Tipy na pozorovanie jesennej oblohy

Lístie opadáva, už o šiestej večer je úplná tma, sú tu stužkové, husacie hody, Halloween a Dušičky, postupne začne Advent... Jeseň. Zatiaľ čo krátko po zotmení je možné v plnej kráse pozorovať súhvezdia letnej oblohy, ako sú Herkules, Lýra alebo Labuť, z východu sa postupne dvíhajú hrdinovia a bájne tvory gréckej mytológie - Androméda, Kasiopeja, Perzeus...

Galaxia M31 v Androméde. Zdroj: John Lanoue

Základné tipy na pozorovanie oblohy môžete nájsť v nasledujúcom článku. Aj keď cez amatérske teleskopy v deep-sky objektoch neuvidíte farby ani toľko jemných detailov ako na ich fotografiách, skúste každému z nich venovať aspoň 10-15 minút vášho času - aj keď na prvý pohľad môžno neuvidíte veľa, keď sa na objekt budete pozerať trochu dlhšie, postupne môžete začať rozoznávať niektoré drobné detaily.

 

Otvorená hviezdokopa NGC 457 (tiež "Sova" alebo "ET") v súhvezdí Kasiopeja.

Tiež pomáha, keď sa na deep-sky objekt nepozeráte priamo, ale skôr trochu nabok od neho (v angličtine sa táto technika volá averted vision). Je to spôsobené anatómiou ľudského oka, na sietnici ktorého sa nachádzajú dva typy svetlocitlivých buniek, tyčinky a čapíky. Zatiaľ čo čapíky majú vysokú rozlišovaciu schopnosť, zabezpečujú vnímanie farieb a pre svoju činnosť vyžadujú silnejšie svetlo, tyčinky dokážu vnímať aj pri oveľa slabšom svetle, farby ale rozoznať nedokážu. Keď sa pozeráte na určitý objekt, svetelné lúče by sa v oku mali pretínať na mieste najostrejšieho videnia, v tzv. žltej škvrne (macula lutea) respektíve priamo v jej strede (fovea centralis retinae), kde sú ale len čapíky. Ak sa teda pozriete trochu nabok, svetlo deep-sky objektu sa dostane na citlivejšie tyčinky a v slabom objekte zrazu môžete vnímať viac detailov.

Pri planetárnych hmlovinách pomôže zlepšiť ich kontrast aj úzkopásmový či O-III filter, pri iných objektoch - napríklad pri hviezdokopách či galaxiách - ale tieto filtre nepomôžu, pretože zablokujú aj veľkú časť svetla ich vlastných hviezd.

A čo môžeme vidieť? Napríklad:

• planetárnu hmlovinu Činka v súhvezdí Líška, 
• otvorené hviezdokopy súhvezdí Kasiopeja a Perzeus,
• Plejády, 
• galaxie M31, M32 a M110 v Androméde.

Termovízia

Na rozdiel od klasického a digitálneho nočného videnia, termovízia nezosilňuje existujúce svetlo. Pracuje na úplne inom princípe, nezobrazuje to žiarenie, ktoré sa od pozorovaných predmetov odráža (viditeľné svetlo ani "near-infrared" - infračervené žiarenie v elektromagnetickom spektre blízko viditeľného svetla), ale to infračervené žiarenie, ktoré objekty v zornom poli samé vyžarujú (zjednodušene, zobrazuje teplotu týchto predmetov).

Špeciálny objektív sústredí žiarenie, vyžarované objektami v zornom poli a následne ho nasmeruje na detektor infračerveného žiarenia. Každý z týchto senzorov má nejaké rozlíšenie, ktoré sa udáva v pixeloch, podobne ako napr. pri digitálnych fotoaparátoch, v súčasnosti sú bežné rozlíšenia napr. 640x480 pixelov.

Na základe nameraného žiarenia vytvorí teplotnú mapu (tzv. termogram), pričom jednotlivým bodom (pixelom) priradí ich teplotu.

Následne je táto teplotná mapa ďalej elektronicky spracovávaná. Hodnotám sa priradia farby, a tie sú následne zobrazené na displeji.

