Использование цветных фильтров

Авторские статьи и переводы Эрнеста Шекольяна по наиболее ЧАсто обсуждаемым ВОпросам в любительской астрономии, включая: некоторые моменты из расчетной оптики, особенности оптических схем, элементам конструкции и эксплуатации телескопов, подходы к астрономическим наблюдениям, тематические словари.

Использование цветных фильтров

Сообщение Ernest » 18 апр 2011, 20:28

Подбор цветных фильтров при визуальных астрономических наблюдениях


Вольный перевод статьи Choosing a Color/Planetary Filter на agenaastro.com с комментариями и добавлениями

На рынке астрономических аксессуаров есть цветные фильтры. В общем-то это не дорогой продукт, можно было бы и купить, но зачем они нужны и, что с ними делать?

Куда их крепить?


Цветные окулярные фильтры конструктивно выполнены в виде плоскопараллельных пластинок из цветного стекла в металлической оправе с резьбой М28х0.6 (или точнее 1.125" x 42 tpi) для крепления внутри посадочного барреля 1.25" окуляра (реже в размере М48х0.75 пригодном для крепления внутри барреля 2" окуляра) - так что свет от объектива проходит через стекло фильтра прежде чем попадает в окуляр, а затем и в глаз наблюдателя.
Так что при наблюдениях, когда понадобится использовать фильтр его вынимают из коробочки и вкручивают в баррель окуляра, с которым предполагается наблюдать (внутри барреля окуляра есть ответная резьба для фильтра), и далее наблюдают уже через этот окуляр фильтрованное изображение. При необходимости сменить фильтр, его выкручивают из окуляра укладывают в коробочку для хранения и вкручивают в окуляр другой фильтр. Этой довольно хлопотной процедуры можно избежать, используя для фильтров специальные кассеты в виде салазок или колес. Тогда фильтр вкручивается в гнездо кассеты, а его включение/переключение достигается сдвигом (поворотом) кассеты.

Как работают цветные фильтры?


Если кратко, то цветные фильтры, независимо от приемника (глаз наблюдателя или сенсор фотоприемника) предназначены для одного: заблокировать в большей или меньшей степени определенные характерные для этого фильтра цвета спектра в изображении или, можно сказать и наоборот - оставить в изображении только более-менее узкий спектральный диапазон (цвет). Такая фильтрация позволяет усилить цветовые контрасты подменяя их более легкими для выявления яркостными контрастами. Скажем, красноватая буква на зеленоватом фоне примерно равной яркости через красный фильтр будет видна как светлая буква (красный цвет прошел) на темном фоне (зеленый заблокирован) - так что даже дальтонику становится легче прочесть символ. В некомфортных условиях реальных наблюдений (малая яркость, большие остаточные аберрации, бликование оптики и т.д.) все наблюдатели - немного дальтоники и никакая помощь в усилении контраста, выделении деталей не будет лишней.

Общее правило применения цветных фильтров следующее. Если соседствуют более темные детали цвета А с более светлыми деталями цвета Б, то фильтр цвета А или дополнительного к цвету Б усилит контраст между этими деталями. Например, для усиления границы между светло оранжевым (как материки Марса) и более темным зеленоватым (как марсианские "моря") требуется применение оранжевого фильтра. Для усиления контраста между светло серым (общий фон экваториальной зоны Юпитера) и более темным голубоватым (фестон) требуется применение желтого или даже оранжевого (дополнительного к голубому) фильтра.

Какова область их применения?


Если для наблюдения диффузных туманностей оказались очень эффективными интерференционные узкополосные фильтры, то широкополосные цветные фильтры большее применение нашли при наблюдениях планет, Луны и поверхности Солнца.

Система нумерации цветных фильтров


Первые цветные фильтры (для фотографии) были изобретены Фредриком Раттеном (Fredrick Wratten, 1840-1926) и система нумерации, разработанная им, названа в его честь - Раттен номера. Эта система унаследована и до сих пор используется Кодаком. Астрономические фильтры также нумеруются в соответствие с системой Раттена. Обычно номера Раттена записываются в форме #16A (номер фильтра 16 и его индекс "А") или W12 (номер 12, а префикс W - первая буква от имени Wratten).
Например №25А - густо-красный с 8-кратным уменьшение светового потока, №80D - голубой с полуторократным уменьшением светового потока, №8 - желтый с 2-кратным уменьшением эффективной яркости.

