Sole a Ponte di Nona

L'indagine sul sole è stata da sempre un'attività astronomica di mio grande interesse.Dalla spettroscopia solare all'imaging in alta risoluzione, la conoscenza della stella a noi più vicina è da sempre motivo di attrazione ed un affascinante campo di sperimentazione per migliorare la conoscenza di quelle più lontane.Ho attualmente spostato nell'osservatorio lo spettroscopio solare VHIRSS e un nuovo Newton solare,(da affiancare a quello da 200 mm f6 che già possiedo) da 150 mm di apertura e 1500 mm di focale, con specchio privo di alluminatura, ostruzione ridotta (secondario da 25 mm), e rapporto F/D 10, e quindi l'ideale per l'uso come strumento solare.L'intubazione è in PVC, quindi non eccellente dal punto di vista della dispersione del calore, ma la vernice bianca riflettente rimedia un pò al difetto.

Solar imaging and researches was for me an activity of great interest.From spectroscopy to solar Hi res imaging, the knowledge of our nearest star is always a good approach to improve our studies on the other stars.I recently improved the Observatory instrumentation with VHIRSS (My first Hi res spectroscope) an a new 150 mm solar newton with a unaluminized mirror and reduced obstruction (a 25 mm secondary mirror), ad a F/D ratio of 10, then the best choice for the use as solar scope.The tube is in PVC with a good light reflective gloss white paint.

lo specchio, che era quarzato, è stato privato dall'alluminatura con un bagno in una soluzione di soda caustica ed acqua demineralizzata al 35% circa per quasi una giornata, controllando durante la delicata operazione lo stato del rivestimento e facendo scorrere la soluzione sopra lo stesso per agitazione.Alla fine esso è stato sciacquato in acqua sempre demineralizzata ed asciugato ponendolo verticalmente, togliendo le gocce d'acqua rimaste col phon ad aria fredda.Al termine di tali operazioni esso si presentava così.La base dell'ottica era già satinata, quindi non c'è stato bisogno di effettuare alcuna smerigliatura per evitare immagini fantasma, mentre la scritta risulta ininfluente ai fini della visione:

The mirror has a very hard coating,so I took off the aluminized part by an immersion of almost an entire day into a solution of 35% cahoustic soda and demineralized water, often controlling the condition of the mirror itself .At last, once totally free of aluminum coating,I washed the mirror in demineralized water and put it vertically to let the water flow away.In the bottom the glass was already frosted, so no operation was necessary to avoid double reflections.

L'immagine dello strumento (qui mostrato su una Losmandy G11) nel suo complesso è quella che segue : come si vede, pur essendo di soli 150 mm di apertura, le dimensioni ed il braccio di leva di un tale Newton sono cospicue.Un 200 o 250 mm porrebbe seri problemi di montaggio e richiederebbe una montatura di livello sicuramente superiore alla G11 od alla Eq 6 che lo sostiene all'osservatorio, a meno di non adottare soluzioni di intubazione molto leggere, che potrebbero tuttavia porre problemi di flessione meccanica.La problematica è comunque interessante e soluzioni solari "aperte" potrebbero coniugare lo smaltimento del calore sul secondario ed all'interno del tubo con quelle della leggerezza della struttura nel suo insieme:

The image of the instrument (hereby shown on a Losmandy G 11) speak by itself:notobstanding of only 150 mm of aperture, its dimensions and weight are noticeable, so , for major solar instruments a good choice should be an "opened tube" one.

Una prima prova dello strumento in luce verde su di un piccolo gruppo di macchie presenti nel settembre 2009 sul disco solare ha dato esito abbastanza positivo, tenuto conto che,a causa del seeing cattivo, è stato utilizzato un solo frame del filmato ripreso con una videocamera CCD DMK ad una focale di 7500 mm (barlow 5X) .E' bene precisare che tale telescopio solare va usato solo per osservazioni e riprese CCD e non per osservazioni visuali, in quanto la luce in arrivo sul secondario ed in uscita dallo strumento, anche se molto attenuata, è sufficiente ad arrecare gravi danni agli occhi.Inoltre il setup va completato con una opportuna dotazione di filtri, da scegliere in base alla focale usata, ND, Ircut e Verde o blu, per ridurre la luminosità eccessiva ed il ritorno IR.Per il puntamento di precisione è opportuno usare un cercatore od un puntatore con un filtro sicuro di astrosolar od altro tipo.

