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Título: Efectos de la atmósfera al observar: Refracción atmosférica, Extinción. (seeing)
Publicado por: Sebtor en Dom, 04-Dic-2011, UTC 23h.32m.
Efectos Atmosféricos en la observación astronómica

introducción:

en principio el hilo se centra en relacionar y presentar sobre la modelización desde un punto de vista homogéneo de éstos fenómenos, sin entrar en detalles matemáticos del caso de como afecta a la intensidad o extinción atmosférica en magnitudes.  No pretende ser mas que un punto de partida, útil para aclarar conceptos, y de donde surgen.
Estudiando "la misma fenomenología" pero justamente en sus efectos "no-homogéneos", nos abrirían respectivamente a tratar con el centelleo y el "seeing",   todos ellos efectos bien conocidos por los astrónomos aficionados, amateurs y/o profesionales.

Efectos Atmosféricos en
la observación astronómica



en su Modelización homogénea



en efectos no-homogéneos


          cambios en el brillo
          o magnitudes

(a) Extinción Atmosférica

    (a1)--  por Absorción y Dispersión (scattering)
    (a2)-- La Absorción diferencial en el espectro

(c) Centelleo

    (centelleo del brillo, "scintillation")

          cambios en la dirección
          (imagen)

(b) Refracción Atmosférica

    (b1) -- cambio de dirección aparente
    (b2) -- Refracción Diferencial en el espectro

(d) inestabillidad imagen


     (nos provoca el "mal seeing")




modelizado homogéneo:

Extinción Atmosférica (a)  y Refracción Atmosférica (b)



(https://img51.imageshack.us/img51/9422/spacemoonset.jpg)
-notar las consecuencias sobre el brillo: la pérdida de brillo, el enrojecimiento
-y las consecuencias de distorsión:  modificación geometría posición real por falsa elevación, achatamiento de la forma,
y faltaría ver mas aumento, como se dispersa la luz espectralmente con un borde azul-verdoso arriba y mas rojo debajo  
créditos: https://cseligman.com/text/sky/atmosphericrefraction.htm ($2)




La cantidad de atmósfera que atravesamos es función del ángulo de observación

 aproximación a una atmósfera planoparalela


(https://i.imgur.com/FRkisef.gif)

alturaatmósferas
[ sec(z) ]
90º 1.000
15º75º 1.036
30º60º 1.155
40º50º 1.305
50º40º 1.556
60º30º 2.000
70º20º 2.92_
75º15º 3.9__
79º11º 5.___
--- --- ---
Zº es la distancia cenital

   :goldstar:    En las observaciones terrestres, es obvio que no podemos librarnos de la atmósfera,  que puede ser ¿mejor o peor?, ¿con más partículas y humedad flotando o mas seca?, y también podemos subir a un lugar elevado para dejar atrás las capas de mas densidad atmosférica y "acercarnos" un poco mas al espacio  PERO hagamos lo que hagamos, la cantidad de atmósfera que tiene que atravesar un rayo de luz, será mas o menos larga dependiendo de la altura del astro, o también lo que es decir lo mismo midiendo su complementario: Z ( 90º - altura ),  que es el ángulo zenital , contando desde el zenit hasta la posición del astro a observar.

  En una aproximación teórica rápida, lo que se conoce como suponer que la atmósfera es planoparalela (a pesar de la curvatura de la Tierra, que localmente despreciaremos en ésta "hipótesis"), es una aproximación matemática acertada excepto para objetos muy a ras de horizonte (para los que en la práctica tampoco se puede teorizar mucho debido a las inhomogeneidades):     Si medimos en 1 atmósfera, la absorción zenital que se produce en un astro , tendremos que el factor que multiplicará ese valor, es la secante(z)  =   1 / coseno (z) ,  donde recordemos también que   z = 90º - altura sobre horizonte .

  Ésto es solo introducción para entrar en materia, mejor tratado lo encontrareis en éste PDF por ejemplo https://astro.ft.uam.es/old/TJM/tjm/webpaginas/practicas/guiones/guion_practica/extincion/index.html ($2)

modelización matemática de la extinción atmosférica
 ( con z como el ángulo zenital , y X la masa de aire, con la unidad como referencia de masa "atravesada" en el zenit )
  X = secz - 0.0018167 (secz - 1) - 0.002875 (secz - 1)^2 - 0.0008083 (secz - 1)^3




ver
Filtros en Astronomía, ¿para qué el uso de un filtro? [ listado descriptivo ]
estandarización en publicación de imágenes ? metodología recomendada ? (seeing)



