SEEING y FWHM

ESCALA PARA CONDICIONES DE VISIBILIDAD ATMOSFERICA

Tema en experimentación y aportes concluyentes en breve...

·  INDICE

• DEFINICIÓN

• COMENTARIO en VOZ ALTA

  • DIMM ( Differential Image Motion Monitor )

  • MEJORA de la RSR

  • SEEING y FWHM

  • QUEDA por ACLARAR  (está en proceso de estudio...)

• ESCALAS

  • ANTONIADI

  • BORTLE

  • PICKERING

    • IMAGENES  de Damian Peach con software y CCD

    • TABLA_06 -  arc.seg. del FWHM, Resolución equipo y Fondo de cielo  

• EN DONDE OBSERVAR

  • LUGARES ACONSEJADOS

  • LUGARES con DIFICULTAD

  • CURIOSA PREDICCIÓN

  • PRACTICA CASETA DESMONTABLE, PARA SALIDAS DE OBSERVACIÓN...

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ALGO SOBRE SU DEFINICIÓN

El SEEING (o visión) es un término utilizado en astronomía para referirse al efecto distorsionador de la atmósfera sobre las imágenes de objetos astronómicos. 

El SEEING está causado por turbulencias atmosféricas causando variaciones de densidad, que deforman el camino óptico recorrido por los rayos de luz de objetos exteriores a la atmósfera. 

El SEEING se mide mediante la mejor resolución angular posible en unas condiciones dadas. Las mejores condiciones de observación dan un diámetro de seeing de 0.4" segundos de arco en observatorios situados a gran altitud como en Mauna Kea o en La Palma; 

• En los observatorios situados a baja altura es habitual que el SEEING nunca descienda de 1" ó incluso que sea superior, dependiendo de la turbulencia local. (ver TABLA_06)

COMENTARIO en VOZ ALTA

Y pregunto, en lugar de intentar sacar esos halos que aparecen, por medio de software agresivo que no deja de ser un maquillaje ¿No sería mejor estudiar, el por qué se obtuvieron? y con ello sacar conclusiones sobre la composición apropiada del Telescopio para esa toma, 

• con una resolución en segundos de arco aproximadamente de ± 1/3 del valor FWHM del Seeing, en ese momento, por tanto resolución ± 3 veces mejor.   

Ver en este Tema su Aporte experimental

Por ejemplo, conociendo la resolución en seg.arc. del Telescopio para esa composición utilizada, comparándola con la FWHM del Seeing en ese momento y la altura el objeto sobre el horizonte, por el natural efecto de la refracción, etc., etc., y Seeing variable: según la noche y a que altura del cenit apuntemos tendremos un Seeing u otro, esto afectará al umbral de píxel muerto que necesitemos. 

Lo ideal es fotografiar a los objetos en tránsito, es decir en su posición optima de mínima turbulencia. 

Es mi particular opinión, para averiguar el por qué están esos halos molestos en la original naturalmente y que reflejan una realidad de la captación en ese momento... y que comporta también una precisión equívoca en el seguimiento automático, por tomar una medida de la estrella algo inflada, lo que puede averiguarse con el estudio evolutivo en el tiempo del Centroide, en un guiado por método FFT, más información en Operativa del K3CCDTools.

Ello tiene importancia, en la configuración del Telescopio, porque de nada sirve conseguir una configuración de p.e. 1,25 seg.arc. por pixel, si la atmósfera p.e. debido a su turbulencia, altura sobre horizonte, etc., aporta un Seeing (FWHM) de p.e.  ± 3,75 seg.arc., ya que los detalles a observar están en estos p.e. 3,75 seg.arc., y ni que decir tiene en el seguimiento por software y cámara

RESUMIENDO:  SEEING y FWHM -  Full widht at half maximum -

QUEDA POR ACLARAR (está en estudio...)

• Aportar para cada valor de las imágenes sobre calidad de las estrellas observadas, la FWHM de cada una de las escalas

  ...
  	Ejemplo variación de Seeing-FWHM en una noche concreta
  	pulsar imagen para ampliar

   orientativas en la escala de Pickering del 1 a 10, que en principio es óptica, y pasarlo a valores obtenidos con las CCD, lo que facilitará enormemente el conseguir la composición idónea de nuestro equipamiento, para obtener una resolución del Telescopio apropiada y que permita trabajar entre 2 y 4 arc.seg.

• Como orientación de una composición apropiada, diríamos que DF / mm del pixel = 100 para obtener una resolución de trabajo, del orden de los 2 arc.seg.

