О Солнце - наблюдателям

Приступая к наблюдениям Солнца, не забудьте основное правило: ни в коем случае нельзя смотреть на Солнце в бинокль или телескоп без темного светофильтра. Солнце - настолько яркий объект, что при нарушении этого правила даже за короткое время можно серьезно повредить глаз или вовсе лишиться зрения.

В качестве солнечного светофильтра лучше всего использовать защитное стекло, применяемое в электросварке. Но если достать такое стекло не удастся, светофильтр нетрудно изготовить самому. Можно, например, проявить на свету фотографическую пластинку, а затем отфиксировать ее и промыть. Или просто густо закоптить на свече чистое стекло.

Изготовленный светофильтр нужно покрыть защитными стеклами, предварительно проложив между ними бумажную рамку, и оба стекла склеить бумагой или скотчем.

Затем надо надежно закрепить светофильтр либо перед объективом, либо перед окуляром того инструмента, с помощью которого вы собираетесь вести наблюдения. (В профессиональных телескопах для ослабления солнечного света применяются специальные солнечные призмы.)

Проецирование изображения Солнца на экран

Но даже при наличии светофильтра или солнечной призмы рекомендуется диафрагмировать объектив телескопа, уменьшив диаметр входного отверстия примерно втрое.

Пожалуй, наиболее удобный во всех отношениях способ наблюдения Солнца - проецирование его изображения с помощью телескопа на специальный экран. Экраном будет служить квадратная деревянная или фанерная дощечка, укрепленная на телескопе позади окуляра перпендикулярно его оптической оси таким образом, чтобы можно было изменять расстояние от дощечки до окуляра. Это позволит получать изображения различного масштаба.

Проецирование изображения Солнца на экран не только обеспечивает безопасность наблюдений, но и дает ряд других преимуществ. Изображение на экране получается достаточно большим и четким, его могут наблюдать несколько человек одновременно, и, что самое главное, можно прямо на экране осуществить точную зарисовку, обводя карандашом пятна, факелы и другие детали, видимые в данный момент на солнечной поверхности.

Наблюдаем дневное светило

Любителей астрономии, в том числе и юных энтузиастов этой науки, посвящающих свое свободное время наблюдениям Солнца, немало. В научной программе исследования солнечно-земных связей есть целый ряд задач, изучение которых не требует специальной теоретической подготовки и сложной аппаратуры.

Интересную задачу поставили перед собой, например, члены астрономического кружка «Вега» при Доме пионеров города Железнодорожного Московской области. Они решили выяснить, какие изменения происходят в излучении Солнца в связи с колебаниями солнечной активности, появлением так называемых хромосферных вспышек, пятен, мощных протуберанцев.

Аппаратуру, необходимую для наблюдений, члены кружка изготовили собственными руками, использовав для этого существующие приборы. Наблюдения начались с августа 1977 года и ведутся регулярно.

Обширную программу изучения солнечно-земных связей, условно названную «Геос», осуществляют кружковцы Московского городского Дворца пионеров и школьников под научным руководством ученых-астрономов. Цель программы - изучение факторов солнечной активности и их влияния на физико-химические свойства верхней и нижней атмосферы Земли и физиологические процессы в живых организмах. Работа рассчитана на длительный срок.

Одна группа кружковцев с 1976 года ведет регулярные визуальные и фотографические наблюдения за солнечными пятнами. Другая с помощью «телескопа» и счетчиков элементарных частиц регистрирует космические лучи. Третья занимается обработкой данных спутников «Прогноз», ведущих наблюдение потоков электронов и протонов солнечного происхождения. Необходимые сведения юным любителям астрономии регулярно предоставляет Научно-исследовательский институт ядерной физики МГУ. Задача исследований - выявить зависимость от времени потока энергичных электронов в околоземном космическом пространстве после солнечных вспышек. А в перспективе - обнаружить зависимость потоков заряженных частиц и от колебаний уровня солнечной активности.

Фото Солнца

Итак, изучение Солнца и его влияния на земные явления - задача и увлекательная и представляющая большой практический интерес. Принять посильное участие в ее решении может и каждый из вас.

Солнечная активность

Выше речь уже шла о том, что одно из основных направлений любительского изучения Солнца - изучение различных проявлений солнечной активности.

