Установка полярной оси

Секреты повседневного использования астрономических инструментов, их юстировки и регулировки

Установка полярной оси

Сообщение bot » 01 ноя 2009, 10:50

Как правильно выставить полярную ось экваториальной монтировки?

Устройство экваториальной монтировки таково, что делается возможным сопровождать светила в их суточном вращении по небосводу путем придания вращения только вокруг одной оси. Эта ось называется полярной или часовой. Более того, вращение вокруг этой оси равномерное, что делает возможным установить на эту ось мотор (сейчас обычно это электромотор) и при правильной синхронизации скорости его вращения труба телескопа будет следовать за светилом, на которое она наведена в течение всего времени наблюдения.

mount.jpg
mount.jpg (52.98 КБ) Просмотров: 17417

Наведение же трубы на светило осуществляют вращением монтировки вокруг двух осей, в экваториальной монтировке одна из них - ось восхождений, которой служит все та же полярная или часовая ось (то есть она совмещает две функции - сопровождения и наведения), а другая перпендикулярная ей - ось склонения (наведение вдоль небесных меридианов). Как правило обе оси имеют соответствующие шкалы, которые можно использовать для наведения на объекты по их координатам (в отсутствии других методов, например, днем).

От того, как точно выставлена (ориентирована) полярная ось монтировки зависит точность сопровождения, а при использовании шкал и наведения. При визуальных наблюдениях (глазами) с часовиком (мотором часовой оси) неверно выставленная полярная ось приводит к тому, что объект постепенно уходит из поля зрения и требуется все время корректировать его положение относительно центра поля зрения ключамми (кнопками, маховичками) точного наведения. Если отлучиться от телескопа на пол-часа объект просто может выйти из поля зрения и наведение на него потребуется производить заново. При фотографических работах неверно выставленная полярная ось приводит к смазу изображения на длительных выдержках без гидирования или смазу звезд на краю изображения вследствие вращения поля зрения.

В идеале полярна ось монтировки должна быть параллельна "оси мира" или оси вращения Земли, чье вращение и призван компенсировать часовой привод (двигатель с редукторами) монтировки.

Все экваториальные монтировки имеют регулировку угла наклона (высоты) полярной оси относительно плоскости горизонта. Угол между плоскостью горизонта и полярной осью должен быть равен широте местности (для Петербурга примерно 60 градусов, для Москвы 56). Для грубой установки этого угла обычно служит шкала внизу экваториальной монтировки и широтные регулирующие винты.

Кроме того обычно предусматривается и регулировка азимута полярной оси - направления ее наклона. В идеале полярная ось должна быть наклонена строго в сторону севера (в нашем северном полушарии). Грубо эту ориентацию придают (например, по компасу или ориентируясь на положение Солнце в полдень) при установке треноги (колонны). Для более точной установки азимута часто предусматривается пара супротивных винтов вращающих монтировку вокруг вертикальной оси ее неподвижного основания - винты точной азимутальной подстройки.

В реальности первичной грубой установки даже и с использованием компаса, точного значения широты местности хватает только для недлительных визуальных наблюдений. Для того, чтобы установить ориентацию полярной оси по-точнее многие производители оснащают свои монтировки оптическими искателями полюса. Отправим владельцев таких монтировок к инструкциям прилагающимися к телескопу. Заметим, что точность выставления полярной оси при помощи искателя полюса обычно все же невелика, хотя и достаточная для большинства визуальных наблюдений, работы гоу-то систем автоматизации наведения и фотографических работ с небольшой выдержкой.

При астрофото с длительными выдержками или некоторых специальных наблюдений с длительным сопровождением объекта наблюдения, при недоступности полярной области неба в точке наблюдения или желании искать объекты по шкалам монтировки требуется альтернативный метод выставления полярной оси. Это довольно простой, хотя и несколько хлопотный метод смещений или дрейфа - при аккуратном его выполнении он весьма точен. Правда он требует наличия короткофокусного окуляра с перекрестьем. В отсутствии покупного, перекрестьем из капронового волокна можно оснастить обычный окуляр с доступной полевой диафрагмой (например симметричный, Кельнера и т.п.) - это дело на пол-часа.