• Indispensable conocer la   magnitud en arc.seg. del Fondo del cielo  que será la magnitud por brillo del cuadrado observado de un arc.seg. de lado, por ejemplo; Una noche buena para la observación nos aportará  una magnitud de 17,8 arc.seg.²  lo que nos ayudará mediante la relación señal ruido SNR, la magnitud conseguible.

• Antes que nada, gracias por interesarte en este Tema,

  Veamos el planteo en el que estamos implicados Ramón Naves, José Luis Lamadrid, y yo personalmente como impulsor del Tema, con la ayuda conceptual en principio de Damian Peach, Ignacio de la Cueva y Daniel Verschaste, tiene el siguiente principio:

  • Está claro que dependiendo de la “característica de cielo”, veremos mejor o peor un Objeto, resaltando y permitiendo grabar más o menos sus detalles

  • Característica, que nos hará actuar en principio, con una u otra configuración del Telescopio al que hemos situado una CCD

  • Y por último para "escanear" con la CCD ese Objeto a observar, la resolución por píxel en “segundos de arco”, conseguida con la composición del Telescopio, será indispensable

  Por tanto, efectuando el planteo al revés, si con un sistema sencillo como pueden ser las imágenes de Damián Peach efectuadas por software y por tanto no reales, las conseguimos obtener reales, lo que tendremos es la magnitud “segundos de arco” necesaria en ese momento, lo que simplemente dividiendo por ± 2,5 nos indicará la resolución por píxel en “segundos de arco”, que deberemos conseguir en ese momento y Objeto a observar, con nuestro equipamiento.

  _____

  Ramón Naves, utiliza este sistema diariamente, p.e., para captar los Cometas y yo personalmente, unos días trabajo a F30 y otros hasta F3,15 dependiendo de lo que desee estudiar y dependiendo del Seeing en su punto FWHM, lo que es una línea metódica a seguir de trabajo.

  • Por tanto cuando tengamos las 10 imágenes de Pickering con valores de “segundos de arco”, cualquiera en ± 1,5 minutos podrá al dividirlo por ± 2,5 y conseguir la configuración de Telescopio apropiada para ese momento y Objeto a observar.

  Cuando lo tengamos terminado el estudio de Seeing (José Luis Lamadrid indica tardará ± 10 meses por razones de su aplicación para otra importante y profesional cuestión y yo personalmente ± 3 actuando sobre “ALTAIR 53 a Aql”, “Fondo de Cielo”, etc. ), las brindaremos a todos para su uso orientando, práctico y rápido.

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  SOBRE TU POSIBLE COLABORACIÓN

  Por tanto si tuvieses tiempo de efectuar unas 10 captaciones simples de “ALTAIR 53 a Aql” o cualquier objeto de difícil captación en el Cielo profundo,  y por tanto con diferentes calidades climáticas, anotándolas a priori y me las remites, por e-mail (representa unos 15 min. por día solamente), obtendríamos más valores en píxeles, que una vez tabulados y elaborados convenientemente me proporcionarán, los “segundos de arco” de cada una de las imágenes y por ende su ubicación del 1º al 10º de la escala de Pickering,

  • Si te interesa colaborar, antes te indico unas ciertas premisas de trabajo, para que en todas tengamos el mismo procedimiento, Indicando para cada trabajo:

    • Ø y DF del Telescopio

    • Tamaño en µm del píxel de la CCD utilizada

  • Resolución obtenida: 

    • Teórica, Real y FWHM

  • Magnitudes obtenidas en:

    • Box 10 x 10

    • Fondo de Cielo

    • INT empleado en segundos

    • Objeto captado

  • Fecha

  • Nombre del Autor

• Naturalmente en el desarrollo del Tema, constará el nombre de los Colaboradores

Ya comentarás y muy agradecido por interesarte en el Tema., viendo como ejemplo la base de datos "BD" de la TABLA_06 indicada en este Tema, donde ya constan las aportaciones recibidas

--  Mi agradecimiento en este Tema por la colaboración de Ramón Naves de MPC 213

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ESCALAS PARA EVALUAR CONDICIONES de la ATMÓSFERA

Existe una serie de factores que pueden afectar, de diverso modo, tanto positiva como negativamente, la observación astronómica.

Uno de los más importantes es la atmósfera de la Tierra, la cual y además, está dominada por otra serie de factores que determinan su transparencia, estabilidad y la calidad de la visibilidad, que percibirá el observador localizado bajo su manto protector.

