Vào tháng 6 năm 1889, khoảng một năm trước khi qua đời, người theo chủ nghĩa hậu ấn tượng người Hà Lan, Vincent Van Gogh, đã hoàn thành một cách điên cuồng Đêm đầy sao Trong khi ở tại Tu viện Saint-Paul de Mausole, một trại tị nạn tâm thần ở miền Nam nước Pháp. Bức tranh mô tả một ngôi làng khiêm nhường nép mình giữa sự yên tĩnh màu xanh của những ngọn đồi nhấp nhô và bầu trời huyền diệu chứa đầy những đám mây hình sao chổi và những ngôi sao hình tròn có kích thước bằng bánh xe Ferris. Mặc dù Van Gogh chỉ bán một bức tranh trong suốt cuộc đời mình, tác phẩm nghệ thuật vô giá này đã trở thành một biểu tượng. Trong đó, anh bắt được một kỳ quan trẻ con mà người lớn có thể nhận ra vì người không đứng ngoài và bị những ngôi sao lấp lánh kỷ niệm trên đầu. Hình ảnh không gian sâu đẹp có thể gợi ra sự phấn khích tương tự từ những người đam mê thiên văn. Tuy nhiên, các nhiếp ảnh gia sản xuất chúng quan tâm nhiều hơn đến các ngôi sao khi họ bình yên.
Đêm đầy sao (1889) không phải là bức tranh duy nhất Van Gogh tạo ra miêu tả cảnh đêm. Trên thực tế, bức tranh này không phải là sở thích của anh ấy vì nó thực tế như anh ấy đã hình dung ban đầu. Chẳng hạn, một năm trước anh sản xuất. Đêm đầy sao trên Rhone (1888) và Cafe sân thượng vào ban đêm (1888). Cả hai đều có các yếu tố chung nhưng mỗi loại cũng là duy nhất - các phiên bản trước đó bao gồm người và các ngôi sao đảm nhận vai trò giảm dần, chẳng hạn. Tuy nhiên, cả ba tác phẩm này đã làm say mê hàng triệu người và mỗi ngày có hàng trăm người yêu nghệ thuật vây quanh họ, tại các bảo tàng tương ứng của họ, đưa ra những diễn giải cá nhân cho chính họ và những người khác sẽ lắng nghe.
Thật thú vị, những gì làm cho nghệ thuật đáng nhớ cũng có thể dẫn đến hình ảnh thiên văn đáng quên. Cụ thể hơn, pháo hoa rực rỡ trong mỗi bức tranh của Van Gogh, tượng trưng cho những ngôi sao lung linh và lấp lánh.
Chúng ta sống dưới đáy đại dương khí chủ yếu gồm Nitơ (78%), Oxy (21%) và Argon (1%) cộng với một loạt các thành phần khác bao gồm nước (0 - 7%), khí nhà kính nhà kính hoặc Ozone (0 - 0,01%) và Carbon Dioxide (0,01-0,1%). Nó mở rộng lên từ bề mặt của Trái Đất lên một tầm cao khoảng 560 dặm. Nhìn từ quỹ đạo Trái đất, bầu khí quyển của chúng ta xuất hiện dưới dạng một ánh sáng màu xanh mềm mại ngay phía trên chân trời hành tinh của chúng ta. Mọi thứ chúng ta quan sát tồn tại ngoài hành tinh của chúng ta - Mặt trời, Mặt trăng, các hành tinh gần đó, các ngôi sao và tất cả những thứ khác, được xem qua phương tiện can thiệp này mà chúng ta gọi là bầu khí quyển.
Nó liên tục chuyển động, thay đổi mật độ và thành phần. Mật độ của khí quyển tăng lên khi nó tiếp cận bề mặt Trái đất, mặc dù điều này không hoàn toàn đồng nhất. Nó cũng hoạt động như một lăng kính khi ánh sáng truyền qua. Ví dụ, các tia sáng bị cong khi chúng đi qua các vùng có nhiệt độ khác nhau, uốn cong về phía không khí lạnh hơn vì nó dày đặc hơn. Vì không khí ấm lên và không khí lạnh đi xuống, không khí vẫn hỗn loạn và do đó các tia sáng từ không gian thay đổi hướng liên tục. Chúng tôi thấy những thay đổi này là ngôi sao lấp lánh.
