Наблюдение Солнца
Для покупки оптических приборов рекомендуем нашего партнера 4глаза.ру
В телескоп на Солнце можно посмотреть всего
два раза — сначала правым глазом, а потом — левым.
Наблюдение Солнца требует использования специального оборудования и специальной подготовки перед наблюдением. Это обусловлено тем, что Солнце имеет достаточно большую яркость, то есть, следовательно, светосила телескопа должна быть не очень большой. Хотя здесь следует отметить, что Солнце является не самой мощной звездой во Вселенной, а ее яркость обусловливается лишь близостью к Земле (поэтому наша Звезда светит 500 000 раз ярче полной Луны). Именно из-за этой яркости вредно и опасно для зрения наблюдать Солнце днем невооруженным глазом или обычным биноклем и телескопом. Для этого требуются специальные затемняющие светофильтры, которые приглушали бы солнечную яркость. Они устанавливаются перед объективом бинокля или телескопа. Хотя, несмотря на эффективность светофильтров, рекомендуется все же пользоваться другим способом наблюдения – проецировать солнечное изображение через телескоп на белый экран и изучать солнечные пятна, а также грануляцию и факелы на поверхности Солнца уже непосредственно с экрана. Таким образом, Солнце можно наблюдать, используя даже маленький любительский телескоп. 
Следует учитывать тот факт, что атмосфера Земли сильно мешает при наблюдении Солнца (как впрочем, и при наблюдении других космических объектов), так как большинство невидимых (а также видимых) излучений поглощаются воздухом и не достигают поверхности Земли. Поэтому, конечно, лучше всего наблюдать Солнце с высокой горы, где атмосферный слой гораздо тоньше. Недаром многие обсерватории расположены на большой высоте.
Теперь немного слов о специальных солнечных телескопах. Конструкция солнечного телескопа достаточно громоздка (иногда может достигать десятков метров!), поэтому вращать ее достаточно трудно. Хотя в этом и нет большой необходимости, так как положение Солнца на небе ограничивается поясом всего 46 градусов. Плюс к этому, часто солнечные телескопы делают неподвижными, а освещают их солнечными лучами с помощью вращающихся зеркал (такие зеркала вращаются вокруг оси, параллельной оси вращения Земли при помощи специального часового механизма). Современные телескопы, как правило, строятся в виде башни, на которой вверху устанавливаются подобные зеркала. Кроме телескопа и зеркал существует и другие дополнительные приборы для анализа полученных данных при наблюдения Солнца. Это, прежде всего спектрограф, в котором длина видимого спектра Солнца достигает десятка метров. Потом из всего этого спектра выбирается несколько узких областей, которые в свою очередь измеряются фотографическими и фотоэлектрическими методами.
Итак, теперь, после краткого обзора возможных приборов для изучения Солнца, можно перейти непосредственно к наблюдению. Сначала перед самим наблюдением следует определиться с диаметром диска Солнца (при использовании проекции на экран). Для этого нужно учитывать яркость изображение, которое дает конкретный телескоп. Наиболее удобным диаметров является, как правило, 15 см. Далее следует правильно навести телескоп на Солнце. Для этого обычно используют тень от телескопа на экране, при этом если тень прямая (а не искаженная), то Солнце будет находиться в поле зрения телескопа. При наблюдении Солнца через проекцию на экран следует заранее на этом экране нарисовать окружность необходимого диаметра, а потом уже отрегулировать экран так, чтобы изображение Солнца точно совпало с окружностью.
Далее идет подробная зарисовка диска Солнца (то есть зарисовка образований на диске). Только не стоит увлекаться мелкими деталями, чтобы не напутать с масштабом. Здесь же нужно включить описание атмосферы. Например: «небо чистое без облаков, Атмосфера спокойная дрожания изображения нет». Зарисовав отдельные детали, нужно их пронумеровать, а на самом общем изображении Солнца отметить ориентацию по сторонам горизонта, а также суточную параллель. 
