2 Pozorujeme

Skôr, ako sa staneme skutočným pozorovateľom, musíme si osvojiť určité základné techniky pozorovania. Mali by sme vedieť, ako vyhľadávať objekty pomocou ďalekohľadu a následne ich vedieť zapísať, či nakresliť (kap. 2.1) a ako určiť jasnosť stelárnych (kap. 2.2) či difúznych (kap. 2.3) objektov.
            Niektoré techniky opisujeme veľmi stručne, lebo pozorovateľ si časom svojimi skúsenosťami získa vlastné zručnosti. Podrobnejšie techniky a návody nájdeme v Dušek (1993, 1996, 2000), Dušek et al. (1996, 1997) alebo Hollan (1991).

2.1 Hľadáme, zapisujeme, kreslíme

2.1.1 Hľadáme objekt ďalekohľadom

Najprv si v atlase nájdeme polohu objektu, ktorý plánujeme pozorovať (prípadne si jeho polohu do atlasu zaznačíme). Začnime jasnejšími objektami a jednoduchšími mapami hviezdnej oblohy. Zapamätajme si súhvezdie, v akom sa objekt nachádza. Zaostríme si ďalekohľad na nejakej jasnej hviezde a nasmerujeme ho na jasnú hviezdičku, ktorá sa nachádza v blízkosti objektu a postupne, podľa porovnávania hviezd v atlase a v ďalekohľade, posúvame ďalekohľad smerom k objektu. Je potrebné si uvedomiť, že ďalekohľadom na oblohe vidíme iba malý kruh, závislý od zväčšenia ďalekohľadu. Zároveň niektoré ďalekohľady prevracajú obraz, čím je vyhľadávanie náročnejšie.

2.1.2 Zapisujeme

Do pozorovacieho denníka napíšeme dátum (píšeme ho v tvare zlomku noci na deň, napr.: 28/29.10.2001), pozorovacie miesto, mhv, použitý ďalekohľad (príp. jeho zväčšenie), súhvezdie, v ktorom sa objekt nachádza, čas pozorovania a názov objektu (označenie). Potom slovami opíšeme to, čo vidíme. Opíšeme, ako objekt vyzerá, či je dobre viditeľný alebo nie, ako dlho sme ho hľadali a pod. Ak objekt nevidíme, zapíšeme si to tiež. Je dôležité písať to, čo vidíme a nie to, čo si myslíme, že máme vidieť. Nikdy by sme sa nemali dať ovplyvniť inými pozorovateľmi alebo oni ovplyvniť nami!
            Čas pozorovania je vhodné opisovať z hodiniek či stopiek. Musí byť pritom jasné, aký je jeho vzťah k svetovému času UTC (Universal Time Coordinated). Preto vždy píšeme, v akom čase je náš čas (UTC, SEČ – stredoeurópsky čas, SELČ – stredoeurópsky letný čas; UTC = SEČ-1 = SELČ-2 hod).

2.1.3 Kreslíme

Ak si objekt, ktorý pozorujeme, chceme zvečniť, môžeme si urobiť nákres. Kreslíme na čistý biely papier. Môžeme kresliť aj na výkres, z ktorého dodatočne kresbu vystrihneme a nalepíme do pozorovacieho denníka. Najprv si naznačíme miesto na kresbe, kde sa bude objekt nachádzať. Potom dôkladne zakreslíme hviezdne okolie.
            Hviezdy kreslíme plnými malými krúžkami. Rozdiel jasností vyjadríme veľkosťou krúžku. Nemusíme kresliť celé zorné pole ďalekohľadu, stačí iba blízke okolie objektu. Ak sa objekt nachádza v Mliečnej ceste, potom sa v jeho okolí nachádza veľmi veľké množstvo slabých hviezdičiek. V takom prípade nemusíme zakresľovať všetky hviezdy, stačia tie najjasnejšie a najzaujímavejšie. Snažíme sa presne zakresliť polohu hviezd tak, ako ich vidíme. Ak už kresbu hviezdneho okolia máme za sebou, môžeme pristúpiť k samotnej kresbe objektu. Kresba sa má čo najviac podobať skutočnosti, zakresľujeme všetky detaily. Hmlisté plochy kreslíme mäkkou ceruzou a prstom ich môžeme rozmazávať. No niektorí pozorovatelia neodporúčajú rozmazávanie kresieb prstom, ale pracne ich vykresľovať do „stratena“. Chyby odstránime jemne mäkkou gumou. Tvrdá guma trhá papier. Kresbu nikdy dodatočne neupravujeme! Dodatočne upravená kresba môže vyzerať síce pekne, ale nezodpovedá skutočnosti.
            Ak nám vychádza kreslený objekt príliš malý na to, aby sme jeho detaily mohli dobre zakresliť, môžeme nakresliť malý výrez z pôvodnej kresby znovu a zväčšený. Plošný objekt na kresbe by mal byť väčší ako pol centimetra (okrem objektov, ktoré sa pri danom zväčšení javia ako body).
            Nakoniec do rohov kresieb uvedieme dátum, čas, miesto, mhv, použitý prístroj, názov objektu a podpis. Každá kresba by mala obsahovať mierku, ktorú môžeme určiť aj dodatočne z atlasu a orientáciu - šípku smerujúcu k severnému pólu (k Polárke).
            Niekoľko ďalších rád:
            Nekreslite a nepíšte do denníka ceruzou (či perom) červenej farby. Pri nočnom osvetlení denníka červenou baterkou totiž červený text (či kresbu) nevidíme (kap. 1.2).
            Nepoužívajte veľmi tvrdé ceruzky. Pozorovací denník v noci často navlhne a tvrdá ceruzka ľahko trhá vlhký papier.
            Vhodné je priviazať si ceruzku, gumu a baterku k opasku, čím ušetríme čas hľadaním vecí spadnutých na zem.

