17.11.2024

Maapallon pyöriminen

Edellisen blokkauksen jälkeen olen perehtynyt lisää Äänisen rannan kalliopiirroksiin ja tullut entistä varmemmaksi, että siellä näkyvät ns. kuukuvat on tulkittu väärin eivätkä millään tavoin liity johonkin  salaperäiseen siellä harjoitettuun kuun palvontaan. Ne ovat vain pelkkiä muistiinpanoja paikalla nähdyistä auringonpimennyksistä, joista varsinkin se rengasmainen on kaiken lisäksi myös erittäin taitavasti nakuteltu kallioon. Tietojeni mukaan se on myös vanhin pimennys koskaan, mistä nykypolville  on säilynyt tietoa ja antaa ainutlaatuisen mahdollisuuden tarkentaa monia maapallon pyörimiseen liittyviä kysymyksiä. Tässä blogissa kerron, mitä olen itse saanut aiheesta irti.

Kuten edellisellä kerralla kerroin, vanhoja pimennyksiä on nähty satoja kilometrejä sivussa niiden lasketuista näkymäalueista. Ne ovat kyllä tapahtuneet laskettuun aikaan mutta menneisyydessä maapallo on pyörinyt nopeammin ja laskettu paikka on ehtinyt alta pois.  Laskettuun paikkaan on tehtävä Delta T:n nimeä kantava korjaus, jotta tiedetään, mitä paikkaa Kuu on oikeasti varjostanut. Aihetta on tutkittu paljon ja kehitelty kaavoja virheen korjaamiseksi. Nasan sivustolla niitä on jopa 13 kpl, joiden avulla se on menneitten pimennysten näkymäalueita laskenut. Jos pyritään sekuntien tarkkuuksiin tämä voikin olla tarpeellista mutta eihän meillä menneisyyden  pimennyksistä näin tarkkoja havaintoja ole. Itse olen puristanut laskun yhteen kaavaan ja oletan sen yhtä tarkaksi kuin mikä tahansa muu,  joka kattaa saman aikaskaalan.  Alla kuva ja kaava noista vuosista.

Kuva 1.

Kuva on laadittu ohjelmalla TableCurve  ja sen löytämä kaava korreloi täydellisesti alla olevan taulukon  aineistoon (r²=1). Kuvan laatimisen jälkeen aineisto tosin on  kasvanut mutta saavutetun korrelaation vuoksi en ole pitänyt tarpeellisena lisätä enää uusia havaintoja analyysiin mukaan.

Paikka        sijainti        pimennys       koko Delta T
             °       °    vuosi*kk*pv*LMT h       ΔT sek.
Peri Nos  E36.021 N61.406 -4278*06*07*11.317 A95% 140588
Peri Nos  E36.021 N61.406 -4260*06*17*19.067 A94% 139573
Peri Nos  E36.021 N61.406 -4233*07*19*13.100 A93% 138056
Zhenxun¹ E112.679 N36.00? -2136*10*22*07.650 A96% 49990
Ugarit    E35.782 N35.602 -1374*05*03*05.567 100% 30573
Anatolia  E35.000 N39.000 -1311*06*24*12.750 100% 29220
Qhufu     E117.00 N35.650  -708*07*17*15.517 101% 18111
Babylon                    -401*01*18*11.23  101% 13647
Xian      E108.90 N34.300  -180*03*04*14.900 101% 10883
Babylon   E44.420 N32.540  -135*04*15*08.467 101% 10365
Babylon                      -9*06*30*14.33  101% 8992
Antioch²  E36.167 N36.200   346*06*06*06.700 101% 5727
Nisibis²  E41.217 N37.067   346*06*06*07.083  99% 5727
Konstan.  E28.976 N41.012   418*07*19*13.317  95% 5166
Ateena    E23.720 N37.970   484*01*14*07.833 101% 4686
Antioch³  E36.167 N36.200   601*03*10*10.708  93% 3893
Niki³     E30.850 N30.417   601*03*10*10.004 100% 3893
Teleda    E36.800 N36.350   693*10*05*09.341 100% 3325
Dallas    W96.780 N32.800  2042*04*08*12.724 101% 73

¹) paikan leveysaste epävarma  ²)  ³)  Molemmat mahdollisia historialliseksi havaintopaikaksi


Paikka sarakkeen nimeä klikkaamalla pääsee taulukosta linkkiin, josta sen tiedot on haettu. Delta T sarakkeen arvot on laskettu ohjelmalla PcAllakka, samoin pimennyksen koko ja sarake LMT
eli paikallinen keskiaurinkoaika pimennyksen maksimivaiheen aikana, kun ajan yksikkönä on tunti (h). 


Tämäkin kaava oli kuitenkin mielestäni vielä turhan mutkikas eikä antanut mitään vihjettä, miksi ΔT muuttuu juuri havaitulla tavalla. Koska sitä  näytti kuvaavan kolmannen asteen funktio, oli selvää, ettei maapallon hidastuvuus ainakaan vakio voinut olla. Siksi tuntui järkevältä olettaa että hidastuvuus muuttuisi kaavan  kaavan hid. = f + gt mukaisesti. Tällä oletuksella saammekin Delta T:lle kolmannen asteen käyrän, joka teoreettisesti laskien on

(1)                       ΔT = 36525t(f + gt/2)dt  =  36525 (ft²/2 + gt³/6) + C.

