[iulian90]

Salutare tuturor.

Anul acesta am primit o retea de difractie de 1800l/mm din partea lui @catalin dumitru si mi-a adus-o @Erwin pe la inceputul verii si am intreprins primele incercari in domeniul spectroheliografiei.

Mai intai am construit un spectroscop cu aceasta retea de difractie cu care am studiat spectrul solar si cu care am obtinut o rezolutie fara pecedent a spectrului solar.
Spectroscopul respectiv a fost construit si dupa o schema optica noua, numita Littrow, in care acelasi obiectiv de luneta serveste atat ca colimator cat si ca luneta analizoare, fiind inzestrat cu o diagonala speciala, ca un releu pentru fascicolul incident si cel difractat de retea, pe care era montata o fanta reglabila dar si ocularul de vizare sau o camera.
Diagonala mai avea oglinda inauntru, asezata in asa fel incat sa nu intre in fascicolul incident care venea dinspre fanta pe deasuprea ei spre retea si sa reflecte spre ocular doar fascicolul difractat si reflectat inapoi de reteaua de difractie. Obiectivul folosit a fost unul de 50mm cu focala de 360mm.

Apoi am facut o noua constructie complet diferita de prima, care sa poata fi transformata cu usurinta intr-un spectroheliograf ,la care am folosit o luneta de 60mm cu focala de 700mm si am facut o noua diagonala-releu, mai bine dimensionata, cu fanta reglabila cu lame din alama, bine prelucrate, slefuite cu oxid rosu de fier, pe sticla mata. Am folosit la diagonala si oglinda de diagonala clasica mai groasa si mai buna.
Noul spectroscop avea rezolutia spectrala mai mare decat primul, undeva pe la 0,24 Angstromi/pixel pemtru camera Point Grey, pe care am folosit-o in acest caz.
Dupa ce am finalizat, reglat si testat spectroscopul, i-am adaugat inca un obiectiv, cel de 45/550mm, care sa focalizeze imaginea Soarelui pe fanta si astfel l-am transformat intr-un veritabil spectroheliograf ,cu care puteam face spectroheliograme in banda ingusta la discul solar.
Desigur ca primele rezultate nu au fost prea bune din pricina lipsei de experienta in acest domeniu al spectroheliografiei si a unor deficiente de constructie la spectroheliograf, fiind la inceput. Deasenenea, in spectroheliografie m-am confruntat si cu noi provocari, precum vantul, care poate afecta mai mult scanarile decat capturile clasice in WL, dar si cu erori datorate monturii, factori care pot duce la deformari ale discului solar dupa prelucrare sau la aspect "zimtat" al detaliilor. Dar cu timpul am remediat deficientele spectroheliografului, astfel inbunatatindu-l , pe de alta parte am invatat din ce in ce mai bine tehnica de scanare a discului solar si am capatat experienta si la urmatorele teste am inceput sa obtin rezultate din ce in ce mai bune. Am constatat ca conteaza si cat de rapida este camera si cu cat are FPS-ul mai ridicat cu atat este mai bine deoarece scurteaza durata capturilor si influenta factorilor externi precum vantul sau erorile periodice ale monturii asupra rezultatului final este mai redusa.

Dupa ce am pus la punct cat de cat spectroheliograful am inceput din vara si pana in toamna sa fac mai regulat capturi in banda ingusta la Soare, in H-alpha, H-beta ,Ca-H si Ca-K, dar in ultima vreme si in He-D3 sau Na-D1/D2.
Au fost zile in care prindeam protumberante si filamente destul de mari si pronuntate, in special in H-alpha ,unde se vad cel mai bine protuberantele, dar si in H-beta, unde filamentele se vand mai fine si fondul discului solar cu textura faina, iar in Ca aspectul discului solar este total diferit de cel in Ha sau Hb, mai intunecos, cu aspect ca de scoarta fisurata. In imaginile pe linia He-D3 discul solar arata cam la fel ca in WB , cu diferenta ca in zona regiunilor active in care apar niste nori mai intunecati slab vizibili de heliu expulzat in urma eruptiilor solare.

