Телескоп и роса

Одним из самых неприятных врагов любителя астрономии является роса. Выпадение росы на линзы или зеркала телескопа заставляют остановить наблюдения, особенно это критично при астрофотографии.

Причины выпадения росы

Окружающий воздух содержит водяной пар, который накапливается в нем в течение дня. Конденсация водяного пара в виде росы на предметах происходит, когда температура предмета становится ниже точки росы. Точка росы зависит от температуры воздуха и влажности, чем выше влажность, тем меньше разница между точкой росы и температурой воздуха. Ниже приведена таблица основных температур, влажности и точки росы.

Для определения точки росы зная температуру и влажность воздуха необходимо:

1. Найти точку пересечения температуры (горизонтальные линии шкалы слева) и влажности (кривые по шкале справа и сверху).
2. Опуститить по условной вертикальной линии (d) вниз до кривой влажности 100%.
3. Определить температуры точки росы по шкале слева.

Пример:
Температура воздуха 30 грудусов, влажность 80%. Точка пересения температуры и влажности близка к значению нижней шкалы d=22. Спускаемся вниз по вертикальной d=22 до кривой влажности 100% и смотрим температуру слева. Получаем t=26 градусов. Это означает что при охлаждении ниже 26 градусов начнется выпадение росы на телескоп. Для сравнения при влажности в 90% точка росы составит всего 28 градусов, охлаждение телескопа до критической температуры произойдет очень быстро.

Зависимость влажности воздуха от времени года

Я приведу данные для Санкт-Петербурга по среднесуточной влажности воздуха за 2015 год, так наблюдаю в этой местности.

Кажется, что в летние месяцы достаточно много дней с низкой влажностью воздуха, но это не так. Таблица даёт среднесуточную температуру, летом влажность воздуха сильно повышается к ночи. Ниже приведены графики перепадов влажности в зависимости от времени суток для зимы и лета:

Видно, что летом влажность воздуха ночью существенно больше чем днем. Таким образом, высокая среднесуточная влажность зимой и высокая ночная влажность летом оставляют совсем мало комфортных ночей для наблюдения. Выход один – бороться с росой всеми доступными средствами, но для этого нужно разобраться - что охлаждает телескоп.

Небо – гигантский холодильник

Причина возникновения конденсата в том, что телескоп охлаждается ниже температуры точки росы. Но почему предмет охлаждается ниже температуры воздуха, что забирает тепло? Ответ простой – Небо. Ночью без Солнца Небо превращается в огромное холодное пространство, которое вытягивает тепло из предметов. Зимой, когда солнца не всходит высоко над горизонтом это хорошо заметно. В морозный день всегда ясно, а облака приносят повышение температуры и снег, они закрывают от холодного неба. Хорошо заметно, что на предметы расположенные под навесом конденсат выпадает намного медленнее чем на расположенные под открытом небом.

Современные обсерватории фиксируют условия наблюдений именно по температуре неба, чем холоднее – тем лучше. Температура ниже определенного уровня гарантирует отсутствие облачности.

Что делать если запотевает телескоп

1. Стараться наблюдать при минимальной влажности воздуха.
   • Влажность воздуха 60% и ниже позволит наблюдать всю ночь
   • Влажность воздуха от 70 до 80% даст 4-5 часов наблюдений
   • 85- 90% и выше 1 - 2 часа
   • Выше 90% без дополнительных мер лучше не наблюдать
2. Утеплить телескоп, сделать его поверхность отличной от черной. Многие телескопы выпускаются в черном исполнении, но черный цвет поглощающий и остывание происходит быстрее. Простое решение закрыть трубы теплоизоляционным материалом с отражающей поверхностью, максимально отдалить телескоп от физического черного тела.
3. Теплоизоляция закрывает трубу, но объектив телексопа, повернутый к небу остается открытым. Из-за этого все равно происходит запотевание линз у рефлектора и катадиоптрика, запотевание диагонального зеркала у рефлектора. Для всех телескопов можно использовать бленду (1.5 – 2 диаметра) она отдалит оптические элементы от холодного воздуха и даст выиграть время. Для рефлектора также можно утеплить крепление вторичного зеркала –заднюю часть и колбу, только внешняя поверхность утепления должна исключать отражения света, чтобы не повредить наблюдениям.
4. Активный обогрев.

Все методы борьбы с росой заключаются в способах поддержания или создания температуры линз или зеркал чуть выше точки росы.