d розташовані між сферичним сегментом а і ебонітовим кругом з (що забезпечує міцність приладу і оберігає від випадкових поломок).
Рис. 4
Розрахунок показує, що при вибраних розмірах фотометра радіус кривизни сегмента повинен бути рівним 250 мм, щоб з великим ступенем точності задовольнити умові рівної довжини всіх трубок. Металеве кільце b має зовнішній діаметр 365 мм і товщину 5-8 мм, ебонітовий коло с - відповідно 365 мм і 20 мм.
У ебонітовим колі просверліваются наскрізні двоступінчасті канали, осі яких відхилені від вертикалі під кутами 30 °, 45 ° і 60 °; канали розташовані симетрично через 45 ° по азимуту щодо центрального вертикального каналу. Сходи каналів мають діаметри 12 мм (велика ступінь) і 5 мм (менша ступінь).
Для отримання вузьких світлових пучків в ебонітових колі проточується кругла виточка глибиною в 1 мм, в яку вкладається плоский металевий коло е тієї ж товщини з отворами, що калібруються діаметром в 1 мм.
Трубки d виготовляються з латуні і кожна з них має внутрішній діаметр 10 мм, зовнішній-12 мм і довжину 105 мм.
У трубки вставляється по три діафрагми на рівних відстанях від їх верхнього кінця; діаметри діафрагм - 8, 6 і 4 мм відповідно.
Нижніми кінцями трубки вставляються в двоступінчасті канали ебонітового кола с. Протилежні кінці трубок вставляються в двоступінчасті отвори сферичного сегмента а, просвердлені в ньому під тими ж кутами, що і канали в ебонітовим колі.
Діаметри ступенів цих отворів повинні рівнятися 12 мм (внутрішня ступінь) і 10 мм (зовнішня ступінь), щоб забезпечити трубкам надійну опору в сегмент.
До ебонітовою колі прикручуються санчата, по яких рухається фанерний подкассетнік, що має кілька великі розміри, ніж у першій конструкції. Затвором служить сферичний сегмент f, в якому просвердлюється 25 отворів діаметром 12 мм, розташованих подібно отворам сферичного сегмента а. Затвор / пересувається в невеликих межах по сегменту а. При одному крайньому положенні затвора його отвори збігаються з отворами сегмента а, при іншому крайньому положенні затвор перекриває отвори сегмента. Ручка, прикріплена до затвора, дозволяє швидко і різко його повертати, забезпечуючи однакові експозиції для всіх трубок фотометра.
Всі внутрішні деталі фотометра: отвори затвора, отвори сферичного сегмента, внутрішні порожнини трубок, діафрагми, канали ебонітового кола, плоский металевий круг і його отвори і подкассетнік необхідно покрити чорної матовою спиртової фарбою.
Цей вид фотометра також розрахований на фотопластинку розміром 9 X 12 см.
Щоб отримати три засвічення на одній платівці, потрібно після кожної експозиції пересунути подкассетнік на 5 мм, при чотирьох засвічення переміщення повинне бути на 3 мм. Контроль переміщення здійснюється за шкалою, що наклеєний на ручку подкассетніка. Але так як на кожній платівці можна провести лише три-чотири експозиції, необхідно до подкассетніку фотометра підібрати 4-5 касет, якими в разі необхідності перезаряджати фотометр в процесі його роботи під час затемнення.
Під час повної фази з таким фотометром можна отримати 8-12 експозицій (при одній або двох змінах касет відповідно). Під час часткового затемнення можна виробляти експонування кожні 10 хвилин, а ближче до повної фази - через 5, 2 і 1 хвилину (так само, як і фотометрію приватних фаз).
За однією експозиції бажано зробити за 30 сек. до II контакту і через 30 сек. після III контакту, тому що особливо цікаво вловити «набігання» і «втеча» місячної тіні. Для цього один ряд трубок повинен бути орієнтований по азимуту руху місячної тіні. Цей азимут дорівнює куту між меридіаном місця спостереження і центральною лінією смуги повного затемнення на карті.
Орієнтування фотометра необхідно перевірити за день до затемнення, зазначивши на ньому напрям тіні від вертикального стрижня, освітленого Сонцем, опівдні або в будь-який інший момент, який треба записати в журнал.
Якщо є можливість використовувати не один, а кілька фотометрів Фесенкова, то було б дуже цікаво провести одночасні спостереження з різними світлофільтрами (наприклад, з жовтим та синім). Це дасть можливість отримати уявлення про розподіл не тільки яскравості, але і кольори по небу під час повного затемнення. Як показують спостереження, небо під час затемнення стає більш синім і навіть фіолетовим, що пояснюється особливостями багаторазового розсіювання світла (краще всього розсіюються, як відомо, сині, фіолетові промені, а при багаторазовому розсіюванні цей ефект посилюється).