(https://i.imgur.com/mmZwyqh.jpg)
Oscurecimiento por absorción mayor al atravesar una masa de aire creciente. (y enrojecimiento por absorción diferencial)

(a) Extinción Atmosférica


(a1)--  por Absorción y Dispersión (scattering)

efectos homogéneos en intensidad
( ver Rayleigh scattering, Aerosol scattering, absorción molecular provocando lineas de absorción en el espectro como el H2O ... )
Ésta absorción es la que nos hace perder luminosidad a los objetos celestes, y "perder" magnitudes.    Pero no es igual de efectiva en todas las bandas espectrales, sinó que lo es mucho más en el azul,  esa es la razón por la que vemos enrojecer los astros muy bajos con respecto el horizonte, y a su vez ver el brillo del cielo como azulado.

(a2)-- La Absorción diferencial en el espectro:

Reddening atmosférico
Es lo que nos hace enrojecer a los astros en baja altura respecto el horizonte, como la típica puesta de Sol que todos hemos visto.  Reddening atmosférico (Enrojecimiento):  es consecuencia de la Extinción diferencial por longitud de onda, más efectiva en el azul.  
(https://i42.tinypic.com/2n9hta8.jpg)
el scattering:
la razón de ver el cielo azul

La Dispersión (o scattering)  es lo que le da al cielo su característico color azul.
En el medio interestelar, debido al polvo existente en las regiones galácticas, mas abundante cuanto más cercanos estemos al disco galáctico (en una galaxia espiral), ocurre un fenómeno totalmente similar y bien estudiado llamado  Absorción Interestelar, ...  con una disminución de la magnitud esperada, y un enrojecimiento del brillo al ser más efectiva la absorción en ondas mas cortas :  interestellar REDDENING  ( fenómeno QUE NO TIENE QUE VER CON EL CORRIMIENTO AL ROJO POR EFECTO DOPPLER DE LA LUZ ).
En los cálculos para tener en cuenta la extinción se usa mucho el término: Masa de Aire, que hace referencia como su nombre indica a la masa de aire que hemos de atravesar cuando observamos un objeto, ...   el   valor de " 1 masa atmosférica"  lo tendremos al mirar hacia el zenith,  aumentando cuando vamos bajando hacia el horizonte,  a 30º tendremos el valor de " 2 masas atmosf."   ( una aproximación es dividir por el seno de la altura,  útil y realista hasta unos 5º-10º de altura ).   Cada masa de aire, nos "roba" X magnitudes,  un valor típico en lugares excelentes y a 2000 metros puede ser  0.35mag. por masa de aire,  ... así hay que multiplicar por la masa de aire a la altura observada,  en el caso de 30º de altura sabemos que si hemos calibrado, y la atmósfera es homogenea, que perderíamos 0,70 mags  con nuestro ejemplo.

La k = pérdida de magnitud por masa de aire (X), varía mucho dependiendo de la banda espectral observada
      aquí tenemos un ejemplo típico, de "buenas condiciones" en un observatorio terrestre, en otros lugares o cerca del nivel de mar, lógicamente empeorarán
banda         k
 ----------------------
      U            0.6
      B            0.4
      V            0.2
      R            0.1
      I            0.08



(b) Refracción Atmosférica

 
(https://partner.cab.inta-csic.es/imagenes/refatmosfera.gif) (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5d/Refracci%C3%B3n.png)
https://partner.cab.inta-csic.es/?Section=Curso_Fundamentos_Capitulo_4 ($2)

(b1) -- cambio de dirección aparente

efectos homogéneos en dirección (geometría)  ----> cambio de posición aparente
El vacío y el aire tienen índices de refracción distintos. Así, las ondas electromagnéticas cuando entran en la atmósfera de la Tierra desde el espacio se curvan ligeramente por causa de la refracción. La refracción atmosférica es mayor cerca del horizonte, y crea una altitud aparente del objeto aproximadamente del orden de medio grado superior de su altitud real en el mismo horizonte. Si el objeto gana altitud, el efecto de la refracción se reduce, (es cero en el cenit).

(b2) -- Refracción Diferencial en el espectro

  en la que las distintas componentes espectrales, son refractadas de manera distinta (distintos valores), provocando una dispersión "irisada" en colores.

(https://img685.imageshack.us/img685/9655/venusrainbow.jpg)


La atmósfera actúa como un prisma, con los rayos de luz provenientes del vacío pasan a entrar a otro medio (mas denso en éste caso y como no puede ser de otra manera proveniente del espacio), como la atmósfera, pierden velocidad, y depende de su tangencialidad, la inclinación es modificada, haciendo creer que el objeto está en una dirección que no está, ... en éste caso que nos ocupa levanta los objetos unos 30' de arco en pleno horizonte ( creo recordar ).