En diferentes momentos o a distintas elevaciones sobre el horizonte, un mismo objeto astronómico puede presentar apariencias totalmente dispares (e incluso no verse por completo) dependiendo de las condiciones que caractericen ese medio gaseoso.

Para evaluar las condiciones de la atmósfera al momento de llevar a cabo una actividad de observación, los astrónomos aficionados usualmente emplean ciertas escalas valorativas que han sido diseñadas para dicho propósito.

Además de las condiciones meteorológicas, la visibilidad se ve influida frecuentemente de modo notable, por la topografía local, y por tanto deberemos desestimar para la observación.

• PICKERING

Existe una escala subjetiva del 1 al 10 en la que los aficionados ha registrado las condiciones cualitativas de visibilidad atmosférica "Seeing", valorándolo en segundos de arco mediante el sistema del FWHM, con el 1 como desesperanzado y el 10 como perfecto.

La idea sobre que es lo que significa cada número es muy variada.

Con el interés de uniformizar se presenta a continuación la escala descrita por William H. Pickering (1858-1938) del Observatorio de Harvard.

Pickering usó un refractor de 12.5 centímetros.

Sus comentarios sobre sus discos y anillo de difracción tuvieron que ser modificados para instrumentos mayores o menores, pero son un punto de arranque:

1   -  MUY POBRE

La imagen de la estrella es generalmente del doble del diámetro del tercer anillo de difracción si este puede verse; imagen estelar de 13" de diámetro.

2   -  POBRE

La imagen ocasionalmente es del doble del diámetro del tercer anillo (13").

3   -  TIENDE A POBRE

La imagen es de cerca del diámetro del tercer anillo (6.7") y más brillante en el centro.

4   -  POBRE A JUSTO

El disco central de difracción de Airy es a menudo visible; A menudo se ven en las estrellas brillantes arcos de anillos de difracción.

5   -  JUSTO

El disco de Airy es siempre visible; en las estrellas brillantes se ven frecuentemente arcos.

6   -  JUSTO A BUENO

El disco de Airy es visible siempre; constantemente se ven arcos cortos.

7   -  BUENO

Disco nítido definido algunas veces; anillos de difracción vistos como arcos largos o círculos completos.

8   -  BUENO A EXCELENTE

Disco siempre nítidamente definido; anillos vistos como arcos largos o círculos completos, pero siempre en movimiento.

9   -  EXCELENTE

El anillo interno de difracción es estacionario. Anillo exteriores momentáneamente estacionarios.

10  -  EXCELENTE A PERFECTO

El patrón de difracción completo es estacionario.  

En esta escala, se considera en principio, que un SEEING de:  

TABLA_06

Cabe destacar la posibilidad de obtener en base a los arc.seg. del FWHM del Seeing en ese momento, la 

• Resolución a conseguir con el equipo, una vez situado el Ø del Telescopio utilizado, para obtener los datos correspondientes.  

En el PDFde este enlace Ø 12" o Ø 8"  se presenta y a título de ejemplo, una de las tablas obtenidas, con sus diversos aportes de Resolución a conseguir para un Telescopio en concreto y el Fondo de Cielo capturable, 

• La definitiva y supeditada al Ø de nuestro Telescopio, la obtendremos en el enlace  TABLA_06 y en la misma podremos situar el Seeing, que tengamos en ese momento de la observación, obteniendo los referentes para una resolución recomendada y otros de interés, que nos facilitarán la composición de nuestro Telescopio.

• En las tablas se obtiene para cada unidad SEEING del 1 al 10, sus valores aproximados en segundos de arco del FWHM, más la RESOLUCIÓN en arc.seg. a la que debe tender el equipamiento, para una captación u observación óptima.

Y en base a experiencias, para la composición del Telescopio con los segundo de arco por píxel de resolución, poder conseguir la imagen de interés, con el máximo de detalles. 

IMAGENES 

Orientativas, de como se verá una estrella, que atraviesa diferentes turbulencias y que han servido de orientación visual, para confeccionar la escalada de Pickering. 

Simulación obtenida con software "Aberrator 3.0" por  Damián Peach y por tanto sin intervención de Telescopio ni cámara.