Kaavassa ajan yksikkönä i on juliaaninen vuosisata mistä johtuu tuo kerroin 36525 eli päivien luku tuossa ajassa. Jos ajan alkuhetkeksi otetaan vuosi 1900 ja voimme taulukon arvoilla ratkaista  kertoimien arvot kaavassa (1), jolloin  

                              = 1.045 ms/cy g= 0.047 ms/cy² ja C=44.87s,

jotka  kaavaan 1 sijoitettuna antavat PcAllakan käyttämän kaavan

(2)                      ΔT = 44.87s  + 19.0841 t² - 0.2872 t³. 

Vaikka PcAllakka onkin vielä virkeä vanhus, on se kuitenkin vain kotimikron sovellus, jota ei ole päivitetty vuosikymmeniin, joten vertailun vuoksi tein analyysin myös  NASAn käyttämistä arvoista, jotka perustuvat  L.V. Morrison ja  F.R. Stephensonin   tutkimukseen  vuodelta 2004. Alla TableCurven kuva siitä.

Auringonpimennyksistä johdettu Maan pyörähdysajan muutos.
Punainen piste Peri Nos havainto PcAllakan laskemana.

Kuvassa näkyvä punainen piste oli mukana vain vertauksen vuoksi ja osallistui analyysiin vain yhden promillen painoarvolla.


Kuvissa käyrien korrelaatiot ovat hyvät koska perustuvat kaikki samaan PcAllakan käyttämään kaavaan (2). Ohjelman oletettu tarkkuus on +- 1 minuutti,  ΔT:n epävarmuuden vuoksi sitä ei ole voinut tuota tarkemmin testata edes vanhoillakaan havainnoilla. Vuoden -135 pimennys on kuitenkin poikkeus, jos oletamme edellä johdetun  Delta T:n kaavan oikeaksi. Pimennyksen täyden vaiheen aikana Jupiterin kerrotaan  näkyneen silloin Kuun lähellä, myös Mars, Venus ja Merkurius olivat edelleen näkyneet tultuaan esiin jo aikaisemmin pimennyksen osittaisen vaiheen aikana. Lisäksi muistiin oli merkitty pimennyksen alkaneen 96 minuuttia auringon nousun jälkeen ja kestäneen 140 minuuttia. Pimennyksen täydellinen vaihe oli siis ollut 166 minuuttia auringon nousun jälkeen eli 8:20 paikallista aikaa, jos luotamme PcAllakan laskemaan nousuaikaan. Alla tämän ohjelman näkemys tapahtumasta.

Auringon pimennys Babyloniassa, kuvassa myös Jupiter.  Kuvan ulkopuolella
oikealla ylhäällä olisi vielä Mars ja alhaalle vasemmalla Merkurius ja Venus
.

Kuvasta näemme, että Jupiter on hienosti mukana mutta laskettu aika eroaa hieman ilmoitetusta. Myös PcAllakan laskema pimennyksen kesto, 134 m, poikkeaa ilmoitetusta 140 m. 

Eroista huolimatta pidän testiä onnistuneena eivätkä erot välttämättä kerro ohjelman huonosta laskutaidosta. Eroja voi syntyä myös, jos todellinen havaintopaikka on ollut eri kuin ohjelman käyttämä. Myös Delta T:n kaava voi olla vialla eivätkä nuo muistiin merkityt lukematkaan välttämättä täysin oikeat ole tai savitaulusta oikein luettu. Monissa tapahtumasta kertovista jutuista  sanotaan mm. auringon heittäneen silloin varjon lounaasta koilliseen!

 






Nasa delta T
https://eclipse.gsfc.nasa.gov/SEcat5/deltatpoly.html
NASAn taulukko
https://eclipse.gsfc.nasa.gov/SEhelp/deltaT2.html



31.10.2024

Vanhaa kamaa


Osui kesän aikana eteen vanha tuttu Wolmari Isopaljo, armoitettu tarinan kertoja ja hyvä ystävä. Kertoi kirjoittavansa tarinaa netin salaliittoteorioista ja tausta-aineistoon perehtyessään oli törmännyt enkelin kuvaan Äänisen rannan kalliopiirroksissa, UNESCOn maailmanperintökohteessa Site 1070 - RUS.  Nettihän on täynnä vanhoja enkelitarinoita, joissa muinaiset alienit ovat käyneet maassa opastamassa alkuasukkaita. Kaivoi  kuoma innoissaan kännyä ja kysyi mielipidettä. 



Kertoi piirroksen  olevan Äänisen itärannan pirunnokalta ja veti varmemman vakuudeksi esiin vielä  linkin, jossa alue esiteltiin. Kun en tarpeeksi innostunut, pääsi lopulta varsinaiseen asiaan. Alueellahan myös on useita aurinkoa ja kuuta esittäviä piirroksia, joiden merkitystä arkeologit ovat kilvan ihmetelleet. Wolmari päästi röhönaurun ja kertoi kuinka typeriä teorioita oli esitetty vaikka kuvat ihan ilmiselvästi esittivät vain tavallisia  auringonpimennyksiä, osittaisia ja täydellisiä, yksi jopa rengasmaista.


Ja toden totta, jo piti vanhan jääränkin yhtyä Wolmarin ilonpitoon. Miksi noin selvää yhteyttä ei  aikaisemmin ole huomattu. Jalkojakin oli kuviteltu vain auringon säteiksi vaikka eihän se aurinko ilman jalkoja olisi entisaikaan osannut edes taivaalla  kulkea.

