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Astronomia - Espacio Profundo
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  • ¿Buen seeing y buena transparencia? ¿Dónde?

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    ricardo

    El astrónomo esta esperando la caída del sol para empezar la observación. Equipos sobran, uno específico para planetaria, otra para observar espacio profundo, una cámara, todo lo imaginado. Se asoma y dice: "mm..mal seeing, hoy hago espacio profundo..." ¿Que vio para tomar esa decisión?

    A que se denomina seeing?

    Seeing es el grado de turbulencia que producen en la atmósfera las corrientes de aire con distinta densidad y temperatura. En términos prácticos, el seeing esta caracterizado por el titilar de las estrellas. En buenas condiciones de seeing las estrellas no deberían titilar, en malas condiciones de seeing el titilar de las estrellas puede variar de uno leve a uno violento, con cambio de tonalidad de las estrellas, dado por la variación del índice de refracción de la atmósfera.

    La luz que recibimos de las estrellas es siempre puntual, sea cual fuere el tamaño de la estrella la veremos como un punto (salvo nuestro sol). Pero al atravesar la atmósfera pierde dicha puntualidad en mayor o menor medida, resultando en múltiples rayos de luz distribuidos en un área mayor.
     

    twinkle.gif
    Disco de seeing


    Es común tener un seeing malo cuando las estrellas (o planetas) se encuentran cercanos al horizonte, ya que estamos recibiendo la luz del astro luego de pasar por el equivalente a hasta 40 atmósferas y sus turbulencias. A medida que el objeto sube en la bóveda celeste, el seeing va mejorando, pero el límite del seeing lo definirá en definitiva la estabilidad de las corrientes de aire atmosféricas.

    ¿Cómo solucionar el mal seeing?

    El mal seeing es difícil de combatir, la mejor opción es ir a lugares donde el seeing es mas favorable, por lo general cerca del mar la atmósfera es mas estable, con menor turbulencia, en  los valles cerca de las montañas las capas atmosféricas están mas inestables por la turbulencia por el paso del viento por la montaña. Por otro lado, la tecnología nos ayuda con avances como los sistemas de óptica adaptativa, que atenúan en parte el problema. 

    Un sistema de óptica adaptativa cuenta con un elemento reflector en el tren óptico que tiene la capacidad de deformarse varias veces por segundo de acuerdo al patrón de seeing que tiene una estrella de referencia.
     

    adaptativa.jpg
    Uso de óptica adaptativa


    De esta forma el sistema contrarresta el efecto del seeing en gran medida. Los observatorios profesionales cuentan con este sistema, inclusive para los casos que la zona del cielo no cuente con una estrella de referencia adecuada se utiliza un láser de sodio, el cual proyecta en las capas altas de la atmósfera una estrella artificial. 

    laser.jpg
    Laser para generar estrella artificial


    Esto se justifica en telescopios profesionales, donde la resolución del telescopio es muchas veces superior al mejor seeing posible. También es importante saber que nosotros mismos podemos ser el factor de mal seeing. Un telescopio que estuvo al sol o en un ambiente caliente, al caer la noche, y por ende la temperatura, tenemos un problema.

    Los elementos ópticos van a tratar de estabilizarse con la temperatura ambiente, pero este proceso es mas lento en las ópticas, con lo que nos encontramos con elementos ópticos que siguen calientes y tratan como sea de perder calor. Este calor que escapa se convierte en turbulencia. Por eso se aconseja aclimatar el telescopio de manera gradual pero constante, ya sea utilizando ventiladores, enfriadores de cpu, o cualquier método que acelere el aclimatado.  Este problema además se hace mas crítico a medida que subimos de diámetro del lente o espejo, los que mas pronto se aclimatan son los reflectores, los refractores (un triplete aun más) y los diseños tipo Maksutov o Schmidt Cassegrain, por ejemplo un 12 pulgadas puede tardar hasta 4 horas en lograr estabilidad térmica.

    Como cuantificarlo, la escala Antoniadi

    Esta escala, desarrollada por el astrónomo francés Antoniadi, esta basada en 5 niveles de seeing, que van del seeing perfecto (I) al seeing pésimo (V). Los valores son:
     

    • I) seeing perfecto, imágenes sin ningún tipo de temblequeo.
    • II) ligeras ondulaciones de las imágenes, con momentos de calma.
    • III) seeing moderado, caracterizado por perceptibles temblores de las imágenes.
    • IV) seeing pobre, con constantes y molestas ondulaciones de las imágenes.
    • V) seeing pésimo, con serias dificultades para discernir las imágenes.