У випадку спостережень з світлофільтрами потрібно також заздалегідь підібрати експозицію для кожного світлофільтру і даного сорту платівок (за сутінковому неба, коли вже видно зірки до 1-2-ї величини). Але, враховуючи посиніння неба під час затемнення, експозицію для жовтого фільтра треба дещо збільшити, а для синього - зменшити. Світлофільтр (желатиновий) закладається під нижню металеву пластинку фотометра.
Якщо робота ведеться з кількома фотометрії з різними світлофільтрами, то можна вести фотометрію на фотопластинках різного гатунку: з синім фільтром застосовувати несенсибілізовані платівки, а з жовтим - панхроматичні високої чутливості. Але щоб мати можливість більш легко порівнювати результати спостережень між собою при їх подальшій обробці, краще і в цьому випадку застосовувати один сорт платівок - ізохроматіческіе або панхроматичні.
Замість фотометрів можна використовувати для фотометрії неба і світлосильні короткофокусні фотокамери, а також сучасні цифрові фотокамери.
При всіх спостереженнях яскравості неба під час затемнення треба вказувати положення на небі хмар, їх тип і характер переміщення.
2 Розподіл яскравості по вертикалі Сонця
Якщо спостерігач не має можливості охопити фотометричними спостереженнями все небо, можна рекомендувати провести докладне вивчення розподілу яскравості по вертикалі Сонця. Для цього потрібно змонтувати на міцній установці кілька однотипних короткофокусних фотокамер, розташувавши їх «віялом» та ще й так, щоб поле зору кожної камери перекривався з двома сусідніми. Цей «віяло», встановлений у вертикалі Сонця, має охопити 180 ° - від горизонту до горизонту. Найбільший інтерес представляє хід яскравості поблизу самого горизонту. Тому спостережний пункт повинен бути влаштований на відкритому місці, по можливості - на узвишші, щоб горизонт був відкритий. Висота спостерігача над рівнем моря і над рівнем навколишньої місцевості повинна бути відома.
Великий інтерес представили б подібні спостереження з двома агрегатами камер, із застосуванням світлофільтрів, що мають різні області пропускання. Камери одного з агрегатів забезпечуються світлофільтрами, що пропускають лише жовті промені (світлофільтри у камер одного агрегату повинні бути абсолютно однаковими!), А камери іншого агрегату - синіми світлофільтрами. Це дасть картину зміни кольору неба вздовж вертикалі Сонця.
Експонування на всіх камерах повинне проводитися строго одночасно, тому для їх обслуговування треба залучити кількох спостерігачів, які за сигналом одного з них відкривали і закривали б затвори камер. Щоб зробити кілька експозицій під час повної фази, потрібно навчитися швидко, не заважаючи один одному, робити зміну кадрів, у чому необхідно заздалегідь потренуватися.
Якщо камер є небагато (одна або дві), то можна знімати лише деякі точки неба, що представляють найбільший інтерес для вирішення зазначених вище завдань. Такими точками є: полюс світу, кутове відстань якого протягом всього затемнення залишається постійним як від Сонця, так і від горизонту, і крапка, симетрична Сонця, тобто розташована в протилежному азимут, але на тій же висоті.
Спостереження яскравості неба поблизу небесного полюса треба вести протягом всього затемнення. Тут особливо зручним приладом є звичайний трубчастий фотометр, тому що він дає більш точні результати, ніж фотокамера, і не вимагає перезарядки під час роботи (на одній платівці можна отримати до 30 експозицій). Якщо є кілька таких фотометрів, то треба організувати спостереження зі світлофільтрами, як було сказано вище.
Після спостережень під час затемнення з цим же фотометром (або фотокамерами) повинні бути зроблені аналогічні спостереження яскравості неба у полюса в сутінки, починаючи від заходу Сонця і до появи зірок 2-3-ї величини. Це дасть можливість порівняти яскравість неба (а при спостереженнях зі світлофільтрами - і його колір) під час затемнення і під час сутінків.
Спостереження точки, симетричної Сонцю, мають значення для обліку розсіяного світла неба при фотометрії корони, тому їх варто робити лише в поєднанні з фотографуванням корони.