Tietojen mukaan piirrokset ovat vuosilta 5000 - 4000 eKr. ja Wolmarin pyynnöstä otin työkseni selvittää, olisiko tuona ajanjaksona voitu alueella nähdä kuvan kaltaista rengasmaista pimennystä. Wolmari tiesi, että nuorena miehenä olin laatinut ohjelman PcAllakka, joka oli jopa julkaistu.  Vaadittu aikaskaala tosin oli reilusti yli ohjelman lupaaman tarkkuusalueen mutta pienin varauksin aloin kuitenkin hakea ja löytyihän niitä, jopa kolme kappaletta. Alla kuva vanhimmasta niistä




Toinen tällä alueella näkynyt rengasmainen pimennys on ollut 4261 kesäk. 17 eKR ja kolmas
19. heinäk. 4234 eKr. Samalta sataluvulta löytyi  vielä  13 kpl  yli 40% pimennystä  ja pienempiä pilvin pimein mutta muita rengasmaisia ei haaviin tarttunut, ei vaikka laajensin hakualuettakin molempiin suuntiin. PcAllakan kuvat näistä isoista on tuolla.

Totuuden nimessä on kuitenkin sanottava, että korjasin tuota kuvassa näkyvän dT:n kaavaa hieman. NASAn kaavoilla  sen arvo olisi ollut 118974 sek. Ero on suuri, koska aikaskaalakin on suuri. Tuo  Delta T tarkoittaa maapallon pyörimisen hidastumisesta aiheutuvaa virhettä pimennyksen näkymisalueen pituusasteessa. Jos katsomme menneisyyteen, maa on silloin pyörinyt nopeammin ja laskettu paikka on ehtinyt alta pois. Hidastumiseksi NASA on olettanut  n. 0.0017 sek/vuosisata,  PcAllakassa sen korjattu arvo on n. 0.0023 sek./vuosisata. Molemmat ovat pieniä  mutta, kun ne tuhansien vuosien aikana vaikuttavat joka päivä ja kasvattavat virhettä korkoa korolle periaatteella, on tulos sitten tuo minkä alla olevasta kuvasta näemme. Vuoden 4279 kesäk. 7 eKr oli Delta T jo 140637s =1pv 15h 3m 57s.



Kuvassa punainen käyrä esittää Delta T:n muutosta NASAn arvoilla laskettuna, keltainen on PcAllakan uusitun kaavan tuottama tulos.  Siinä NASA arvojen lisäksi  on käytetty kaikkia ennen ajanlaskun alkua löytyneitä historiallisia pimennyksiä ja laskettu niille uudet Delta T:n arvot. Alla taulukko niistä. 

      Paikka     Aika       Pituus    Leveys   Delta T

   Peri Nos -4278*6*7    E  36.02  N 61.41  140637 sek.
   Peri Nos -4260*6*17   E  36.02  N 61.41  139622
   Peri Nos -4233*7*19   E  36.02  N 61.41  138106
   Zhenxun  -2136*10*22  E 112.68  N 36.00   50029 
   Ugarit   -1374*5*3    E  35.78  N 35.60   30582
   Anatolia -1311*6*24   E  35.00  N 39.00   29225  
   Chufu     -708*7*17   E 117.00  N 35.65   18088
   Xian      -180*3*4    E 108.90  N 34.30   10835  
   Babylon   -135*4*15   E  44.42  N 32.54   10316






PS.
PcAllakan taival alkoi vuonna 1987, jolloin Toptronics osti 4 kpl sen Amstrad kotimikrolle laadittuja ohjelmalevykkeitä. Vuonna 1990 WEILIN+GÖÖS tuli mukaan ja antoi sysäyksen laatia ohjelmasta myös PC-koneissa toimiva versio, Versio n:o 1.10. Ohjelman kaupallinen tarina päättyi tähän mutta omaan käyttöön sen koodia on ajoittain muokattu. Nykyinen versionumero on 4.0. Valitettavasti se toimii enää vain DOS Boxin kanssa mutta on silti nykyäänkin vielä paljon nopeampi kuin alkuvuosinaan sen aikaisissa koneissa.  Vanhassa kotimikrossa uuden paikan lasku kesti yli 30 s mikä nykyään tapahtuu sekunnin murto-osissa. Alla vielä kuva vanhasta Ammusta ja sen käsitys tuosta em. Babylonin pimennyksestä.


Hyvin vaan pelittää vanha Ammu vaikka onkin jo pölyn peitossa.




Lisää kuvia ja linkkejä täällä













4.10.2023

Kännyn telejatko 5€



Kas, tupsahti nettiä selatessa tuollainen eteen.


Ei ollut hinnalla pilattu ja alkoi kiinnostaa, kun kiikarilla katselu on karsastuksen vuoksi käynyt ikääntyessä hankalaksi. Euron lisähinnalla vekottimeen sai vielä telineen, jonka avulla sen voi kiinnittää vaikka telejatkeeksi kännykkään. Paljoa en tuotteelta odottanut mutta teline kiinnosti ja sen avulla saisi ainakin kännykän kiinni kamerajalustaan, joten otin riskin ja tein tilauksen enkä ole katunut.

Tarjottu monokulaari on paljon pienempi kuin tavallinen kiikari, jota  kuitenkin joutuisin itse  käyttämään toinen silmä kiinni. Tilaamani yksilö painaa vaivaiset 38g ja mahtuu vaikka nyrkkiin, jolloin sitä mukava käyttää vaikka pidempikin tovi. Päiväkäyttöön objektiivin kokokin on ihan riittävä eikä tuo tarpeetonta painoa katseluun.  Sen laatu voisi kyllä olla parempi, omassani on pientä värivirhettä, mutta paljain silmin sitä tuskin huomaa. Valokuvissa virhe kyllä erottuu mutta ei kovin pahasti. Arvioikaa itse. Alla kuva omalta takapihalta 6 metrin etäisyydeltä sekä osasuurennus siitä samaan kokoon kuin samalta paikalta telejatkeella kuvatun otos. Pikselien määrä kaikissa kuvissa on sama. 