Какой фильтр для какого объекта?


Это самый часто задаваемый вопрос: "Какой фильтр по какой планете надо использовать?" Все рекомендации сведены в таблице ниже. Но стоит иметь ввиду, что у всех немного разные глаза, объекты также меняются со временем, различны условия наблюдения и инструменты - так что это ничего более, как рекомендации первого приближения - каждый наблюдатель должен сам подобрать фильтры под свои условия. Понятно, что для менее апертурных инструментов стоит выбирать более светлые фильтры, а на апертурных телескопах воспользоваться повышенной эффективностью более плотных.

Фильтр и его пропусканиеЦветЛунаМеркурийВенераМарсЮпитерСатурн
#29Плотный красныйТерминаторМоря и полярные шапкиПрохождения спутников по диску планетыОблака
#25, 14%КрасныйСумеречные наблюденияДневные наблюденияМоря, полярные шапкиГолубые облака
#23А, 25%КрасныйДнем и в сумеркахМоря, пылевые облака, полярные шапкиГолубые облакаГолубые облака
#21, 46%ОранжевыйОчень полезенДля дневных наблюденийДетализацияПояса, фестоны, БКППолюса, пояса
#15, 67%ЯнтарныйПолезенДля дневных наблюденийОблакаМоря, пылевые облака, полярные шапкиПояса, полюса, фестоны
#12, 74%ЖелтыйУсиление контрастаМоря, Атмосферные облакаПояса, полюса
#8, 83%Светло-желтыйМалые телескопыМоря, Пылевые буриПояса
#11, 78%Желто-ЗеленыйМоряПоясаДеление Кассини
#56, 53%ЗеленоватыйПолезенУлучшает контрастыПылевые бури, полярные шапкиБКППояса и полюса
#56А, 24%ЗеленыйПолезенУлучшает контрастыПылевые бури, полярные шапкиПоясаЭкваториальный пояс и полюса
#82А, 73%ГолубойПолезенСумеречные наблюденияОблакаПолярные шапки, материкиПереходы цветов в поясахПереходы цветов в поясах
#80А, 30%Сине-ГолубойОчень полезенСумеречные наблюденияОблакаВысокие облака, полярные шапкиВолокна, фестоны, БКППояса и полюса
#38А, 17%Плотный синийОблакаПылевые бури, полярные шапкиПояса, БКППояса, кольца
#47, 3%ФиолетовыйПолезенОблакаОблака и дымка вокруг полярных шапокДетали колец
#30ПурпурныйОдин из лучших фильтров по Марсу! Красные пустыни и синие моря.

Ernest: Мои соображения по объектам и фильтрам
  • Меркурий
    - наиболее эффективно наблюдение этой планеты днем или в сумерки, для чего требуется максимально полное подавление рассеянного света неба то есть красные, оранжевые и желтые фильтры: #25, #29, #21, #23A, #15, а у горизонта - зеленый #57 для подавления атмосферной дисперсии
  • Венера
    - при наблюдениях днем - тот же подход, что и для Меркурия - использование красных, оранжевых и плотных желтых фильтров для подавления голубой дымки атмосферного рассеивания. В сумерки ночью следует использовать плотный синий и даже фиолетовый фильтр, которые усиливают контрасты облачного покрова планеты: #46, #47
  • Луна
    - для подавления ореолов светорассеивания, хроматических аберраций и снижения яркости стоит использовать зеленый #57
  • Марс
    - при всем многообразии цветовых вариаций деталей на поверхности этой планеты и относительной яркости по нему пригодится почти любой цветной фильтр, см. выше. Особенно характерно применение оранжевого для усиления контраста между оранжевыми "материками" и зеленоватыми "материками", при этом оранжевый еще и полезен для подавления вредного влияния турбуленции, атмосферной дисперсии (при невысоком положении планеты над горизонтом). Характерно для наблюдений Марса применение пурпурного (лососевого) фильтра, который усиливает как контраст материки/моря, так и подчеркивает облачность/дымку по лимбу планеты.
  • Юпитер
    - и эта планета очень разнообразна в своих цветовых контрастах. Голубые фильтры #38A, #80A усиливают контраст и детализацию светлых поясов. Темные коричневатые пояса контрастируются зеленым #57 и голубым #47 фильтрами. Желтые #12, #15 усилят контраст голубоватых фестонов. Пурпурный #30 (#31, #32) фильтр делает более видными белые овалы умеренных зон.
  • Сатурн
    - его поверхность менее контрастна, чем у Юпитера, но рекомендуются примерно те-же фильтры. А вот образования в кольцах лучше видны с использованием светло-зеленого #57, а иногда и пурпурного #30 (#31, #32).
  • Уран и Нептун
    - желто-зеленый #12, зеленый #57 и пурпурный #30 (#31, #32) фильтры рекомендуется по этим голубовато-зеленоватым планетам. Но только на инструментах, которые собирают достаточно света >14"