Výsledkom je obraz, znázorňujúci rozdiely teploty objektov v zornom poli, v nepravých farbách. "Nepravé farby" znamená, že to, aké farby sú pre rozdielne teploty zobrazené na displeji, závisí čísto od daného zariadenia a jeho nastavení. Software napríklad môže zobrazovať rozdiely teploty tak, že výsledný obraz je  čierno-biely, teplejšie body môžu byť svetlejšie alebo tmavšie. Alebo je výsledný obraz farebný, a znova, teplejšie body môžu byť napríklad červené a smerom k modrej "chladnú", alebo opačne.

Termovízne zariadenia sa delia na dve základné skupiny:

• Nechladené. Pracujú pri bežnej teplote svojho okolitého prostredia, v porovnaní s chladenými zariadeniami sú lacnejšie a jednoduchšie na používanie. Na druhej strane, nemajú až takú vysokú rozlišovaciu schopnosť ako chladené zarariadenia. 
• Chladené. Detektor je pri používaní vychladený na 0°C. Sú drahšie než nechladené zariadenia, majú ale výrazne vyššiu rozlišovaciu schopnosť.

Na rozdiel od klasického nočného videnia, termovízia dokáže v noci - a nielen v noci - výrazne zjednodušiť nájdenie osôb či zvierat. Napríklad zatiaľ čo pri slabom svetle a cez nočné videnie zviera nemusí byť oproti pozadiu ľahké rozoznať, termovízia hneď rozozná a zvýrazní rozdiely v teplote - teplejšie zviera, chladnejšie pozadie.

 

Ďalším rozdielom je, že zatiaľ čo nočné videnie "nevidí" cez hmlu alebo dym, termovízia dokáže zachytiť rozdiely v teplote aj pri týchto podmienkach. V princípe, termovízii je úplne jedno, či je pri pozorovaní svetlo alebo tma, deň alebo noc - nezachytáva svetlo, iba rozdiely v teplote. Ani termovízia ale "neuvidí" cez sklo, napríklad cez okná - zachytí len žiarenie, vyžarované samotným sklom - zachytí "teplotu" skla, nevidí cez sklo ďalej.

Pokiaľ ide o "mobilnú" termovíziu, tj. zariadenia, ktoré si rovnako ako "obyčajný" ďalekohľad používateľ môže zobrať so sebou a používať ich, kde potrebuje, na trhu je v súčasnosti široký výber kvalitných zariadení - monokuláre či binokuláre, zariadenia určené pre profesionálne, prípadne vojenské využitie (napr. Flir Recon V), či pre poľovníkov alebo iných "amatérskych" pozorovateľov (Flir Scout II). Ceny týchto zariadení sa v súčasnosti stále pohybujú v tisícoch €.

Lacnejšou alternatívou, pritom ale často s veľmi podobnými možnosťami reálneho využitia, sú zariadenia, ktoré je možné pripojiť k smartfónom, napr. Seek Thermal XR pre iOS / Android telefóny. V tomto prípade je zariadenie "iba" objektív a senzor, napájanie elektrickou energiou a zobrazenie výsledného obrazu na displeji už zabezpečí samotný smartfón.

Ako kupovať termovíziu?

• Na úvod si povedať, na čo presne a ako často termoivíziu asi budem využívať. Chcem termovíziu preto, že ma zaujímajú tepelné straty budov? Som poľovník a chcem ľahko nájsť zver, keď sedím na posede? 
• Na akú vzdialenosť asi budem pozorovať? 
• Aké rozlíšenie obrazu potrebujem? 
• Má byť zariadenie nárazuvzdorné či vodeodolné? 
• Vyhovuje mi spracovanie zariadenia a jeho ovládanie? 
• Aké software-ové funkcie by som potreboval? Chcem, aby sa mi na displeji okrem samotného obrazu aj zobrazovala teplota, napr. teplota bodu v strede zorného poľa alebo teplota najteplejšieho / najchladnejšieho miesta v zornom poli? Chcem mať možnosť meniť si farebné škály, v ktorých zariadenie zobrazuje? Chcem mať možnosť nahrávať si obraz?
• Určite termovíziu pri kúpe vyskúšať. Na rozdiel od klasických nočných videní, pokojne ju môžete skúšať cez deň, nič sa jej nestane. 