Tiainen kuvattuna telejatkeella ja ilman



Ohessa kuva monokulaarista kännykkään ja jalustaan kiinnitettynä. Jalustan käyttö oli pakko, ilman sitä hommasta ei tullut yhtään mitään. Kameran oma optinen zoomi on nelinkertainen ja, jos sen päälle  asettaa vielä 8 kertaisen telejatkeen, ei kenenkään käsi ole kyllin vakaa onnistuneen kuvan ottamiseen. Oma kännyni ei käsivaralta osannut edes tarkentaa ja laukaisunapin hipaisukin täristi kuvaa niin, että  katsoin suosiolla myös ajastimen käytön pakolliseksi.

Kännykkäteline on muutoin asiallinen mutta jalustaan sitä ei telejatkeen kanssa saa kiinni. Sitä varten piti väsätä ja liimata oma lisäosa,  jonka turvaksi ja kaunistukseksi laitoin vielä  mustan ilmastointiteipin. Ensimmäinen yritys ilman liimausta petti ja känny putosi lattialle.  Nyt teline toimii ja soveltuu max 10 mm vahvalle ja 63-78 mm leveälle kännykälle. 

Telejatkeen sijoittelussa kameran eteen pitää kyllä olla tarkkana. Jos se on vähänkin sivussa, näkyy se heti kuvassa. Ei välttämättä kuvaustilanteessa mutta valmiissa kuvassa virhe aiheuttaa epäterävyyttä kuvan eri osiin. 

Ohessa vielä pari testikuvaa taivaalta.




















14.11.2021

Isän päivän ratoksi

Kirjoitin keväällä pikkuplaneettojen ja komeettojen havaitsemisesta ja yllytin lukijoita laajentamaan harrastustaan tähän suuntaan. Kukaan ei kuitenkaan  ole vielä  reagoinut mutta Turun Ursan Cereksen nro 64 sivuilta löytyy sentään Jani Laasasen kuva Plutosta, jonka kuvateksti kertoo otetun viime syyskuussa Kevolan tähtitornilla. Valitettavasti kuvanoton tarkempaa ajankohtaa ei mainita, joten  tieteellisessä mielessä  kuva on arvoton, ellei sitten Janilla itsellään ole aika  muistissa. Alla Janin kuva Cereksen sivulta kopioituna.

Kuva1. Pluto kuvattuna Kevolassa syyskuussa 2021

Isän päivän ratoksi otin haasteeksi selvittää, milloin tuo  kuva olisi ollut mahdollista ottaa. Aluksi selvitin, missä päin taivasta Pluto noihin aikoihin on majaillut. Siispä vain klikkaus  NASAn sivuille ja sieltä valinnan kohteeksi Pluto ja havaintopaikaksi  observatorio Turku-Kevola (löytyy valmiista taulukosta) ja ajankohdaksi syyskuu 2021.  Efemeridin listauksesta  sitten näkyi, että  kuuttomia öitä  on ollut syyskuun 12. kahta puolta, jolloin Pluton rektaskensio likimain oli 19h45m26s ja deklinaatio -22°53'30". Näillä tiedoilla kuvan 1 esittämä alue löytyikin helposti, tuolta. Linkistä saa halutun alueen kartan ja sieltä löytyvät tunnettujen tähtien koordinaatit.  Hiirellä voi myös osoittaa mitä tahansa kartan osaa ja lukea paikan koordinaatit näytöltä.  Alla  käyttämäni kuvakooste Pluton paikan etsimisestä.

Kuva 2. Pluton paikka tähtikartalla

Kuvassa alkuperäinen kuva on sen vasemmassa ylänurkassa ja kuvan alla alueelta löytyvien tunnettujen tähtien koordinaatit. Ko. tähdet on merkitty myös kuvaan ja silmämääräisesti arvioiden  myös Pluton ja tähtien 1-4 keskipisteet.

Vasemman reunan isossa kuvassa tähtikartta on sovitettu alkuperäisen päälle mahdollisimman tarkoin samaan mittakaavaan ja asentoon  siten, että alempi kuva kuitenkin vielä heikosti näkyy ylemmän läpi.  Sovitus tehtiin ohjelmalla paint.net, jonka avulla kuvaa saattoi kiertää ja lineaarisesti venyttää ja vanuttaa mielin määrin. 

Kuvasta näemme, ettei lineaarinen muunnos kuitenkaan pystynyt täysin tuottamaan  alkuperäisen kaltaista kuvaa. Kevolan kuvaan pisteillä merkityt tähdet 1 ja 4 ovat nätisti tähtikartan rinkuloiden keskellä mutta tähdet 2 ja 3 eivät. Vääristymä on voinut syntyä  kopioinnin monissa vaiheissa mutta todennäköisesti kuitenkin refraktion vaikutuksesta, joka varsinkin matallalla kuvatuissa kohteissa on kuvan eri osissa erilainen.