Вивчити розподіл яскравості по вертикалі Сонця можна і за допомогою спеціального фотометра (рис. 5), який ми назвемо «вертикальним» (конструкція М. М. Дагаєва). У ньому трубки (такі ж, як і в фотометрі Фесенкова) розташовуються «віялом» в одній площині і для зручності укладені в кільцевій напівциліндр а. Внутрішні кінці трубок прилягають до отворів в циліндрі b, у якому рухається циліндрична касета з з плівкою 13 х 18 см, згорнутої в рулон шаром назовні. Переміщення касети з плівкою здійснюється за допомогою ручки d.
Нахил трубок до горизонту можна вибрати такий: 10, 30, 50, 70 і 90 °. У цьому випадку в фотометрі буде 9 трубок.
Фотометр укладається горизонтально на дерев'яні підставки і зміцнюється на дошці, причому його установка вивіряється по схилу і рівню. Кільцевій напівциліндр й осі трубок розташовуються в одному вертикалі. Необ хідно, звичайно, заздалегідь розрахувати азимут Сонця для середини повної фази затемнення, і в цьому вертикалі встановити фотометр. Оскільки повна фаза затемнення вельми нетривала (2-3 хвилини), то не має сенсу повертати фотометр по азимуту за Сонцем, так як за час тривалості повної фази добове зсув Сонця не перевершує 0 °, 5, що лежить в межах діаметра майданчики неба, охоплюваній кожній трубкою. За час повної фази з цим фотометром можна зробити 10-12 експозицій (по 5 сек. Кожна). Фотометрію у вертикалі Сонця теж дуже бажано провести з різними фільтрами, для чого потрібно мати декілька вертикальних фотометрів. Експозиції для кожного фільтру потрібно підбирати окремо, як розказано вище. Зарядка цього фотометра проводиться в повній темряві, абсолютно так само, як і зарядка загравою фотометра.
Рис. 5
3 Спостереження яскравості загравою кільця
Вивчення розподілу яскравості в загравою кільці і його зміни за час повної фази становлять великий інтерес, особливо з огляду на незначності отриманого до цих пір матеріалу. Крім відстані спостерігача до відповідної точки загравою кільця (тобто до кордону тіні в даному напрямку) і її кутової висоти, яскравість неба в цій точці залежить від висоти спостерігача над рівнем моря, від запиленості атмосфери і деяких інших чинників. Тому отримання численних спостережних даних, зібраних в різних місцях, при різних умовах спостережень, бажано було.
Спостереження яскравості загравою кільця дуже цікаво провести з місць, що знаходяться в стороні від лінії центрального затемнення і навіть близько меж смуги повного затемнення (як всередині, так і поза смуги, але не далі 5 км від неї).
Для отримання картини розподілу яскравості вздовж всього загравою кільця можна використовувати і світлосильні фотокамери, розташувавши їх також «віялом», що охоплює 360 ° і що лежить в площині горизонту. Це зажадає більшої кількості камер, ніж попередня робота, але зате дасть відомості про яскравість загравою кільця на різних висотах над горизонтом. Так як при цій роботі необхідно отримати велику кількість експозицій під час повної фази без перезарядки, для вивчення зміни яскравості загравою кільця під час повного затемнення можуть бути застосовані тільки камери типу ФЕД, що мають по 36 кадрів в котушці, але робота з ними вносить ряд ускладнень зважаючи необхідності узгоджених дій 5-6 спостерігачів на 10-12 апаратах.
Набагато краще застосувати для цієї роботи спеціальний загравою фотометр, розроблений М. М. Дагаєвим (рис. 6). Фотометр є циліндр а заввишки близько 30 см і діаметром 6 см (рис. 7). Посередині до нього прироблена охоплює його циліндрична насадка b висотою 3 см і діаметром 26 см, всередині якої укріплені 8 (або 12) однакових трубок з, розташованих радіально через 45 ° (або 30 °), але не в одній площині, а під кутом 5 -10 ° до горизонту.
Практика показує, що при використанні панхроматичний фотоплівок високої чутливості хороші результати фотометрії загравою кільця виходять, якщо діаметр отворів трубок в 15 разів менше їх довжини. Пропонований тут увазі читачів зорі вої фотометр, розроблений на основі досвіду попередніх конструкцій, має довжину трубок 105 мм, діаметр трубок 7 мм і розрахований під фотоплівку 13 х 18 см.
При подібному підборі розмірів трубок фотометра кожна трубка сприймає світло від майданчика загравою кільця діаметром в 3 °, 8, що відповідає площі в 11,5 квадратних градуси. Наявність у фотометра дванадцяти трубок дозволяє одночасно фотометріровать 12 майданчиків загравою кільця, розташованих через 30 ° по азимуту, на висоті 5 ° над горизонтом.