Kliknite na jeden z nasledujúcich odkazov pre viac informácií o teleskopoch alebo o:
- refraktoroch;
- reflektoroch;
- katadioptrických teleskopoch;
- základných parametroch teleskopov;
- statíve a montáži teleskopov;
- okulároch;
- Barlow šošovkách;
- kontrastných filtroch a ich detailnejších parametroch;
- o základoch ich používania (napríklad, ako používať hľadáčik a ako ich nasmerovať na to správne miesto na oblohe);
- o nočnom videní;
- o termovízii.

Klasické nočné videnie

Práve toto sú nazelenalé obrázky, ktoré môžeme vidieť vo filmoch. V angličtine sa tieto zariadenia označujú napríklad ako „image enhancement“, zlepšenie obrazu alebo „night vision“, nočné videnie.

Zosilňujú už existujúce viditeľné svetlo a časť infračerveného spektra, ktoré je blízko viditeľnému svetlu, tzv. „near-infrared" resp. "near-IR“ žiarenie. Infračervené žiarenie neznamená, že by vedeli zachytiť teplo, vyžarované jednotlivými osobami alebo predmetmi – ani nevedia. Dokážu zachytiť a zosilniť len to infračervené žiarenie, ktoré sa od objektov odráža, rovnako, ako zachytia „bežné“ odrazené svetlo. A toto svetlo, v závislosti od generácie nočného videnia a iných vlastností, dokážu zosilniť až niekoľko 10.000x.

Ako fungujú? Objektív zachytáva už spomenuté viditeľné svetlo a časť žiarenia z infračerveného spektra. Od priemeru objektívu závisí napríklad to, koľko z pohľadu pozorovateľovho ľudského oka slabého žiarenia (a koľko fotónov svetla) dokáže sústrediť.

Nasleduje zosilnenie slabého žiarenia. Práve toto je ten dôvod, prečo sa do prístrojov nočného videnia vkladajú 1,5V alebo 3V batérie.

• Fotóny, zachytené objektívom, dopadnú najprv na tzv. fotokatódu (menič; angl. photocathode); tá pohltí fotóny, ktoré na ňu dopadli a namiesto nich vyžiari elektróny. 
• Elektróny v ďalšom kroku dopadnú na tzv. mikroplatničku (angl. microchannel plate), ktorá ich mnohonásobne rozmnoží (za čo môže fyzikálny jav „cascaded secondary emission“). 
• Tieto, teraz už zosilnené elektróny, následne dopadnú na vrstvu s fosforom, ktorá tieto elektróny pohltí a na druhej strane znova vyžiari fotóny – svetlo. 

V tomto procese sa stratia aj akékoľvek informácie o farbe pôvodného svetla – v okamihu, keď fotóny dopadajú na fotokatódu a fotokatóda emituje elektróny, sa stráca informácia o farbe, zostáva len elektrón. Na konci procesu, keď elektróny dopadajú na fosforovú vrstvu, sa z nej emitujú fotóny v jednej farbe. Cielene sa vybrala zelená farba, pretože ľudský zrak je na zelené svetlo citlivý a zelené svetlo je okrem toho aj vhodnejšie na dlhodobé sledovanie objektov. Toto svetlo ďalej prechádza okulárom, ktorý umožní zväčšenie a zaostrenie výsledného obrazu, prípadne aj nastavenie potrebnej dioptrickej korekcie.

Podľa howstuffworks.com

Prvé zariadenia na nočné videnie sa používali už od druhej svetovej vojny a v súčasnosti sa delia na niekoľko generácií:

Nultá generácia. Prvé zariadenia využívali zdroj infračerveného žiarenia, s frekvenciou blízko viditeľnej časti spektra. Tento zdroj svojim lúčom osvetlil pozorovaný cieľ infračerveným žiarením, presne ako dokážu niečo osvetliť obyčajné "baterky" - len na rozdiel od nich toto žiarenie ľudské oko nevidelo, zachytiť ho dokázalo len samotné nočné videnie. Životnosť týchto zariadení bola krátka, pozorovaný obraz skreslený. A samozrejme, ak ste mali toto nočné videnie vy, mohli ste cez "svoje" nočné videnie vidieť infračervený lúč z iného nočného videnia...

