A Bűvös Doboz naptávcső

A Nap biztonságos megfigyelésére az egyik jól bevált lehetőség a kivetítés. A cikk egy újszerű ötletet mutat be, mellyel a Nap képe sokkal kontrasztosabb, mint a szokványos kivetítésnél.

A Nap az amatőr észlelők egyik legmegragadóbb égi objektuma, ehhez képest észlelését meglehetősen elhanyagolják. Ez talán a biztonságos megfigyeléshez szükséges speciális felszerelésnek és technikáknak, ill. azok hiányának köszönhető. Többféle módszer létezik a Nap fényerejének biztonságos szintre való csökkentésére. A legnépszerűbb az egész objektívet letakaró napszűrő. Én azonban mindig előnyben részesítettem a kivetítéses módszert egyszerűsége révén: a Nap képét elegendő kivetíteni egy sík felületre, a célnak egy darab papír is jól megfelel. Sajnálatos módon a szokásos kivetítési módszer nem 100%-osan biztonságos (óvatlan megfigyelők közvetlenül a kivetítő távcsőbe nézve szemsérülést szerezhetnek), és nem is biztosít teljesen kielégítő napképet.

 Virág  Pál naptávcsövével

Ragyogó ötlet

Amikor jó tíz évvel ezelőtt érdekelni kezdett a Nap megfigyelése, kipróbáltam a kivetítést, de nem voltam megelégedve az eredményekkel. A kivetített kép vagy túl kicsi volt, vagy teljesen elmosódott és homályos. Ez attól van, hogy a kivetítő vászon általában csak a közvetlen napfénytől van védve. A kép kontrasztját a környezeti fény határozza meg — egy sötét umbra jó esetben világosszürkének fog látszani. A kép legjobb kontrasztját és részletgazdagságát a szórt fény kiküszöbölésével lehet elérni. Arra gondoltam, hogy egyfajta kivetítő kamra lenne a legjobb a kivetített napkép teljes elszigeteléséhez. Természetesen a jó látványnak egyben biztonságos látványnak is kell lennie. Amikor a Nap megfigyeléséről van szó, az első mindig a biztonság.

Terveztem hát egy minden egyéb fénytől védett, teljesen lezárt kivetítő dobozt. Nem csak a kép éles és maximálisan kontrasztos, de a rendszer is tökéletesen biztonságos. Két benéző ablaka van és egy 45×45 cm-es, cserélhető vetítőernyője a hátulján. A fő benéző ablak egy, az üvegétől megfosztott búvárszemüvegből készült. Amikor a megfigyelő belenéz a kivetítő dobozba, a búvárszemüveg-benéző kizár minden szórt fényt. A távcső objektívnyílását letakarva a kivetítő ernyő is feketének látszik, jelezve, hogy jó kontraszt érhető el vele. A gyakorlatban természetesen magáról a kivetített Nap képéről is szóródik és tükröződik némi fény, de ez elhanyagolható a hagyományos kivetítő rendszerekben jelenlévő „fényszennyezéshez¦ képest. Ha a kép ily módon van feljavítva, még egy kis távcső is számottevő részleteket mutathat. Nem csak a sötét részletek tűnnek valóban sötétnek, hanem a világos részek is világosabbnak. Ez az igazi varázslat!

Napfény-doboz

Szülőhazámban, Magyarországon készítettem el a naptávcső egyszerű prototípusát, még 1991-ben. Amikor Kanadába költöztem, építettem egy továbbfejlesztett verziót. Naptávcsövem három részből áll: az állványból, a távcsőből és a kivetítő dobozból. A megépítéséhez csak kézi szerszámokra volt szükség.

A kivetítő doboz fakeretre szerelt, 6 mm vastag furnérlemez borítással készült. Ha újra készíteném, akkor még könnyebb anyagot, pl. műanyag lemezből vagy kartonpapírból készíteném el a doboz oldalait. A doboz belső felületének a lehető legfeketébbnek kell lennie, amilyen csak lehet a szórt fény mennyiségének csökkentésére. A fekete bársony a legjobb választás, mivel messze több fényt nyel el, mint a matt fekete festék. A doboznak három nyílása van — kettő a vizuális megfigyeléshez és egy a fényképezéshez. A fő megfigyelőnyílás félúton van, a második a tetején, közel ahhoz a ponthoz, ahol a távcső csatlakoztatva van. A felső megfigyelőnyílást akkor kell használni, amikor a vetítővászon a távcsőhöz közelebb van hozva kisebb és világosabb kivetített kép elérése érdekében. Nagy nagyítású kép esetén helyezzünk fényrekeszt félútra a távcső és a kivetített kép síkja közé, hogy a Nap képe ne érhesse a kivetítő kamra oldalait. A fényképező nyíláson keresztül bármely tükörreflexes kamerával könnyű felvételeket készíteni a kivetített képről. Mivel ez a nyílás közvetlenül a távcső okulárja mellett található, a parallaxishiba elhanyagolható.