Описание эффекта от применения фильтров



(Ж) #29 Плотный красный
Это усиленный вариант красного фильтра для телескопов большой апертуры (от 10") - описание см. ниже. Есть сообщения об эффективности использования фильтра для выделения диска спутника при прохождении его по диску Юпитера.
Ernest: Этот фильтр сильно подавляет турбуленцию и светорассеивание в атмосфере, но у глаза не очень хорошая контрастная чувствительность в столь плотном красном цвете.


(Ж) #25 Глубокий красный
Пропускание 14% - фильтр очень требователен к апертуре телескопа (от 8"), сильно подавляет синий и зеленый. Этот фильтр показывает сильный контраст между голубыми и желтыми областями в облачном покрове Юпитера. Он также весьма эффективен по полярным шапкам и морям Марса. По Венере он может показать характерный зигзагообразный рисунок облаков. Как и светло-красный, этот фильтр позволяет наблюдать Меркурий в сумеречное время, а Венеру днем.
Ernest: Фильтр кроме выявления описанных цветовых контрастов эффективно подавляет турбуленцию и светорассеивание в атмосфере.


(Ж) #23A Красный
Пропускание 25%. Светло-красный фильтр - замечательный фильтр для использования по Марсу, Юпитеру и Сатурну. Но из-за больших потерь света его едва-ли можно рекомендовать для телескопов с апертурой менее 6". Фильтр работает примерно так же как #21 и #15, но с большим контрастом. Фильтр идеален для просмотра полярных шапок и мелких деталей на поверхности Марса. Он хорошо выделяет пылевые облака и затемняет моря, оазисы, "каналы". На Юпитере и Сатурне, этот фильтр - отличный детектор голубых облаков. Днем это фильтр также увеличивает контраст между диском Меркурия и небом. На Венере, он может показать деформации линии терминатора. Для комет фильтр повышает яркость пылевой составляющей хвоста.
Ernest: Этот фильтр повышает общий контраст изображений заметно подавляя турбуленцию и светорассеивание в атмосфере.


(Ж) #21 Оранжевый
Пропускание 46% - почти полностью блокирует синие и даже зеленые цвета. Он хорошо показывает границы между желто-оранжевыми областями и сине-зелеными областями на Марсе. Используйте его по Юпитеру и Сатурну - фильтр повышает контраст и проработку поясов и полярных областей, Большого Красного Пятна. Фильтр также улучшает видимость фестонов и полярных регионов. Он может повысить контраст деталей на диске Сатурна. Вообще фильтр похож на #15, но дает больший контраст при меньшей общей яркости изображения. Фильтр значительно повышает контрасты на Луне. Он эффективно подавляет свечение неба при дневных наблюдениях Венеры и Меркурия. Может помочь для различения пылевых и газовых хвостов комет.
Ernest: Этот фильтр существенно усиливает общий контраст изображения подавляя светорассеивание в атмосфере и хроматизм рефракторов.


(Ж) #15 Плотный желтый (янтарный)
Пропускание 67%. Этот фильтр хорош по деталям поверхности Марса, в частности полярным шапкам. Он делает моря Марса более темными и контрастными, осветляет пустынные районы и хорошо очерчивает пылевые облака. Используется он и по Юпитеру, и по Сатурну притемняя приполярные атмосферные образования голубоватых тонов. Фильтр может быть использован для того, чтобы сделать по ярче красно-оранжевые детали (полосы и фестоны) на этих планетах и мало-контрастные облака на Венере. Для Урана и Нептуна фильтр может улучшить контраст деталей в телескопах с апертурой от 11". Выделяет пылевые хвосты комет. Имеет смысл использовать этот фильтр по лунной поверхности и для дневного наблюдения Венеры и Меркурия.
Ernest: Этот фильтр уже заметно усиливает общий контраст изображения снижая атмосферную дымку и вред от хроматизма рефракторов.