Generácia 1. Na rozdiel od prvých zariadení, ktoré potrebovali zdroj infračerveného žiarenia, ktorým si pozorovaný objekt prisvietili, tieto zariadenia už sú pasívne - vedia využívať existujúce svetlo, napríklad svetlo Mesiaca, a zosilňovať ho. Pri zosilňovaní ešte nevyužívajú mikroplatničku (microchannel plate) na znásobenie počtu elektrónov; elektróny z fotokadódy len výrazne urýchlia a tieto následne, pri ich dopade na fosforovú vrstvu, vďaka vyššej energii emitujú viac fotónov - vyžiaria viac svetla. Zariadenia tejto generácie zosilňujú obraz ("svietia") aj chvíľu potom, ako boli vypnuté, a toto je aj jeden zo spôsobov, ako ich jednoducho odlíšiť od vyšších generácií.

Samotný obraz býva smerom k okrajom zorného poľa skreslený.

Ukážka skreslenia obrazu (horný obrázok). Zdroj: Pulsar

V zornom poli bývajú často viditeľné aj tzv. "blackspoty" - malé čierne bodky, vznikajúce v procese výroby zariadení.

 Blackspoty

Jednotliví výrobcovia zvyknú uvádzať, koľko "čiernych bodiek" a akej veľkosti je ešte prípustných - spravidla by v centrálnom zornom poli mali byť body len veľmi malé a maximálne cca 2ks, smerom k okrajom zorného poľa ich býva tolerovaných viac. 

Ukážka "tolerovaných" blackspotov v jednotlivých častiach zorného poľa. Zdroj: Bering Optics.

Okrem "blackspotov" existujú aj tzv. "brightspoty", svetlejšie oblasti, tie by nemali byť pozorované vôbec.

Generácia 2. V porovnaní s predchádzajúcou generáciou výrazne lepšie zosilnenie zbytkového svetla v slabých svetelných podmienkach (nočná obloha bez Mesiaca, hviezdna obloha, nočná obloha s mrakmi...). Pri zosilňovaní svetla využíva už aj mikroplatničku (microchannel plate), ktorá mnohonásobne rozmnoží elektróny a po ich dopade na fosforovú vrstvu je obraz jasnejší, s viac detailami a nižším šumom ("zrnením"), než pri predchádzajúcej generácii.

Generácia 3. Fotokatóda je z galium arzenidu, ktorý v porovnaní s predchádzajúcou generáciou ešte účinnejšie "mení" fotóny na elektróny. Môže mať vyššie rozlíšenie obrazu, zobraziť viac detailov a ešte nižší šum. Povrch mikroplatničky je pokrytý ochrannou iónovou bariérou, čo prispieva k výrazne vyššej životnosti týchto prístrojov.

Generácia 4. Ešte nižší šum, lepšia rozlišovacia schopnosť a vďaka odstráneniu iónovej bariéry lepší svetelný zisk. Pribudol tzv. autogating - rýchle reakcie na zmeny svetelných podmienok (napr. pri prechodoch zo silného do slabého svetla a naopak).

Zariadenia nočného videnia je možné kúpiť v niekoľkých základných prevedeniach:

• Monokuláre. Sú praktické, keďže po použití nočného videnia trvá niekoľko minút, kým sa oko znova prispôsobí tme. 
• Binokuláre, či už v podobe klasických "ďalekohľadov" (triédrov) alebo ako "okuliare" na nočné videnie. 