Kuvasta voi kuitenkin melko tarkasti arvioida Pluton paikan tähtikartalla, joka kursorilla osoittaen oli kuvaan merkitty  R.A. = 19h45 36.349  DEC =  -22°52'54.48"

Tunnettujen tähtien avulla paikan voi myös mitata suoraan kuvasta. Ohjelmalla ScanIt tämä myös onnistuu helposti. Kopioidaan vain mitattava kuva ohjelman työtilaan, annetaan kolmelle kuvan pisteelle koordinaatit ja aletaan mitata. Alla kuvakaappaus ohjelman koordinaatiston asettamisesta


Kuva 3. Mittausohjelman ScanIt koordinaatiston asetus

Vertaustähtien koordinaatit ovat suoraan Simbad sivustolta, josta niiden formaatiksi  on valittu asteet ja desimaaliluvut. Mittaustulos ei  kuvassa näy mutta se oli RA= 296.40091° = 19h 45 36.218   DEC=-22.882052° = -22°52´55.39".  Mittaustarkkuuden rajoissa tulos on yhtäpitävä kuvaan 2 merkityn visuaalisen havainnon kanssa. Optimaalisen tuloksen saamiseksi mitattavan kohteen tulisi kuitenkin sijaita vertaustähtien muodostaman kolmion sisäpuolella. Tässä tapauksessa näin ei ollut, minkä vuoksi tein saman mittauksen myös vertaustähtiä 123, 124 ja 234 käyttäen. Pluton lisäksi mittasin myös käyttämättä jääneen neljännen tähden ja laskin sille etäisyyden tähden luettelopaikkaan verrattuna.   Alla olevassa taulukossa nämä ovat sarakkeessa Δ.

      Pluto                                   tähti                                nro   kolmio     Δ
      296.40148   -22.881883     296.42305  -22.859862   1      234        2.9"
      296.40091   -22.882052     296.41045  -22.926088   2      134        3.4
      296.40126   -22.881948     296.35604  -22.900893   3      124        2.7
      296.40105   -22.882010     296.37160  -22.851192   4      123        2.3
ka. 296.40117   -22.881973
      19h45 36.281  -22°52'55.10

Näemme, että Δ on tyypillisesti liki  kymmenkertainen Pluton mittausten hajontaan verrattuna, mikä tietenkin oli odotettavissa, koska neljäs tähti oli näissä mittauksissa aina vertaustähtien muodostaman kolmion ulkopuolella.  

Kevolan kuvan tarkemman ajankohdan selvittämiseksi hain vielä NASAn sivuilta tiheämmällä kammalla laaditun efemeridin, josta pieni pätkä alla. 

 Date__(UT)__HR:MN     R.A._____(ICRF)_____DEC    APmag   S-brt
***************************************************************

 2021-Sep-08 18:30 N   19 45 36.37 -22 52 55.0   14.374   9.061
 2021-Sep-08 18:40 N   19 45 36.35 -22 52 55.0   14.374   9.061
 2021-Sep-08 18:50 N   19 45 36.32 -22 52 55.1   14.374   9.061
 2021-Sep-08 19:00 A   19 45 36.30 -22 52 55.2   14.374   9.061
 2021-Sep-08 19:10 At  19 45 36.28 -22 52 55.3   14.374   9.061
 2021-Sep-08 19:20 A   19 45 36.26 -22 52 55.4   14.374   9.061
 2021-Sep-08 19:30 A   19 45 36.23 -22 52 55.4   14.374   9.061
 2021-Sep-08 19:40 A   19 45 36.21 -22 52 55.5   14.374   9.061
 2021-Sep-08 19:50 A   19 45 36.19 -22 52 55.6   14.374   9.061

Tämän tarkastelun perusteella näyttäisi kuva siis otetun  noin klo 19:00 UT Kevolassa  syyskuun 8.

Ollakseen hyödyllinen pitäisi näin hitaasti liikkuvan kohteen ajanoton tarkuus olla vähintään luokkaa +-5 min. Komeettakuvissa pitäisi sen kuitenkin olla ainakin kertaluokkaa parempi, mieluusti n. +-1 sek. Jos valotusaika on pidempi, pitää kuvausajaksi laskea valotuksen alku- ja loppuhetkien keskiarvo.


16.4.2021

Bongaa Paavo Nurmi

Selasin tuossa Tähdet ja Taivas lehden uusinta numeroa ja hämmästelin  taas - mm. miten hienoja kuvia harrastajavälineilläkin  nykyään saa otettua. Kuvan pääsy lehden sivuille on tietysti harrastajalle iso juttu mutta entäs sitten? Kuvan ottoon ja sen käsittelyyn on uhrattu paljon aikaa, hetken se  saa loistaa lukijoiden silmissä mutta vajoaa sitten taas pian historian roskatynnyriin. 

Kuinka moni meistä nykyään katseleekaan enää Tähdet ja Avaruus lehden vanhoja vuosikertoja ja ihastelee niiden sivuilta löytyviä hienoja kuvia?  Jos jotain tiettyä  taivaankannen kohtaa haluaisikin tarkastella, löytyy se  paljon  nopeammin  GoogleSky:sta. 

Siksi hyvät harrastajat,  haastan teidät ottamaan seuraavan askeleen ja nostamaan harrastuksenne uudelle tasolle. Bongatkaa Paavo Nurmi, kuvatkaa ja mitatkaa se ja lähettäkää tuloksenne kansainvälisen tiedeyhteisön käyttöön pikkuplaneettojen ratoja laskettaessa.