Gần mặt đất hơn, gió mát hơn hoặc ấm hơn thổi theo chiều ngang cũng có thể tạo ra sự thay đổi mật độ không khí nhanh chóng làm thay đổi ngẫu nhiên đường đi của ánh sáng. Do đó, gió thổi từ bốn góc cũng góp phần làm cho ngôi sao cười khúc khích. Nhưng, không khí cũng có thể khiến các ngôi sao nhanh chóng chuyển trọng tâm do đó khiến chúng đột nhiên mờ đi, sáng hoặc thay đổi màu sắc. Hiệu ứng này được gọi là scintillation.
Thật thú vị, không khí có thể chuyển động mặc dù chúng ta không thể cảm nhận được những cơn gió mạnh của nó ở trên đầu chúng ta cũng có thể khiến các ngôi sao rung chuyển. Ví dụ, dòng máy bay phản lực, một ban nhạc của dòng toàn cầu trải dài tương đối hẹp nằm khoảng sáu đến chín dặm lên, liên tục thay đổi vị trí của nó. Nó thường thổi từ tây sang đông, nhưng vị trí tương đối bắc-nam của nó vẫn trong tình trạng sửa đổi liên tục. Điều này có thể dẫn đến các điều kiện khí quyển rất không ổn định, không thể cảm nhận được trên mặt đất, nhưng luồng phản lực sẽ tạo ra một bầu trời đầy lấp lánh nếu nó chảy qua vị trí của bạn!
Bởi vì các hành tinh gần hơn các ngôi sao, kích thước của chúng có thể được xem là một đĩa lớn hơn sự dịch chuyển khúc xạ gây ra bởi nhiễu loạn gió. Do đó, họ hiếm khi lấp lánh hoặc làm như vậy chỉ trong điều kiện khắc nghiệt. Ví dụ, cả sao và hành tinh đều được nhìn qua các tầng khí quyển dày hơn nhiều khi chúng ở gần đường chân trời so với khi chúng ở trên đầu. Do đó, cả hai sẽ lung linh và nhảy múa khi chúng đang tăng hoặc thiết lập vì ánh sáng của chúng đi qua lượng không khí dày đặc hơn nhiều. Một hiệu ứng tương tự xảy ra khi xem đèn thành phố xa.
Sự lấp lánh mà chúng ta nhìn thấy trong những đêm đầy sao được phóng to hàng trăm lần bằng kính viễn vọng. Trên thực tế, lấp lánh có thể làm giảm nghiêm trọng hiệu quả của các dụng cụ này vì tất cả những gì có thể quan sát được là mất tập trung, các đốm sáng di chuyển ngẫu nhiên. Hãy xem xét rằng hầu hết các bức ảnh thiên văn được tạo ra bằng cách giữ màn trập camera mở trong vài phút hoặc vài giờ. Giống như bạn cần nhắc đối tượng của mình đứng yên trong khi chụp ảnh, các nhà thiên văn học muốn các ngôi sao vẫn bất động, những bức ảnh khác của họ cũng bị bôi bẩn. Một lý do các đài quan sát được đặt trên đỉnh núi là để giảm lượng không khí mà kính thiên văn của họ phải nhìn xuyên qua.
