AM Home

am@astronomija.co.yu

 

Instrumenti

Instrumenti
Gnomon; dogled; 
kako je pronađen 
teleskop....
Radionica
Kako da osmatranje 
učinite prijatnijim
ATM
Kako da napravite 
teleskop
Portabl planetarijum
          
Sunčanik
Kako da napravite 
jednostavan sunčani
sat

Rečnik teleskopske
terminologije

 

 

Sadr┼żaj AM

          

 

oprema

Filteri u amaterskoj astronomiji

Skok =>

Redukcioni filteri
Selektivni filteri
Zakljucak

          


idalv@earthlink.net

Ostrina slike u ljudskom oku zavisi od (1) nivoa osvetljenosti slike, i (2) od kontrasta izmedju njenih detalja. Nizak nivo osvetljenosti izbledjuje sliku, ali i previse svetla takodje umanjuje njenu ostrinu, time sto izaziva preterano rasipanje svetlosti i delimicno zaslepjenje u oku. Medjutim, razlika izmedju nivoa nedovoljne i nivoa preterane osvetljenosti je vrlo siroka, jer je oko relativno neosetljivo na samu jacinu svetlosti. Ono na sta je nase oko izuzetno osetljivo je promena u kontrastu, koji je odredjen razlikom u jacini zracenja sa dve ili vise susednih  povrsina, u ovom slucaju detalja slike nebeskog tela, ili kompletne slike prema pozadini. Filteri, dakle, mogu da poboljsavaju ostrinu slike na dva nacina: (1) time sto smanjuju preterano osvetljenje, i (2) time sto sto popravljaju kontrast bilo slike u celini, ili njenih detalja, tako sto selektivno blokiraju odredjene delove svetlosnog spektra. Prema tome, filteri se mogu podeliti na dve osnovne grupe: (1) filteri za smanjenje ukupnog zracenja, i (2) filteri za smanjenje ili blokiranje zracenja u odredjenim delovima spektra. Prve mozemo zvati "redukcioni" filteri, zato sto im je osnovna svrha redukcija ukupnog zracenja, dok druge mozemo zvati "selektivni filteri" zato sto im je osnovna funkcija selekcija odredjenih delova spektra. Mada imaju razlicita svojstva i namene, ono sto je zajednicko svim filterima je da omogucuju da se kroz teleskop vidi vise, ponekad mnogo vise nego bez njih.

1. Redukcioni filteri

Ova grupa filtera nije velika, posto se upotrebljava za smanjenje preteranog sjaja, a medju nebeskim telima ima svega nekoliko njih dovoljno sjajnih da to izaziva problem kada se posmatraju teleskopom. Ovi objekti su  Sunce, Mesec i pet najsjanijih planeta. Ovi filteri mogu da budu korisni i za druge objekte, na primer razdvajanje bliskih dvojnih zvezda od kojih je jedna vrlo sjajna.

U osnovi, postoje dve vrste redukcionih filtera: (1) neutral density ili ND i (2) polarizacioni.

ND filteri se prave od razlicitih materijala, na primer od specijalno tretiranog stakla za ND filter za Mesec, ili od metala i polimera u slucaju ND filtera za Sunce. Kolicina svetlosti koju propusta ND filter data je data brojem koji oznacava njegovu gustinu ("density") dok "neutralan" znaci da ovaj filter propusta svetlost priblizno ravnomerno sirom vidljivog spektra. Na primer, filter koji ima "density5" propusta 1/10^5 ili 1/100.000 deo primljene svetlosti, dok filter koji ima "density0.4" propusta 1/10^0.4 ili 1/2.5.

Filter za prigusenje sjaja Sunca mora da blokira oko 99.999% sunceve svetlosti. Suncev sjaj je toliko intenzivan da bi pokusaj da se posmatra direktno kroz teleskop, bez filtera, prouzrokovao ozbiljno ostecenje vida i slepilo. Takodje, upotreba slabijeg filtera, makar i takvog koji blokira 99.99% svetlosti, moze da prouzrokuje trajno ostecenje vida. Zato je vrlo preporucljivo da se za posmatranje Sunca upotrebljavaju samo filteri koji su specijalno napravljeni za tu svrhu. Savet vredan paznje je da se za posmatranje Sunca upotrebljavaju samo filteri  koji se postavljaju ispred objektiva teleskopa. Mali filteri za Sunce koji se montiraju ispred okulara su izlozeni preteranoj temperaturi fokusirane sunceve svetlosti, i samo je pitanje vremena kada ce da puknu. Ako se pri tome rasprsnu - sto moze i ne mora da se dogodi, ali ja licno se ne bih igrao s tim - vrlo verovatna posledica je trajno slepilo oka izlozenom direktnoj fokusiranoj suncevoj svetlosti.