Pri ich kúpe je vhodné:

• Ako prvé si povedať, na čo chcem nočné videnie používať. 
• Ak chcem napríklad pozorovať zver, pričom sedím na posede, v pokoji, a chcem vidieť detaily, je vhodnejší napr. monokulár s vyšším zväčšením a s vyšším priemerom objektívu. Má užšie zorné pole, ale je s ním možné pozorovať detaily aj na väčšiu vzdialenosť. 
• Ak hľadám nočné videnie na bežný pohyb, potrebujem niečo, čo má širšie zorné pole, až po 40°, a nižšie zväčšenie, možno "okuliare" na nočné videnie. 
• Infračervený prísvit. Žiadne nočné videnie nefunguje v úplnej tme - ak si ho zoberiete do pivnice, v ktorej nie je žiadne svetlo, zariadenie nemá čo zosilniť a neuvidíte nič. Aj keď je nočná obloha zatiahnutá ťažkými mrakmi, nemusí byť dostatok svetla na to, aby ho nočné videnie dokázalo zosilniť. V podobných prípadoch sa používa infračervený prísvit - malá "baterka", ktorá je súčasťou väčšiny zariadení, ktorá prisvieti pozorovaný priestor pre ľudské oko neviditeľným infračerveným žiarením. Infračerveným prísvitom nesvieťte do okien, odráža sa späť. A dôležité, so zapnutým infračerveným prísvitom nikdy nikomu nesvieťte zblízka do očí.
• Ovládacie prvky a celkové vyhotovenie zariadenia. Je povrch príjemný na dotyk? Ako sedí v ruke? Sú ovládacie prvky umiestnené tak, že ho budete vedieť zapínať / vypínať ľahko, ideálne jednou rukou? Ako sa doostruje obraz? Pre nositeľov okuliarov, akú dioptrickú korekciu je možné nastaviť okulárom? 
• Napájanie. Dve "tužkové" 1,5V AA batérie? Jedna 3V 123 batéria? Ako dlho, aspoň, približne vydrží zariadenie fungovať na jedny batérie v pasívnom režime (keď len zosilňuje svetlo) a v aktívnom režime (so zapnutým infračerveným prísvitom)? 
• Samotný obraz. 
• Ak máte možnosť zariadenie vyskúšať, určite ho neskúšajte v osvetlenom priestore. 
• Nič také, že ho predavač zapne, ukáže na zelené svetlo v okulári a strčí ho do ruky so slovami "Aha, svieti". 
• Zariadenia na nočné videnie majú krytku objektívu, ktorú z objektívu nikdy neskladajte za svetla. Na pozorovanie za svetla máte oči a "obyčajné" ďalekohľady. 
• Aj keď tieto krytky objektívu majú aj malý otvor, ktorý podľa výrobcov "so založenou krytkou umožňuje odskúšanie zariadenia aj počas silnejšieho svetla", radšej to nerobte. Určite je lepšie vyskúšať zariadenie v naozaj tmavej miestnosti - overíte si, ako sa s ním pracuje, získate predstavu o ostrosti obrazu, o jeho rovnomernom zosilnení, o tom, či v zornom poli nie sú blackspoty (čierne body), whitespoty (svetlé body) alebo stály šum (výrazné zrnenie), ktoré vás rušia pri pozorovaní. Budete mať aspoň približnú predstavu o tom, ako vyzerá obraz so zapnutým infračerveným prísvitom, či lúč prísvitu nie je príliš úzky (= pri slabom svetle, keď ste odkázaní na prísvit, úzke zorné pole), či je lúč prísvitu dobre centrovaný a rovnomerný... Venujte tomu trochu času, stojí to za to a môže vám to ušetriť iné starosti neskôr. 

A na záver: vo filmoch sa často objavuje scéna, v ktorej niekto oslepí svojho prenasledovateľa tým, že mu na nočné videnie zasvieti silné svetlo. Ak na nočné videnie niekto zasvieti silné svetlo, pozorovateľa ako takého to neoslepí. Môže to ale poškodiť samotné nočné videnie - "vypáliť" obraz, výsledkom čoho môžu byť tmavé oblasti v zornom poli a poškodené zariadenie. Takže, nikdy neskladať krytku objektívu a ideálne, nikdy, ani so založenou krytkou, zariadenie nezapínať za svetla.