"Taidekuviin" verrattuna planeettakuvaus on sitä paitsi paljon helpompaa. Kuvaa ei tarvitse käsitellä. Riittää, että kohteen saa näkyville ja laittaa kuvanoton tarkan ajankohdan muistiin. Sekunnin tarkkuus riittää ja hitaasti liikkuvien kohteiden osalla vähempikin. Eikä paikan mittaus nykytekniikalla ole temppu eikä mikään (sigh, toista se ole ennen).  Visuaalisesti paikan voi  usein lukea suoraan kartalta tai tarkkusmittauksissa oma kuva luetaan mittausohjelmaan, jossa  kohteen ympäriltä valitaan kolme vertaustähteä ja annetaan ohjelman hoitaa homma. Kuva tuossa alla. (Laajakenttäisissä kameroissa tilanne on toinen mutta ei kovin pahasti.)


Kuva 1. ScanIt ja akselien mittakaavan asetus

Omassa käytössäni on ollut ohjelma nimeltä ScanIt joka on ladattavissa tuolta. Muitakin varmaan löytyisi mutta tämä oli ilmainen ja sillä voi tehdä paljon muutakin. 

Kuvassa 1 ohjelman työtilaan on "repäisty" kappale Orionin tähdistöä GoogleSky:sta. Kuvan mittakaava asetetaan antamalla  sen kolmelle pisteelle halutut koordinaatit, tässä tapauksessa  tähtien rektaskensiot ja deklinaatiot. Sen jälkeen minkä tahansa pisteen koordinaatit voi lukea klikkaamalla sitä hiiren kursorilla. Kursorin osoittama alue näkyy sivuikkunassa zoomattuna, minkä avulla kohdistuksen voi tehdä  pixelin tarkkuudella tarkasti. Jos tuntuu, ettei tämä ole riittävä, kuten kuvassa 1, kannattaa kuvaa  suurentaa  ennen mittausta.

Kuvassa kolmioilla merkityt kohteet ovat vertaustähtiä, joiden avulla mittakaava on asetettu. Nekin voi lukea GoogleSky:sta, jos kuvan alueelta ei muuta tarkemmin tunnettua tähteä löydy. Tämä on yleinen ongelma harrastajaputkissa, joissa näkökenttä on pieni. Onneksi GoogleSky näyttää olevan jopa yllättävän tarkka.  Alla osasuurennus kuvasta 1, johon on liitetty GoogleSky:n kämmenellä osoittamat koordinaatit. (Kämmen on vähän karkea osoitin tarkkaan mittaukseen mutta onneksi kuvaa saattoi Zoomata.)

Kuva 2. GoogleSky:n koordinaatit merkityille tähdille.

Netistä tähtien tarkkoja koordinaatteja voi etsiä  esim. tuolta, mistä niitä on helppo valita ja siirtää jatkokäsittelyyn omalle koneelle. Alla luettelo kuvan 1. alueelta löytyneistä tähdistä. Tuossa vielä toinen linkki, mistä tähtiä löytyy enemmän ja niitä voi katsella myös kartalla, jolta mitattavan kohteen paikankin voi arvioida melko tarkasti jopa ilman mittausta.

Näemme, että GoogleSky:n arvot ovat hyvin lähellä SAO luettelon arvoja.  Vertailun vuoksi tuossa alla ovat myös omat testimittaukseni tulokset. Mittausta häiritsi testikuvan suuri pixelikoko mutta muutoin tulos oli kyllä ihan tyydyttävä, vain kakkoskohteen RA:n yli 4 kaarisekunnin virhe olisi tositilanteessa vaatinut tarkistusmittauksen, vaikka niinhän tositilanteessa muutoinkin on aina meneteltävä. Varsinaisen kohteen lisäksi silloin on aina syytä mitata myös jokunen tunnettu kohde, jotta nähdään, onko vertaustähtien koordinaatit oikein annettu. 

Vertaustähtien valinnassa pitää lisäksi olla tarkkana, että mitattava kohde varmasti on vertaustähtien muodostaman kolmion sisäpuolella eikä mikään kolmion kulmista saisi olla kovin tylppä. Ainakaan ScanIt ei ole kovin tarkka, jos jokin em. ehdoista ei toteudu.


Vaikka itse kehun, PcCalculaattori on paras taskulaskinohjelma, mitä netistä löytyy.
Sen voitte ladata tuolta. Vaatii kylläkin tietokoneen näppäimistön.

Tarkuutta vaativissa mittauksissa vertaustähtien koordinaatteihin on tehtävä myös tähden ominaisliikkeestä aiheutuva korjaus, jos käytetyssä tähtiluettelossa sellaiset on annettu. Esim. tähden SAO 113387 ominaisliike RA:ssa on -0.0014 sek/vuosi  ja epookki 1937.5 mistä korjaus lasketaan havaintohetkeen. Jos googlen kuva olisi otettu esim. juuri nyt, olisi korjaus (2021,3-1937.5)*(-0.0014)/3600 = -0.000033 tuntia.


Lopuksi vielä tuo otsikon haaste. Hyväksyn bongaukseksi myös, jos löydätte Nurmen tuosta ao. simulaatiosta ja kerrotte, kuinka paljon sen paikka eroaa lasketusta paikkasta syyskuun 1. päivänä vuonna 2021 klo 0.0 UTC. 


Paavo Nurmi simulaatiossa 1.9. 2021 UTC 0.0.  Kuva EZGIF

Tarkkasilmäiset varmaan ovat jo löytäneetkin  Nurmen tuosta  blink komparaattorin simulaatiosta. Sen paikan voisi myös mitata edellä esitetyllä tavalla mutta tässä haasteessa riittävän tarkkuuden saa, jos kuvaa  vain suurentaa ja vertaa sitten paikkaa vastaavaan kohtaan hyvässä tähtikartassa (voipaperi on tässä hyvä apuväline).