Các nhà thiên văn học đề cập đến ảnh hưởng của nhiễu loạn khí quyển như nhìn thấy. Họ có thể đo lường tác động của nó lên tầm nhìn của họ về không gian bằng cách tính đường kính của các ngôi sao nhiếp ảnh. Ví dụ, nếu hình ảnh của một ngôi sao có thể được chụp với độ phơi sáng tức thời, về mặt lý thuyết, ngôi sao sẽ xuất hiện dưới dạng một điểm sáng vì không có kính viễn vọng, cho đến nay, có thể phân giải đĩa thực của một ngôi sao. Tuy nhiên, để chụp ảnh sao cần có độ phơi sáng lâu và trong khi màn trập camera của máy ảnh mở, lấp lánh và nhấp nháy sẽ khiến ngôi sao nhảy xung quanh cộng với di chuyển vào và ra khỏi tiêu cự. Vì các hướng của nó là ngẫu nhiên, ngôi sao sẽ có xu hướng tạo ra một mô hình tròn đối xứng ở tất cả các phía của vị trí thực sự của nó ở giữa.
Bạn có thể tự chứng minh điều này nếu bạn có một khoảnh khắc và tò mò. Ví dụ: nếu bạn lấy một cây bút chì hoặc bút đánh dấu ma thuật được buộc bằng một sợi dây ngắn vào một cái ghim được dán vào một miếng bìa cứng hoặc giấy rất nặng, sau đó xoay dụng cụ viết mà không cần tháo ghim, theo thời gian bạn sẽ tạo ra thứ gì đó trông gần giống như một vòng tròn. Hình tượng trưng tròn của bạn sẽ có kết quả vì chuỗi giới hạn khoảng cách tối đa của bạn từ pin trung tâm. Chuỗi càng dài, vòng tròn càng lớn. Các ngôi sao hành xử như thế này khi ánh sáng của chúng được ghi lại trên một bức ảnh phơi sáng dài. Nhìn tốt tạo ra một chuỗi quang ngắn (nhìn kém làm cho chuỗi dài hơn), vị trí thật của ngôi sao trở thành một chốt trung tâm và ngôi sao hoạt động giống như một công cụ viết có ánh sáng để lại dấu trên chip hình ảnh của máy ảnh. Do đó, nhìn càng kém và nhảy càng nhiều trong quá trình phơi sáng, đĩa xuất hiện trên hình ảnh cuối cùng càng lớn.
Vì vậy, nhìn kém sẽ khiến kích thước sao xuất hiện lớn hơn trong ảnh so với ảnh được chụp trong khi nhìn rõ. Các phép đo được gọi là Full Width Half Maximum hoặc FWHM. Nó là một tham chiếu đến độ phân giải góc tốt nhất có thể đạt được bằng một dụng cụ quang học trong một hình ảnh phơi sáng dài và tương ứng với đường kính của kích thước ngôi sao. Nhìn rõ nhất sẽ cung cấp đường kính FWHM khoảng bốn điểm (.4) giây. Nhưng bạn sẽ cần được đặt tại một đài quan sát ở độ cao lớn hoặc trên một hòn đảo nhỏ, như Hawaii hoặc La Palma, để có được điều này. Ngay cả những địa điểm này chỉ hiếm khi có loại nhìn thấy chất lượng rất cao.
Các nhà thiên văn nghiệp dư cũng quan tâm đến việc nhìn thấy. Thông thường, nghiệp dư phải chịu đựng những điều kiện tồi tệ hơn hàng trăm lần mà quan sát tốt nhất từ các cài đặt thiên văn từ xa. Nó giống như so sánh hạt đậu với một quả bóng chày trong những trường hợp cực đoan nhất. Đây là lý do tại sao các bức ảnh nghiệp dư của thiên đàng có những ngôi sao có đường kính lớn hơn nhiều so với những bức ảnh từ các đài thiên văn chuyên nghiệp đặc biệt là khi các nhà thiên văn học ở sân sau sử dụng kính viễn vọng có tiêu cự dài. Nó cũng có thể được nhận ra trong trường rộng, tiêu cự ngắn, hình ảnh không chuyên nghiệp khi chúng được phóng to hoặc nghiên cứu bằng kính lúp.