Az optika és az állványzat

Kivetítő távcsőnek egy olcsó áruházi refraktort használok, amelynek meglepően jó, 60/700-as légréses objektívje van. A távcső belsejének felmelegedése ellen, valamint a színeltérés csökkentése érdekében az objektívnyílást le kell szűkíteni. Az én távcsövem esetében a gyártó már eleve beépített egy ilyen blendét.

Napkivetítéshez a legegyszerűbb okulár a legjobb. Az összetett, modern, több elemből álló típusokra nincs szükség ezen a területen: a nagy szemtávolságnak és nagy látómezőnek nincs jelentősége a Nap képének kivetítésekor. A sokat bírált Huygens és Ramsden típusok jól használhatók abban az esetben, ha a távcső fényereje kellőképpen kicsi. A Kellner, orthoszkopikus vagy Plössl-okulárok éles képet produkálnak, de ügyelni kell arra, nehogy túlmelegedjenek, ami tönkreteheti a ragasztott elemeket. A legjobb stratégia az, hogy nem tesszük ki a ragasztott elemeket a fókuszpont intenzív hőjének. Ez úgy érhető el, ha az objektívsapka levétele előtt az okulárt a fókuszírozóval olyan messzire kitoljuk, amennyire csak lehet, majd a képet lassan fókuszáljuk az okulár befelé mozgatásával.

A naptávcső három fő működési módja

Normál kivetítés esetén a Nap képét a 60 mm átmérőjű távcső egy sík felületre vetíti

Nagy nagyítású nézethez (középen) egy blende kerül
a távcső és a kivetítő ernyő közé
azért, hogy a napkép ne kerüljön a kivetítő kamra
oldalfalaira.

A napkép mérete a használt okulártól és a kivetítési távolságtól függ. Átmérője úgy számítható ki, hogy az okulárnak a
kivetítő ernyőtől való távolságát elosztjuk az okulár fókusztávolságával, majd ezt a számot megszorozzuk a Nap fókuszpontbeli
méretével (kb. a távcső fókusztávolságának századrésze). Például egy olyan távcsövet használva, mint az enyém, 20 mm-es okulárral 600 mm távolságban lévő ernyőre vetítve, elosztjuk a 600-at 20-szal és megszorozzuk ezt az értéket a Nap korongjának fókuszpontbeli méretével (700:100 = 7 mm), a képméretre 210 mm-t kapunk. Mivel a Nap kivetített képe annál halványabb, minél nagyobb a mérete, a hagyományos kivetítési módszerek nem képesek kielégítő méretű képet létrehozni. Ez kiemeli az én napkamrám egy másik előnyét: a napkép kb. ötször nagyobb lehet a szokásos kivetítési módszerekénél, mielőtt túl halvánnyá válna.

A távcsövem Napra irányításához egy egyszerű, de hatékony azimutális állványt építettem. Ez egy T alakú alapból és a távcsövet
hordozó dönthető, A alakú emelvényből áll. A kettő között van egy láb, amely lehetővé teszi a fel-le állítást. Ez a láb az A alakú emelvény összekötő szára körül elfordul, miközben a másik vége egy keréken ide-oda mozog a T hosszú szárán. Egy zsineg és egy csigakerék szolgál a finommozgatásra. A vízszintes irányú mozgatáshoz egyszerűen elmozdítom az egész gurítókerekekre szerelt szerkezetet. Ha a Nap a horizont közelében tartózkodik, az A talpát megemelem a távcső vízszintessel bezárt szögének csökkentése érdekében.

Megfigyelés a naptávcsővel

A napkorong megfigyeléséhez egy sárgásfehér papírlap a leghatékonyabb kivetítő ernyő. A papírnak egy másik színű papírra történő egyszerű kicserélésével szűrőhatás következik be — más-más részlet emelhető ki a választott szín függvényében. Például egy enyhén kékes ernyő kiemelheti a napfáklyás területeket. Az ernyő kis mozgatásával vagy rezgetésével egyszerűbbé válik a kivetítő ernyő és a napfelület mintázatának megkülönböztetése.

A legérdekesebb Nap-képet egy félgömb alakú kivetítő ernyő segítségével érem el. Ehhez egy tiszta műanyag (áruházi biztonsági kamerák letakarására készült) félgömböt használok, amit matt fehérre festettem, majd felszereltem egy fekete bársony alapra. Amikor a napkorong a félgömbre vetítődik, gyakorlatilag torzításmentes, csodálatos háromdimenziós képet szemlélhetek. Habár a kivetített kép ideális esetben párhuzamos fénynyalábokból kell hogy álljon, az ebből az elrendezésből adódó torzítás elhanyagolható lesz, amennyiben az ernyő és az okulár közötti távolság legalább háromszor nagyobb, mint a félgömb átmérője. Ezt az elrendezést használva a peremközeli napfoltok visszanyerik eredeti arányaikat. Úgyszintén láthatjuk a peremhez közeli alakzatok valós távolságát is. Ha valaki a kivetítő dobozt a tetejéhez közeli nyílással építi meg, akkor a Napot még egy szokatlan, a pólus
felé tekintő látószögből is megnézheti!