Kuvan voi myös ladata CThruView  ohjelmaan, jonka avulla sitä voi säätää ja asemoida sen läpinäkyvänä tarkasti tähtikartan päälle. Ohjelmalla saattoi aikaisemmin myös klikata alla olevaa ohjelmaa mutta tämä ominaisuus ei nykyisin enää toimi. Sen sijaan kursorilla voi edelleen osoittaa haluttua kohtaa ja siirtyä sitten kartalle näppäinyhdistelmällä Alt+Tab. Kursorin paikka säilyy siirrossa ennallaan, mistä kartta voi  sen koordinaatit nyt  lukea. 

PS.

Lisähaasteena voisitte etsiä tähtitornin, jonka virallinen koodi on 99. Vihjeenä Iso-Heikkilä on 62 ja Kevola 64. Ja haastakaa myös kaverinne, laitetaan haaste kiertoon.















7.2.2021

Kalajuttu

Tuli puheeksi, minne tähdätä, jos on tuulastamassa. Nettiä selaamalla löytää helposti aihetta käsitteleviä sivuja, mutta kaikissa löytämissäni  kuvat olivat niissä järjestään väärin eivätkä takuulla johdata  maaliin, jos niiden mukaisesti tähtää. Alla oma esitykseni aiheesta.


Kala näyttää olevan sitä lähempänä havaitsijaa ja pintaa mita viistommin sitä katsoo.

Kuvassa  näkösäteiden taipuminen on laskettu Snellin lain mukaisesti käyttäen veden taitekertoimena arvoa n=1.33. Siinä silmä on piirretty luonnottoman suureksi jotta näkösäteiden välinen ero näkyisi selvästi. Jos kala olisi metrin syvyydellä, olisi iiriksen halkaisija kuvan mittakaavassa  n. 50 mm. Todenmukaisemmalla 5 mm:n arvolla kalan valekuva kohoaisi näkösäteen suunnassa noin  3 cm. 


Kuvasta havaitsee, että jokainen valekuvan piste on lähempänä havaitsijaa kuin vastaava piste oikeassa kalassa. Tästä voisi äkkiseltään otaksua, että valekuva olisi tai ainakin näyttäisi suuremmalta kuin oikea kala. Tämä pitääkin paikkansa, jos kalaa katsoo suoraan sen yläpuolelta ja läheltä veden pintaa. Sen sijaan, jos kalaa katsoo viistosti, näyttää se kyllä leveämmältä mutta samalla niin ohuelta, että katselusuunnassa  kuvan pinta-ala  yleensä on selvästi pienempi. Alla muutama valokuva aiheesta.


Sormus kuvattuna tyhjässä ja vedellä täytetyssä astiassa sekä yhdistelmäkuva molemmista. Mittaustarkkuuden rajoissa sormuksen pinta-ala  molemmissa kuvissa on yhtäsuuri.
Kuvissa näkösäteen suunta  on n. -40°.


Tässä kuvassa näkösäteen suunta oli n. -20° ja valekuvat 
ovat nyt selvästi pienempiä kuin  oikeat esineet.

Yhdistelmäkuva kahdella vedenkorkeudella kuvatuista valekuvista.
Näkösäteen suunta kuvissa n. -27°. 



Sivukuvasta näemme, miten valekuva siirtyy kohti katsojaa.


Tässä kuvasarjassa katselukulma oli n. -75°, kameran etäisyys pohjasta 150 mm ja vedenpinnan
korkeus 45 mm. Viimeisessä kuvassa korkeus oli n. 90 mm ja  katselukulma pystympi.
Näemme, että kuva näyttää sitä suuremmalta mitä lähempänä veden pintaa katsoja on.

























23.4.2020

Making a telescope mirror by casting

If a liquid-filled vessel is rotating, the liquid rises at the edges and forms a pit in the center. If the axis of rotation is exactly vertical, the shape of the pit is a paraboloid, whose radius of curvature is

( 1 ) R = (946 / ω) ², where ω = rotational speed.

In the formula,  the quality of R is mm, if the rotational speed is in rpm. If, for example, ω = 33.3, becomes R = 806 mm, which would be suitable for an  amateur telescope and easy to implement even with a turntable, for instance.

I started my own experiments a couple of years ago when I quickly realized that the most difficult part of the job was the precise erection of the axis of rotation. Turntables usually have a suspension designed to reduce the effects of vibration. However, such a structure is not suitable for rotating a liquid surface but must be made completely fixed and a separate tilting plane must be built under the player to erect the turntable. Below is a picture of my solution.

Figure 1. Epoxy mold rotation mechanism.


The hardware store spirit level shown in the picture was only suitable for rough installation of the player. The final erection was done with a precision level with a scale spacing of 10 ". Note the lowest stack of discs stacked on top of the player. Its purpose was to stabilize the flap seen on the disc shaft. Over the stack is the epoxy mold and a cover to prevent dust and bugs from falling.

The entire treatment was assembled on a wall-mounted sauna bench. This was because  on the wooden floor  the player tilted + -25"  depending on where the  operator was standing. This problem was not present in the sauna but  there the stability of the benches became a problem. At the start of the casting. the  erection error  was always below  +-1" but at the end, when  the casting had dried, it typically was + -10 "in the depth  and + -30" in the width direction.