2.2 Odhadujeme hviezdnu veľkosť stelárnych objektov

Častou súčasťou pozorovania astronómov - amatérov je odhadovanie hviezdnej veľkosti hviezd a iných stelárnych (bodových) objektov. Pre tento účel je veľmi vhodná Hollanova, resp. rozšírená Argelanderova metóda (Hollan, 1990). Táto metóda spočíva v porovnávaní jasnosti bodového objektu (ktorého jasnosť chceme určiť) s hviezdami, ktorých hviezdnu veľkosť poznáme (tzv. porovnávačky). Hviezdne veľkosti porovnávačiek môžeme určiť buď z mapky okolia alebo z nejakého katalógu. Treba si dať pozor na to, aby sme si ako porovnávacie hviezdy nevybrali premenné hviezdy alebo spektrálne červené hviezdy (hviezdy, ktoré žiaria najmä v červenej oblasti spektra).
            Urobíme si nákres okolia objektu X a vyberieme si 4 až 6 hviezd podobnej jasnosti. Označíme si ich postupne písmenami a,b,c ... (Obr. 2.1). Potom vyjadríme rozdiel jasnosti v Argelanderových stupňoch podľa nasledujúcej stupnice:

Obr. 2.1 – Odhadujeme jasnosť

k 0 m - hviezdy „k“ a „m“ majú rovnakú jasnosť. Nedá sa určiť, ktorá z nich je jasnejšia.
k 1 m - hviezdy „k“ a „m“ sú na prvý pohľad rovnako jasné, chvíľami sa však zdá, že „k“ je jasnejšia.
k 2 m - hviezda „k“ sa zdá byť častejšie jasnejšou ako hviezda „m“.
k 3 m - hviezda „k“ sa zdá byť jasnejšou ako „m“ takmer vždy.
k 4 m - hviezda „k“ je na prvý pohľad jasnejšia ako hviezda „m“.

Podľa vyššie uvedenej tabuľky porovnávame jasnosti porovnávačiek s pozorovaným objektom. Jasnejšiu hviezdu píšeme na ľavú stranu od čísla, slabšiu na pravú stranu. Napríklad zápis „a 3 X“ znamená - porovnávačka „a“ sa takmer vždy zdá byť jasnejšia ako objekt X. Zápis „X 1 d“ znamená - na prvý pohľad je jasnosť objektu X a porovnávačky „a“ rovnaká, ale chvíľami sa objekt X zdá byť jasnejším.
            Uvedeným spôsobom porovnáme jasnosť objektu X s každou porovnávačkou.
            Ako príklad uvádzame možný zápis nášho odhadu objektu X:

a 3 X
X 1 d
b 0 X
c 2 X
X 4 e
X 4 f

2.2.1 Určujeme hviezdnu veľkosť z odhadov

Ako sme už spomínali, na určenie hviezdnej veľkosti objektu potrebujeme hviezdne veľkosti porovnávačiek. Ostaneme pri našom objekte X (kap. 2.2) a nájdeme si hviezdne veľkosti porovnávačiek.