Những người nghiệp dư có thể thực hiện các bước để cải thiện tầm nhìn của họ bằng cách loại bỏ sự chênh lệch nhiệt độ giữa các nguồn nhiệt cục bộ và không khí phía trên kính viễn vọng của họ. Ví dụ, những người nghiệp dư thường sẵn sàng dụng cụ của họ bên ngoài ngay sau khi mặt trời lặn và để cho thủy tinh, nhựa và kim loại trong đó trở thành nhiệt độ giống như không khí xung quanh. Các nghiên cứu gần đây cũng chỉ ra rằng nhiều vấn đề nhìn thấy bắt đầu ngay phía trên gương chính của kính viễn vọng. Một luồng không khí nhẹ, liên tục đi qua gương chính đã được chứng minh là cải thiện đáng kể việc nhìn bằng kính viễn vọng. Ngăn chặn nhiệt độ cơ thể tăng lên trước kính viễn vọng cũng giúp và định vị thiết bị ở vị trí thân thiện với nhiệt, như một cánh đồng cỏ mở, có thể tạo ra kết quả đáng ngạc nhiên. Kính thiên văn mặt mở cũng vượt trội so với kính thiên văn có gương chính ở đáy ống.
Các nhà thiên văn học chuyên nghiệp cũng đã nhìn thấy các chiến lược cải tiến. Nhưng các giải pháp của họ có xu hướng cực kỳ tốn kém và đẩy phong bì của công nghệ hiện đại. Ví dụ, do bầu khí quyển chắc chắn tạo ra tầm nhìn kém, nên nó không còn quá xa vời để xem xét việc đặt một kính viễn vọng phía trên nó trên quỹ đạo Trái đất. Đó là lý do tại sao Kính thiên văn vũ trụ Hubble được chế tạo và phóng từ Mũi Canaveral trên tàu con thoi Người thách thức vào tháng 4 năm 1990. Mặc dù gương chính của nó chỉ có đường kính khoảng một trăm inch, nhưng nó tạo ra hình ảnh sắc nét hơn bất kỳ kính viễn vọng nào trên Trái đất, bất kể kích thước của chúng. Trên thực tế, hình ảnh của Kính viễn vọng Không gian Hubble là điểm chuẩn so với tất cả các hình ảnh kính thiên văn khác được đo. Tại sao chúng rất sắc nét? Hình ảnh Hubble không bị ảnh hưởng bởi nhìn thấy.
Công nghệ đã được cải thiện đáng kể kể từ khi Kính thiên văn vũ trụ Hubble được đưa vào sử dụng. Trong những năm qua kể từ khi ra mắt, chính phủ Hoa Kỳ đã phân loại lại phương pháp của họ để làm sắc nét tầm nhìn của các vệ tinh gián điệp giữ các tab trên Trái đất. Nó gọi là quang học thích nghi và nó đã tạo ra một cuộc cách mạng trong hình ảnh thiên văn.
Về cơ bản, các hiệu ứng của việc nhìn thấy có thể bị phủ nhận nếu bạn đẩy kính viễn vọng hoặc thay đổi tiêu điểm của nó theo hướng ngược lại chính xác với các chất độc hại do bầu khí quyển gây ra. Điều này đòi hỏi máy tính tốc độ cao, động cơ servo tinh tế và quang học linh hoạt. Tất cả những điều này đã trở thành có thể trong năm 1990. Có hai chiến lược chuyên nghiệp cơ bản để giảm tác động của việc nhìn kém. Một cái làm thay đổi đường cong của gương chính và cái còn lại di chuyển đường ánh sáng tới camera. Cả hai đều dựa vào việc theo dõi một ngôi sao tham chiếu gần vị trí mà nhà thiên văn học đang quan sát và bằng cách lưu ý cách tham chiếu bị ảnh hưởng khi nhìn thấy, máy tính và động cơ nhanh có thể đưa ra những thay đổi quang học trên kính viễn vọng chính. Một thế hệ kính viễn vọng lớn mới đang được thiết kế hoặc xây dựng sẽ cho phép các thiết bị trên mặt đất chụp ảnh không gian cạnh tranh với kính viễn vọng Hubble.