Рис. 6
Всередину циліндра а вставляється циліндрична касета d діаметром 57 мм зі згорнутої в трубку (шаром назовні) плівкою 13 х 18 см (менша сторона займає вертикальне положення). Замість касети можна використовувати товсту дерев'яну котушку, на якій плівка повинна сидіти дуже щільно, що досягається надяганням зверху і знизу металевих кришок з закраїнами або обручів. Зверху касета має довгу ручку е, за яку її можна всувати і висувати. Зовні насадки прикріплений затвор - широкий обруч f з 8-12 отворами, відповідними отворам трубок (по діаметру вони повинні бути трохи більше). Повертаючи цей обруч за допомогою прикріпленою до нього ручки до упора, можна відкривати і закривати всі отвори відразу. Висуваючи після кожної експозиції ручку касети на 4 мм, можна зробити 20-40 експозиції без перезарядки.
Рис. 7
Щоб можна було вести фотометрію загравою кільця зі світлофільтрами, в затворі можна влаштувати рамку, в яку закладається желатиновий світлофільтр, оперізуючий, таким чином, всю циліндричні
ську насадку зовні.
Канал втулки корисно проклеїти тонким чорним оксамитом або сукном. Верхній торець втулки також обклеюється чорним оксамитом.
Крізь втулку проходить стрижень з рукояткою е, що прикріплюється до циліндричної касеті d і службовець для її переміщення всередині циліндра а. Певне положення касети в циліндрі а фіксується стопорним гвинтом h, укрученим в бічний отвір втулки, а контроль величини переміщення касети проводиться по насічках, нанесеним на стрижні е через кожні 4 мм.
Фотометр повинен бути встановлений на високому стовпі так, щоб спостерігач не загороджував під час роботи жодного з отворів приладу.
Роботу з фотометром Дагаєва треба починати за 1 хвилину до початку повного затемнення і закінчувати через 1 хвилину після його кінця. Експозиції робляться по 5 секунд. Плівка застосовується панхроматичний, чутливістю 1000-2000 X і Д.
Дуже важливо при роботі з цим фотометром правильно орієнтувати прилад і положення плівки в ньому. Вертикальне положення приладу треба перевірити схилом. Одне з отворів слід направити в ту сторону, звідки рухається місячна тінь (азимут руху місячної тіні можна визначити по карті смуги затемнення, вимірявши кут між меридіаном даного місця і центральною лінією). Потрібно також перевірити, в якому напрямі знаходиться стик плівки, і простежити за тим, щоб він не опинився випадково прямо проти одного з отворів.
Щоб забезпечити потрібне положення плівки в касеті і усунути можливість обертання касети в циліндрі, можна на касеті зробити два виступи (вгорі і внизу, по направляючої), а у внутрішній поверхні циліндра проробити вузьку проріз, а ще краще - два прорізи, діаметрально протилежні один одному . За цим прорізам повинні ходити виступи касети при її пересуванні вниз або вгору.
Всі внутрішні поверхні деталей фотометра (трубок, діафрагм, циліндра, насадки, затвора, кришки, втулки), а також касета фарбуються чорною матовою фарбою. Зовні фотометр забарвлюється білою або срібною фарбою. На зовнішній поверхні фотометра, уздовж твірної зовнішнього циліндра, проводиться тонка лінія від кришки до верхнього підстави кільцевої насадки і далі за цією підставою до його краю. Ці лінії необхідні для орієнтування фотометра під час роботи ').
Зарядку, розрядку та обробку плівки фотометра треба робити в повній темряві.
4 Спостереження околосолнечного ореолу
Як добре відомо кожному, в безпосередній близькості від Сонця яскравість неба різко зростає. Це явище носить назву околосолнечного ореолу. Врахування цього ореолу абсолютно необхідний при фотометрії приватних фаз, а також при визначенні інтегральної яскравості корони (в останньому випадку ореол викликається не Сонцем, а незакритими частинами хромосфери і внутрішньої корони). Причина околосолнечного ореолу полягає в розсіянні сонячного світла порівняно великими частками, що плавають в атмосфері (так званими аерозолями).
