Ниже описывается устройство астрографа без часового механизма и даже без ведущей трубы-гида. Эта конструкция была впервые осуществлена в 1943 г. Б. А. Воронцовым-Вельяминовым и с тех пор с успехом применялась любителями. Она требует только наличия фотокамеры. Такой астрограф позволяет снимать звездное небо с длинными выдержками, совсем на него не глядя!
Идея данного астрографа заключается в том, что ввиду короткого фокусного расстояния его вращение вслед за суточным движением неба может быть не очень точным. Оно может даже производиться небольшими скачками так, чтобы за промежутки между поворотами изображения звезд смещались на пластинке не больше чем на 0,025 мм.
На рис. 51а дана схема астрографа, выполненного из дерева.
Основу прибора составляет доска с тремя шурупами 1 для установки ее горизонтально по круглому уровню или иначе. К ней под углом, дополняющим географическую широту до 90°, прикреплена доска 2, поддерживаемая стойкой. К наклонной доске сбоку прикреплен вертикально треугольник 3, сторону АВ треугольника визируют на Полярную звезду, тем самым устанавливая прибор в меридиане.
Толстая полярная ось 4 из дерева плотно вставлена в шарикоподшипник 5, прикрепленный к доске. Она свободно проходит через отверстие в доске под этим подшипником. К верхнему торцу полярной (часовой) оси привинчена широкая деревянная вилка 6. В ней на оси склонения 7 вращается П-образная деревянная рама 8 в которой укреплена камера 9 астрографа. Под вилкой 6, или на ней, укреплена крестовина 10 с винтами 11, на которые надевается груз для натягивания ведущей ленты.
С осью склонения скреплен фанерный круг склонения 12, закрепляемый в нужном положении зажимом 13.
Рис. 51а. Конструкция астрографа.
Круг разделен на градусы или же на нем устанавливаются два транспортира так, чтобы при камере, направленной на полюс, отсчет был +90°.
Нижним концом полярная ось упирается в ведущий круг 14 (рис. 51 а и б), на котором жестко укреплен хомут 15, надеваемый свободно на ось. Хомут стягивается винтом 16. Для удобства винт 16 должен быть очень длинным. К кругу прикреплен конец ленты 17, сматываемый с круга винтом 18. Этот винт должен быть расположен в плоскости круга и вращаться без люфта (!) в стойках (подшипниках) 19, сделанных из жести. В нашей конструкции был использован становой винт теодолита с шагом 2 мм (шаг надо определить очень точно). В качестве ведущего круга 14 можно использовать толстую доску круглого лабораторного столика диаметром 20 см (такие столики продаются в магазинах учебных пособий и лабораторного оборудования). Ленту 17 лучше брать из тонкой стали, но можно использовать даже ленту от пишущей машинки. Натяжение ленты обеспечивается не показанным на рис. 51 а грузом, который каждый раз надо помещать к востоку или западу от оси вращения инструмента.
Гайка 20 свободно скользит по винту, прижимаясь одной гранью к направляющей 21, согнутой из жести. На головку винта надет фанерный или картонный круг 22 около 20 см диаметром с делениями (см. ниже). Вид П-образной доски с камерой 9 и устройство оси склонения и ее крепления показаны на рис. 51в.
Установив штатив на табуретке или крыльце по меридиану, камеру поворачивают на нужную область (можно по отсчету круга склонения). После этого, освободив хомут и придерживая ведущий круг от падения с часовой оси, поворачивают камеру на нужный часовой угол на светило. Удерживая камеру в этом положении, поворачивают ведущий круг, пока не натянется лента. Потом зажимают хомут и в подходящем месте надевают на крестовину груз, натягивающий ленту.
Рис. 51б. Ведущий круг.
Расчет поворотов винта. За секунду звездного времени экваториальная звезда смещается на Г: 239. Поворот на 1° при фокусном расстоянии камеры F составляет F/57 мм на фотопленке (пластинке). За 1 сек смещение будет F : 57 :239=F : 13623 мм. Чтобы смещение не превышало 0,025 мм, астрограф должен оставаться неподвижным не долее чем 0,025 : (F/13 623) =341 : F сек. При F=100 мм это время t между поворотами составляет 3,4 сек, при F=50 мм 6,8 сек и т. д. При заранее известном времени начала экспозиции можно составить табличку моментов времени, в которые надо поворачивать круг 22. Например, при начале фотографирования в 8 час. 15 мин. 00 сек. круг надо поворачивать (при f=50 мм) в 8 час. 15 мин. 07 сек., 8 час. 15 мин. 14 сек., 8 час. 15 мин. 20 сек., 8 час. 15 мин. 27 сек. и т. д. (секунды округляются).
Рис. 51в. Деталь крепления астрографа.
Если R – радиус ведущего круга, h – шаг винта и п – доля оборота, на которую винт надо поворачивать через каждые t секунд, то 2p R:(h/n) = 86 164 : t, где 86164–число средних секунд в звездных сутках.
Если h дано, а величиной t мы задаемся, то чтобы п составляло удобную долю окружности, например, 1/60 (т. е. 6°), радиус круга R надо вычислить по этой формуле. Его окружность разделить на п равных частей и до соответствующих меток поворачивать круг через каждые t секунд. Это нетрудно даже при морозе.
Если пользоваться готовым ведущим кругом, то п, вероятнее всего, окажется не целым числом. Если R=100 мм и h=2,0 мм (эту величину надо определить очень точно) и мы зададимся значением t=5 сек, то из формулы следует, что п= 54,85 и через каждые 5 сек винт надо поворачивать на 6°,5603. Придется вычислить много углов, кратных этой величине, и отметить их все на круге 22, округляя каждый до ближайшего градуса. Но нельзя за угол поворота сразу принять округленное значение 6°,5, так как ошибка будет накопляться и уже через 4 минуты экспозиции, прежде чем винт сделает один оборот, ошибка достигнет 3°, а через 40 минут 30°. Соответственно изображение звезды размажется в черточку длиною 30°:6°,5... , т. е. около 0,1 мм, что недопустимо.
Оглавление