Postoji nekoliko vrsta filtera za prigusivanje sunceve svetlosti. Najjednostavniji (i najjeftiniji) je vrsta aluminizirane folije, koja se duplira ispred objektiva, sa sjajnijom stranom prema suncu. Ovaj filter se najcesce prodaje pod imenom Mylar, i sama folija moze da se dobije, u zavisnosti  od kvaliteta, od nekoliko dolara do 2-3 puta toliko za 0.5m x 1m komad. Ovde vazi "koliko para - toliko muzike". Nedostatak ovog filtera je da daje plavicasto-belu sliku suncevog diska (dakle, nije zaista "neutralan"), sto moze da se otkloni dodatkom tamno-zutog ili narandzastog filtera.

Slican po izgledu Maylar filteru je Baader AstroSolar filter, koji se sastoji od tankog sintetickog filma sa metalnim slojem sa obe strane. Sunce u njemu izgleda kao belicast disk, i verovatno ima najbolji kontrast od filtera za sunce dostupnih amaterima. Cena mu je oko $30 za 20cm x 30cm komad. Nesto skuplji, mada ne tako dobri, su filteri napravljeni od specijalnog polimera. Cena im se krece izmedju $50 i $90 za teleskope od 6cm do 20cm. Filteri za Sunce se takodje prave i od stakla sa tankim slojem nikela i/ili hroma (sa mogucim dodatnim primesama), daje dobar kontrast, i kosta od oko $70 do $150 za 6cm do 20cm teleskope. Suncev disk u njima ima zuckastu ili narandzastu boju, sto znaci da ni jedan od filtera za Sunce na pokazuje suncev disk u njegovoj pravoj, belo-zuckastoj boji. To je vise "estetski" problem, i ne utice bitno na kvalitet osmatranja. Upotreba filtera za Sunce cini mogucim posmatranje suncevog diska, suncevih pege, kao i neprekidno vrenje sunceve povrsinske mase (ali ne i protuberance; za njih je neophodan specijalan "selektivni" filter o kome ce biti reci malo kasnije).

Polarizacioni filteri su po efektu slicni ND filterima. Moze se reci da su oni jedini istinski "neutralni" filteri, zato sto ne izazivaju cak ni najmanje promene u spektralnim karakteristikama vidljive svetlosti. Prave se od posebnog "polarizovanog" stakla, i takodje mogu da imaju razlicite stepene propustanja svetlosti. Ova vrsta filtera moze da se nabavi kao "promenljivi" polarizacioni filter, koji se sastoji od dva polarizaciona filtera, gde se stepen propustene svetlosti menja promenom polozaja (rotiranjem) jednog od ova dva filtera. Raspon u kome polarizacioni filteri propustaju svetlost je od nekoliko procenata do nekoliko desetina procenata - znatno uzi nego u slucaju ND filtera. Kao i ND filteri slicnih svojstava, polarizacioni filteri se koriste za posmatranje Meseca, najsjajnijih planeta u vecim teleskopima, kao i Venerinih i Merkurovih faza. Cena ovakvih filtera na americkom trzistu je nekih $15 za ND filter za Mesec, oko $20 za obican polarizacioni, i $40-$50 za "promenljivi" polarizacioni filter.

2. Selektivni filteri

Ova grupa filtera je znatno raznovrsnija nego prethodna, i upotrebljava se za najraznovrsnije objekte i situacije. Za razliku od prethodne grupe filtera, koji smanjuju jacinu zracenja priblizno ravnomerno sirom spektra vidljive svetlosti, selektivni filteri smanjuju ili blokiraju odredjene delove svetlosnog spektra, dok propustaju veci deo svetlosti ostatka spektra. Prema sirini spektra koji propustaju, ovi filteri mogu da se podele na tri osnovne grupe: (1) filteri sirokog raspona, (2) filteri uskog raspona. Mada ne postoji ostra granica izmedju prve dve grupe, filteri koji propustaju vise od oko 30nm (nm=nanometar, milioniti deo milimetra) spadaju u filtere sirokog raspona, dok filteri koji propustaju manje od 30nm (na nivou transmisije od 50%) spadaju u filtere uskog raspona. U filtere sirokog raspona spada vecina takozvanih "fotografskih" ili "obojenih" filtera, kao i blaza varijanta LPR ("light pollution reduction") filtera. U filtere uskog raspona spadaju jace varijante LPR filtera, kao i filteri koji propustaju vrlo uzak deo spektra oko odredjenih spektralnih linija, ili ne vise od jedne jedine spektralne linije. Zbog toga se ovi poslednji cesto nazivaju "linijski" filteri. Medju njih spadaju O3 (Oxygen3), H-beta i H-alfa.