При последующем анализе наблюдений удобно использовать таблицу с шапкой, состоящей из следующих граф:
- дата
- время
- g — количество групп пятен
- grfp — количество пятен с полутенями в группах
- grfn — количество пятен без полутеней в группах
- efp — количество одиночных пятен с полутенями
- efn -количество одиночных пятен без полутеней
- W — индекс Вольфа рассчитывается по формуле W=R(10*g+f), f — общее количество пятен.
- Is — индекс INTER SOL рассчитывается по формуле Is= g+grfp+ grfn+ efp+efn
- R — коэффициент пропорциональности
Следует помнить, что помимо зарисовок пятен, следует проводить их классификацию, которых в мире существует две: классификация по Цесевичу, Цюрихская классификация. Можно выбрать любую из них.
| Классификация по Цесевичу | Цюрихская классификация | ||
| Класс | Описание | Класс | Описание |
| I | Бурно растутщая группа пятен | I | Униполярная группа пятен без полутеней |
| II | Не очень бурно растущая группа пятен | II | биполярная группа без полкутеней |
| III | Группа не изменяет своих размеров | III | Биполярная группа с полутенью у одного пятна на конце вытянутой группы (размер менее 5°) |
| IV | Группа уменьшается в размерах | IV | Биполярная группа с полутенями на обоих концах (длинна по долготе не более 10°) |
| V | Быстро уменьшающаяся группа | V | Длинна по долготе 10-15° |
| VI | Длинна по долготе более 15° | ||
| VII | Униполярная группа с полутенью и мелкими пятнами на расстоянии менее 3° от полутени основного пятна — остатки старой группы | ||
Кстати, обратите внимание, как смещаются пятна друг относительно друга изо дня в день. Это объясняется газообразным строением Солнца: более близкие к экватору пятна станут опережать пятна средних широт.
Конечно, говоря о наблюдении Солнца, следует обязательно сказать несколько слов о наблюдении солнечного затмения. Солнечное затмение, также как и просто Солнце тоже лучше наблюдать с помощью проекции на белый экран (это может быть белый лист или даже майка). При наблюдениях солнечного затмения всегда интересно отметить моменты начала и конца затмения. При наблюдении затмения обратите внимание на неровности лунного края, которые, по сути, являются лунными горами и кратерами. Интерес при наблюдении солнечных затмений представляет обычно серебристо-жемчужная корона, которая простирается до 10 градусов от Солнца, и состоит из внешней короны (это слабоконтрастные детали — лучи, опахала, шлемы, перья, арки), и внутренней короны, которая расположена у самого края Солнца (контрастные тонкие детали). За несколько секунд до полного солнечного затмения можно увидеть солнечной хромосферу в виде яркого оранжевого кольца, над которой простирается слой протуберанцев (выбросы вещества разного размера). Если телескоп достаточно мощный можно заметить и шероховатый край Солнца – спикулы, которые образуют внешнюю границу хромосферы.
Напоследок, хочется повторить основные пункты техники безопасности при наблюдении Солнца:
- Ни в коем случае не наблюдайте Солнце без специальных затемняющих фильтров или солнечного экрана.
- Не наводите пучок света на части тела или голову, так это может привести к ожогам.
- Никогда не оставляйте телескоп, наведенный на Солнце, без присмотра.
- Никогда не используйте фильтры, которые ненадежно крепятся на объективе.
Источник
Проектно-исследовательская работа «Наблюдение Солнца»
Министерство общего и профессионального образования Свердловской области
Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Свердловской области
V Областная научно-практическая конференция студентов
«Путь к успеху-2018: Образование. Наука. Профессия»
Ходченков Сергей Сергеевич,
студент I курса,
профессия «Сварщик (ручной и частично механизированной сварки (наплавки)»
Кузнецова Алина Валентиновна,
преподаватель физики высшей кв. кат.
Подготовка к наблюдениям Солнца……………………………………. 4
Фотографические наблюдения Солнца…………………………………..8
Результаты наблюдения Солнца………………..………………………..11
В этом учебном году в нашей техникуме начинается изучение астрономии. Я считаю, что астрономия — очень интересная наука. Меня давно интересовали небесные объекты, хотелось больше узнать об окружающей нас Вселенной.