Este foarte interesanta spectroheliografia, poti observa detalii sau fenomene care in lumina alba nu se pot observa iar cu experienta si dotarea adecvata (camera si montura buna) si conditii bune, fara vant , cu un astfel de spectroheliograf se pot obtine imagini care se apropie ca claritate de imaginile obtinute cu filtre de banda ingusta care costa foarte mult.

[dmtr69]

O realizare remarcabila. Bravo Iulian!
O intrebare din partea unui afon in domeniu: acest dispozitiv se poate folosi si la analiza spectrala a altor stele?

[zoth]

Foarte fain, felicitari!!
O alta intrebare si de la mine, cum faci scanarea discului solar si cu ce frecventa?

[gpaunescu]

Felicitari!

[valy]

Foarte tare!

Partea nasoala e ca ai o infinitate de lucru ca ai o infinitate de benzi, partea buna e ca ai cu ce.
Spor!

[MariusP]

Dăcât...

[iulian90]

Multumesc tuturor pentru felicitari.

Teoretic spectroheliograful ar putea fi folosit si pentru inregistrarea spectrelor stelare, insa in practica sunt cateva probleme care ar impiedica folosirea spectroheliografului construit de mine la spectrocopie stelara si anume:

-Dispersia foarte mare a spectroheliografului, care imprastie foarte mult lumina de la stele de-a lungul spectrului si care ar necesita o seinsibilitate foarte mare din partea camerei sau o expunere lunga, de ordinul minutelor, ca la astrofotografia DSO, iar la asemenea expuneri seeing-ul este cel mai aprig dusman care strica detaliile, adica liniile spectrale, care s-ar vedea blurate in fel si chip din aceasta pricina.

-Luminozitatea mica a sistemului optic al spectroheliografului , f/15 care duce de asemenea la intunecarea spectrului. Spectroheliograful este conceput sa lucreze cu lumina solara care este cu mult mai intensa decat lumina provenita de la stele.

-Fanta, care mai contribuie si ea la reducerea luminozitatii globale a sistemului optic, si care la spectrocopia stelara nu si-ar mai avea rostul, stelele fiind surse punctiforme.

-Spectrul rezultat la o asemenea dispersie este foarte extins si doar o foarte mica parte ar incapea pe senzorul camerei, cam 1/30-1/40 din spectrul produs de spectroheliograf s-ar vedea pe senzorul camerei, asadar, ar fi nevoie de zeci de imagini pentru a forma spectrul intreg al unei stele si ar dura foarte mult procesarea imaginilor numai pentru o singura stea, ceea ce nu este prea convenabil.


Pentru spectroscopia stelara am deja un alt instrument, format dintr-un reflector de 76/700 si o prisma-obiectiv montat in fata ,care produce un spectru cu o dispersie mica ,dar care incape mai bine pe senzorul camerei si luminozitatea este si ea destul de mare ,incat pot trage capturi la spectrele stelelor cu magnitudini de pana la 4, iar cu o camera mai performanta poate si peste 6.

https://www.astronomy.ro/forum/viewtopic.php?p=221558#221558

Revenind la spectroheliografie, scanarea discului solar o fac de la E la W, la viteze de tracking intre 4x si 8x si setez fps-ul cel mai ridicat la camera astfel incat sa pot aduna cat mai multe "linii" pentru a forma imaginea discului solar la procesare.

Mai jos am pus cateva imagini explicative cu cateva secvente dintr-o captura cu tranzitul discului solar (focalizat pe fanta de obiectivul de intrare al spectroheliografului) prin dreptul fantei spectroheliografului, care in imaginile brute ce contin o mica parte din spectrul solar, centrate pe linia spectrala de interes, de ex. pe H-Alpha, tranzit care se traduce prin aparitia unei benzi luminoase subtiri de-a lungul spectrului care se lateste rapid pe masura ce discul solar inainteaza prin fata fantei ,ajunge la o latime maxima cand meridianul discului coincide cu fanta apoi banda incepe sa se subtieze pe masura ce trece discul solar apoi dispare cand discul a trecut de fanta in timpul tranzitului.
In tot acest timp pe linia centrala (H-alpha) apar niste dungi perpendiculare fata de linia respectiva care par sa se miste, creand un fel de "joc" de lumini, acestea sunt detaliile de pe suprafata solara in banda ingusta care sunt "scanate" intocmai ca la un scanner de xerox, linie cu linie.

