Avaruus.fi - keskustelualue

Kommenttina tuohon Timotin Wikipedia-lainaukseen:

Lainaus käyttäjältä: Timoti - 07.12.2025, 11:24:05Suora lainaus wikipediasta. Mikä tuossa pitää paikkansa js mikä ei?
Valovoima
muokkaa
Tähtikaukoputken tärkein ominaisuus on sen valovoima. Kaukoputken objektiivilla tarkoitetaan sen valoa keräävää elementtiä, linssikaukoputkissa linssiä ja peilikaukoputkissa pääpeiliä. Mitä suurempi on kaukoputken objektiivi, sitä enemmän valoa se kerää. Valovoima on verrannollinen objektiivin pinta-alaan, eli sen halkaisijan toiseen potenssiin. Ihmissilmän pupillin pinta-ala on noin neliösenttimetrin suuruusluokkaa ja suurten kaukoputkien peilit ovat kymmeniä neliömetrejä. Suuri kaukoputki siis kerää yli satatuhatta kertaa enemmän valoa ja näkee vastaavasti himmeämpiä kohteita.

Tuossa ei ole muuta vikaa kuin että käsitteet on sekoitettu: puhutaan valovoimasta, mutta tarkoitetaan valonkeräyskykyä. Valonkeräyskyky riippuu objektiivin halkaisijasta d (tai efektiivisestä halkaisijasta, kuten tuossa 20 mm lähtöpupillin tapauksessa). Objektiivi taittaa tai heijastaa valon niin, että avaruudessa olevasta kohteesta muodostuu kuva polttovälin f etäisyydelle objektiivista. Aukkosuhde eli valovoima on aukon suhde polttoväliin, d/f. Käytännössä tämä merkitään niin, että esim. valovoima 1/5 kirjoitetaan f/5.

Valonkeräyskyky eli aukko määrää, kuinka himmeitä tähtiä kaukoputkella näkee. Valovoima määrää, kuinka tiheässä kohteesta tulevat fotonit ovat polttotasolla (ja sitä kautta kuinka pitkää valotusta tarvitaan pintakohteille eli muille kohteille kuin pistemäisille tähdille). Valovoimainen putki (esim. f/5) keskittää kameran pikselin alueelle enemmän valoa kuin vähemmän valovoimainen (esim. f/10).

Visuaalihavainnoinnissa suurennuksella on samantapainen rooli kuin valokuvauksessa valovoimalla: suuri suurennus hajauttaa pintakohteesta tulevan valon suuremmalle alueelle, mikä on huono asia, jos pintakohde on esim. laaja, himmeä galaksi tai revontuli, mutta hyvä asia, jos pintakohde on valosaasteinen taivas ja varsinainen havaintokohde koostuu pistemäisistä tähdistä.

Lainaus käyttäjältä: Ari Haavisto - 07.12.2025, 10:11:48Mutta ei kai tuo termodynamiikkaa sinänsä riko, että otan 25mm lähtöpupillin ja rutistan sen 7mm lähtöpupilliksi. Mitäänhän ei hukata eikä luoda tyhjästä?

Multa oli jäänyt tämä viesti välistä huomaamatta.

Mitähän mahdat tarkoittaa lähtöpupillin rutistamisella? Jos sulla on vaikkapa D=100 mm linssiputki johon laitat niin pitkäpolttovälisen okulaarin että suurennus on vain 4x, niin okulaarin takana oleva lähtöpupilli on halkaisijaltaan 25 mm. Nyt kyseessä on siis tuollainen ns. afokaalinen musta laatikko johon menee 100 milliä leveä tuubi sisään ja tulee 25 milliä leveä tuubi ulos. Tämä koskee yksittäisestä tähdestä tulevaa valoa.

Muista vähän sivummalla olevista tähdistä menee 100 milliä leveä tuubi sisään pienessä kulmassa, sanotaan vaikka yhden asteen kulmassa, jos tähdet olivat yhden asteen päässä toisistaan. Okulaarista ulos tuleva 25 mm tuubi siitä kakkostähdestä on 4 asteen kulmassa, koska systeemi suurentaa.

Nyt voit tietysti ottaa toisen melkein samanlaisen kaukoputken jossa on n. 3.5x suurennus ja katsoa sillä okulaarista sisään. Silloin siihen kakkoskaukoputkeen sisään menevä 25 mm tuubi tulee viimeisestä okulaarista ulos 7 mm levyisenä.

