У астрономов существует шутка, что сделать это можно два раза в жизни: правым и левым глазом. «Популярная механика» объясняет, как можно сделать это неограниченное количество раз — без всякого вреда для здоровья.
Как посмотреть на Солнце в телескоп

ВНИМАНИЕ! Никогда не направляйте на Солнце телескоп или любой другой оптический прибор без установленного специального солнечного фильтра. Сфокусированное солнечное излучение может привести к растрескиванию линз, нагреванию газа, которым заполнены некоторые герметичные оптические приборы, и взрыву.

Солнце — самый яркий объект на земном небе, и это, как ни странно, на протяжении многих столетий доставляло астрономам в основном проблемы. Серьезные наблюдения Солнца начались в 1611 году, когда немецкий астроном и механик Кристоф Шейнер модифицировал недавно появившийся телескоп, добавив в схему цветные стекла и спроецировав изображение на белую поверхность. Так появился специальный телескоп для наблюдений за Солнцем — гелиоскоп. С его помощью Шейнер одним из первых открыл новое явление — пятна и факелы на Солнце. В 1930 году арсенал астрономов был дополнен коронографом — научным прибором, разработанным французским астрономом Бертраном Лио для изучения внутренней части короны.

Телескопы
Слева направо: Meade Star Navigator 90, Coronado Solarmax II 90 Double Stack, Coronado PST

И на Солнце бывают пятна

Даже невооруженным глазом смотреть на Солнце крайне опасно — иногда достаточно нескольких секунд, чтобы получить ожог сетчатки, а при взгляде через телескоп для необратимой потери зрения будет достаточно даже долей секунды. Почему это происходит, поймет любой человек, который когда-либо выжигал с помощью собирающей линзы. Сфокусированное в маленькое пятно солнечное излучение способно легко прожечь деревянную поверхность, сетчатку глаза или разогреть до растрескивания линзы окуляра.
Фото

Так что единственный случай, когда на Солнце можно смотреть без всякой защиты, — это полная фаза солнечного затмения, когда Луна целиком перекрывает прямой солнечный свет, оставляя видимой лишь слабую (относительно основного излучения) солнечную корону. В остальных случаях понадобится специальный фильтр, ослабляющий поток света от нашей звезды примерно в 20 000 раз — до 0,005% (внешне такой фильтр похож на зеркало).

Что можно увидеть в обычный телескоп, оснащенный таким светофильтром? Примерно то же самое, что увидел в гелиоскоп Шейнер, то есть по современным меркам довольно немного: самую яркую поверхность Солнца, фотосферу, и ее детали — пятна и факелы. А вот хромосферу и корону в такой инструмент не увидеть — их свечение значительно слабее фотосферного. Что же делать, если хочется посмотреть на знаменитые солнечные протуберанцы — потоки горячего газа, поднимающиеся над поверхностью Солнца на 30−50 тысяч километров (а так называемые эруптивные протуберанцы — на 400 000 км)? Нужно воспользоваться специальным солнечным телескопом.

О пользе интерференции
Эталон Фабри-Перо — специальный оптический элемент, состоящий из двух частично прозрачных зеркал, расположенных параллельно. За счет интерференции при многократном отражении световой волны между зеркалами он пропускает только определенные длины волн. А именно только те, для которых удвоенная толщина промежутка равна целому числу длин волн (остальные отражаются). Таким образом, на выходе эталона получается спектральная «гребенка». Чтобы выделить одну линию (в нашем случае это линия водорода H-альфа), в систему добавляют дополнительный блокирующий фильтр с узкой полосой пропускания, отсекающий соседние спектральные «пики». Точность изготовления пластин и отклонение от параллельности должны составлять менее 0,01 (одной сотой!) длины световой волны, то есть менее 0,000005 мм.

Погасить Солнце

Современные солнечные телескопы, такие как Coronado PST (Personal Solar Telescope), используют значительно более совершенную технологию для защиты глаз наблюдателя. Во‑первых, на объективе телескопа стоит широкополосный ослабляющий фильтр (Energy Rejection Filter, ERF), отражающий и задерживающий более 90% солнечного излучения, а также почти полностью блокирующий инфракрасную и ультрафиолетовую области спектра. Но этого, разумеется, недостаточно. Главная часть телескопа PST — специальный интерференционный фильтр на основе эталона Фабри-Перо, вырезающий и пропускающий из всего спектра узкую полоску шириной всего 1 ангстрем в области H-альфа, основной альфа-линии излучения водорода (с длиной волны 656,28 нм). За счет такой двухслойной защиты в Coronado PST можно увидеть значительно больше деталей поверхности Солнца — пятна, факелы, невидимые в обычный телескоп протуберанцы и корональные дуги, грануляцию и волокнистую структуру.
Узкая специализация
Солнечные телескопы Coronado предназначены только для наблюдения Солнца. Никакие другие объекты в них увидеть не удастся. Но вряд ли владельцы этих специализированных инструментов будут расстроены: ведь наше Солнце является одним из самых динамичных и красивых небесных тел. И без сомнения — самым ярким!

Но если вы намерены изучать Солнце профессионально, этого тоже недостаточно. Дело в том, что различные объекты, которые мы видим на поверхности Солнца, не стоят на месте, а движутся по направлению к нам или от нас, причем довольно быстро, что приводит к появлению доплеровского смещения в их излучении. Хотя это смещение относительно невелико, при использовании узкополосных фильтров оно влияет на детализацию и контрастность изображения. Солнечный телескоп Coronado Solar Max II 90 DS (Double Stack) оснащен двумя настраиваемыми фильтрами на основе эталонов Фабри-Перо. Каждый из эталонов снабжен регулировкой, которую производитель называет RichView. Она позволяет настроить фильтр на длину волны деталей, которые движутся с нужной скоростью и в нужном направлении. Комбинируя два эталона, можно сузить диапазон пропускания до 0,05 нм. Фактически это «солнечный томограф», позволяющий «вырезать» изображение нужного слоя в хромосфере Солнца и получать изображения отдельных элементов с фантастической детализацией и контрастностью. Смотреть на это, как и на огонь, можно бесконечно. Тем более что Солнце, самый динамичный объект на земном небе, гораздо интереснее огня.

Солнце
Солнце

Благодарим корпорацию «Пентар» за предоставленные телескопы.

Статья «Как посмотреть на Солнце в телескоп» опубликована в журнале «Популярная механика» (№11, Ноябрь 2015).