A first test of instrument was done on a very small group of sunspots, on september 2009, at 7500 mm EFL by a 5X barlow lens, and a DMK CCD camera, and the result , in the image hereunder is of one only frame from an AVI film of 1500.It's useful to underline that such an instrument can be used for CCD imaging only and NOT for visual use, for the light on the focal plane is still excessive and can cause serious damage to the observer's eyes Furthermore,a filters setup (ND, Ircut and Blue or green) should be used to reduce the glare and the IR radiation.

Nonostante l'attività solare scarsa, dato l'avvio ancora incerto , nel settembre 2009, del nuovo ciclo, ho ritenuto di preparami con una certa organizzazione all'eventuale inizio che si spera sia rapido e consistente.Ho quindi, tra l'altro, attrezzato il mio C14 XLT con un filtro Astrosolar di densità 3,8, solo per uso fotografico.Ho utilizzato allo scopo come supporto del foglio di A.S. un sottovaso di plastica marrone da 50 cm che si inserisce abbastanza bene nella parte frontale del C14, e che poi fermo adeguatamente alle due barre, inferiore e superiore del tubo.L'Astrosolar fotografico (da non usare visualmente) fa tuttavia passare una notevole quantità di IR e UV, per cui è necessario utilizzare un IR-Uv cut ed un filtro a banda stretta per contenere sia la luminosità che l'eccesso di IR, specie con strumenti medio-grandi.Le due immagini che seguono illustrano abbastanza bene le prestazioni di un tale setup sul sole: esse appartengono al gruppo contrassegnato col n. 11027, nel quale le relative macchie erano di dimensioni realmente insignificanti , e sono state riprese il 29 settembre 2009.La prima, a bassa risoluzione, alla focale di 4000 mm, e la seconda, in Hi res, a 8000 mm, entrambe con filtri Ircut e blu e con una camera Imaging Source DMK bn alla risoluzione di 1024 x 768, media di 1500 frames di un filmato AVI con Registax 5.La granulazione fotosferica è nettamente visibile, specie in quella Hi res.Il più piccolo dettaglio visibile in quest'ultima (lo spazio intergranulare inciso) si aggira sui 0,3 Arcsecs, in risultato molto buono per un seeing diurno e con un'apertura di 360 mm.

Notobstanding the low solar activity in this very long solar minimum and undefined new cycle beginning,I tried to organize myself for the near increasing solar activity,making a solar filter for my Celestron 14 with an Astrosolar 3.8 foil, put on a plastic base.Photographic Astrosolar 3.8 gradation (NOT to use visually) let, anyway, pass a noticeable quantity of IR and UV radiation, so it's necessary to use an Ir-Uv cut filter and a short band pass filter to decrease light entering the scope.The following images show quite well the perfomances of such a setup.The images were taken on september,29, 2009 to the 11027 sunspots group, in which the sunspots were very small: the first, in low Res at 4000 mm EFL, and the second in Hi res at 8000 mm EFL ,both with an Ircut filter plus an interference blue filter, camera Imaging source BW DMK 1024 x 768, median of 1500 frames of 2000 each. The minor visible detail in the image is about 0.3 arcsecs wide (intergranular space)a good result for a 360 mm aperture in a mourning seeing.

In questa immagine è evidente una sorta di disturbo della granulazione nel sole quieto intorno all'area attiva 11027, di forma quasi circolare, mentre si intravedono altre "onde".Mi sono chiesto se un simile fenomeno possa essere attribuito al riflesso di un evento energetico nella cromosfera, ma la questione appare per ora controversa e difficile da stabilire.