Captura video astfel obtinuta se prelucreaza apoi cu un soft special conceput pentru spectroheliografie, care "developeaza" captura extragand sau decupand o arie de pixeli foarte ingusta si lunga ca o dunga, centrata pe mijlocul liniei spectrale de interes si cu aceste linii decupate formeaza imaginea finala a discului solar, linie cu linie, ca la un copiator xerox sau imprimanta. Imaginea finala rezultata astfel se numeste spectroheliograma.

Sunt cateva softuri concepute pentru spectroheliografie ,si anume :

-SHG Main , un soft specializat pe spectroheliografie care da rezultate remarcabile si care usureaza mult procesul de obtinere a spectroheliogramelor.

-BASS , un alt soft care nu e neaparat specializat pe spectroheligrafie, ci in general pe spectroscopie, care cuprinde si spectroscopia de laborator sau spectrocopia stelara, dar are si functia de obtinere a spectroheligramelor. Cu acest soft procesul dureaza mai mult decat in cazul SHG Main, si e putin mai complicat de utilizat.

-IRIS, care iarasi nu e specializat pe acest domeniu dar are si optiunea de prelucrare a spectroheliogramelor. Pe acesta nu l-am incercat inca.

In general fac capturi de cate 1100 cadre la viteza de tracking 4x si la FPS maxim de 30 cadre pe secunda. Din aceste 1100 cadre vreo 900 contin tranzitul discului solar, iar acesta are o forma aproape circulara. Daca maresc viteza de tracking, discul in imaginea finala va aparea turtit la ecuator si alingit la poli, invers, daca micsorez viteza de tracking, discul va aparea latit la ecuator si turtit la poli, acelasi efect se obtine si daca este modificat fps-ul camerei, dar in sens opus; cu cat marim fps-ul peste o valoare anume, cu atat rezolutia pe axa X va fi mai mare decat pe axa Y si cu atat discul va aparea mai latit la ecuator si turtit la poli, iar daca micsoram fps-ul camerei sub valarea corecta, rezolutia pe axa X va fi mai mica decat cea pe axa Y iar discul va aparea mai turtit la ecuator decat la poli. De aceea trebuie corelata valarea fps-ului camerei cu viteza de tracking, pentru ca discul in imaginea rezultata dupa prelucarare sa aiba forma cat mai circulara.
Am incercat si cu metoda cu trackin-ul oprit, insa procedeul dureaza cam mult, discului solar ii trebuie 120-125s sa tranziteze fanta, indiferent de focala sau alti parametri ai instrumentului, in plus este mai sensibil la turbulenta atomsferica decat procedeul de scanare la viteza mare de tracking.

[zoth]

Multumesc pentru explicatii
Daca am inteles bine dupa cum face scanarea, este un instrument exclusiv fotografic, nu face si recompunerea/sinteza imaginii pentru a putea fi folosit si pe post de spectrohelioscop.

Oricum, e grozav, felicitari!
Am inteles de la Tavi ca ai construit si o varianta compacta. Poate ne-o arati si noua cand ai vreme.

Spor!

[GunDALF]

[iulian90]

Intradevar, spectroheliograful este doar fotografic. Pentru vizual, ar trebui un sistem mecanic cu doua fante mobile vibrante, una la intrare, cealalta la iesirea din spectroheligraf pentru a baleia atat fascicolul incident cat si cel difractat de reteaua de difractie.
Principiul este oarecum asemanator cu cel al tuburilor CRT de la vechile televizoare si se bazeaza pe fenomentul de "remanenta" a retinei ochiului uman. Astfel se pot observa vizual imagini monocromatice in banda ingusta.

Sunt mai multe variante de astfel de sisteme opto-mecanice pentru construirea unui spectrohelioscop, in afara de sistemul cu fante vibrante mai exista sistemul cu fante rotative, montate pe un disc actionat de un motor, sau cel cu prisme rotative. Insa toate aceste sisteme necesita multa precizie in constructia lor. Poate in viitorul apropiat voi construi si eu un spectrohelioscop bazat pe sistemul cu fante vibrante sau rotative.