2.1. Filteri sirokog raspona

Upotreba filtera u astronomiji pocela je sa "obojenim" ili "foto-vizualnim" filterima. Tradicionalno, ovi filteri su najcesce pravljeni od specijalno tretiranog stakla, ili od zelatina, tako da propustaju veci deo svetlosti u jednom delu spektra, dok upijaju ili rasipaju najveci deo svetlosti u ostaku spektra. Njihova boja pokazuje koji deo vidljivog spektra (od 400nm do 700nm) propustaju. Na primer, plavi filteri propustaju talasne duzine od  400nm do 500nm, zeleni filteri propustaju talasne duzine od preko 500nm do blizu 600nm, zuti filteri propustaju od oko 500nm navise, dok crveni filteri propustaju od oko 600nm navise. U novije vreme sve vise su zastupljeni tzv. "interferencioni" filteri, koji koriste specijalne interferencione materijale nanesene na staklo da blokiraju ili propuste odredjene delove spektra. Za razliku od tradicionalnih filtera, interfencioni filteri ne upijaju niti rasipaju svetlost koju ne propustaju, nego je odbijaju nazad. To cini da prednja strana ovih filtera ima drugaciju boju od zadnje strane, zbog cega se ponekad nazivaju "dichroic". Ovi filteri imaju znatno bolje odvajanje boja i delova spektra nego tradicionalni "obojeni" filteri. Ipak, u vizualnoj astronomiju jos uvek se pretezno upotrebljavaju tradicionalni filteri, najcesce montirani u prednji deo okulara. Osobine tradicionalnih obojenih filtera su odredjene Wratten brojem.

Wratten klasifikacija obuhvata stotinak filtera. Medju one koji imaju najsiru upotrebu spadaju zuto-zeleni (Wratten#11), ili tamno-zuti #15 (daju bolji kotrast povrsini Meseca, polarnih kapa Marsa, crvenkastih detalja u atmosferi Jupitera i Saturna, oblaka Venere, ublazavaju hromatizam refraktora...), crveni #23 (za bolju ostrinu slike faza Venere i Merkura...), zeleni #58 (za bolji kontrast povrsine Meseca, odredjenih detalja na Jupiteru i Marsu...) i plavi #80A (povrsina Meseca, detalji na Jupiteru i Saturnu, polarne kape Marsa...).  Ono sto je zajednicko svim ovim filterima je da propustaju samo deo vidljive svetlosti (od ispod 1/10 do oko 3/4, u zavisnosti od filtera), ali promenom odnosa jacine osvetljenosti razlicitih elemenata slike poboljsavaju kontrast slike u celini ili, cesce, kontrast odredjenih njenih delova i detalja. Cena ovih filtera na americkom trzistu krce se od $10 do $15 dolara po komadu.

Jedna vazna napomena. Bilo bi pogresno ocekivati od ovih filtera cudo, novi svet na prvi pogled kroz njih. Detalji na diskovima planeta su najcesce vrlo tesko uocljivi, i potrebno je posmatracko iskustvo da bi se od filtera zaista izvukla korist. Osnovno pravilo ovde je:"Sto duze gledas, vise vidis". Da ne bi sve bilo suvise jednostavno, ovo pravilo mora da se uskladi sa drugim, fizioloskim pravilom, koje kaze da oko posmatraca mora da bude opusteno i odmorno da bi dostiglo najvisi nivo osetljivosti.