Một phương pháp có hàng trăm pít-tông cơ học nhỏ được đặt bên dưới và trải đều phía sau gương chính tương đối mỏng. Mỗi thanh piston đẩy mặt sau của gương lên rất nhẹ để hình dạng của nó thay đổi đủ để đưa ngôi sao quan sát trở lại trung tâm chết và tập trung hoàn hảo. Cách tiếp cận khác được sử dụng với kính thiên văn chuyên nghiệp là một chút ít phức tạp. Nó giới thiệu một gương hoặc ống kính nhỏ linh hoạt đặt gần máy ảnh nơi hình nón ánh sáng tương đối nhỏ và tập trung. Bằng cách nghiêng hoặc nghiêng gương nhỏ hoặc ống kính ngược lại với ngôi sao tham chiếu Lấp lánh, nhìn thấy các vấn đề có thể được loại bỏ. Các điều chỉnh quang học mà một trong hai giải pháp bắt đầu được thực hiện liên tục trong suốt phiên quan sát và mỗi lần thay đổi xảy ra trong một phần của giây. Do sự thành công của các công nghệ này, các kính viễn vọng trên mặt đất khổng lồ hiện được coi là có thể. Các nhà thiên văn học và kỹ sư đang hình dung các kính viễn vọng có bề mặt thu thập ánh sáng lớn như sân bóng đá!
Thật thú vị, các nhà thiên văn nghiệp dư cũng có quyền truy cập vào quang học thích nghi đơn giản. Một công ty, có trụ sở tại Santa Barbara, California, đã đi tiên phong trong việc phát triển một đơn vị có thể làm giảm tác động của việc nhìn thấy hoặc gắn kính viễn vọng không phù hợp. Các thiết bị quang học thích ứng của hãng cứng hoạt động cùng với các camera thiên văn của nó và sử dụng một chiếc gương nhỏ hoặc ống kính để chuyển ánh sáng tới chip hình ảnh.
Nhà thiên văn học Frank Barnes III cũng quan tâm đến việc nhìn thấy khi ông tạo ra hình ảnh nổi bật này của cụm sao và tinh vân nằm trong chòm sao Cassiopeia. Nó là một phần nhỏ của Tinh vân Linh hồn, được chỉ định là IC 1848 trong J.L.E. Danh mục chỉ số thứ hai (IC) của Dreyer sườn (được xuất bản năm 1908 như là một bổ sung cho các tổng hợp Chỉ mục gốc và Tổng quát đầu tiên của ông).
Frank báo cáo rằng việc nhìn thấy của anh ta là thuận lợi và tạo ra các kích thước sao với FWHM từ 1,7 đến 2,3 trên mỗi lần phơi sáng ba mươi mốt, ba mươi phút của anh ta. Lưu ý kích thước của các ngôi sao trong hình ảnh này - chúng rất nhỏ và kín. Đây là một xác nhận của nhìn thấy hợp lý tốt!
Nhân tiện, màu sắc trong bức tranh này là nhân tạo. Giống như nhiều nhà thiên văn học bị ô nhiễm bởi ánh sáng ban đêm tại địa phương, Frank đã phơi bày những bức ảnh của mình thông qua các bộ lọc đặc biệt chỉ cho phép ánh sáng phát ra từ một số yếu tố nhất định đến được máy dò tìm camera của mình. Trong ví dụ này, màu đỏ tượng trưng cho Natri, màu xanh lá cây xác định Hydrogen và màu xanh lam cho thấy sự hiện diện của Oxy. Nói tóm lại, bức tranh này không chỉ cho thấy khu vực này trong không gian trông như thế nào, mà còn được làm từ gì.
Một điều đáng chú ý là Frank đã tạo ra bức ảnh đáng chú ý này bằng máy ảnh thiên văn 6,3 megapixel và kính viễn vọng Ritchey-Chretien 16 inch từ ngày 2 đến ngày 4 tháng 10 năm 2006.
Bạn có những bức ảnh bạn muốn chia sẻ không? Đăng chúng lên diễn đàn astrophftimey hoặc gửi email cho chúng, và chúng tôi có thể đăng một bài trong Tạp chí Vũ trụ.
Viết bởi R. Jay GaBany