Nech :
a=4,35 mag
b=4,61 mag
c=4,50 mag
d=4,75 mag
e=5,20 mag
f=5,27 mag.

Potom si nakreslíme graf (najlepšie na milimetrový papier). Na x-ovú os nanesieme hviezdnu veľkosť (1cm=0,1mag), na y-ovú os nanesieme Argelanderove stupne (Obr. 2.2).
            Teraz nanesieme body ako hodnoty našich porovnávaní do grafu. Ak je porovnávačka jasnejšia ako objekt X, nanesieme ju nad x-ovú os, ak je slabšia - pod x-ovú os. Ak sme už zakreslili všetky odhady, čo najpresnejšie preložíme pomedzi body priamku (Obr. 2.3).

Obr. 2.2 – Graf na spracovanie odhadov

Obr. 2.3 – Grafické spracovanie odhadov

            V bode, kde priamka pretla x-ovú os, odčítame magnitúdu. A to je naša hľadaná hviezdna veľkosť objektu. V našom prípade hviezdna veľkosť objektu X je 4,7 mag. Jasnosť, ktorú sme takto odčítali nie je úplne presná, je zaťažená chybou. Dvoma čiarkovanými priamkami, rovnobežnými s vyznačenou priamkou, si ohraničíme všetky body nášho grafu (Obr. 2.3). Vzdialenosť priesečníkov týchto rovnobežiek s x-ovou osou vydelíme dvoma a dostaneme chybu určenia hviezdnej veľkosti objektu. V našom prípade je chyba l/2=(0,14 mag)/2=0,07 mag.
            Výslednú jasnosť zapíšeme v tvare „jasnosť“ ± „chyba“. Jasnosť nášho objektu sme určili na (4,70 ± 0,07)mag. Niektorí pozorovatelia používajú aj iné porovnávacie stupne, napríklad 1,5 a to v prípade, keď sa nevedia rozhodnúť medzi Argelanderovým stupňom 1 a 2, alebo používajú aj viacstupňovú škálu.
            Okrem grafickej metódy môžeme hviezdnu veľkosť objektu určiť aj výpočtom (metódou najmenších štvorcov). Napozorované hodnoty porovnávacích stupňov (S_i) určíme kladné pre porovnávacie hviezdy jasnejšie ako objekt X, záporné pre hviezdy slabšie.

V našom prípade:
a 3 X a = 4,35 mag    S1 = 3
b 0 X b = 4,61 mag    S2 = 0
c 2 X c = 4,50 mag    S3 = 2
X 1 d d = 4,75 mag    S4 = -1
X 4 e e = 5,20 mag    S5 = -4
X 4 f f = 5,27 mag    S6 = -4

Výslednú hviezdnu veľkosť určíme zo vzťahu

  ,

kde n je počet odhadov, mag_i jasnosť jednotlivých porovnávačiek, S_i hodnoty odhadov. Pre názornosť si urobíme výpočet hviezdnej veľkosti nášho objektu X:

n = 6
S mag_i = a+b+c+d+e+f = 28,68 mag
S(mag_i.S_i) = a.S₁+b.S₂+c.S₃+d.S₄+e.S₅+f.S₆= (4,35.3+4,61.0+4,5.2+4,75.(-1)+5,2.(-4)+5,27.(-4)) mag = -24,58 mag
S(mag_i)² = a² + b² + c² + d² + e² + f² = 137,8 mag²
S S_i = S₁+S₂+S₃+S₄+S₅+S₆ = 3+0+2+(-1)+(-4)+(-4) = -4
potom
 

m = 4,70 mag

2.2.2 Ďalšie metódy

Na určenie hviezdnej veľkosti bodových objektov poznáme okrem rozšírenej Argelanderovej (Hollanovej) (kap. 2.2.1) metódy aj iné metódy - Argelanderova, Pogsonova. Tieto metódy sú časovo menej náročné, ale sú o niečo menej presné ako Hollanova metóda.
            Argelanderova metóda je podobná metóde opísanej v kap. 2.2.1. Ako porovnávačky použijeme iba dve hviezdy, jednu jasnejšiu ako odhadovaný objekt X, druhú slabšiu. Pomocou Argelanderových stupňov vyjadríme rozdiel jasností porovnávačiek a objektu X. Odhad zapisujeme v tvare „a S₁ X S₂ b“, kde S_i sú hodnoty v Argelanderových stupňoch. Napr.: a 3 X 2 b znamená, že hviezda „a“ je o 3 Arg. stupne jasnejšia ako objekt X a súčasne objekt X je o 2 Arg. stupne jasnejší ako porovnávačka „b“. Výslednú hviezdnu veľkosť objektu X určíme zo vzťahu