Я считаю, что недостаточно изучать астрономию только посещая занятия в аудитории. Так как, основной метод астрономии – это наблюдение. Для более глубокого освоения этой учебной дисциплины необходимо проводить наблюдения за астрономическими объектами. Начать наблюдения я решил с самого яркого объекта на небе – Солнца.
Целью моей работы является освоение различных методов наблюдения ближайшей звезды.
изучить возможность наблюдения Солнца самостоятельно и с помощью оборудования кабинета физики;
наблюдать и сфотографировать Солнце, используя различные методы;
проанализировать результаты наблюдений.
Объектом моего исследования является Солнце.
Предметом исследования — методы наблюдения Солнца.
Методы наблюдения Солнца.
1. Подготовка к наблюдениям Солнца.
Солнце – самый яркий объект на небе. Настолько яркий, что наблюдать Солнце незащищённым глазом практически не возможно. Действительно, мы никогда не смотрим на Солнце, а если приходиться поднимать глаза в солнечный день, то мы непременно щуримся. Правда, можно увидеть Солнце непосредственно утром во время восхода или вечером во время заката. Когда Солнце находится невысоко на горизонтом, его лучи проходят через наибольшую толщину земной атмосферы. Это позволяет рассмотреть солнечный диск (см. рис 1).
Рис. 1 Солнце на закате
Для визуального, то есть глазом, наблюдения Солнца можно использовать фильтры. Для изготовления простейшего фильтра потребуется закоптить, например, над пламенем свечи, небольшой кусочек стекла. Также можно использовать сварочную маску. Защитное стекло сварочной маски – отличный фильтр для наблюдения Солнца, так как температура сварочной дуги сравнима с температурой поверхности Солнца.
В кабинете физики имеются поляроиды – целлулоидные плёнки, на поверхность которых нанесены кристаллы герапатита. Поляроиды преобразуют естественный свет в поляризованный. Для наблюдения такого яркого объекта как Солнце необходимо использовать два поляроида, повернув оси кристаллов перпендикулярно относительно друг друга.
Интересно также попробовать наблюдать Солнце с помощью камеры-обскура. Камера-обскура (лат. camera obscūra — «тёмная комната») — простейший вид устройства, позволяющего получать оптическое изображение объектов [4]. Представляет собой светонепроницаемый ящик с отверстием в одной из стенок и экраном (матовым стеклом или тонкой белой бумагой) на противоположной стене. Лучи света, проходя сквозь отверстие диаметром приблизительно 0,5—5 мм, создают перевёрнутое изображение на экране.
Для изготовления такого устройства я взял небольшую коробку из-под чая и проколол одну из стенок швейной иголкой. На противоположной стенке вырезал прямоугольное отверстие. В кабинете физике нашёлся небольшой кусок матового стекла. Это стекло я приклеил изнутри к стенке с прямоугольным отверстием. Камера-обскура готова (см. рис. 2).
Рис. 2 Простейшие устройства для наблюдения Солнца
Для наблюдения Солнца с помощью камеры-обскура достаточно выбрать солнечный день (см. рис. 3).
Рис. 3 Наблюдение Солнца с помощью камеры-обскура
Мне было интересно узнать, что вертикальный солнечный телескоп государственного астрономического института имени П. К. Штернберга (ГАИШ) в Москве также использует принцип камеры-обскура [5] (см. рис. 4).
Рис. 4 Вертикальный солнечный телескоп ГАИШ
Также в кабинете физики имеется телескоп-рефрактор (линзовый телескоп) с диаметром объектива 60 мм, который можно использовать для инструментальных наблюдений Солнца. Ни в коем случае нельзя наблюдать Солнце незащищённым глазом в телескоп, так как телескоп многократно усиливает световой поток. Специальных фильтров для окуляра телескопа в комплекте нет. Следовательно, можно наблюдать Солнце, в проекции на белый экран, который также имеется в кабинете физики. Для наблюдения необходимо в солнечный день выбрать площадку для размещения на штативе телескопа, окуляр вынимается и изображение Солнца через объектив с помощью регулировочных винтов телескопа направляется на экран (см. рис. 5).
Рис. 5 Наблюдения Солнца в телескоп
2. Фотографические наблюдения Солнца.