Главная задача - регистрация различных образований на поверхности Солнца, связанных с деятельностью нашего дневного светила.

На экране кнопками укрепляется лист белой бумаги, и перемещением окуляра достигается максимальная резкость изображения. На бумажном листе заранее можно начертить окружность, диаметр которой равен диаметру изображения Солнца, отбрасываемого окуляром на экран. При подготовке телескопа к наблюдениям надо совместить с этой окружностью края изображения Солнца.

После этого можно приступать к зарисовкам пятен непосредственно на экране. Делать это нужно мягким, хорошо отточенным карандашом, аккуратно обводя контуры пятен и штрихуя их в соответствии с яркостью.

Для выявления тонких деталей полезно применить несложное приспособление - небольшой дополнительный экранчик в виде картонной лопаточки, оклеенной белой глянцевой бумагой. Передвигая такую лопаточку по поверхности основного экрана, можно с ее помощью рассмотреть подробности и самые мелкие пятна.

Во время зарисовки телескоп (если нет часового механизма) нужно плавно поворачивать вслед за Солнцем так, чтобы его изображение оставалось в пределах контрольного круга. В одиночку это сделать трудно, поэтому наблюдения желательно вести вдвоем: один зарисовывает, другой гидирует.

Когда все детали - поры, пятна и группы пятен - будут зарисованы, необходимо еще провести на солнечном диске направление суточной параллели. Для этого нужно закрепить неподвижно телескоп, отметить точкой на экране положение какого-либо небольшого пятна и, выждав около полутора минут, вновь отметить его положение. За счет суточного движения Солнца пятно несколько переместится по экрану. Полученные точки надо соединить прямой линией, продолжив ее в обе стороны. Направление этой линии практически совпадает с направлением суточной солнечной параллели.

Желательно сравнить рисунок, сделанный на экране, с тем, что видно на Солнце в задиафрагмированный телескоп через темный светофильтр, и, если понадобится, внести в рисунок необходимые поправки.

Для определения положения тех или иных деталей на Солнце пользуются системой гелиографических координат, построенной по тому же принципу, что и географические координаты на Земле.

Наиболее легкая задача, посильная юному любителю астрономии, - регистрация числа солнечных пятен. Подобные наблюдения можно осуществлять с помощью самой простой зрительной трубы.

Пятна - одно из характерных проявлений солнечной активности, достигающей максимального уровня каждые 11 -12 лет. После очередного минимума пятна появляются сперва в высоких широтах Солнца, до 60° северной и южной широты, а затем и в областях, более близких к солнечному экватору, В большинстве случаев они образуются парами. То пятно, которое расположено первым по ходу суточного вращения Солнца, называется головным, следующее за ним - хвостовым.

Важной характеристикой уровня солнечной активности являются так называемые числа Вольфа.

где g - число групп солнечных пятен, a f - общее число всех пятен.

При этом группой считается совокупность пятен, расположенных внутри области, простирающейся на 5 - 7° по гелиографической широте и на 10-15° по гелиографической долготе. Каждое одиночное пятно или пара также учитывается как отдельная группа.

Отдельными пятнами считаются и обособленные области полутени, а также «ядра», заключенные внутри пятна или группы. При подсчете числа f они учитываются как самостоятельные единицы.

Чтобы результаты, полученные различными наблюдателями, можно было сравнивать, принято зарисовки Солнца на экране выполнять так, чтобы изображение солнечного диска имело 100 мм в поперечнике.

Как всегда, к рисунку следует приложить описание, в котором необходимо указать время наблюдения. В пояснениях к рисункам желательно дать также характеристики пятен, их групп и пар.

Для этого можно воспользоваться следующей шкалой:

I - Одиночная пора.

II - Группа пор.

III - Одиночное пятно .

IV - Одиночное пятно с порами.

V - Группа из двух пятен с большим головным пятном.

VI - Группа из двух пятен с малым головным пятном .

VII - Группа из двух одинаковых пятен.

VIII - Группа со многими центрами, состоящими из пор.

IX - Группа, состоящая из многих пятен.

X - Особые случаи.

Существует также шкала для оценки изменчивости пятен со временем - эту характеристику пятен принято обозначать (индексом r).

1 балл - Группа бурно растет.