(1) Грубо устанавливаем полярную ось монтировки. Высоту полярной - по широтной шкале, ориентацию (наклона полярной оси) по компасу или замеченному в полдень направлению на Солнце (это будет юг, полярная ось должна быть наклонена в противоположном направлении).
(2) Дожидаемся темного времени суток с звездным небом. Вставляем подготовленный окуляр с перекрестьем в фокусер телескопа или гида.
(3) Теперь корректируем высоту (наклон) полярной оси.
(3а) Наводимся как можно точнее на восточную (или западную, если это удобнее) звезду в 10-15 градусах над горизонтом, так чтобы звезда "легла" на центр перекрестья окуляра, и, подождав несколько минут (в первой итеррации быват достаточно 1-2 минуты, под конец может постребоваться 10-15), определяем куда от центра перекрестья "дрейфует" (смещается) эта звезда (часовой механизм при этом следует держать включенным, но можно и руками сопровождать, но только вокруг полярной оси).
(3б) Если звезда уходит к северу от сопровождающего его перекрестья (принимайте во внимание оборачивание изображения в телескопе), то нашу полярную ось надо несколько опустить (для западной звезды - поднять), то есть уменьшить широтный угол (угол между горизонталью и осью). В случае, если смещается к югу то наоборот. Примерно на угол 4*d/t градусов, где d - величина дрейфа в угловой мере, t - время за которое этот дрейф накопился (скажем и то и другое в секундах).
(3в) Повторяем (3а) до тех пор пока восточные (западные) звезды не перестанут "уходить" с креста при достаточно длительном сопровождении.
(4) Теперь корректируем азимут полярной оси.
(4а) Тут следует навестись на какую-нибудь приэкваториальную звезду в южном направлении и сопровождать уже ее.
(4б) Если она при сопровождении (вращением только вокруг полярной оси) "уползает" с перекрестья к северу, то северный конец полярной оси (голову монтировки) следует повернуть винтами азимутальной регулировки чуть к востоку. Если дрейфует к югу, то наоборот - к западу.
(4а) Повторяем до тех пор пока южные звезды не будет твердо держаться перекрестья при достаточно длительном (5-10-15 минут, в зависимости от требуемой точности) сопровождении.
(5) Для надежности можно повторить пункт (3) и затем проверить (4)

Назад к оглавлению статей
bot

 
Сообщения: 31
Зарегистрирован: 28 окт 2009, 12:20

Использование полярного искателя

Сообщение А.Н.Крылов » 05 дек 2010, 22:10

Заметим, что точность выставления полярной оси при помощи искателя полюса обычно все-же невелика, хотя и достаточная для большинства визуальных наблюдений, работы гоу-то систем автоматизации наведения и фотографических работ с небольшой выдержкой.


Утверждение, по меньшей мере, спорное. Если привести в порядок искатель полюса и нормально его отюстировать, то с ним вполне можно работать. После переделки своего искателя и привязки по нему монтировки, в конце нынешнего лета, я проверял точность привязки по Альтаиру. В течение 40 минут коррекции по склонению практически не потребовалось. Телескоп Ньютон 200 мм. 1:5, окуляр 12 мм с подсвеченной сеткой. Мне такая точность в общем-то не нужна, я только визуалю. Но приятно, когда ушел попить чаю, или после прохождения облачности, заглядываешь в окуляр, а объект, практически в центре поля зрения(если не очень низко над горизонтом) атмосферную рефракцию ни как не отменишь :)

Установка полярной оси по полярному искателю.

