Visueel waarnemen. De rol van achtergrondhelderheid, vergroting en aperture. Jan van Gastel. augustus, 2006

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Visueel waarnemen. De rol van achtergrondhelderheid, vergroting en aperture. Jan van Gastel. augustus, 2006"

Patricia de Backer
7 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Visueel waarnemen De rol van achtergrondhelderheid, vergroting en aperture Jan van Gastel augustus, 2006

2 Deepsky objecten Puntbronnen: sterren Uitgebreide objecten: galaxies, planetaire nevels etc.

3 Gerelateerde begrippen Achtergrondhelderheid: in magnitude per vierkante boogseconde Oppervlaktehelderheid : magnitude per vierkante boogseconde Contrast: verschil tussen achtergrondhelderheid en oppervlaktehelderheid (A-O)/A Drempelwaarde contrast: nog net waarneembaar contrast Geïntegreerde magnitude: totale hoeveelheid licht die ons bereikt, ongeacht de grootte van het object Grensmagnitude: zwakste ster te zien met blote oog onder bepaalde omstandigheden

4 achtergrondhelderheid

5 Bepalen achtergrondhelderheid Subjectief: : grensmagnitude afhankelijk van: - aanpassing aan duisternis - kwaliteit ogen - ervaring Grote individuele verschillen! Objectief: : meten afhankelijk van meetinstrument (bv. Sky Quality Meter)

6 Achtergrondhelderheid voorbeelden (met SQM) Camping Alpen: Col D Izoard, Alpen: Morvan: Palingbeek België: Bij mij thuis: 19.66

7 Achtergrondhelderheid verloop camping Alpen helderheid in mag/boogsec^ helderheid in mag/boogsec^

8 Relatie achtergrondhelderheid - grensmagnitude Van achtergrondhelderheid nr. grensmagnitude AH= log(10 5log(10 ( ) (1.586-G/5) -1) Van grensmagnitude naar achtergrondhelderheid 5log(1+10 (4.316-AH/5) ) G=7.97-5log(1+10

9 Voorbeeld: grensmagnitude hier Achtergrondhelderheid = 20 mag/boogsec 2 G=7.97-5log(1+10 (4.316 ( /5) /5) )= 5.53

10 oppervlaktehelderheid

11 oppervlaktehelderheid Belangrijk bij uitgebreide objecten Te berekenen uit magnitude en afmetingen: OH=M+2.5log(pi*((la*ka)/4)*3600) Omgekeerd: M=OH-2.5log(pi*((la*ka)/4)*3600) - M = geïntegreerde magnitude - la, ka = korte en lange as object - OH = oppervlaktehelderheid

12 Voorbeeld oppervlaktehelderheid Stel de complete hemel in de Alpen zien we als één n object met oppervlaktehelderheid 21.6 mag/boogsec 2 M= log(pi*((10800*10800)/4)*3600)= 2.5log(pi*((10800*10800)/4)*3600)=-7.2 Dus: de geïntegreerde mag. van deze donkere hemelachtergrond is gelijk aan die van een ster van magnitude -7.2

13 aperture

14 Grensmagnitude telescoop Afhankelijk van: aperture: : hoeveelheid opgevangen licht vergroting: : uitsmering licht, vergroting object waarneem omstandigheden (lichtvervuiling, seeing, aerosols) constructie schoonheid optiek type telescoop

15 Globale berekening GT=G+5log(A/7)) waarin: GT=grensmagnitude telescoop G=grensmagnitude blote oog A=aperture in mm 7= standaard oogpupil diameter in mm

16 Toename grensmagnitude t.o.v. blote oog voor mm aperture

17 Meer aperture: sterren Meer lichtopbrengst Hogere vergroting mogelijk, dus meer contrast Zwakkere sterren zichtbaar

18 Meer aperture: uitgebreide objecten Helderder achtergrond bij gelijke vergroting, dus gunstiger drempelwaarde Hogere vergroting mogelijk voordat drempelwaarde wordt bereikt

19 vergroting

20 Hogere vergroting Maakt zwakkere sterren zichtbaar Maakt zwakkere uitgebreide objecten zichtbaar Via verschillende mechanismen

21 Het effect van vergroting: sterren Sterren zijn puntbronnen, niet uitgesmeerd door vergroting achtergrondlicht wel uitgesmeerd, daarom zwakkere sterren zichtbaar door groter contrast met achtergrond maakt effect van lichtvervuiling (groten)deels ongedaan

22 mechanisme 1. Uitsmeren licht geeft donkerder achtergrond, volgens formule: verdonkering= -2.5log(D 2 *t)/(v 2 *49), waarin: D=aperture t=transmissiefactor V=vergroting 2. donkerder achtergrond geeft hogere grensmagnitude door hoger contrast

23 Voorbeeld Aperture = 300 mm; t=.70 brandpuntsafstand objectief= 1800 mm brandpuntsafstand oculair = 5 mm verdonkering= 2.5log(300 2 *.7)/((1800/5) 2 *49)= 5 magn/boogsec 2 achtergrond van bijvoorbeeld 18 mag/boogsec 2 wordt dan 23 mag/boogsec 2. herberekening grensmagnitude: van 4.01 naar 7.06

24 Tabel: achtergrondhelderheid, vergroting en grensmagnitude Pupil ?

25 Vergroting: uitgebreide objecten Achtergrondlicht en licht van DSO wordt in gelijke mate uitgesmeerd dus: contrast verandert niet Vergroting compenseert dus niet de lichtvervuiling