2 балла - Группа растет не очень быстро.

3 балла - Группа не изменила размеров.

4 балла - Группа уменьшается в размерах.

5 баллов - Группа быстро уменьшается в размерах.

Аналогичные системы оценок разработаны и для характеристики факелов.

Для оценки яркости этих образований (индекс J) можно применять следующую таблицу:

0 баллов - Слабый, едва заметный факел.

1 балл - Заметный, но слабый факел.

2 балла - Факел средней яркости.

3 балла - Яркий факел.

4 балла - Очень яркий факел.

Вид факела оценивается по следующей таблице:

I - Однородное факельное поле или несколько однородных участков.

II - Факельное поле с волокнистой структурой.

III - Факельное поле с точечной структурой.

Таким образом, в пояснениях, которые должны быть приложены к рисункам, нужно оценивать значение каждого индекса в соответствующих баллах.

Визуальные наблюдения и зарисовки пятен должны быть систематическими. Их надо проводить в каждый ясный день из месяца в месяц на протяжении достаточно длительного времени. Такие регулярные зарисовки приобретают научную ценность - они позволяют судить об изменениях солнечной активности.

Особенно мощными проявлениями солнечной активности являются так называемые вспышки, возникающие в окрестности солнечных пятен. При вспышках выделяется колоссальная энергия и выбрасываются потоки высокоэнергичных частиц. Однако излучают вспышки главным образом невидимые лучи, и регистрировать их любительскими средствами практически нельзя.

Изображение активного Солнца в ультрафиолетовых лучах высоких энергий - Хорошо виден гигантский эруптивный протуберанец

Снимки Солнца необходимо ориентировать, чтобы затем иметь возможность определить координаты различных деталей. Если положение фотографической камеры относительно телескопа строго фиксировано, то можно поступить следующим образом. Перед фотопластинкой надо натянуть горизонтальную нить и вечером, установив инструмент неподвижно, сфотографировать с достаточно длительной экспозицией какую-либо яркую звезду. После проявления на пластинке окажется два следа - светлый от нити и темный от звезды. Угол, образованный этими двумя следами, надо измерить.

Нить нужно оставить на том же месте и при фотографировании Солнца. А затем на снимке Солнца провести прямую линию под тем самым углом к следу нити, который был измерен на вспомогательной фотографии перемещающейся звезды.

Фотографировать Солнце лучше всего окулярной камерой. Для ослабления потока солнечного света пользуются светофильтрами, которые продаются в фотомагазинах, - желто-зеленым, желтым, оранжевым и т. д. Светофильтры устанавливают перед объективом с помощью картонной трубки, которая надевается на переднюю часть телескопа. Конструкцию такого держателя, позволяющего легко заменять один светофильтр другим, а также вставлять разные диафрагмы, нетрудно придумать самому. Наиболее подходящая диафрагма для каждого светофильтра подбирается опытным путем, с помощью серии контрольных снимков с разными диафрагмами. Останавливаются на той диафрагме, которая при данном светофильтре соответствует нормальному негативу (то есть без передержки и недодержки). На таком негативе пятна должны контрастно выделяться на фоне солнечного диска. Но надо учитывать, что выбор диафрагмы зависит еще и от времени дня, то есть от высоты Солнца над горизонтом.

При наводке окулярной камеры на резкость можно пользоваться матовым стеклом, но еще лучше применять для этой цели тонкий лист белой бумаги, наклеенный на фотопластинку со смытой эмульсией.

Съемку желательно осуществлять с разными окулярами, фотографируя как весь солнечный диск, так и крупномасштабно отдельные его участки с группами пятен.

Проявлять пластинки и пленки следует проявителем, предназначенным для фотобумаги. Рекомендуется немного передержать негатив в проявителе, чтобы выявить мелкие подробности в полутени солнечных пятен, а затем погрузить его на несколько минут в ослабитель. Кювету с ослабителем надо плавно покачивать, следя при этом за контрастностью и четкостью деталей на снимке. Затем пластинку фиксируют и около получаса промывают в проточной воде.

Печатать солнечные снимки рекомендуется на белой нормальной глянцевой бумаге. Но если негативы прозрачные, лучше использовать контрастную бумагу, а если плотные - мягкую.