Da, in ultima vreme am construit si o varianta compacta tip "folded", dar cu focala mai lunga ce permite o dispersie mai mare si totodata si imagini mai mari si mai detaliate cu discul solar, pentru ca varianta lunga avea anumite defecte de constructie ce nu le-am putui rezolva, printre care rigiditatea relativ slaba a constructiei,fiind sensibila la vant.
Varianta compacta de spectroheliograf am facut-o cat mai rigida, fiind mai imuna la vant ,dar este mai grea decat varianta lunga.
Am folosit aceeasi retea de 1800l/mm de pe varianta lunga si cateva componente mecanice si optice luate de pe acesta (obiective, cu execeptia celui de 45/550 care a fost inlocuit cu cel de 60/700, sistemul de reglaj pentru reteaua de difractie si suportul acesteia), la noua varianta compacta de spectroheliograf insa am facut si alte componente noi.

Sursa de inspiratie pentru acest tip de spectroheliograf Littrow a fost un articol publicat de un astronom italian pe nume Fulvio Mete.
El a imaginat un astfel de spectroheliograf folosind principiul de autocolimare Littrow, care permitea o constructie mai compacta si mai usoara, cu doar doua lunete (una pe partea de spectroscop, cealalta pentru focalizarea imaginii Soarelui pe fanta partii de spectroscop) decat un spectroheliograf clasic care foloseste 3 lunete (doua pe partea de spectroscop, ca colimator, respectiv analizor, si o a treia luneta pentru focalizarea Soarelui pe fanta) fiind mai complex si mai greu, pentru aceleasi performante si parametri.

http://www.lightfrominfinity.org/VHIRSS/VHIRSS.htm

O alta sursa importanta de inspiratie pentru constructia unui spectroheliograf mai este si aceasta:

https://solarchatforum.com/viewforum.php?f=8

Aici sunt multe topicuri despre constructia unui spectroheliograf, dar si imagini facute de astronomi care si-au construit astfel de instrumente, ori tutoriale despre procedee de achizitie spectroheliograme, reglaje si colimare pentru asemenea instrumente, etc.

[dragos.n]

Foarte interesant. Felicitari pentru realizari, Iulian, cat si celor care te-au ajutat.

[tudor]

Auzisem mai demult de la Tavi de realizarea asta a ta! Acum o vedem și prezentata mai in detaliu aici. Felicitări Iulian și ai toată admirația mea!

[Erwin]

@Iulian

Bravo, felicitări! Ai muncit enorm anul acesta la construcția, îmbunătățirea și utilizarea instrumentului, precum și la studiul teoretic necesar pentru a-l putea exploata corespunzător. Mulțumim pentru prezentare și explicații. Spor și cer senin!

@All
În primul rând doresc să mulțumesc încă odată celor care au ajutat la construcția instrumentului prin donații de componente și materiale precum și bani pentru achiziția unei camere mai performante, ASI178MM.

Iulian dovedește cu prisosință că poți deveni specialist și fără să fii profesionist. Este un autodidact tenace!

L-am rugat pe Iulian să nu posteze încă imaginile obținute cu ultima variantă de spectroheliograf, de calitate foarte bună, pentru că vor constitui baza pentru un articol și până la publicare trebuie să păstrăm o doză de confidențialitate. Așadar, vă rog să aveți puțină răbdare.

Cu camera nouă sper să obțină imagini solare în diferite lungimi de undă de calitate mult mai bună, utilizabile în articole științifice.

[MrSpace]

Foarte tare acest proiect.

Felicitari tuturor celor implicati

Cat despre articol sper sa il postati pe linkedIn spre a fi apreciat de toata comunitatea stiintifica, dupa modeul din link: https://www.linkedin.com/feed/update/urn:l...551015424/

[catalin dumitru]

Super fain !!

Se pare că trebuie să pun deoparte mățăraie optică pentru următorul proiect al lui Iulian . Poate mai pică între timp câte ceva de la vreo casare . Deși , spectrofotometrele cu absorbție atomică mai noi , sunt făcute mai cu ieftineală .

Toată stima pentru efort și răbdare !!