Pored obojenih filtera, u filtere sirokog raspona spadaju i tzv. "broadband" (interferencioni) LPR filteri. Mada se njihova svojstva donekle razlikuju od modela do modela, svi oni u osnovi blokiraju delove spektra u kojima zrace izvori nepozeljnog pozadinskog osvetljenja neba, kao sto su ulicno osvetljenje (oko 410nm, 440nm, 545nm , 605nm and 615nm za merkurijum lampe, i oko 565nm i 590 nm za natrijum lampe) i jonizovani kiseonik u atmosferi (oko 555nm i 620nm). Ovi filteri zatamnjuju pozadinu nocnog neba, ali po cenu blokiranja oko 1/3 vidljive svetlosti. Time sto zatamnuju pozadinu ovi filteri popravljaju kontrast i vidljivost vecine emisionih maglina, ali zato zvezde i objekati koji emituju pretezno zvezdanu svetlost (zvezdana jata, reflektivne magline i galaksije) obicno izgledaju nesto losije, ponekad primetno losije, u ovim filterima. Razlog tome je da zvezde zrace svetlost sirom vidljivog spektra, tako da je 1/3 u gubitku svetla veci cinilac nego dobitak u vidu tamnije pozadine. Sa druge strane, emisione magline (vecina maglina spada u ovu vrstu), vise dobijaju nego sto gube zato sto zrace pretezno u nekoliko vrlo uzanih delova spektra (H-beta, O3 i H-alfa spektralne linije), koje su van dela spektra koji blokiraju "broadband LPR" filteri. Cena ovih filtera na americkom trzistu je obicno oko $70. Mada ovi filteri nose naziv "light pollution reduction" (LPR) zbog toga sto blokiraju delove spektra u kome zrace izvori nezeljenog pozadinskog ozracenja nocnog neba, oni u stvari jedino poboljsavaju vidljivost emisionih maglina, po cenu degradacije vidljivosti svih ostalih objekata. Ocigledno, naziv "light pollution" za ove filtere nije bas pogodjen. Ovo jos vise vazi za njihove "rodjake", tzv. "narrowband" LPR filtere.

2.2. Filteri uskog spektra

U ovoj grupi su tzv. "narrowband LPR" filteri i "linijski" filteri. "Narrowband" LPR propustaju samo uzak deo spektra oko O3 i H-beta linija (izmedju 480nm i 510nm) , ponekad i H-alfa na 656nm, sto cini svega oko 1/4 vidljive svetlosti, pod uslovom da je oko potpuno prilagodjeno mraku (vidi sliku). Crvena H-alfa linija je neretko dominantna linija zracenja emisionih maglina (sto se vidi po karakteristicnoj crvenkastoj boji na fotografijama), ali je bitna jedino za astrofotografiju, posto je oko malo osetljivo na zracenje u ovom delu spektra. Zahvaljujuci eliminaciji veceg dela vidljive svetlosti, pozadina neba u "narrowband LPR" filterima je znatno tamnija nego u "broadband LPR", sto cini da emissione magline pokazuju dramaticno vise detalja. Medjutiim, objekti koji zrace ili odbijaju zvezdanu svetlost gube znatno vise u sjaju nego sto dobijaju na kontrastu, tako da izgledaju primetno ili bitno losije nego bez ovih filtera. Njihova cena na americkom trzistu je oko $100.


Slika pokazuje razliku u osetljivosti oka u rasponu vidljivog spektra dok oko nije prilagodjeno mraku (A), i oka prilagodjenog mraku (B). Ocigledno je da upotrebljivost tzv. "narrowband" LPR filtera, ukljucujuci O3 i H-beta, bitno zavisi od toga da li je i u kolikoj meri oko prilagodjeno mraku (zahteva bar pola sata u mraku, bez izlaganja svetlosti, ukljucujuci Mesec direktno ili kroz teleskop, i sjajne planete u teleskopu).

Upotreba "linijskih" filtera u amaterskoj astronomiji je novijeg datuma. Mada se ne koriste toliko cesto kao prethodno opisane vrste filtera, njihova popularnost raste polako ali sigurno. Tri osnovne vrste ovih filtera u amaterskoj astronomiji su O3, H-beta i H-alfa. Prva dva se koriste za posmatranje emissionih maglina, dok se H-alfa koristi za posmatranje suncevih protuberanci.

Oxygen3, ili O3  (pise se i OIII) filter propusta samo vrlo usku spektralnu zonu izmedju dve O3 linije kiseonika na 496nm i 501nm. Neke emisione magline - posebno planetarne, koje cesto zrace vecinu svetlosti oko ove dve spektralne linije -  su u ovom filteru jasnije nego u "narrowband" LPR filterima, ali po cenu skoro potpunog blokiranja  zracenja zvezda. To je razlog da ovi filteri daju izuzetne rezultate cak i na mestima gde nema iole znatnijeg vestackog osvetljenja nocnog neba. H-beta filter, koji propusta samo H-beta liniju vodonika na 486nm je znatno manje svestran od O3 filtera zbog toga sto je broj maglina koje zrace vecinu svetlosti u H-beta liniji mali (medju njima Horsehead, California, Cocoon). Cena O3 i H-beta filtera je priblizno ista, i slicna ceni "narrowband LPR", oko $100. Mada se O3 i H-beta filteri ponekad ubrajaju u LPR, njihova namena je, kao i u slucaju "broadband" i "narrowband" LPR (samo znatno vise), ustvari izolovanje zracenja emisionih maglina blokiranjem ostatka vidljivog spektra, ukljucujuci zracenje zvezda. Nijedan od ovih filtera nije ono na sta taj naziv pogresno upucuje - filter koji popravlja vidljivost svih nebeskih objekata time sto odstranjuje nepozeljno pozadinsko osvetljenje nocnog neba.