In this image is evident a sort of disturbance of quiet sun granulation around the 11027 active region, in a circular shape, and others similar "waves".I wondered if this feature could be considered as a reflection of an energetic event in the upper cromosphere, but the question is difficult to define.

Questa seconda immagine, in Hi res, mostra abbastanza bene la turbolenza dei granuli intorno alla regione attiva, ed una vasta area facolare fotosferica , nella quale i granuli appaiono più brillanti di quelli della zona circostante.

This second Hi res image shows the turbulence of the sun's granules around the active region and a wide photosperic facular area in which the granules look lighter respect to the ones of surrounding zone.

Un'immagine interessante dell'AR 1057 dall'Osservatorio di Ponte di Nona il 28.3.2010.

An interesting image of AR 1057 on march, 28, 2010 from Ponte di Nona Observatory

Per le mie immagini solari in luce bianca ho usato, ed uso tuttora,oltre al 15 cm di cui sopra un altro eccellente riflettore solare da 20 cm: si tratta in pratica di un riflettore Newton concepito per l'alta risoluzione, con un secondario ridotto di 30 mm di diagonale minore ed un campo illuminato di circa 10 mm.Lo specchio primario è stato privato dell'alluminatura con la procedura descritta in precedenza, l'intubazione è stata effettuata in PVC mentre la cella del primario (a differenza del 15 cm) è completamente aperta posteriormente per smaltire calore e turbolenza:Anche tale strumento è tuttavia esclusivamente fotografico, e se ne sconsiglia l'uso visuale, per il fatto che i filtri di riduzione del calore e della luminosità,posti sul piano focale, potrebbero subire rotture.Infatti la luce in arrivo, sebbene molto ridotta, è pur sempre circa il 5% del totale e richiede appunto un'adeguata filtratura con filtri ND e IRcut.Io normalmente uso, accoppiando allo strumento una Barlow 5X per una EFL di 6000 mm circa, un filtro ND 0,9,+ un filtro verde scuro ed un Ircut.In effetti il Newton solare, dal punto di vista del rapporto prezzo/prestazioni e, ripeto,solo per imaging, si dimostra superiore a d apo da 130-150 mm (a seconda del diametro).Io ho giudicato il predetto 20 cm superiore sul sole ad un pur ottimo Takahashi 128.

For my solar images in white light I used and still use, in addition to 15 cm above mentioned, another excellent solar reflector of 20 cm: This is basically a Newtonian reflector designed for high resolution, with a reduced secondary less than 30 mm and a illuminated field of about 10 mm.The primary mirror has been deprived of aluminized coating by the procedure described above, the intubation was carried out in PVC as the primary cell (at difference of 15 cm ) is completely open at the back to disperse heat and turbulence: Although this telescope is only photographic and is not recommended for visual use ,due to the fact that the filters for reducing the warmth and brightness, placed on the focal plane, may be broken . In fact, the incoming light, although very small, it is still about 5% of the total and request a reduction and filtration with appropriate ND filters and IRcut.Io normally use, coupled with the instrument a 5X Barlow for EFL of about 6000 mm , a 0.9 ND filter, plus a dark green filter and a solar Ircut.In fact, the Newton, in terms of price / performance ratio and, again, only for imaging, is, in my opinion, superior to apo from 130-150 mm (depending on diameter). I have found the 20 cm better, in sun WL imaging, than a very good Takahashi 128.

Nei giorni di calma atmosferica e con il sole alto sull'orizzonte la resa dello strumento è eccellente per il diametro, come dimostra la seguente immagine dell'AR 898 del 2 luglio 2006, ripreso con una webcam BN.

In the calm days,free of turbulence, the instrument images appears to be as the one of that AR 898 on july,2, 2006 hereunder shown.

Un altro efficiente sistema di riprendere il sole in luce bianca è quello di usare rifrattori di diametro medio-piccolo ed un prisma di Herschel.Il prisma di Herschel,o Elioscopio, come mostrato di seguito, è un prisma ad angolazione piuttosto ridotta , circa il 10°.La faccia piana è rivolta verso il sole,e lascia passare circa il 5% della luce che viene riflessa verso l'oculare o la camera mentre quella angolata, posteriore, trasmette il 90% circa della luce che viene così dispersa, mentre il restante 5% circa è assorbito dal vetro.