26 Vergroting en zichtbaarheid uitgebreid DSO: mechanisme De hoekgrootte van het DSO neemt toe Daarom (beter) zichtbaar, want: Meer fotonen treffen gevoelige detectoren (rods) in het oog

27 Eigenschappen oog Ziet lager contrast bij helderder achtergrond Ziet bij laag contrast geen kleine objecten dus: je ziet DSO s beter met meer aperture bij gelijke vergroting dus: je ziet grotere DSO s beter dan kleine bij laag contrast

28 Mechanismen: samenvatting sterren Donkerder achtergrond: hoger contrast Vergroting: hoger contrast door verdonkering achtergrond Aperture: meer lichtopbrengst: hogere grensmagnitude

29 Mechanismen: samenvatting uitgebreide objecten Vergroting: toegenomen hoekgrootte Aperture: helderder achtergrond bij gelijke vergroting, daardoor: Meer vergroting mogelijk

30 Belangrijkste verschil Bij waarnemen van uitgebreide objecten is het niet mogelijk om met behulp van je telescoop het contrast tussen object en achtergrond te verhogen

31 Tegengestelde mechanismen bij vergroting van uitgebreide objecten Object slechter zichtbaar door donkerder achtergrond, want oog ziet laag-contrast objecten beter bij meer licht; contrast nadert hierdoor dus de drempelwaarde Objecten beter zichtbaar door: - toename hoekgrootte - helderder achtergrond bij gelijke vergroting

32 Relatie contrast, hoekgrootte object en achtergrondhelderheid ( Roger Clark)

33 Wie wint het? Het naderen van de drempelwaarde door donkerder maken van achtergrond gaat sneller dan het positieve effect van toename hoekgrootte.

34 Enkele voorbeelden Berekend met programma: Optimum Detection Magnification van Mel Bartels.

35 Voorbeeld 1: object mag. 13, beide assen 1 achtergrond 21.7 mag.boogsec mm aperture Surface Brightness (mag/arcsec^2): Sky Background Object Without Telescope Reduction Due to ODM 1.65 Object in Scope at ODM Obj+Back in Scope at ODM Background in Scope at ODM Log Object Contrast 0.03 Log Threshold Contrast Log Contrast Difference 0.67 Optimum Detection X 121

36 Voorbeeld 2: object mag. 13, beide assen 1 achtergrond 20 mag.boogsec mm aperture Surface Brightness (mag/arcsec^2): Sky Background Object Without Telescope Reduction Due to ODM 1.65 Object in Scope at ODM Obj+Back in Scope at ODM Background in Scope at ODM Log Object Contrast Log Threshold Contrast Log Contrast Difference 0.26 Optimum Detection X 121

37 Voorbeeld 3: object mag. 13, beide assen 1 achtergrond 18.5 mag.boogsec mm aperture Surface Brightness (mag/arcsec^2): Sky Background Object Without Telescope Reduction Due to ODM 0.40 Object in Scope at ODM Obj+Back in Scope at ODM Background in Scope at ODM Log Object Contrast Log Threshold Contrast Log Contrast Difference *** The Object is NOT Detectable ***

38 Voorbeeld 4: obj. mag. 15, beide assen.5 achtergrond 21.7 mag.boogsec mm aperture Surface Brightness (mag/arcsec^2): Sky Background Object Without Telescope Reduction Due to ODM 2.29 Object in Scope at ODM Obj+Back in Scope at ODM Background in Scope at ODM Log Object Contrast Log Threshold Contrast Log Contrast Difference 0.20 Optimum Detection X 163

39 Voorbeeld 5: obj. mag. 15, beide assen.5 achtergrond 21 mag.boogsec mm aperture Surface Brightness (mag/arcsec^2): Sky Background Object Without Telescope Reduction Due to ODM 2.99 Object in Scope at ODM Obj+Back in Scope at ODM Background in Scope at ODM Log Object Contrast Log Threshold Contrast Log Contrast Difference 0.05 Optimum Detection X 225

40 Voorbeeld 6: obj. mag. 12, beide assen 2 achtergrond 19 mag.boogsec mm aperture Surface Brightness (mag/arcsec^2): Sky Background Object Without Telescope Reduction Due to ODM 0.40 Object in Scope at ODM Obj+Back in Scope at ODM Background in Scope at ODM Log Object Contrast Log Threshold Contrast Log Contrast Difference 0.00 *** The Object is NOT Detectable ***

41 Voorbeeld 7: obj. mag. 12, beide assen 2 achtergrond 21.7 mag.boogsec 2, 100 mm aperture. Surface Brightness (mag/arcsec^2): Sky Background Object Without Telescope Reduction Due to ODM 2.25 Object in Scope at ODM Obj+Back in Scope at ODM Background in Scope at ODM Log Object Contrast Log Threshold Contrast Log Contrast Difference 0.10 Optimum Detection X 32

42 conclusie Voor het waarnemen van uitgebreide, zwakke DSO s is een donkere hemel het belangrijkst, omdat die als enige factor het contrast verhoogd.

Vergelijkbare documenten

Visueel waarnemen. De rol van achtergrondhelderheid, contrast, vergroting en aperture. Jan van Gastel. december, 2006

Visueel waarnemen. De rol van achtergrondhelderheid, contrast, vergroting en aperture. Jan van Gastel. december, 2006 Visueel waarnemen De rol van achtergrondhelderheid, contrast, vergroting en aperture Jan van Gastel december, 2006 Deepsky objecten Puntbronnen: sterren Uitgebreide objecten: galaxies, planetaire nevels