Eso es lo que nos da una visibilidad del Sol, de un par de minutos mas antes de la salida, o después de la puesta real, geométrica.

La Refracción igual que la extinción es mas notable a mas baja altura respecto el horizonte,  cuanto mas a ras pues peor.

(https://cseligman.com/text/sky/moonrefract050826.jpg)


Otra consecuencia, es que esté cambio, produce un achatamiento en el Sol (Luna, ... o cualquier objeto exterior que veamos en el horizonte).

Pero no acaba allí,  la atmósfera no se comporta igual con todas las longitudes de onda,  ... de las visibles, el azul queda más afectada, con un efecto de inclinación mayor, ... ese sería el motivo de ver cromatismo por culpa de la refracción atmosférica,  o la observación del "rayo verde" como último destello solar antes de su puesta, ... y la que determina todo un arco iris en los bordes  (arriba-abajo) de los planetas, Luna, Sol .. etc

asi que es normal ver una bola deformada,  y con dispersión cromática en la dirección de la vertical, en los planetas o bordes lunar (Sol).
(casi siempre es cuando peores condiciones geométricas muestran también, con lo que el empeoramiento es total )




Rayo Verde o Green Flash
(https://www.oasismarigot.com/images/green-flashes-1.jpg) (https://1.bp.blogspot.com/-lp-46DkCpU8/TnfjP9ybNFI/AAAAAAAAAZ4/t7UxCYYB1Ng/s1600/x.jpg) (https://www.skyinspector.co.uk/userimages/dispersion%20schematic.jpg)


y de aquí, surge la evidencia de otra ventaja, incluso necesidad, sobretodo en monocromo,  como la de observar los planetas con filtro Rojo o Infrarrojo ( bandas R, IR) , para "cortar" esa dispersión cromática. (*)  
(https://img.archive.is/ANn7I/121e1dca184ef34a70a086483a1eb8e7af01252f.gif)

 z es el ángulo zenital aparente, y r la dispersión

asimismo, es fácil ver como para trabajos serios de astrometría, una baja altura, puede empezar a afectar al posicionamiento de los objetos dependiendo sus longitudes de onda predominantes
(https://i.imgur.com/7hqB2VX.jpg)
aspectos de imágenes estelares ideales  en Monocromo versus Color
normalmente las mayores turbulencias e inhomogeneidades nos dan
imágenes inquietas, deformadas y poco enfocables



efectos no-homogéneos  (c) y (d)

(https://www5f.biglobe.ne.jp/~kztanaka/Iastro/realseeing.gif)   (https://i.imgur.com/s117P.gif)   (https://i.imgur.com/ohoxQiB.gif)

(https://www.enchantedlearning.com/tgifs/Twinkle.gif)
(astronomical scintillation ($2))

(c) Centelleo

           (centelleo del brillo, "astronomical scintillation")

el centelleo, no está relacionado con cambios rápidos o caóticos de absorción, sinó mas bien con las interferencias que le ocurren al llegar un frente de onda y pasar por las turbulencias atmosféricas, pequeños cambios de refracción, ... y debido a la casi puntualidad matemática que ofrece el tamaño aparente de las estrellas.  En cambio como los observadores experimentados saben, los planetas suelen mostrarse mucho mas estables: aunque no veamos los diámetros planetarios a simple vista, son lo suficientemente grandes, para que la luz proveniente de varias partes del disco, sigan caminos diferentes, y compensen mejor esas variaciones.

(d) Inestabilidad imagen

           (buen o mal seeing)

el mal seeing está relacionado con el centelleo, (también notaremos alteración y saltos de color)

(https://www.telescope-optics.net/images/Pick.PNG)
(https://www.damianpeach.com/images/articles/pickering/pickering3.gif) (https://www.damianpeach.com/images/articles/pickering/pickering5.gif) (https://www.damianpeach.com/images/articles/pickering/pickering7.gif) (https://www.damianpeach.com/images/articles/pickering/pickering9.gif)
Escalas de Pickering: 3, 5, 7 y 9
https://www.damianpeach.com/pickering.htm ($2)

