Gołym okiem -Naked eye

gołym okiem

Gołe oko , zwane także gołym okiem lub nieuzbrojonym okiem , to praktyka angażowania się w percepcję wzrokową bez pomocy powiększającego , zbierającego światło instrumentu optycznego , takiego jak teleskop lub mikroskop , lub ochrona oczu . Wizja skorygowana do normalnej ostrości za pomocą soczewek korekcyjnych jest nadal uważana za „nagą”.

W astronomii gołym okiem można obserwować wydarzenia na niebie i obiekty widoczne bez wyposażenia, takie jak koniunkcje , przelatujące komety , roje meteorów i najjaśniejsze asteroidy , w tym 4 Westa . Wiedza o niebie i różne testy pokazują imponującą różnorodność zjawisk widocznych gołym okiem.

Podstawowe właściwości

Niektóre podstawowe właściwości ludzkiego oka to:

• Szybki autofokus od odległości od 25 cm (młodzi ludzie) do 50 cm (większość osób w wieku 50 lat i starszych) do nieskończoności.
• Rozdzielczość kątowa : około 1  minuty kątowej , około 0,017° lub 0,0003 radiana, co odpowiada 0,3 m na odległości 1 km.
• Pole widzenia (FOV): jednoczesna percepcja wzrokowa w obszarze około 160° × 175°.
• Możliwość zobaczenia słabych gwiazd o jasności do +8 magnitudo pod idealnie ciemnym niebem.
• Fotometria (jasność) do ±10% lub 1% natężenia – w zakresie między nocą a dniem 1:10 000 000 000.
• Symetrie 10–20' (3–6 m na 1 km), patrz pomiary Tycho Brahe .
• Szacunki interwałowe (na przykład na planie na papierze) do 3–5%.
• Nieświadome rozpoznawanie ruchu (czyli „ system alarmowy ” i odruchy).

Percepcja wzrokowa pozwala osobie uzyskać wiele informacji o swoim otoczeniu:

• odległości i trójwymiarowe położenie rzeczy i osób
• pion ( pion ) i nachylenie prostych obiektów
• jasność i kolory oraz ich zmiany w czasie i kierunku

W astronomii

Fotograficzne przybliżenie nocnego nieba widzianego gołym okiem z małego miasteczka (na górze) i obszaru metropolitalnego (na dole). Zanieczyszczenie światłem radykalnie zmniejsza widoczność gwiazd .

Na widoczność obiektów astronomicznych duży wpływ ma zanieczyszczenie światłem . Nawet kilkaset kilometrów od obszaru metropolitalnego, gdzie niebo może wydawać się bardzo ciemne, nadal to szczątkowe zanieczyszczenie światłem wyznacza granicę widoczności słabych obiektów. Dla większości ludzi są to prawdopodobnie najlepsze warunki obserwacyjne w ich zasięgu. W takich "typowych" warunkach ciemnego nieba gołym okiem można zobaczyć gwiazdy o pozornej jasności do +6 ^m . W idealnych warunkach ciemnego nieba, gdzie nie ma żadnego zanieczyszczenia świetlnego, mogą być widoczne gwiazdy tak słabe jak +8 ^{m .}

Rozdzielczość kątowa gołym okiem wynosi około 1′; jednak niektórzy ludzie mają ostrzejszy wzrok niż to. Istnieją anegdotyczne dowody na to, że ludzie widzieli galileuszowe księżyce Jowisza , zanim wynaleziono teleskopy. Uran i Westa najprawdopodobniej były widziane, ale nie można ich było rozpoznać jako planet, ponieważ wydają się tak słabe nawet przy maksymalnej jasności; Wielkość Urana waha się od +5,3 ^m do +5,9 ^m , a Westy od +5,2 ^m do +8,5 ^m (tak, że jest widoczna tylko w pobliżu dat jej opozycji). Uran, kiedy został odkryty w 1781 roku, był pierwszą planetą odkrytą przy użyciu technologii ( teleskopu ), a nie gołym okiem.