Filter za komete (takozvani "Swan", po C2 spektralnoj emisiji koju propusta). Ovaj filter radi samo za komete sa pretezno gasovotim omotacem, koje najcesce emituju vecinu svetlosti u "Swan"-ovim spektralnim zonama molekularnog ugljenika, a pre svega u zoni od 517nm do oko 500nm. Ovi filteri obicno propustaju deo spektra od oko 495nm do oko 520nm. Medjutim, ako je omotac komete pretezno od cestica prasine koje svetle zato sto odbijaju suncevu svetlost, ovaj filter ce samo da umanji njen sjaj. On normalno spada u filtere uskog spektralnog raspona, i kosta kao vecina filtera u toj klasi, oko $100.

Poslednji i najredje upotrebljavani u amaterskoj astronomiji linijski filter  je H-alfa, koji izoluje vrlo uzak deo spektra oko crvene H-alfa linije na 656.3nm. Ovaj filter omogucuje da se posmatraju protuberance na Suncu, sto je vrlo skup spektakl s obzirom da najjeftiniji filteri ove vrste kostaju blizu hiljadu (americkih) dolara, dok oni skuplji kostaju do nekoliko puta vise. Najjeftinij filteri ove vrste obicno imaju raspon od oko 1.5 A (Angstrom, deseti deo nanometra), dok su oni skuplji i kvalitetniji obicno oko optimalnih 0.8A. Mada je raspon od 3-4A dovoljno uzak da se vide protuberance, za zaista kvalitetnu sliku nije pozeljno da je ovaj raspon siri od oko 1A. H-alfa filter se ustvari sastoji iz dva dela: jedan je za smanjenje jacine zracenja (i aperture) koji ide ispred objektiva, dok filter za izdvajanje H-alfa linije ide ispred okulara. Kompletan filter moze da tezi blizu 0.5kg, a moze biti i tezi ako ukljucuje aparatus za odrzavnje temperature (posto bitna promena u temperaturi moze da promeni svojstva ovog filtera u dovoljnoj meri da ovaj vise ne ispunjava krajnje stroge zahteve neophodne za njegovo uspesno funkcionisanje). Sa napretkom tehnologije cene padaju, i u poslednjem broju Sky&Telescope Coronado kompanija reklamira H-alfa filter sa >0.8A rasponom, otporan na temperaturne promene, za "svega" $875.

3. Zakljucak

Cilj ovog clanka je da se da osnovna slika o filterima koji se koriste u amaterskoj astronomiji, o principu njihovog rada i vrstama. Dok se Sunce moze posmatrati i bez filtera, koristeci projekciju sunceve slike u teleskopu na neku svetlu povrsinu, filteri su neophodni da se sa datim teleskopom vidi vise detalja na povrsini Meseca i sjajnih planeta, i jos vise, da se iz mora svetlosti rasute nocnim nebom izvuku jasnije i, ponekad, bez filtera potpuno nevidljive slike emisionih maglina. Svako ko koristi teleskop za astronomska posmatranja trebalo bi da ima nekoliko osnovnih filtera: Baader filter za Sunce, neutralni ili polarizacioni filter za jasniju sliku Meseca i pet najsjajnijih planeta (Merkur, Venera, Mars, Jupiter i Saturn), nekoliko obojenih filtera za jasniju sliku detalja na diskovima Jupitera, Saturna, Marsa, Venere i Meseca, kao i tzv. "narrowband LPR" ili O3 filter za mnogo bolju sliku emisionih maglina. Ukupna cena ovakvog jednog seta filtera je oko $200.

Mnogo se moze reci o prakticnoj upotrebi filtera. Takodje, postoje bitne razlike izmedju njihove upotrebe u vizualnoj astronomiji i u astrofotografiji, uglavnom zbog razlicitih osetljivosti oka, filma i CCD cipa na zracenja u razlicitim talasnim duzinama. Ovo be mogle biti teme za neki od narednih clanaka.

[avgust 2001]

vrh