Onko tämä 7 mm valonsäde kirkkaampi kuin aiempi 25 mm valonsäde? Riippuu mitä meinaat kirkkaammalla. Yhteensä kummassakin kulkee yhtä paljon valoenergiaa. Kapeammassa säteessä toki kirkkaus on ns. tiheämmässä. Mutta sillä ei ole mitään merkitystä, sillä kumpikin kimppu tuottaa yhtä kirkkaan valopisteen kun säteeseen laitetaan linssi joka fokusoi sen tasolle.

Näin tapahtuu myös silmässä, paitsi että normaali ihmisen silmä ei pysty tuota koko 25 mm tuubia fokusoimaan kun kaikki ei mahdu sisään. Silloin käy niin että silmäsi rajoittaakin tuon 4x100 kaukoputken/kiikarin toimimaan 4x28 kokoisena.

Noiden kahden 4x ja 3.5x suurentavan kaukoputken yhdistelmä ei poikkea mitenkään kaukoputkesta jonka suurennus alunperinkin olisi n. 14x ja joka tuottaisi 100 mm apertuurista 7 mm lähtöpupillin.

Kun kysyt että etkö voi rutistaa 25 mm pupillia 7-milliseksi, niin vastaus on että kyllä voit. Mutta muista että kun yrität tehdä niin, niin viereisistä tähdistä tuleva valo kääntyy okulaarin jälkeen jyrkempään kulmaan samalla kun niistäkin tuleva valotötterö kaventuu.

Jos kohteena on tähtisumu tai revontuli, niin se koostuu äärettömästä määrästä jatkuvana massana vierekkäin olevista valopisteistä. Kun jokaisesta näistä tulevaa okulaarista lähtevää valokimppua pienennetään, kulmat joihin valokimput osoittavat samalla harvenevat. Tämä tapahtuu suurennuskertoimen mukaan täydellisessä balanssissa. Eli vaikka kimppujen valotiheys tavallaan kirkastuu, ne samalla erkanevat toisistaan, mikä aiheuttaa sen ettei pintakirkkaus kuitenkaan kasva yhtään.

Toivottavasti selventää. Laittakaa vain lisää kysymyksiä jos ei vielä aukea.

Lainaus käyttäjältä: Lauri Kangas - 07.12.2025, 11:37:00Tämä järkeily on visuaalikäytössä olevan kiikarin tai kaukoputken osalta täysin irrelevanttia. Niissä on kyseessä afokaalinen systeemi johon katsotaan sisään silmällä. Objektiivin aukkosuhde ei vaikuta kuvan kirkkauteen millään tavalla. Apertuuri, suurennuskerroin, ja silmän pupillin koko määräävät kaiken.

Joo se oli vastaus Timotille. Mutta katseluoptiikassa käytetään valovoiman sijasta käsitettä hämäräläpäisyluku mikä kertoo pintakirkkaudesta. Yritin googlettaa hämäräläpäisylukua, ei yhtään vastausta. Kuitenkin kiikariesitteissä se oli käytössä aikoinaan.

Ja tuo kartiovalokuitu näköjään sekin muuttaa valokartiota kuten linssi, eli ei auta. Rikkoisi termodynamiikan toista pääsääntöä, koska kylmemmästä (pintakirkkaudeltaan himmeämmästä) mentäisiin itsestään kuumempaan tilaan, jos oikeasti ei muuttaisi valokartiota tai hukkaisi kirkkautta kokonaisheijastuksen ulkopuolelle. Tuo pysäytettyjen valonsäteiden tapaus taas voisi kenties toimia, koska siinähän tehdään työtä siirrettäessä valokammioita lähemmäksi toisiaan.

Lopputulema lienee siis se, etteivät kiikarit tosiasiassa lisää valon määrää, vaan tuovat näkymään eroa kotrastia parantamalla. Värien näkemiseen revontulissa livenä tarvitaan esim. akulla höystetty Tapo ja puhelin näytöksi. Tätä on tullut kokeiltuakin. VR-lasit olisivat tietysti puhelimen näyttöä kätevämmät.

Tuota wikipedian tekstiä voisi joku vielä kommentoida. Miten sitä pitäisi muokata, että tällainen tavis ei saa asiasta väärää käsitystä?