(*) Lo comentado del "R" o "IR" en un párrafo anterior, es porqué a longitudes de onda mayor, se ven menos afectadas por las turbulencias y absorción atmosférica   (pero ojo ! recordad, que los telescopios, tienen su máximo poder de resolución en ondas mas cortas que largas,  ... o sea que en el IR en el fondo llegaremos antes al límite resolutivo del telescopio, pero cuando no hay otra manera pues lo mejor es filtrar )



otros links del foro relacionados:
PSF, FWHM, disco Airy, distribución gauss ... Poisson, deconvolución, resolución
Filtros en Astronomía, ¿para qué el uso de un filtro? [ listado descriptivo ]
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Diametro Optica Versus Seeing
resolución " / pixel imágenes CCD según objetivo de estudio , elección chip
Colimación en telescopios Newton. Precisión y enfoque. Mantenimiento. Limpieza



muy interesante complementarlo con éste PDF externo
https://www.ucm.es/info/Astrof/users/jaz/IA/IA_01.pdf ($2)  PDF   Instrumentación Astronómica -  Jaime Zamorano y Jesús Gallego




(https://media-2.web.britannica.com/eb-media/56/97256-004-E3540AD9.jpg)
esquema de las capas de la atmósfera de La Tierra
con su temperatura y presión según altitud


https://www.astronomynotes.com/telescop/s11.htm
https://pveducation.org/pvcdrom/properties-of-sunlight/atmospheric-effects
https://archive.is/ANn7I  ( https://www.astro.ufl.edu/~oliver/ast3722/lectures/EffectOfAtmosphere/EffectAtmos.htm ($2) )
https://www.astro.ufl.edu/~anthonyhg/AST_3722_files/AST3722_lecture4.pdf


Título: Sistema de correción anti-dispersión cromática atmosférica
Publicado por: Sebtor en Mié, 03-Jul-2013, UTC 09h.42m.

Sistema de correción anti-dispersión cromática atmosférica


(https://i.imgur.com/nNX39Ez.jpg) (https://web.archive.org/web/20130917111828im_/https://www.astrosystems.nl/projects_products/accessories/dispersion%20corrector/disp%20corr%20001%20small.jpg)

links para éste sistema:
https://www.astro-electronic.de/wedge.htm ($2)
https://www.rkblog.rk.edu.pl/w/p/planetary-imaging-atmospheric-dispersion-corrector/ ($2)
https://www.astrosystems.nl/projects_products/accessories/dispersion%20corrector/dispersie_correct.htm ($2)
https://www.cieletespace.fr/files/InstrumentTest/201110_test_ADC2.pdf ($2) PDF en francés
https://www.skyinspector.co.uk/Atm-Dispersion-Corrector-ADC%282587060%29.htm
https://spiff.rit.edu/classes/phys445/lectures/atmos/atmos.html


Título: Efectos Atmosféricos en la observación: La Refracción Atmosférica y extinción.
Publicado por: Chulo701 en Mié, 02-Oct-2013, UTC 06h.42m.
Muy buen post....  mi voto....    :okok:



Título: re.:
Publicado por: gembol en Mié, 02-Oct-2013, UTC 10h.51m.
Este hilo es un imprescindible (must read). Se aprende mucho y lo que se sabe se afianza.

Gracias!!!!!

Enviado desde mi Nexus 10


Título: re.: Sistema de correción anti-dispersión cromática atmosférica
Publicado por: Iluro en Mar, 28-Ene-2014, UTC 12h.03m.

Sistema de correción anti-dispersión cromática atmosférica


(https://www.astrosystems.nl/projects_products/accessories/dispersion%20corrector/disp%20corr%20001%20small.jpg) (https://www.astrosystems.nl/projects_products/accessories/dispersion%20corrector/dispersie_correct_principle_small.jpg)

links para éste sistema:
https://www.astro-electronic.de/wedge.htm ($2)
https://www.rkblog.rk.edu.pl/w/p/planetary-imaging-atmospheric-dispersion-corrector/ ($2)
https://www.astrosystems.nl/projects_products/accessories/dispersion%20corrector/dispersie_correct.htm ($2)
https://www.cieletespace.fr/files/InstrumentTest/201110_test_ADC2.pdf ($2) PDF en francés


otra review sobre este sistema https://www.skyinspector.co.uk/Atm-Dispersion-Corrector-ADC%282587060%29.htm


Título: re.: Efectos de la atmósfera al observar: Refracción atmosférica, Extinción. (seeing)
Publicado por: Iluro en Dom, 23-Feb-2014, UTC 10h.34m.
Otra review más y esta en Spanish https://astronomico.enfoque-creativo.com/pruebas/AccesPlanetaria_Ene14.pdf

Aquí una "afoto" del modelo Pierro Astro que comenta el artículo

(https://www.pierro-astro.com/images/stories/virtuemart/product/img_5432.jpg)