Kliknite na jeden z nasledujúcich odkazov pre viac informácií o teleskopoch alebo o:
- refraktoroch;
- reflektoroch;
- katadioptrických teleskopoch;
- základných parametroch teleskopov;
- statíve a montáži teleskopov;
- okulároch;
- Barlow šošovkách;
- kontrastných filtroch a ich detailnejších parametroch;
- o základoch ich používania (napríklad, ako používať hľadáčik a ako ich nasmerovať na to správne miesto na oblohe);
- o nočnom videní;
- o termovízii.

Základy nočného videnia a termovízie

Priemerný televízny divák sa pravidelne stretne s filmami či seriálmi, v ktorých okrem množstva iných technických vychytávok vystupuje aj nočné videnie. Napríklad v teenagerskom horrore :) Area 51 vidíme pohľady cez „nočné videnie“ možno počas pätiny filmu. V podobných snímkach sa často opakuje aj scéna, v ktorej niekto oslepí svojho prenasledovateľa tým, že mu na nočné videnie zasvieti silné svetlo... Áno, určite to vyzerá efektne, dokonca to aj znie možno aspoň trochu logicky, ale nie, až takto to v realite nefunguje.
Ako teda nočné videnie funguje naozaj? Čo od neho môžeme čakať a čo sú „filmové triky“?
Na úvod si „nočné videnia“ rozdeľme do troch kategórií:

• Klasické nočné videnia, ktoré zosilňujú slabé svetlo. V angličtine sa označujú napríklad pojmami „image enhancement“, vylepšenie obrazu alebo „night vision“, nočné videnie. Práve toto sú tie nazelenalé obrázky, ktoré vidieť vo filmoch. Tieto zariadenia zosilňujú už existujúce viditeľné svetlo a časť infračerveného spektra, ktoré je blízko viditeľnému svetlu, tzv. „near-infrared resp. near-IR“ žiarenie. Pod infračerveným žiarením sa nemyslí to, že by vedeli zachytiť teplo, vyžarované jednotlivými osobami alebo predmetmi – ani nevedia. Dokážu zachytiť a zosilniť len to infračervené žiarenie, ktoré sa od objektov odráža, rovnako, ako zachytia „bežné“ odrazené svetlo.

Zdroj: https://en.wikipedia.org/wiki/Night_vision

• Digitálne nočné videnia. Pracujú na podobnom princípe ako klasické nočné videnia, dokážu zachytiť a zosilniť existujúce svetlo. Na rozdiel od klasického nočného videnia, ktoré využíva zosilnenie svetla cez tzv. meniče, digitálne nočné videnia na zachytenie svetla používajú citlivé CCD senzory, podobné, ako sa používajú v digitálnych fotoaparátoch či kamerách. Senzor zachytí žiarenie a zobrazí ho na malom displeji (áno, keď sa pozeráte „cez“ digitálne nočné videnie, pozeráte sa na malú obrazovku). Zatiaľ čo klasické nočné videnie dokáže slabé svetlo zosilniť aj bežne aj niekoľko 1000-krát, digitálne nočné videnia to zatiaľ nevedia. Preto sa spravidla používajú aj s infračerveným prísvitom – predstavte si to ako „baterku“, ktorá nesvieti vo viditeľnom, ale v infračervenom spektre, a vďaka tomuto žiareniu digitálne nočné videnie „vidí“ ním osvietené predmety, aj keď ľudskému oku sa zdá, že je všade tma.

• A termovízia. Tá nezosilňuje existujúce svetlo, namiesto toho detektor zachytáva, meria a následne umožňuje na displeji zobraziť infračervené žiarenie, vyžarované samotnými objektami („meria teplotu“ a zobrazuje rozdiely v tejto teplote). Takže aj keď sa pozeráte „cez“ termovíziu, v skutočnosti sa pozeráte na malú obrazovku.

Kliknite na jeden z nasledujúcich odkazov pre viac informácií o teleskopoch alebo o:
- refraktoroch;
- reflektoroch;
- katadioptrických teleskopoch;
- základných parametroch teleskopov;
- statíve a montáži teleskopov;
- okulároch;
- Barlow šošovkách;
- kontrastných filtroch a ich detailnejších parametroch;
- o základoch ich používania (napríklad, ako používať hľadáčik a ako ich nasmerovať na to správne miesto na oblohe);
- o nočnom videní;
- o termovízii.