m = a + (b-1)/(S₁+S₂) . S₁ ,

kde a,b sú hodnoty hviezdnej veľkosti porovnávačiek a S₁, S₂ hodnoty v Argelanderových stupňoch (S₁ pre „a“, S₂ pre „b“).
            Uvedieme si príklad: Majme odhad a 3 X 2 b, kde a=4,31 mag, b=4,98 mag.
            Potom S₁=3, S₂=2
            m = 4,31 + (4,98-4,31)/(3+2) . 3
            m = 4,71 mag

            Pogsonova metóda je obdobná Argelanderovej metóde. Ako odhadové stupne nepoužívame hodnoty Argelanderových stupňov, ale 1 odhadový stupeň zodpovedá 0,1 mag. Je to o niečo ťažšie, lebo si musíme vždy uvedomovať, aká je zmena hviezdnej veľkosti o 0,1 mag. Odhadovanie a výpočet je ďalej rovnaký ako pri Argelanderovej metóde.

2.3 Odhadujeme hviezdnu veľkosť difúznych objektov

Rozšírenú Argelanderovu metódu (kap. 2.2) nemôžeme použiť pri odhadovaní hviezdnej veľkosti difúznych (hmlistých) objektov (galaxie, guľové hviezdokopy, kométy a pod.). Nedokážeme porovnať jasnosť hmlistého obláčika s bodovou hviezdou. Na určovanie hviezdnej veľkosti difúznych objektov bolo vyvinutých niekoľko metód a to Bobrovnikoffova, Sidgwickova, Beyerova, Morrisova a Hollanova metóda. Poslednou metódou sa budeme zaoberať podrobnejšie (v kapitole 2.3.5), o prvých štyroch metódach iba stručne. Všetky spočívajú v tom, že porovnávame jasnosť difúzneho objektu s porovnávacími hviezdami.

2.3.1 Bobrovnikoffova metóda

Ďalekohľad si musíme rozostriť až natoľko, aby obraz porovnávacej hviezdy a difúzneho objektu mali podobný uhlový rozmer. Potom klasickým spôsobom pomocou otvorenej Argelanderovej metódy (kap. 2.2) porovnávame jasnosti týchto objektov. Ďalej postupujeme (aj pri spracovaní) ako pri otvorenej Argelanderovej metóde. Nevýhodou tejto metódy je nepresnosť v definovaní "podobný uhlový rozmer", čo umožňuje veľkú škálu rozostrenia.

2.3.2 Sidgwickova metóda

Zapamätáme si stredný jas a uhlový priemer zaostreného obrazu difúzneho objektu. Potom ďalekohľad rozostríme tak, aby uhlový priemer rozostrenej hviezdy bol rovnaký so zapamätaným uhlovým priemerom objektu. Teraz porovnáme jasnosť rozostrenej hviezdy so zapamätanou jasnosťou difúzneho objektu. Táto metóda je dosť obtiažna, pretože si iba ťažko dokážeme zapamätať stredný jas objektu. Mohla by sa použiť pre rovnomerne difúzne objekty, kde jasnosť hmlistého obláčika je v každom bode rovnaká (niektoré otvorené hviezdokopy a galaxie).

2.3.3 Beyerova metóda

Porovnávacie hviezdy a difúzny objekt postupne rozostrujeme dovtedy, pokiaľ ich rozostrené obrazy nesplynú s pozadím oblohy. Podľa toho, pri akom rozostrení dôjde (odčítame na stupnici výsuvu okuláru) k zániku difúzneho objektu a rôznych porovnávačiek, určíme interpoláciou hviezdnu veľkosť. Táto metóda je založená na správnej myšlienke, ale nevýhodou je to, že nedosahuje veľkú presnosť. Problém je v tom, že nedokážeme presne odhadnúť, kedy objekt splynie s pozadím.

2.3.4 Morrisova metóda

Ďalekohľad rozostríme tak, aby obraz difúzneho objektu mal rovnakú jasnosť na celej ploche. Zapamätáme si jeho jasnosť a uhlový priemer. Rozostríme porovnávaciu hviezdu na rovnaký uhlový priemer a porovnáme jej jasnosť so zapamätanou jasnosťou rozostreného objektu. Problém tejto metódy spočíva v tom, že nedosiahneme to, aby bol jas po celom obraze komy rovnaký. Naviac porovnávame jas hviezdy so zapamätanou hodnotou, čo znižuje presnosť pozorovania.

