Zlepšení pozorovacích podmínek - např. omezení seeingu


Ondřejovský dalekohled se nachází v blízkosti rozrůstající se Prahy, v relativně malé nadmořské výšce (528m n.m.) a tedy není překvapivé, že atmosférické podmínky jsou značně variabilní a seeing ovlivňuje kvalitu pozorování. Seeing obvykle dosahuje hodnot kolem 2'', ale ve zcela výjimečných případech může dosáhnout až 5'' - to se ovšem stává jen několikrát do roka.

Zkušenosti i srovnání ukazují, že největší část seeingu vzniká přímo v tubusu dalekohledu. Menší vliv má mikroklima v prostorách kopule a ještě menší (avšak zdaleka ne nulový) vliv má bezprostřední okolí budovy kopule. Ke stejnému závěru dospěli nezávisle i astronomové observatoře v Tautenburgu, kteří dlouhodobě bojují s podobnými problémy, byť v okolí Tautenburgu není žádné velkoměsto.

Instalování aktivní či adaptivní optiky by de facto znamenalo nový dalekohled.

V klimatických podmínkách střední Evropy, navíc v blízkosti rozrůstající se Prahy, by to nebyla dobře zdůvodněná investice. Proto uvažujeme o snížení vlivu seeingu úpravou mikroklimatu přímo v prostorách dalekohledu.

Především si musíme vysvětlit, jak vlastně v tubusu ten efekt vzniká.

Tubus dvoumetrového dalekohledu je plný, funguje tedy jako "studna" či "rezervoár" na vzduch. Kovový plášť dalekohledu přitom sleduje změny okolní teploty poměrně rychle. Avšak zrcadlo na dně tubusu se chová jinak. Skleněný ingot váží 2.26 tuny a sklo má velmi malou tepelnou vodivost. Trvá tedy dlouho (hodiny až desítky hodin) než se teplota skla a okolního vzduchu vyrovnají. Mohutná masa skla tedy ohřívá či ochlazuje vzduch uvnitř tubusu.

Pokud přijde vlna chladného počasí, vzduch se ochlazuje a sklo zrcadla je teplejší, než okolní vzduch. Sklo tedy ohřívá vzduch, teplý vzduch stoupá tubusem jako komínem vzhůru a je nahrazován chladnějším vzduchem z vnitřku kopule a jejího okolí. Vzniká cirkulace, která má turbulentní povahu, a tedy výrazné zhoršení seeingu.

Pokud naopak přijde teplé počasí a teplota stoupá, má zrcadlo nižší teplotu než okolí a ochlazuje vzduch uvnitř tubusu. Plný tubus pak působí jako "rezervoár" a chladný vzduch se drží uvnitř. Nevzniká turbulentní proudění a mikroklima je stabilní. Seeing je tedy dobrý.

Lze tedy shrnout, že pro pozorování je nejvhodnější pozvolné oteplování. Naopak ochlazování (či prudký vpád arktického vzduchu) je pro pozorování pravou pohromou. Stane se v takovém případě, že vůbec nelze pozorovat, třebaže je dokonale jasno a pro laického diváka zdánlivě optimální počasí. Opak je však v takovém případě pravdou.

Jak tedy seeing odstranit, či alespoň omezit, aniž bychom v podmínkách střední Evropy přebudovali dalekohled na nový přístroj?

Jednou z možností je klimatizace prostoru uvnitř tubusu. Nemá jistě cenu klimatizovat celou kopuli, jednak kvůli rozměru (vnitřní prostor kopule, kde je umístěn dalekohled, má celkový objem skoro 2800m3), jednak kvůli tomu, že se večer kopule otevře v celé výšce. Má však smysl klimatizovat vnitřní prostor tubusu.

Přes den se do tubusu vhání suchý (přes filtry) vzduch o teplotě, která je předpovídána pro nadcházející noc, případně nepatrně chladnější. Večer před pozorováním se přívodní hadice odpojí a dalekohled je připraven k pozorování. Teplota vnitřních prostor tubusu a především teplota zrcadla se tak drží blízko teplotě okolního nočního vzduchu, což zlepšuje pozorovací podmínky.

Právě toto řešení zvolili pracovníci na Tautenburgu a není důvod, proč by to nemohlo zlepšit pozorovací podmínky i v Ondřejově.

Co bude nezbytně nutné v této souvislosti důkladně prodiskutovat, to je očekávaný efekt. Jinak řečeno, jaký očekáváme profit od takového řešení. Existuje totiž nenápadný, ale důležitý rozdíl mezi ondřejovským a tautenburským dalekohledem. Tautenburský dalekohled totiž polovinu času (2 týdny v měsíci) pracuje jako Schmidtova komora. To jest, je instalována korekční deska pro korekci vad sférického primárního zrcadla. Je tedy vnitřní prostor tubusu uzavřen, vzduch nemůže cirkulovat, což jistě podstatně mění pozorovací podmínky v tubusu. Ondřejovský dalekohled tuto konfiguraci z principu nemá.