Título: re.: Efectos de la atmósfera al observar: Refracción atmosférica, Extinción. (seeing)
Publicado por: halipende en Jue, 18-Jun-2015, UTC 14h.38m.
Escala de seeing de 1 a 5

https://3.bp.blogspot.com/-JNAzfqTt5a4/UCvAd5QeksI/AAAAAAAAAQc/0BwHRUcSgHY/s1600/seeing.gif


Título: re.: Efectos de la atmósfera al observar: Refracción atmosférica, Extinción. (seeing)
Publicado por: Clemente en Vie, 19-Jun-2015, UTC 16h.10m.
Enlace a la página del MACC, dentro del proyecto Copernicus, donde se puede ver una predicción de la cantidad de aerosoles presentes en la atmósfera y por lo tanto una estimación de la transparencia de la misma:

https://www.gmes-atmosphere.eu/d/services/gac/nrt/nrt_opticaldepth!36!Total!Global!macc!od!enfo!nrt_opticaldepth!latest!!/

En https://www.gmes-atmosphere.eu/pressroom/macc_dust_sr4.gif se puede ver como afectó una tormenta de arena en el Sahara, a la peninsula Ibérica (febrero de 2014).


Título: re.: Efectos de la atmósfera al observar: Refracción atmosférica, Extinción. (seeing)
Publicado por: Moscatel en Jue, 16-Ago-2018, UTC 20h.56m.
Hola,
¿Alguien podría explicar como utilizar el corrector de dispersión atmosférica?
Muchas gracias de antemano


Título: re.: Efectos de la atmósfera al observar: Refracción atmosférica, Extinción. (seeing)
Publicado por: Iluro en Jue, 16-Ago-2018, UTC 21h.43m.
Dentro tiene dos prismas. Al girar las palancas se van rotando los prismas, con las palancas juntas no hay corrección, sería para observar objetos muy altos. A medida que vamos separando las palancas los prismas van rotando y compensan la dispersión cromática que produce la atmósfera, cuanto más bajo esté el objeto más deberemos abrir los prismas.

(https://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=imgres&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwiy2pPVwvLcAhUNJlAKHVqEDWMQjRx6BAgBEAU&url=http%3A%2F%2Fwww.espacioprofundo.com.ar%2Ftopic%2F25545-corrector-de-dispersi%25C3%25B3n-atmosferica-zwo%2F&psig=AOvVaw3QbN5jvPzF6iZY472NRg1i&ust=1534541490976758)

Aquí explicado en inglés por Damian Peach https://www.damianpeach.com/images/articles/JBAA%20dispersion%20Peach.pdf

y aquí un video https://www.youtube.com/watch?v=3Vb7vaRe8w0



Título: re.: Efectos de la atmósfera al observar: Refracción atmosférica, Extinción. (seeing)
Publicado por: Moscatel en Jue, 16-Ago-2018, UTC 22h.07m.
Hola Iluro, gracias por tu respuesta, pero creo que es para observar objetos más bien bajos...
La cosa es que no he preguntado qué es o cómo funciona, mi pregunta es cómo utilizar el ADC.
Eso de que las dos palancas juntas no crean dispersión es muy útil, ya se algo nuevo, gracias!
No se si el prisma rojo es el de arriba o el de abajo, si hay que colocar el ADC de alguna forma en concreto (pues viene con un nivelador y grados), si hay que hacer cálculos según que grados tenga el objeto a observar y como configurar el ADC...
El vídeo de Javier Molina ya lo había visto, y desde aquí le agradezco todo su trabajo altruista.


Título: re.: Efectos de la atmósfera al observar: Refracción atmosférica, Extinción. (seeing)
Publicado por: maksu70 en Vie, 17-Ago-2018, UTC 10h.47m.
Hola:

Te paso estos enlaces sobre el uso del ADC

Los tenía de hace poco, porque he comprado el de ZWO y no me llega!, lo van retrasando contínuamente

https://nimax-img.de/Produktdownloads/53049_1_EN_Instruction_Manual_REV_A.pdf


skyinspector.co.uk/atm-dispersion-corrector--adc


https://astronomy-imaging-camera.com/manuals/ADC%20Manual%20EN.pdf



Título: re.: Efectos de la atmósfera al observar: Refracción atmosférica, Extinción. (seeing)
Publicado por: Moscatel en Vie, 17-Ago-2018, UTC 23h.20m.
Muchas gracias a los 2, voy a echarle un ojo a los documentos a ver si salgo de dudas. Saludos!