Lainaus käyttäjältä: Ari Haavisto - 07.12.2025, 11:41:23Fysiologisesti näkeekö silmä silti paremmin kun samaa himmeää huttua osuu useammalle solulle, eli onko silmässä joku bin mekanismi tms., olisi kiva tietää. Joku syyhän on, että sumuja katsellaan isoilla putkilla ja koetaan että ne näkyvät jotenkin paremmin. Onko se se, että monet sumut ovat aika pieniä ja pieni himmeä näkyy huonommin kuin iso himmeä?

Kyllä siitä sumusta kokonaisuudessaan tulee silmään enemmän valoa, jos sitä katsotaan isolla kaukoputkella minimisuurennuksella. Samoin erotuskyky paranee ja erilaiset kontrastikkaat yksityiskohdat sumun tekstuurissa näkyvät paremmin.

Oleellista tämän ketjun hämmennyksen aiheessa on se, että jos sumu on alkujaankin niin laaja, että sen voi erottaa paljain silmin, se ei silti muutu yhtään kirkkaammaksi vaikka katselisi suurennettuna. Sellaisia sumuja joilla tämän vertauksen voisi tehdä suoraan on tietysti kovin vähän, mutta revontulet on paljon toimivampi esimerkki.

Jos katsoo isolla kaukoputkella ja pienellä suurennuksella täysikuuta, kuva tietysti häikäisee aika kauheasti. Mutta sen kuvan kirkkaus ei ole yhtään isompi kuin täysikuu on 1x:llä, on sekin nimittäin hyvin kirkas. Jos niitä täysikuita olisi taivaalla vierekkäin niin monta että ne muodostaisivat yhtä suuren kuvan kun kaukoputkessa, sekin häikäisisi ihan perhanasti.

Himmeiden kohteiden kanssa hommaa mutkistaa vielä nuo silmän aika monimutkaiset fysiologiset ominaisuudet joita pohdit, mutta niitä ei vielä kannata sotkea tähän paljon yksinkertaisempaan asiaan kirkkauksien suhteista, joka on ihan geometrista optiikkaa.

Omaan foliohattuiluuni vastaus lienee täällä, jahka saan hiukan sulateltua:
https://spectroscopy.wordpress.com/2009/06/02/tapered-optical-fibres/

Tuo valonpysäytyskikka on sitten vielä eri ceissi.

Isompi kaukoputki kerää enemmän valoa jostain galaksista, mutta kaiken valon mahtumiseksi silmään sisään, on suurennusta pakko kasvattaa, jolloin kuva ja valo leviää laajemmalle ja pintakirkkaus pysyy samana. Fysiologisesti näkeekö silmä silti paremmin kun samaa himmeää huttua osuu useammalle solulle, eli onko silmässä joku bin mekanismi tms., olisi kiva tietää. Joku syyhän on, että sumuja katsellaan isoilla putkilla ja koetaan että ne näkyvät jotenkin paremmin. Onko se se, että monet sumut ovat aika pieniä ja pieni himmeä näkyy huonommin kuin iso himmeä?

Lainaus käyttäjältä: mistral - 07.12.2025, 11:31:51Rupesin oikein miettimään millä kuvaisi valotusaikaa. Keksin astian siihen, ja sademäärä kuvaa valon määrää. Olkoon 5mm sademäärä hyvä valotusaika jolla näkee jopa sumuja heikosti. Olkoon kukkavaasi nopean putken (alle f5) kuvaaja, se levenee ylöspäin joten 5mm kertyy nopeasti. Olkoon erlenmeyerpullo hitaan putken (10-15 f-luku) kuvaaja, se levenee alaspäin, 5mm kertyy hitaasti. Keskialueen (f5-f10) olkoon suora vaasi jonka aukko ja pohja on suunnilleen yhtä suuret, 5mm sadetta kertyy kohtuullisessa ajassa. Aukon leveys olkoon apertuurin leveys, pohjan leveys olkoon suurennoksen suuruus.

Tämä järkeily on visuaalikäytössä olevan kiikarin tai kaukoputken osalta täysin irrelevanttia. Niissä on kyseessä afokaalinen systeemi johon katsotaan sisään silmällä. Objektiivin aukkosuhde ei vaikuta kuvan kirkkauteen millään tavalla. Apertuuri, suurennuskerroin, ja silmän pupillin koko määräävät kaiken.

On tärkeää erottaa toisistaan pistemäiset kohteet (tähdet) ja kohteet joilla on pintakirkkaus (tähtisumut, revontulet, ym).