Для того, чтобы легко пользоваться полярным искателем надо разобраться как он работает. Полярная звезда, как и все звёзды северного полушария, вращается вокруг точки Северного полюса. Координаты Полярной звезды 02 ч.31,8мин. +89гр.15 мин. Первая координата говорит о том, что на центральном меридиане в Гринвиче в полночь (00час.00мин.) Полярная звезда кульминирует (то есть висит над точкой полюса) в 02 час.32 мин. (минуты округляем) по звёздному времени. По Астрономическому календарю, или ежегоднику, находим дату, когда это происходит. Это событие приходится почти всегда на 30 октября. Запомним эту дату. Вторая координата показывает, что Полярная звезда вращается вокруг Северного полюса по окружности с радиусом приблизительно 45 угловых минут. Значит окружность в искателе, отмечающая трек Полярной звезды, должна иметь радиус 45 угловых минут. Линейный масштаб трека на сетке полярного искателя задаётся фокусным расстоянием объектива искателя. На этом же треке имеется метка, в виде маленького кружка для положения Полярной звезды.

Задача полярного искателя показать место Полярной звезды, по отношению к точке Северного полюса, в определённую дату, в определённый час и в определённом пункте. Для этого он должен иметь, по крайней мере, две шкалы. Одна шкала, шкала прямых восхождений монтировки, используется и для искателя, как шкала времени. Вторая шкала, шкала дат расположена на самом искателе около окулярной части. На этой же шкале расположена и шкала долгот, а вернее шкала поправок долгот. Её назначение будет понятно в дальнейшем.

Для использования искателя необходимо сделать привязку шкалы дат и долгот к сетке полярного искателя. Мы помним, что Полярная звезда кульминирует в полночь в Гринвиче 30 октября. Поскольку полярный искатель жёстко закреплен в полярной оси монтировки, вращая её, устанавливаем маленький кружок на треке в нижнее положение, с максимальной точностью (искатель дает перевернутое изображение, поэтому верхняя кульминация будет в низу). Теперь напротив метки шкалы дат (на многих монтировках она же является меткой шкалы прямых восхождений) выставляем дату 30.10. Ниже шкалы дат на искателе имеется кольцо с белой меткой. При помощи часовой плоской отвертки, отжимаем стопор этого кольца и выставляем белую метку на «0» шкалы долгот. Зажимаем кольцо стопором. Сейчас наша монтировка привязана к пункту Гринвич, и мы можем, выставляя дату, вращением полярной, оси выставлять маленький кружок, туда, где должна быть Полярная звезда в эту дату в полночь (00час.00мин.) в Гринвиче. Теперь, чтобы узнать, место Полярной звезды в любое время суток, мы должны это время выставить напротив метки на шкале прямых восхождений, вращением шкалы прямых восхождений (в северном полушарии верхняя часть шкалы). После этого, поворачивая полярную ось, выставить «0» на шкале прямых восхождений. Теперь метка Полярной звезды на сетке искателя, стоит в нужном месте. Но это в Гринвиче. В любом другом пункте, дата останется та же, но изменится время. Найти его можно как алгебраическую сумму Мирового или Гринвичского времени и долготы пункта выраженной в часовой мере. К Западу от Гринвича долгота отрицательная (-). К востоку, положительная (+). Долготу можно округлять до минут. Все бывшие республики Советского Союза находятся к востоку от Гринвича, и долгота будет положительной. Допустим, мы находимся в Московской области с долготой +37гр. Переводим долготу в часовую меру и получаем +2ч.28м. Столько мы должны прибавить к Мировому времени, что бы получить время, которое надо вводить при привязке полярной оси. Хорошо если мы привязываем полярную ось в 20. 21. Или в 22 часа, то прибавить 2ч 28м. не составит труда. Но если время будет 20.37 или 21.49., то довольно неприятно складывать минуты в уме переводить их в часы и т.д. Чтобы избавиться от минут, на шкале дат есть ещё шкала поправок долгот. Она проградуирована, Е 20-10-0-10-20W. Метка «20» вводит в заблуждение. Поскольку поправка не может быть больше часа, то ее значение не может превышать 15 градусов. В нашем случае мы прибавляем к Мировому времени 2 часа, а 28 минут мы переводим в градусы (это будет 7 градусов) и компенсируем поворотом шкалы дат и долгот в сторону «Е» так, чтобы напротив белой метки на кольце было 7 градусов. Так как 7 градусов находятся к Востоку от 30 – го меридиана, то мы и выставляем поправку в сторону «Е» (37-30=+7). Можно прибавить и 3 часа, но тогда поправка будет 8 в сторону «W»(37-45=-8).