Epoxy resin

The casting plastic, epoxy,  was ordered from the net,  where the suppliers  can be found in the darkest of clouds. My choice fell on a company called  LI HSI TECH CO., LTD  because they had a good website and because they were also able to supply small test samples (1 kg). The choice was successful because the company's representative proved to be well acquainted with his field and willing to serve even small customers who may not know what they want. The range of epoxies available was large and customized for many different purposes. The differences between the substances are e.g. in their color, strength, viscosity and drying time.

After a few pilot lot on the advice of the company representative,  the products  E-0001 and H-0001 (epoxy and hardener) were found good, They flow almost like  water  and  dry surface dry in less than 20 hours.


Figure 2.  LIHSI   epoxy resin and  the mixer.

Mixing resin and hardener is then already its own art form, of which the web offers many good performances. Mine is that   Mixing epoxy resin. With different substances, the mixing ratio varies but on my own, it was 1: 3. However, that relationship was not critical. If there was too much hardener, the mixture would only dry faster and vice versa. In my own experiments, the drying time was at most 2 days, when the mixture was a bit lean when the substance ran out. However, it eventually became hard too.

It is important for mirror making that the mixture retains the shape it has acquired during its initial rotation during drying. If the layer to be cast is strong, this will not succeed because during mixing the mixture heats up and then gradually cools as it dries. Through the heel, I learned that the first casting will never succeed. You have to cast first a casting base, on top of which you have to pour another thin layer. A suitable layer thickness appeared to be about 2 mm. It might work even thinner, but I didn't have time to try that when the substance ran out.

Test specimens


The first test piece was a lousy attempt, whose purpose was only to test the casting technique. The mold was a small plate, which was rotated at 45 rpm. Although the surface was visibly bad,  it was Al-coated to see if  that is possible and indeed, it succeeded well.  The surface became very shiny, just like coated on glass,

Next, I tried to cast a small off-axis mirror - that is, one where the optical axis of the surface does not pass through the center of the mirror. However, this attempt failed because there was too little material  and  everything flowed to the outer edge  of the mold,  leaving the  inner edge incomplete. I had  calculated the epoxy demand assuming  the axis of rotation was in the middle of the mirror!

Figure 3 below shows two other exemplars, which succeeded better and are still without coating.

Figure  3. Reflections from uncoated blanks
The blank in the picture's green box  remained the best in this series of experiments. It has two additional 2 mm layers cast on top of the  first base (360 g), the lowest of which contains E55 g + H25 g and the second E60 g + H20 g.

The radius of curvature of the bottom was not measured, but on the  second layer, it was R = 800 mm and on the third R = 781 mm. When the diameter of the box is 212 mm, the aperture ratio would be f / 1.8, which is a very respectable value. However,  from figure 3 we can see that the reflection image is not good up to the edges, but must be cut at least 13 mm away from it. To be on the safe side, I limited it even more, leaving the final aperture ratio to  f / 2.1

On a black plate (Fig. 3), the radius of curvature  was    R = 750 mm, corresponding  ω= 34.5 rpm in  equation 1. Later I sawed off its center pin, which was an error. When sawing, the surface became hot and the reflection image clearly deteriorated. The new value of the radius of curvature became R = 672 mm. A similar but minor defect also occurred on the surface of the green box when I drilled 4 holes in the bottom for gluing the mounting screws.

Mirror testing

The easiest way to test a telescope mirror at home is to look at the image of the point light source it forms in different positions of focus. With a flawless mirror, the image is sharp in focus and a round plate evenly illuminated in extra or infrared. If a bright dot appears in the center of the plate in one position and a rounder ring in the other, either an over- or under-corrected spherical aberration is defective. However, if there are rings visible, the mirror is not hopelessly bad but is at least suitable for burning glass.

Below are the focus images of the mirrors in Figure 3. The light source was a small hole punched in aluminum foil which was reflected on  white cardboard next to the light source and photographed there.
Figure  4. Focusing images of good and bad mirrors.
The picture shows that the spherical aberration of the mirror in the green box  is slightly overcorrected but no coma or astigmatism can be detected from it.  However, the larger extra and infrafocal images in the upper corners  show that the mirror has small local defects, some of which form a similar pattern to the boreholes in Figure 3. The final epoxy layer was not thick enough to level evenly over these holes.  As expected, the surface of the black plate was so poor that it was not worth coating.

Experiment Telescope

The next step in testing was to use it in the right shooting situations. When there was no ready-made telescope for that purpose, one had to be quickly assembled. The end result is in the pictures below.

Figure 5.
Figure 6.
The telescope is built into a fairly sized cardboard tube from Biltema, supported by a shaky camera stand. Pictures are taken with a standard digital camera with an achromatic proximity lens. The finder is a pill tube pierced from the bottom, with a reticle formed of white sewing thread at the mouth. Illuminated with a flashlight, the tube opens up a really sleek sight that is precise enough to bring the subject into the camera’s field of view. There is still a carrying handle at the bottom of the tube and the adjusting screw knobs for mirror orientation.

The camera's optics can also be zoomed moderately, the only difficulty being that camera's automation tends to focus on the wrong subject and does not work in the dark at all.
Below is a photo, taken through three window panes, the accuracy of which, even with defects, is surprisingly good and clearly exceeds the expectations set at the beginning. By avoiding the slips described above, the result would undoubtedly be even better. Hopefully, some of the readers will take the challenge and  makes a better one.

Figure 7. Blackbird in a yard tree. In marked areas  image resolution is poor.



Photos, more in Finnish








Links:

Maapallon pyöriminen

Edellisen blokkauksen jälkeen olen perehtynyt lisää Äänisen rannan kalliopiirroksiin ja tullut entistä varmemmaksi, että siellä näkyvät ns. ...