(Ж) #12 Желтый
Пропускание 74%. Желтый фильтр увеличивает контраст между голубоватыми и зеленоватыми деталями на Марсе такие как: темные моря, оазисы и "каналы" - притемняя их, и, наоборот высвечивая оранжевые оттенки пустынных районов. Он делает более резкой разницу между пылевыми и атмосферными облаками Марса, и вообще наиболее популярен по этой планете. Фильтр усиливает контраст фона с голубоватыми деталями на диске Юпитере и Сатурне. Повышает яркость красноватых и оранжевых деталей поясов и зон, темнит атмосферные образования с избытком голубоватых тонов в полярных областях этих планет. Как и другие фильтры пропускающие желтый цвет, он может улучшить видимость деталей на дисках Урана и Нептуна. Этот фильтр способствует лучшей видимости кометных хвостов и повышает контраст лунных деталей.
Ernest: Этот фильтр немного усиливает общий контраст изображения, особенно в рефракторах.


(Ж) #8 Светло-желтый
Пропускание 83%. Светло-желтый фильтр повышает контраст красных и оранжевых деталей в поясах Юпитера. Он увеличивает контраст голубоватых морей на Марсе за счет подавления рассеянного света, подсвечивает желтоватые облака пыли. На апертурных телескопах фильтр хорош для выявления деталей на дисках Урана и Нептуна. Светло-желтый фильтр широко используется для улучшения видимости деталей на Луне, особенно для небольших телескопов. Для комет фильтр усиливает яркость комы и пылевых хвостов.
Ernest: Этот фильтр может несколько улучшить эстетику изображений в рефракторах, подавляя фиолетовые ореолы вокруг звезд.


(Ж) #11 Желто-зеленый
Пропускание 78%. Контрастирует границы красноватых и голубоватых деталей с основным фоном поверхности Юпитера и, в некоторой степени, Сатурна. Затемняет моря Марса и подчеркивает деление Кассини в кольце Сатурна. Он также немного улучшает видимость деталей на дисках Урана и Нептуна.
Ernest: И этот фильтр немного усиливает контраст в рефракторах, подавляя их хроматизм.


(Ж) #56 Светло-зеленый
Пропускание 53%. Этот фильтр отлично подходит для наблюдения марсианских полярных шапок и пылевых бурь. Он будет полезен для выделения БКП и некоторых малоконтрастных атмосферных образований на Юпитере. Фильтр усиливает контраст облачных поясов и полярных областей Сатурна и немного увеличивает контраст облаков на Венере. Этот фильтр хорош и для наблюдений Луны. Ввиду хорошего пропускания фильтр особенно будет полезен на телескопах малой апертуры.
Ernest: Этот заметно усиливает контраст изображения быстрых рефракторов, отчасти подавляя их хроматизм.


(Ж) #58A Зеленый
Пропускание 24%. Это плотный зеленый фильтр творит чудеса по Марсу, выделяя контрасты в его полярных шапках, пылевых облаках. Есть мнение, что он усиливает контрасты облачного узора на Венере. Этот фильтр серьезно понижает яркость красных и синих лучей увеличивая констрасты некоторых образований в атмосфере Юпитера. Он может также "усилить" белые части облачных поясов Сатурна и в полярных регионах. Зеленый фильтр будет полезен и по Луне, но его следует использовать только на телескопах с большой (от 8 ") апертурой.
Ernest: этот фильтр сильно подавляет хроматизм преломляющей (линзовой) оптики, увеличивает разрешение рефракторов по разным объектам.


(Ж) #82A Голубой
Пропускание 73%. Этот голубой фильтр повышает яркость сине-зеленых цветов почти не уменьшая общей яркости изображения. Таким образом это конкурент фильтра #80А - только для менее апертурных телескопов. Он может быть полезным и по Луне, и по Марсу, и по Юпитеру и по Сатурну. По Луне он повышает детализацию, по Марсу полезен по фиолетовой дымке, полярным шапкам и всей поверхности, на дисках Юпитера и Сатурна он подчеркивает переходы между различными поясами. Его использование по Меркурию и Венере дает результаты, аналогичные # 80A. Есть сообщение о полезности этого фильтра по ярким спиральным галактикам, в частности М51. Он также позволяет выделять газовые хвосты комет. Один из самых полезных фильтров.