И несколько слов о времени. В России мы живем по декретному времени. Оно отличается от средне солнечного на +1 час. Кроме того, у нас вводится ещё и +1 летний час. На территории России не один часовой пояс, и границы поясов не проходят точно по меридианам. По этому, чтобы избежать путаницы со временем, я пользуюсь средне солнечным временем. Чтобы узнать разницу мирового времени и вашего региона, можно просто узнать время в настоящий момент в Лондоне. Можно тут: http://www.skolko.in/moscow/. Сравнить со временем вашего региона и вычислить поправку на средне солнечное время для вашего пункта.

Перейдем к практике

Можно сделать дома. Привязываем сетку полярного искателя к шкалам.
  1. Отжимаем полярную ось и вращаем её до тех пор, пока маленький кружок на сетке искателя не окажется строго в нижнем положении. Зажимаем полярную ось.
  2. Находим на шкале дат и поправок долгот дату 30.10. (30 октября), и, вращая шкалу, выставляем эту дату напротив метки шкалы прямых восхождений.
  3. Отжимаем часовой плоской отверткой стопор на кольце кольцо с белой меткой и, вращая кольцо, выставляем белую метку напротив «0» шкалы поправки долгот. Зажимаем стопором кольцо.
  4. Вычисляем поправку за долготу (внутри часового пояса) и выставляем её значение, напротив белой метки кольца учитывая «Е» и «W».
  5. Выносим монтировку на площадку и выставляем её так, чтобы Полярная звезда попала в центр поля зрения полярного искателя. Лучше это делать в сумерки, как только стало видно Полярную звезду в искатель.
    1. Отжимаем полярную ось и, вращая её, выставляем текущую дату напротив метки шкалы прямых восхождений. Зажимаем полярную ось.
    2. Отжимаем шкалу прямых восхождений и, вращая её, выставляем средне солнечное время напротив метки прямых восхождений. В северном полушарии пользуемся верхней частью шкалы.
    3. Отжимаем полярную ось, и вращаем её, пока метка прямых восхождений не совпадет с «0» шкалы прямых восхождений. Зажимаем полярную ось.
    4. Винтами установки, приводим Полярную звезду в середину маленького кружка на сетке полярного искателя.
  6. Процесс завершён, привязка монтировки выполнена.
Всё вышеизложенное справедливо для искателя полюса любой немецкой монтировки (HEQ5, EQ6, EQ5 и т.д.). Лично у меня HEQ5 чёрная, но переделанная под SynScan. Всё о чём здесь написано, проверено на ней. Но есть одно «но». Для адекватной работы искателя полюса он должен быть юстирован, по отношению к полярной оси монтировки. Сетка так же должна быть точно в центре поля зрения. Если сетка в искателе может юстироваться, то сам искатель в монтировках HEQ5, EQ6, юстироваться не может. Конструкцией не предусмотрено! Он просто наворачивается на полярную ось, как встанет, так и встанет. Для проверки юстировки искателя не обязательно его наводить на далёкие предметы, опуская винтами монтировку, как написано в инструкции. Можно посмотреть сверху через отверстие в оси склонений днем на пол. Таким образом, прекрасно видно сетку и пол. Можно на пол положить лист бумаги с крестом нарисованным маркером и совместить его изображение с крестом сетки. Вращение рукой полярной оси, сразу покажет качество юстировки. Если всё поле зрения заметно не «гуляет», то вам попался хороший экземпляр и есть смысл юстировать сетку по инструкции. Но, скорее всего поле зрения будет гулять. И даже если юстировать сетку, как предложено в инструкции, крест не будет уходить при вращении с какой - то детали (изолятор, фонарь и т.д.), но всё это будет описывать какую-то окружность вместе с полем зрения. Для нормальной юстировки искателя, я переделал его окулярную часть. И теперь окуляр вместе с сеткой может перемещаться перпендикулярно оптической оси вместе с сеткой. Возможность юстировки сетки так же сохранена. После этой переделки и нормальной юстировки, искатель полностью выполняет свою функцию.
К вопросу о горизонтальности монтировки. Установка монтировки на площадке, что называется «на глаз» вполне допустима. Не горизонтальность монтировки повлияет только на показатель шкалы широт и то незначительно. И это не играет ни какой роли, если полярная ось правильно привязана. Инструмент при слежении за светилом вращается только вокруг полярной оси. И совершенно безразлично, к какому основанию крепится эта ось. Важно только то, что она должна быть строго параллельна оси вращения Земли.
Аватара пользователя
А.Н.Крылов