    Hay otra escala no tan utilizada para medir el seeing, llamada escala de Pickering. A diferencia de la de Antoniadi, esta tiene 10 valores posibles, pero es mas complicada de cuantificar. 

    Midiendo el seeing con tecnología

    Hay una forma de medir el seeing, y es midiendo el diámetro del 'disco de seeing'. 

    El disco de seeing es el que que forma la luz de una estrella y que puede variar de uno puntual a uno totalmente borroso. Esto se produce por las distorsiones que tiene la luz en su paso por la atmósfera, por lo tanto si podemos medir el diámetro del disco de seeing podemos tener una idea del tipo de cielo y su seeing.

    El diámetro del disco de seeing tambien se lo define como el Full Width Half Maximum (FWHM), y la unidad de medida es en segundos de arco. En un futuro artículo vamos a explicar en detalle el disco de seeing y el FWHM.

    Tipos de seeing de acuerdo al FWHM

    A continuación detallamos en seeing o FWHM de algunos lugares, de mayor a menor.
     

    Seeing promedio Lugar
    1.5 a 4 segundos de arco Capital Federal, Buenos Aires, Argentina
    0,9 a 2,1 segundos de arco Desierto de Arizona, Estados Unidos
    0,9 segundos de arco Cerro Burek, Argentina, Complejo El Leoncito/Casleo
    0,9 segundos de arco Atacama, Chile, Observatorio La Silla
    0,6 segundos de arco Telescopio Keck, utilizando optica adaptativa
    0,07 segundos de arco Dome C en la Antartida
    0,05 segundos de arco Telescopio Hubble (podria resolver dos luciernagas que estan en Tokyo desde Maryland)


    Hoy muchos programas de adquisición de imágenes nos dan este valor como parámetro de dos cosas, una es el 'seeing' de la noche, y la otra es cuan fino es el foco que estamos logrando. Lo importante es evaluar que el seeing de la noche no sea mayor a la resolución óptica del equipo, si el seeing es mayor entonces tenemos que buscar alternativas, ya sea usar binning en una CCD, o directamente usar un equipo que sea mas acorde al seeing de lugar de observación.

    ¿A que se lo denomina transparencia?

    Es el grado de claridad del cielo, o cuan limpio esta. Una buena transparencia nos permite poder observar objetos tenues, mejorando el contraste del cielo. Los factores que mas afectan la transparencia son la polución lumínica, las nubes altas, los incendios forestales, y el smog. 

    La transparencia en zonas que tienen clima húmedo afectan en particular a la parte roja del espectro de luz. 

    Por lo general después de una lluvia el cielo tiende a tener una buena transparencia, ya que la lluvia decanto todas las partículas de polvo y smog que estaban flotando en la atmósfera, pero a la vez el viento que queda nos deja una atmósfera con turbulencia, o sea, mal seeing. Las condiciones de buena transparencia son ideales para la observación de objetos como nebulosas, galaxias, y todo objeto tenue que se beneficia con un cielo altamente contrastado.

    ¿Buen Seeing, Mala transparencia, y viceversa?

    La regla sería, buen seeing, observacion planetaria, buena transparencia, observacion de espacio profundo

    Desgraciadamente para que ambas condiciones sean buenas las opciones son pocas. Para evitar el problema del seeing, lo mejor es observar en lugares cuya altura supere la capa de inversión atmosférica, por esa razón los observatorios profesionales están a alturas considerables, superando los 4000 metros de altura. De esta forma se evita en gran medida la turbulencia. Si a esto se sumamos la falta de polución lumínica y partículas en suspensión (smog, humedad) entonces tendremos buena transparencia, por lo tanto un lugar ideal para disfrutar de la astronomía. 

    Hoy hay muchos sitios en internet que nos dan no solo el pronostico meteorológico, sino tambien un pronóstico de seeing y de transparencia. Entre ellos podemos nombrar a Meteoblue (www.meteoblue.com), 7Timer (http://7timer.y234.cn), de tal forma de poder planificar nuestra sesión de observacion o fotografía. 

    Bibliografía

    Editado por ricardo



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