Teoretycznie na typowym ciemnym niebie ludzkie oko przystosowane do ciemności widziałoby około 5600 gwiazd jaśniejszych niż +6 ^m , podczas gdy przy idealnym ciemnym niebie mogłoby być widocznych około 45 000 gwiazd jaśniejszych niż +8 ^{m .} W praktyce ekstynkcja atmosferyczna i pył nieco zmniejszają tę liczbę. W centrum miasta, gdzie jasność widoczna gołym okiem ze względu na ekstremalne ilości zanieczyszczenia świetlnego może wynosić zaledwie 2 ^m , widocznych jest zaledwie 50 gwiazd. Kolory można zobaczyć, ale jest to ograniczone przez fakt, że oko używa pręcików zamiast czopków do oglądania słabszych gwiazd.

Zanieczyszczenie światłem ma znacznie większy wpływ na widoczność obiektów rozproszonych, takich jak gromady gwiazd i galaktyki, niż na widoczność planet i gwiazd. W typowych ciemnych warunkach widocznych jest tylko kilka takich obiektów. Należą do nich Plejady , h/χ Persei , Galaktyka Andromedy , Mgławica Carina , Mgławica Oriona , Omega Centauri , 47 Tucanae , Gromada Ptolemeusza Messier 7 w pobliżu ogona Skorpiona i gromada kulista M13 w Herkulesie . Galaktyka Trójkąta (M33) jest trudnym obiektem do widzenia odwróconego i jest w ogóle widoczna tylko wtedy, gdy znajduje się powyżej 50° na niebie. Gromady kuliste M 3 w Canes Venatici i M 92 w Herkulesie są również widoczne gołym okiem w takich warunkach. Jednak przy naprawdę ciemnym niebie M33 jest łatwa do zobaczenia, nawet w bezpośrednim polu widzenia. W takich warunkach widocznych jest również wiele innych obiektów Messiera . Najbardziej odległymi obiektami widzianymi gołym okiem są pobliskie jasne galaktyki, takie jak Centaurus A , Galaktyka Bodego , Galaktyka Rzeźbiarza i Messier 83 .

Pięć planet można rozpoznać gołym okiem jako planety z Ziemi : Merkury, Wenus, Mars, Jowisz i Saturn. W typowych warunkach ciemnego nieba Urana (jasność +5,8) można również zobaczyć odwróconym wzrokiem, podobnie jak asteroidę Westa w jej jaśniejszych opozycjach. W idealnych warunkach ciemnego nieba Neptun może być widoczny gołym okiem tylko wtedy, gdy ma on maksymalną jasność (jasność +7,8). Słońce i Księżyc — pozostałe widoczne gołym okiem obiekty Układu Słonecznego — są czasami dodawane, tworząc siedem „planet”. W ciągu dnia tylko Księżyc i Słońce są widoczne gołym okiem, ale w wielu przypadkach Wenus można dostrzec w świetle dziennym, aw rzadszych przypadkach Jowisza . W pobliżu zachodu i wschodu słońca jasne gwiazdy, takie jak Syriusz , a nawet Canopus , można dostrzec gołym okiem, o ile zna się dokładną pozycję, w której należy patrzeć. Historycznie zenit astronomii gołym okiem był dziełem Tycho Brahe (1546–1601). Zbudował obszerne obserwatorium, aby dokonywać precyzyjnych pomiarów nieba bez żadnych przyrządów powiększających. W 1610 roku Galileo Galilei skierował teleskop w niebo. Od razu odkrył między innymi księżyce Jowisza i fazy Wenus .

Deszcz meteorytów jest lepiej obserwowany gołym okiem niż przez lornetkę. Takie deszcze obejmują Perseidy (10–12 sierpnia) i grudniowe Geminidy . Około 100 satelitów w ciągu nocy, Międzynarodowa Stacja Kosmiczna i Droga Mleczna to inne popularne obiekty widoczne gołym okiem.

19 marca 2008 Duży rozbłysk gamma (GRB) znany jako GRB 080319B ustanowił nowy rekord jako najdalszy obiekt, jaki można zobaczyć z Ziemi gołym okiem. Miało to miejsce około 7,5 miliarda lat temu, tyle czasu zajęło światłu dotarcie do Ziemi.