Jos otat tietyn kokoisen kaukoputken okulaareineen, ja vaihdat okulaarin lyhempään, suurennus kasvaa. Tällöin kuvassa näkyvästä tähtisumusta tuleva sama valomäärä leviää isommalle alueelle, jolloin sen näennäinen kirkkaus kuvassa himmenee. Sama tapahtuu taustataivaalle. Siksi kaukoputkessa pienellä suurennuksella taivas näyttää edelleen valosaasteiselta, mutta isommalla suurennuksella taustataivas tummenee.

Tähdille ei käy samalla tavalla, sillä ne pysyvät pistemäisinä suurennuksen kasvattamisesta huolimatta. Tähdet pysyvät siis kuvassa yhtä kirkkaina suurennuksen kasvaessa siihen asti kunnes tähden diffraktiokiekko alkaa näkyä ja kasvaa.

Kaukoputkella havaittava rajamagnitudi riippuu siis vain kaukoputken apertuurista. Jos pidät suurennuksen samana mutta kasvatat apertuuria, kuva kirkastuu. Himmeämpiä tähtiä ilmestyy näkyviin, jo aiemmin näkyvät tähdet näyttävät kirkkaammilta, ja kuvassa näkyvät tähtisumut kirkastuvat myös. Samoin taustataivas tai revontulet.

Tällä tavalla apertuuria kasvattamalla voi kirkastaa kuvaa niin kauan kunnes lähtöpupilli saavuttaa silmän pupillin koon, sen jälkeen kaikki valovoiman kasvatus menee hukkaan ja kuva näyttää edelleen samalta kuin ennenkin.

Tässä vaiheessa ei-pistemäisten kohteiden pintakirkkaus on saavuttanut saman tason kuin miltä ne näyttäisivät paljaalla silmällä. Niiden kuva on kuitenkin suurempi, joten näennäisesti isomman näköisestä kohteesta jonka pintakirkkaus on pysynyt samana, tulee toki yhteensä enemmän valoa.

Lisäksi erotuskyky on parantunut, ja viime keväisten omien kokemukseni perusteella tuollaisella 2x54 pöllökiikarilla revontulista todella näkyy paremmin yksityiskohtia, suosittelen lämpimästi kokeilemaan. Noita isompia saa kiinasta samaan hintaan kuin 2x40-mallia Ursasta.

Jos haluat nähdä itse revontulet suuremmalla pintakirkkaudella kuin paljain silmin, on pakko käyttää jotain härveliä joka tuo lisää energiaa systeemiin. Esimerkiksi pimeänäkölaitetta tai muuta vastaavaa valonvahvistinta.

Lainaus käyttäjältä: Timoti - 07.12.2025, 08:04:13Vähän nyt vaivaa, että mistä minulle on tullut tuo käsitys kaukoputkesta ikään kuin valoämpärinä. Mitä suurempi ämpäri, sitä enemmän se kerää valoa. Katsoin, mitä wikipedia asiasta sanoo, ja kyllä tuo näyttää siltä, mihin olen ennemminkin törmännyt. Mitä tarkoittaa oikeasti kaukoputken valovoima, vai onko koko sana huuhaata?

Lainaus "Älykaukoputki vs. perinteinen kuvauskalusto" #11

Rupesin oikein miettimään millä kuvaisi valotusaikaa. Keksin astian siihen, ja sademäärä kuvaa valon määrää. Olkoon 5mm sademäärä hyvä valotusaika jolla näkee jopa sumuja heikosti. Olkoon kukkavaasi nopean putken (alle f5) kuvaaja, se levenee ylöspäin joten 5mm kertyy nopeasti. Olkoon erlenmeyerpullo hitaan putken (10-15 f-luku) kuvaaja, se levenee alaspäin, 5mm kertyy hitaasti. Keskialueen (f5-f10) olkoon suora vaasi jonka aukko ja pohja on suunnilleen yhtä suuret, 5mm sadetta kertyy kohtuullisessa ajassa. Aukon leveys olkoon apertuurin leveys, pohjan leveys olkoon suurennoksen suuruus.

Valovoima on polttoväli/objektiivin halkaisija. Tätä käytetään varsinkin kuvauksessa mutta myös katseluoptiikassa. Asiaa sekoittaa vielä se että esm f5 putki on oikeastaan f1/5, käsite on lähtenyt elämään 'omaa elämää'.