 
Сообщения: 28
Зарегистрирован: 03 ноя 2009, 20:53
Откуда: Москва, Кунцево. Корытово(по выходным)

Улучшенный метод дрейфа

Сообщение Ernest » 09 янв 2011, 19:42

Улучшенный метод дрейфа для быстрого выставления полярной оси

автор сообщения Max_Kozlov, оригинал сообщения размещен на СтарЛабе


В англоязычной книге Wide Field Astrophotography нашел интересный метод быстрого выставления полярной оси в поле, дабы не тратить ценное темное астрофогорафическое время. Данная книга заточена по пленочное астрофото, есть нюансы. И требуется знание обычного метода дрейфа, т.е. знать в зависимости от направления смещения звезды куда двигать ось монтировки.

Для процедуры установки полярной оси уже через 15 минут после захода солнца достаточно звезд, и если вы в это время начнете установку полярной оси, то как раз закончите к темному времени пригодному для начала астрофото.

Если вы не можете найти подходящую звезду на звездном экваторе, то любая звезда в диапазоне 10 градусов от него подойдет. Косинус 10 градусов равен 0,985, так что звезда расположенная в 10 градусах от экватора в заданный период времени сместится на 98,5 процентов от угловой дистанции смещения звезды на экваторе. Потеря точности в полтора процента является несущественной. Конечно, вы легко можете использовать метод дрейфа со звездой расположенной в 40 градусах от экватора. Косинус 40 градусов равен 0,766, так что звезда расположенная в 40 градусах от экватора по склонению сдвинется на 76,6 процента от угловой дистанции смещения звезды расположенной на звездном экваторе. На практике это означает следующее, для точной установки полярной оси при использовании звезды на экваторе вы потратите, например три минуты, а при использовании звезды в 40 градусах от экватора вам потребуется четыре минуты для достижения той же точности установки.

Thomas Krajci разработал быструю технику для определения на сколько требуется изменить положение полярной оси по азимуту и подъему в зависимости от коррекций, которые диктует метод дрейфа. Техника Тома подразумевает, что монтировка уже предварительно грубо выставлена на полюс. Вам будет нужен окуляр со шкалой, такой как, например Celestron Micro Guide. Если у вас нет окуляра со шкалой, компания Edmund Scientific имеет прозрачные шкалы, которые могут быть вставлены в недорогой 12-мм окуляр Кельнера. Или такая шкала может быть изготовлена самостоятельно путем фотографирования на негативную фотопленку шкалы, нарисованной на белым цветом на черном фоне и также вставлением её в окуляр. От шкалы не требуется большой точности, достаточно видеть количество отсчетов при смещении яркой звезды.