Современные фотоаппараты дают неплохие изображения Солнца (см. рис. 1). Фотографические наблюдения обладают радом преимуществ по сравнению с визуальными. Это, в первую очередь, документальность – способность фиксировать происходящие явления и процессы и долгое время сохранять полученную информацию. Во-вторых, моментальность – способность регистрировать кратковременные явления. В-третьих, панорамность – способность запечатлевать одновременно несколько объектов. А также интегральность – способность накапливать свет от слабых источников, что позволяет рассмотреть, например, тёмные пятна на Солнце [1], [2].
Солнце – очень яркий объект, поэтому лучше фотографировать его утром или вечером. На фотографии, которую я сделал, отчётливо видны две группы пятен в экваториальной области и в южной части солнечного диска (см. рис 1).
При фотографировании Солнца через защитное стекло сварочной маски, которое не пропускает ультрафиолетовое излучение, получается следующее изображение (см. рис. 6).
Рис. 6 Наблюдение Солнца через сварочную маску.
А так выглядит Солнце в поляризованном свете. Изображение получается при фотографировании через два поляроида при взаимно перпендикулярном расположении их осей (см. рис. 7).
Рис. 7 Наблюдение Солнца через поляроиды
Фотоаппарат позволяет получить увеличенное изображение Солнца в камере-обскура (см. рис. 8). Камера-обскура даёт перевёрнутое изображение.
Рис. 8 Изображение Солнца в камере-обскура
Фотография проекции солнечного диска на белый экран, полученной с помощью телескопа, позволяет рассмотреть детали на поверхности Солнца. Отчётливо видно пятно в южном полушарии вблизи края солнечного диска (см. рис. 9).
Рис. 9 Изображение Солнца, полученное с помощью телескопа
При наблюдении проекции необходимо помнить, что рефрактор переворачивает изображение, поэтому южное полушарие наблюдается вверху, а северное — снизу. Но при необходимости фотографию можно перевернуть так, как удобно.
3. Результаты наблюдения Солнца.
Применяя различные методы наблюдения Солнца, я убедился в их доступности и технической простоте. Тем не менее, современный фотоаппарат позволяет рассмотреть и зафиксировать положение тёмных пятен на солнечном диске.
Также можно наблюдать пятна на Солнце с помощью небольшого телескопа-рефрактора. Наводить телескоп на Солнце очень просто: достаточно ориентироваться по тени, которую труба телескопа отбрасывает на экран (см. рис. 5). Такой метод наблюдения позволяет рассмотреть пятна, которые представляют собой образования на 1500С о ниже температуры поверхности Солнца. Если пятен нет, то можно проверить их наличие на момент наблюдения, используя электронный ресурс [3], который показывает изображение поверхности Солнца в режиме реального времени. Вообще, период, когда я наблюдал Солнце, характеризуется малым количеством пятен и их групп, что, в свою очередь, свидетельствует о низком уровне солнечной активности в данное время.
При наблюдении Солнца через закопчённое стекло, сварочную маску, поляроиды, с помощью камеры-обскура пятен я не смог разглядеть. Очевидно, это объясняется тем, что солнечный диск виден под углом всего в 0,5 о и наблюдать образования на поверхности Солнца затруднительно. А фотоаппарат и телескоп увеличивают угол наблюдения объектов.
Тем не менее, применение простейших методов развивает навык наблюдателя, учит терпеливости и аккуратности в исследовательской работе.
Таким образом, я освоил различные методы при наблюдении Солнца. Я считаю, что начинать астрономические наблюдения целесообразно с самого яркого объекта на небе. Эти методы вполне можно применять при изучении дисциплины «Астрономия» и другим студентам первого курса политехникума. Я планирую выступить с докладом о результатах наблюдений перед студентами моего потока.
В дальнейшем я собираюсь продолжить свои наблюдения и за другими астрономическими объектами.
Воронцов-Вельяминов, Б. А., Страут, Е. К. Астрономия. 11 класс. Учебник. М.: Дрофа, 2013.
Страут, Е. К. Методическое пособие к учебнику «Астрономия. 11 класс» авторов Б. А. Воронцова-Вельяминова, Е. К. Страута. М.: Дрофа, 2013.
Источник