2.3.5 Hollanova metóda

V roku 1989 Jan Hollan navrhol metódu určovania vizuálnej hviezdnej veľkosti plošných objektov, ktorá je síce zdĺhavá, ale skúsení pozorovatelia môžu prostredníctvom nej dosiahnuť veľmi veľkú presnosť. Nebudeme sa teraz zaoberať myšlienkou a princípom tejto metódy a pôjdeme rovno k spôsobu určovania hviezdnej veľkosti (Hollan, 1990). Z dôvodu prehľadnosti budeme odteraz naďalej označovať difúzny objekt, ktorého hviezdnu veľkosť určujeme, ako objekt X.
            V prvom rade musíme mať na ďalekohľade stupnicu, ktorá určuje veľkosť zaostrenia ďalekohľadu. Ak takú stupnicu nemáme, jednoducho si ju môžeme spraviť tak, že na lepiacu pásku, ktorú nalepíme vedľa okuláru, si nakreslíme v ľubovoľnej mierke lineárnu stupnicu.
            Teraz pri pozorovaní náhodne rozostríme ďalekohľad (pri binokulárnych ďalekohľadoch rozostríme oba okuláre rovnako). Zapíšme si veľkosť rozostrenia v dielikoch zo stupnice a odhadneme pomocou otvorenej Argelanderovej metódy (kap. 2.2) jasnosť objektu X s 3 až 6 porovnávačkami (môže ich byť aj viac). Potom ďalekohľad rozostríme na inú náhodnú hodnotu a znova porovnáme jasnosť objektu X s porovnávačkami. Vždy si zapíšeme hodnotu rozostrenia a odhady. Použijeme čo najviac rozostrení (5 až 9). Odhadujeme i pri maximálnom rozostrení (na doraz, resp. po splynutie objektu s pozadím). Rozostrenia si vyberáme náhodne, nezaostrujeme postupne jedným smerom. Ako príklad uvedieme odhady nášho objektu X.

SPRACOVANIE: V prvom rade musíme poznať hviezdne veľkosti našich hviezd. Nájdeme si ich v nejakom katalógu. Nech porovnávacie hviezdy nášho objektu X majú hviezdne veľkosti:

a = 5.21 mag
b = 5.55 mag
c = 5.69 mag
d = 6.08 mag
e = 6.17 mag
f = 6.42 mag
g = 6.53 mag

Dotyčnica (hodnoty odhadov pri najväčších rozostreniach) ku krivke nám ukáže hľadanú jasnosť nášho objektu (objekt X má jasnosť 5,51 mag). Za chybu pozorovania považujeme najväčšiu z chýb odhadov, ktoré ležia na dotyčnici. V našom prípade sme pri zaostrení 12,7 určili hviezdnu veľkosť s chybou ±0,03 mag, potom celková výsledná hviezdna veľkosť objektu X je (5.51 ± 0.03) mag. Hollanova metóda určovania hviezdnej veľkosti plošných objektov nám dáva aj iné možnosti (napr. určiť z odhadov uhlový priemer objektu a pod.). Hodnota rozostrenia, kde sa stáva naša krivka vodorovná (v našom prípade asi 12.5) nepriamo určuje uhlový priemer objektu. Pozorovaný objekt má taký priemer, aký by mala hviezda pri rozostrení na rovnakú hodnotu. Závislosť uhlového priemeru od zaostrenia si môžete zistiť na rovnako jasných dvojhviezdach (e_1,2Lyr, n_1,2 Cas) (Obr. 2.5).

Obr. 2.5 – Závislosť uhlového priemeru od rozostrenia

Stručne sme opísali odhadovanie hviezdnej veľkosti difúznych objektov pomocou Hollanovej metódy. Pre úplne využitie všetkých možností, ktoré nám táto metóda núka, je potrebné zaoberať sa touto metódou oveľa podrobnejšie (je potrebné kalibrovať ďalekohľad a pod.). Ale aj naše stručné opísanie tejto metódy nám postačujúco poslúži pri určovaní hviezdnej veľkosti difúznych objektov, čo využijeme hlavne pri pozorovaní komét (kap. 3.2.3). Vážnym záujemcom odporúčame prečítať si príručky od Hollan (1990) a Pravec (1991).