(Ж) #80A Сине-голубой
Пропускание 30%. Синий фильтр является одним из наиболее часто используемых фильтров среди всех. Пожалуй, это лучший фильтр для изучения деталей на дисках Юпитера и Сатурна: фестоны, потоки и БКП Юпитера, пояса и полярные области Сатурна. Фильтр очень полезен по Марсу - высотным облакам и снежным полярным шапкам. При использовании по Меркурию в сумерках, он улучшает детализацию его поверхности, а по Венере он может показать темные оттенки в облачном покрове. Есть сообщения по его полезности в разрешении двойных звезд. Есть польза от этого фильтра в повышении детализации поверхности Луны. Он выделяет газовые хвосты комет.


(Ж) #38A Синий
Пропускание 17%. Синий фильтр популярен для наблюдений Юпитера в апертурные телескопе - он блокирует все оттенки красного, усиливая границы между красноватыми поясами и соседними светлыми зонами. Это хороший фильтр для наблюдения Большого Красного Пятна. На Марсе фильтр хорош по пылевым бурям, для того, чтобы увидеть фиолетовое сияние и улучшения видимости полярных шапок. Синий фильтр увеличивает контраст деталей в кольцах Сатурна. Это хороший фильтр по облакам на Венере. Этот фильтр является лучшим для выделения газовых хвостов комет.
Ernest: Фильтр довольно плотный и к тому же усиливает светорассеивание в атмосфере, что сказывается на общей потере в контрасте.


(Ж) #47 Фиолетовый
Пропускание 3%! Фиолетовый фильтр блокирует и красный, и желтый, и зеленый цвета. Он может быть использован для обнаружения высотных облаков и дымки в полярных регионах Марса. Он является наиболее полезным при ночных наблюдениях облаков в атмосфере Венеры. Фильтр также помогает выделить структуру колец Сатурна. Фильтр может оказаться полезен для повышения контраста деталей поверхности Луны. Жалко, что его малое светопропускание делает его пригодным только для телескопов с апертурой от 10".
Ernest: В глубоком фиолете глаз имеет очень малую контрастную чувствительность.

Назад к оглавлению статей
Аватара пользователя
Ernest
Основатель
 
Сообщения: 10093
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1

Re: Использование цветных фильтров

Сообщение Ernest » 04 окт 2017, 10:23

Дежурные рекомендации по применению фильтров от Starman1


...в вольном переводе с минимумом комментариев

  • Луна
    • поляризационный фильтр переменной плотности для подгонки яркости изображения в соответствие с фазой Луны
    • #15 желтый для улучшения контраста
  • Mercury:
    • любой желтый фильтр
    • добавлю оранжевый #21 для подавления светорассеивания воздуха при дневных наблюдениях
  • Венера
    • сине-голубой* фильтр
    • и... оранжевый #21 для подавления светорассеивания воздуха при дневных наблюдениях
  • Марс
    • Baader Contrast Booster
    • оранжево-красный #23A (по темным пятнам)
    • желтый #15 (для выделения пылевых бурь)
    • сине-голубой* (по полярным шапкам и облакам)
    • пурпурный #30 (и по морям и по облакам)
  • Юпитер
    • сине-голубой* (улучшает контраст темных поясов)
  • Сатурн
    • желтые #12 и #15 (улучшает видимость деталей в кольцах)
    • сине-голубой* (улучшает видимость поясов на диске планеты)
  • Уран и Нептун
    • нет рекомендаций, лучше без фильтров
  • Диффузные (эмиссионные) туманности
    • UHC
    • а еще лучше OIII, а иногда и Hß
  • Прочие (отражательные и темные) туманности, так же как скопления и галактики
    • лучше без фильтров
  • Планетарные туманности, остатки сверхновых и туманности вокруг звезд Вольфа-Райе
    • OIII и чем уже по полосе пропускания - тем лучше
  • Водородные туманности
    • Hß
Оригинальные примечания:
*сине-голубые фильтры #82A - для небольших апертур, #80A - для 6", #38A для >14"
**все планеты (может быть кроме Марса) лучше всего смотрятся безо всяких фильтров
***эти правила не без исключений
Аватара пользователя
Ernest
Основатель
 
Сообщения: 10093
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1


Вернуться в ЧАВО

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 2

cron