Метод Тома по выставлению полярной оси весьма прост. Вы измеряете дрейф звезды в двух направлениях – на меридиане и около горизонта, также как при выставлении полярной оси используя традиционный метод дрейфа. Сориентируйте окулярную сетку для отслеживания смещения по оси Dec (склонений). Через пять минут измерения дрейфа шкалой вы получите оцифрованную величину дрейфа звезды и сможете быстро определить, насколько требуется сместить полярную ось монтировки для корректной настройки. Важно помнить следующее, при этой технике вы измеряете дрейф звезды в направлении север-юг на меридиане, затем поворачиваете телескоп к звезде расположенной на 90 градусов от точки юга ( ±6 часов) и уже там производите подвижку полярной оси. Ниже дана пошаговая инструкция:

  1. Предварительно выставьте монтировку на полюс, используя искатель полюса, с точностью меньше градуса.
  2. Найдите звезду на меридиане около звездного экватора и измерьте её дрейф в направлении север-юг по шкале окуляра в течение пяти минут.
  3. Умножьте полученное значение на 46. Полученная величина даст вам значение, на сколько делений потребуется повернуть полярную ось монтировки по азимуту. Но пока не делайте этого.
  4. Направьте телескоп на звезду расположенную около горизонта на звездном экваторе. Т.е. поверните телескоп на 90 градусов от меридиана, точно на запад или на восток.
  5. Теперь регулировкой винтов по азимуту сдвиньте звезду на количество делений вычисленное в шаге 3.
  6. Оставьте телескоп направленным на звезду около горизонта и измерьте ее дрейф в направлении север-юг по шкале окуляра в течение пяти минут.
  7. Умножьте полученное значение на 46. Полученная величина даст вам значение, на сколько делений потребуется изменить положения полярной оси монтировки по высоте. Но пока не делайте этого.
  8. Поверните телескоп обратно на меридиан около звездного экватора.
  9. Теперь измените подъем оси монтировки так, чтобы звезда сдвинулась на количество делений, вычисленное в шаге 7.
  10. Для достижения большей точности выставления полярной оси монтировки следует повторить процедуру несколько раз.
Этот метод не зависит от длины фокуса телескопа. Krajci выполнил математический анализ метода, перед применением его к своему телескопу и нашел что реальная точность ограничивается лишь смешением оптики его Шмидт-Кассегрена. Смещение зеркала в оправе может уничтожить правило 46 к 1 и требует аккуратного использования. Метод жесткого крепления зеркала Шмидт-Кассегрена описан в разделе 16.

Для астрофото с телеобъективом хорошего качества методом piggyback (фотоаппарат на спине телескопа) около звездного экватора считается, что полярная ось монтировки выставлена хорошо, если по оси Dec требуется одна коррекция в несколько минут. Но для астрофото около звездного полюса требуется более тщательное выставление полярной оси. Коррекция по оси Dec чаще, чем раз в десять минут приведет к заметному вращению поля. Для астрофото ближе, чем 20 градусов от звездного полюса, требуется более точный фотографический метод выставления полярной оси. Однако область около полюса составляет малую часть неба и для остальных объектов такая точность выставления полярной оси не требуется.
Аватара пользователя
Ernest
Основатель
 
Сообщения: 9312
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1

Re: Установка полярной оси

Сообщение А.Н.Крылов » 01 дек 2011, 17:54

Вчера получил "Астрономический ежегодник на 2012 год". Посмотрел средние места околополярных звёзд. В первую очредь меня интересовали координаты Полярной звезды. С 2000 года они заметно изменились. На середину 2012 года они таковы: альфа 2ч 46м 54,495, и дельта +89гр.19мин. 02,998 сек.(округлённо 2.47 и 89.19) Из этого следует, что при привязке сетки к шкалам в пункте 2. на шкале дат и поправок долгот следует на против метки шкалы прямых восхождений установить дату 02 ноября.(02.11). Далее по тексту. :D Время течет, дата опять изменилась. Теперь 04.11.
Аватара пользователя
А.Н.Крылов

 
Сообщения: 28
Зарегистрирован: 03 ноя 2009, 20:53
Откуда: Москва, Кунцево. Корытово(по выходным)


Вернуться в Эксплуатация

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1