W geodezji i nawigacji

Wiele innych rzeczy można oszacować bez przyrządu. Jeśli ramię jest rozciągnięte, rozpiętość dłoni odpowiada kątowi od 18 do 20°. Odległość osoby zasłoniętej przez wyciągnięty paznokieć wynosi około 100 metrów. Pion można oszacować na około 2°, a na półkuli północnej obserwacja Gwiazdy Polarnej przy użyciu kątomierza może określić szerokość geograficzną obserwatora z dokładnością do 1 stopnia.

Babilończycy , Majowie , starożytni Egipcjanie , starożytni Indianie i Chińczycy mierzyli gołym okiem wszystkie podstawy swoich systemów czasu i kalendarza :

• długość roku i miesiąca do ±0,1 godziny lub lepiej niż 1 minuta (0,001%)
• 24 godziny na dobę i równonoce
• okresy planet zostały obliczone przez astronomów Majów z dokładnością do 5 do 10 minut w przypadku Wenus i Marsa.

W podobny sposób można zaobserwować zakrycia gwiazd przez Księżyc. Dzięki zastosowaniu zegara cyfrowego możliwa jest dokładność do 0,2 sekundy. Odpowiada to zaledwie 200 metrom przy odległości Księżyca wynoszącej 385 000 km.

Małe obiekty i mapy

Obserwując pobliski mały obiekt bez szkła powiększającego lub mikroskopu , wielkość obiektu zależy od odległości patrzenia. W normalnych warunkach oświetleniowych (źródło światła ~ 1000 lumenów na wysokości 600–700 mm, kąt widzenia ~ 35 stopni) wielkość kątowa rozpoznawana gołym okiem będzie okrągła 1 minuta kątowa = 1/60 stopnia = 0,0003 radiana. Przy odległości widzenia 16" = ~ 400 mm, która jest uważana za normalną odległość czytania w USA, najmniejsza rozdzielczość obiektu będzie wynosić ~ 0,116 mm. Do celów kontrolnych laboratoria używają odległości widzenia 200–250 mm, co daje najmniejszy rozmiar obiektu rozpoznawalny gołym okiem ~0,058–0,072 mm (58–72 mikrometrów). Dokładność pomiaru waha się od 0,1 do 0,3 mm i zależy od doświadczenia obserwatora. Ta ostatnia liczba jest zwykłą wartością pozycyjną dokładność słabych szczegółów na mapach i planach technicznych.

Zanieczyszczenie środowiska

Droga Mleczna jest widoczna przez Bardzo Duży Teleskop (VLT) , demonstrując czystą atmosferę nad Obserwatorium Paranal .

O czystej atmosferze świadczy fakt, że Droga Mleczna jest widoczna. Porównanie zenitu z horyzontem pokazuje, jak „niebieska jakość” ulega degradacji w zależności od ilości zanieczyszczeń powietrza i pyłu. Migotanie gwiazd jest oznaką turbulencji powietrza . Ma to znaczenie w meteorologii i dla „ widzenia ” astronomii.

Zanieczyszczenie światłem jest poważnym problemem dla astronomów-amatorów, ale zmniejsza się późno w nocy, kiedy wiele świateł jest wyłączonych. Pył powietrzny można zobaczyć nawet z dużej odległości od miasta po jego „kopułie świetlnej”.

Zobacz też

• Rozbłysk satelity
  • Rozbłysk ISS

Literatura

• Davidson, N.: Zjawiska na niebie: przewodnik po obserwacji nieba gołym okiem. FlorisBooks (208p), ISBN  0-86315-168-X , Edynburg 1993.
• Gerstbach G.: Auge und Sehen – der lange Weg zu digitalem Erkennen. Astro Journal Sternenbote , 20 str., tom 2000/8, Wiedeń 2000.
• Kahmen H. (red.): Geodezja dla inżynierii geotechnicznej i konstrukcyjnej. Postępowanie, Eisenstadt 1999.

Bibliografia

Linki zewnętrzne

• Obserwacje gołym okiem w astronomii
• Obserwowanie gwiazd gołym okiem: nauka nieba i jego konstelacji
• Nawigacja gołym okiem , podróże polinezyjskie
• Wykrywanie słabych sygnałów optycznych przez ludzki układ wzrokowy: Perspektywy w neuronauce i fizyce kwantowej
• Planety widoczne gołym okiem na nocnym niebie (i jak je rozpoznać)