Cabe destacar el esfuerzo realizado por Damián Peach, para situar imágenes del Seeing, sobre diferentes captaciones de Júpiter, mediante un filtro verde, acoplado a su CCD SKYnyx cámara acoplada a su Telescopio Celestrón C14, presentado en su "A Modern Scale of Astronomical Seeing for Imagers" 

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• ANTONIADI

La escala de Antoniadi, a diferencia de la de Pickering, evalúa la atmósfera basándose en la apariencia del objeto bajo estudio. Ésta otorga valores del 1 al 5 utilizando números romanos. Contrario a la anterior, los números de menor valor denotan mejores condiciones atmosféricas

1. Visibilidad perfecta, con muy pocas ondulaciones.

2. Pequeñas ondulaciones, con momentos de calma que se extienden por varios segundos.

3. Visibilidad moderada, con mayores ondulaciones.

4. Pobre visibilidad, con ondulaciones constantes y perturbadoras.

5. Muy pobre visibilidad, apenas permitiendo observar lo suficiente como para hacer un dibujo.

Muchos astrónomos aficionados utilizan una de estas dos escalas para describir las condiciones del cielo al momento de hacer sus observaciones (la selección es generalmente subjetiva).

Ambas escalas se pueden asociar con equivalencias:  

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• BORTLE 

En febrero / 2001, por tanto la clasificación más reciente sobre calidad del cielo y con ello posibilidad de ver y poder observar, John E. Bortle ideó esta escala apropiada en cierto modo a las circunstancias actuales, en las que la "Contaminación Lumínica" está en todas las ciudades.

-- Tabla Bortle, fuente aporte Wikipedia

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EN DONDE OBSERVAR

• LUGARES con DIFICULTAD

• Hondonadas estrechas

• Laderas de montañas

• Cimas de alturas aisladas

• Y de forma general, en donde la configuración del terreno favorece el flujo ascendente o descendente del aire, la observación se ve siempre dificultada, especialmente para Estrellas dobles, que requieren la apreciación de distancias angulares muy reducidas.

• Otro tanto puede decirse de los terrenos húmedos, que favorecen rápidas evaporaciones o la formación de capas de niebla

• Así también los lugares próximos a alguna fuente importante de calor natural o artificial, que produciría rápidos movimientos ascensiones del aire, aumentando su turbulencia.

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• LUGARES ACONSEJADOS

De todo ello se deduce que los lugares más adecuados para la observación, son:

• Los moderadamente arbolados,

• Recubiertos de vegetación baja, césped al que se ha regado previamente

• De terreno suelto, preferiblemente arenoso.

Todavía mejores, aunque difícilmente accesibles,

• Ciertas regiones de alta montaña,

• Internas de grandes desiertos.  

• CURIOSA PREDICCION

Cuando pasa un avión a reacción y ... aparecen:

• Las ESTELAS de CONDENSACIÓN, son el pronóstico de cambios de tiempo

• No deja ninguna estela, o ésta desaparece con rapidez

  Es un pronóstico de buen tiempo, indica que la atmósfera está muy estable.

• Pero si la estela persiste mucho tiempo, 

  Quiere decir que el avión está pasando por una capa aire bastante húmedo.

  Esto podría significar que se acerca tiempo revuelto o tormentoso "en unas ± 5 horas", sobre todo si en el cielo hay muchas estelas producidas por los motores de aviones y nubes tipo cirros, que son esas nubes muy altas, delgaditas y muy blancas que parecen "sábanas" algodonosas muy finas y que están a veces hechas jirones

• PRACTICA CASETA PARA SALIDAS DE OBSERVACIÓN

Evidentemente una de las preocupaciones de todos, es disponer de una protección contra diversas inclemencias climáticas puntuales, tanto en una terraza o patio, como en nuestras salidas Star Party.

Y navegando por Internet he encontrado esta imagen cuya comprensión, solución y utilidad, saltan a la vista y que podemos confeccionarla en breve tiempo con simples tubos de 1,25 m roscados en sus extremos, a diversas "T" roscadas, que amparan a tubos superiores, etc., y todo ello ensamblado en poquísimo tiempo, más recubierto con plástico, nos aportará un domo francamente interesante, que nos priva de las inclemencias.

Ver la imagen para confeccionarla y con un poco de paciencia, más cierta originalidad..., que obviamente no nos falta en este nuestro hobby, se monta y desmonta, conservando todo el conjunto en una bolsa diseñada a propósito, que cabe en cualquier maletero.

• Naturalmente mi felicitación al aficionado anónimo, que tuvo la feliz idea y nos la brinda, esperando se ponga en contacto para solicitarle más detalles sobre su construcción y poder situar su nombre.

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