Для спостережень околосолнечного ореолу найкраще застосувати світлосильні фотокамери. Сонце повинне бути закрите кулею, вміщеним на досить великій відстані. Ця відстань повинна принаймні в 100 разів перевищувати фокусна відстань камери. Діаметр кулі повинен складати 1 / 100 відстані до нього, тобто він повинен бути приблизно дорівнює фокусній відстані камери. Для малих камер типу ФЕД з фокусною відстанню об'єктиву в 35 мм куля повинна мати діаметр 3,5 см і поміщатися на відстані 3,5 м від камери. Таку відстань ще допускає здійснення жорсткого зв'язку між камерою і кулею у вигляді металевого стержня, який своєю верхньою частиною, що несе куля, повинен ковзати по рейці, що проектуються на небесну сферу трохи нижче добової паралелі Сонця.
Для камер з великою фокусною відстанню здійснити жорсткий зв'язок камери з кулею вже не вдасться, і куля доведеться переміщувати незалежно, щоразу перевіряючи правильність установки. У цьому випадку краще всього просвердлити в кулі наскрізний канал і протягнути через нього дріт, протягнувши її так, щоб вона проектувалася вздовж добової паралелі Сонця. Цю установку треба перевірити за кілька днів до затемнення, але в ті ж години та хвилини. Під час затемнення помічник спостерігача за вказівкою останнього переміщує куля так, щоб він закрив сонячний диск. Для полегшення наведення до кулі можна прикріпити збоку маленький чорний кульку або гурток (в 10 разів менше головного кулі і на відстані в 2-3 його діаметра), а до камери - візир на такій же відстані від оптичної осі камери. Дивлячись у візир, спостерігач повинен бачити маленьку кульку проектуються на центр Сонця.
Робота проводиться протягом всього часткового затемнення, причому бажано робити знімки одночасно з фотометричними спостереженнями приватних фаз. При цьому камери повинні працювати з такими ж світлофільтрами, які застосовуються при фотометрії приватних фаз і корони. Експозиції повинні бути дуже короткими і здійснюватися за допомогою моментального затвора. Для контролю постійності експозицій треба час від часу знімати поверхню постійної яскравості (наприклад, лампу, живиться акумулятором з контролем напруги вольтметром і закриту матовим склом).
Щоб мати можливість судити про яскравість ореолу, з тими ж експозиціями знімають білий екран, розташований перпендикулярно до сонячних променів. Знімки екрану починають до початку часткового затемнення і повторюють кілька разів під час затемнення і після його закінчення. Як екран може служити платівка, покрита окисом магнію, а через брак останньої - аркуш білого ватманського паперу. У цьому випадку зразок такого екрану треба потім надіслати для дослідження разом зі знімками.
Необхідно твердо запам'ятати, що при всіх фотометричних роботах, описаних вище, калібрування пластинок або плівок є неодмінною умовою.
5 Спостереження біжать тіней
Явище біжать тіней спостерігається зазвичай за кілька хвилин до початку повної фази і через кілька хвилин після її кінця. Ці тіні мають вигляд темних смужок, що переміщаються в певному напрямку і особливо добре помітних на білому фоні (на простирадлі, стіні будинку, сніговій поверхні).
Це явище пов'язане з неоднорідностями і коливаннями повітря, крізь який проходить вузький пучок променів від тонкого сонячного серпа. Спостереження біжать тіней повинні полягати у визначенні моментів їх появи і зникнення, їх ширини, відстаней між ними, швидкості і напряму їх руху.
Візуальні спостереження завжди страждають суб'єктивністю, навіть якщо на поверхні, яка є фоном, зробити покажчик напрямку і масштаб відстаней. Фотографування біжать тіней теж не завжди буває успішним, тому що при великій швидкості руху тіні розмазуються. Все ж таке фотографування треба рекомендувати аматорам, які мають світлосильним фотоапаратом і чутливими, контрастними пластинками або плівками. Найцікавіші результати дала б кінозйомка біжать тіней.
Ще краще, якщо б вдалося пристосувати для цієї мети фотоелемент, свідчення якого записувалися б катодним осцилографом. Якщо розташувати на горизонтальній поверхні три таких фотоелемента так, щоб вони утворили рівносторонній трикутник зі сторонами 30-40 см, то можна буде отримати найбільш повні відомості про швидкість та напрямок руху біжать тіней, а також про їх ширині і інтенсивності. Для цього необхідно, зрозуміло, знати орієнтування всієї установки і синхронізувати записи свідчень всіх трьох приладів, щоб можна було їх порівнювати між собою.
На закінчення потрібно підкреслити, що більшість спостережень, описаних в 1-3 розділах цієї глави, можна зробити і у випадку суцільній хмарності і навіть якщо буде йти дощ. Спостерігачам, яких може застигнути похмура погода, слід про це пам'ятати.
Література
1. А.А. Михайлов. Сонячні затемнення та їх спостереження. М., 1978.