A naptávcső felülnézetben, nyitott dobozzal. Jól látható a kivetített napkorong

A „láthatatlan” Nap

Nagyon különös lenne, ha láthatnánk a Napot ultraibolya fényben. A nyilvánvaló probléma az, hogy az UV fény nem része a látható
spektrumnak. Szerencsére van erre megoldás. A fluoreszkáló anyagok az UV fényt átalakítják látható fénnyé. Kicseréltem a fehér ernyőt egy sárgászöld, fluoreszkáló papírra, amely művészeti kellékeket árusító boltokban vásárolható (a fluoreszkáló Bristol lap kiválóan működik), továbbá egy UG5 üvegből készült szűrőt (beszerezhető az Omega Optical Inc.-től Brattleboro, Vermont, 802-254-2690, www.omegafilters.com) helyeztem az okulár szemlencséjéhez, hogy kiszűrjek minden 4000 angström feletti hullámhosszúságú fényt. Így már képes vagyok látni a láthatatlant!

Ezzel az elrendezéssel a peremsötétedési effektus még hangsúlyosabb, és lényegesen messzebbre terjed ki a Nap szélétől
befelé, könnyebbé téve a napfáklyák megfigyelését. Ezenkívül UV fényben nagyobb számú aktív terület figyelhető meg, mint fehér fényben. Sajnálatos módon az UV kép nem annyira éles, mint a fehérfénybeli látvány. Ez valószínűleg abból adódik, hogy a távcső objektívje a spektrum UV tartományára nem jól korrigált. Továbbá, ha a doboz nincs tökéletesen lezárva a szórt fény kiszűrésére, a gyenge UV kép teljesen elmosódik.

Vannak további megfigyelési lehetőségek is. Ionizált kalcium interferencia szűrőt szerelve a távcső objektívje elé láthatóvá
válhat a kromoszféra is. Hagyjuk a fluoreszkáló papírlapot a helyén és használjuk a 393.3 NB 1.0 szűrőt (szintén beszerezhető az Omega Optical-tól); 393.3 a hullámhossz, míg az 1.0 a sávszélességet jelöli nanométerben. Az eredmény a kromoszféra kellemes, zöld színű képe. Mivel még egy 1 nanométeres szűrő is átenged némi fényt a fotoszférából, az eredményül kapott kép jóval lágyabb, mint egy speciális berendezéssel készítetté. Mindamellett a napfáklyák az egész korongon láthatók, és még a plázsok is (a kromoszféra magas hőmérsékletű területei) megfigyelhetők. Az ionizált kalciumszűrős látvány még az UV fényű látványnál is halványabb, így ennél ismét fontos, hogy semmilyen szórt fény ne kerüljön a dobozba. A kép halványságán túl a másik jelentős hátrány az, hogy a szűrő kb. 850 dollárba kerül.

A Napot részleteiben is megfigyelhetjük. Például ha elkülönítjük a napfolt umbráját, akkor talán egyébként rejtett
részletek is láthatóvá válnak. Ez az umbrának a napkép egyéb részeitől való megfelelő elkülönítésétől függ, amely fényrekesszel és a kivetítő ernyő méretének a folt umbrájához szabásával érhető el. Megfelelő szűrőkkel és fényrekeszekkel lehetővé válhat kiemelkedések vagy akár a napkorona megfigyelése is. Biztos vagyok benne, hogy a kreatív olvasó elő fog jönni saját ötleteivel, hogy hogyan aknázhatná ki ennek a megfigyelőkamrának a lehetőségeit.

Kétségkívül a Nap egyike az amatőr megfigyelések legérdekesebb célpontjainak. Az itt leírt kivetítő kamra egyesíti magában a pompás látványt a teljes biztonsággal. Remélem, hogy az olvasók megépítik saját bűvös dobozukat és figyelemmel kísérik ennek az elbűvölő csillagnak naponta ismétlődő életét.

Bemutatás a naptávcsővel 

Virág Pál az MCSE és a Royal Astronomical Society of Canada tagja. Az ebben a cikkben leírt napkivetítő eszköz minden kereskedelmi jogát fenntartja. Az olvasók a következő címeken érhetik el: 4094 Dawnview Cres., Victoria, BC V8N 5K1, Canada; E-mail: Pal_Virag@telus.net.  (A Sky & Telescope 2000. januári számából fordította: GyRos)

A cikk a Meteor 2000/5. számában megjelent írás internetes változata.

A cikk megjelenését követően többen is készítettek hasonló kivetítő dobozt távcsövükhöz. Az alábbi két kép ezeket a megoldásokat mutatja be.

Az Egri Csillagásztoronyért Alapítvány napkivetítő dobozát egy 80/1200-as Zeiss-refraktorra szerelték fel

Varga Róbert bűvös doboza 16 cm-es Newton-távcsövön kapott helyet