Another efficient system to shot the sun in white light is to use medium to small diameter refractors and an Herschel prism.The Herschel prism, or helioscope, as shown below, is a rather small-angle prism, approximately 10 °. The flat face is turned towards the sun, and the incoming light is reflected for about 5% towards the eyepiece or the camera while the angled back transmits about 90% of the light that is so dispersed, while the remaining 5% is absorbed by the glass.

Il prisma di Herschel costituisce una ottima possibilità per i rifrattori di piccolo e medio diametro, sia gli acromatici di ottima fattura che gli apo, restituendo immagini incise e profonde della granulazione e delle macchie solari, di qualità sicuramente superiore ai riflettori di pari diametro ed agli strumenti equipaggiati con filtri solari a tutta apertura.Quando, tuttavia, si sale col diametro, l'opzione dei Newton solari (fino a 25-30 cm) o dell'astrosolar fotografico per diametri superiori, risulta la scelta migliore.Una spiegazione dettagliata di questo mio orientamento si può trovare al link: Il sole digitale nel quale c'è un breve excursus sull'utilizzo degli strumenti per la ripresa CCD del sole.

The Herschel prism is an excellent opportunity for refractors, both well-made achromatic that apo, returning very good images of both granulation and sunspots, surely better of reflectors of the same diameter. However, going up with the diameter, the option of solar Newton (up to 25-30 cm) or photographic astrosolar for larger diameters, is the better choice .The following images, taken with a Takahashi FS 128 refractor apo (first two) and an apo refractor TMB 115 f 7 (the third) give an idea of what can be obtained with Herschel prisms.In the specific cases a 31.8 mm. Intes helioscope has been used .

Immagini ottenute nel periodo 2002-2004 con un rifrattore acromatico Carl Zeiss Jena 110/750 ed un prisma di Herschel Intes, focale elevata a 3750 mm con barlow 5X

Le immagini seguenti, ottenute con un rifrattore apo Takahashi FS 128 danno un'idea di quanto ottenibile coi prismi di Herschel; è stato usato un elioscopio Intes da 31,8 mm.

Osservazione della fotosfera solare effettuate dal 2008 in poi con un rifrattore apo TMB 115 f 7 portato a f 35 (4000 mm EFL) con l'interposizione di una Barlow 5X.Prisma di Herschel Intes, filtri Ir cut, Nd 0.9, W 58 (verde scuro).Camera Imaging Source DMK 31AF03 AS.

Non c'è sempre bisogno di ottiche blasonate e costose per ottenere buone immagini solari con un prisma di Herschel: le due seguenti sono state effettuate con un 110 /1100 autocostruito e con un 150/990 cinese dal costo ridicolo di 120 €

Immagine solare della AR 1176 del 23.3.2011 con un rifrattore acro D110 f 1100 autocostruito

Le osservazioni solari in luce Ha sono quelle dell'atmosfera solare, la cd "cromosfera".

La cromosfera è costituita da un sottile strato di gas di ca. 10.000 Km. di spessore, che si interpone tra la fotosfera e la corona .Essa è trasparente alla luce bianca e può essere osservata in dettaglio in luce monocromatica nelle righe dell’idrogeno neutro Ha (6563 A) e quelle H e K del calcio ionizzato.La regione più esterna della cromosfera è composta da strutture frastagliate e brillanti denominate spiculae, di forma conica , con base di 1000 Km ed altezza circa 10.000 Km.La loro temperatura oscilla tra i 10.000 ed i 20.000 K ed hanno una durata compresa tra 5 e 10 minuti, inferiore quindi a quella della granulazione fotosferica.La loro formazione sembra sia connessa all’iterazione tra la granulazione fotosferica ed i campi magnetici esistenti alla periferia delle celle di supergranulazione, altra struttura di maggior livello della cromosfera.I principali fenomeni della cromosfera sono costituiti dalle facole e dai brillamenti cromosferici , cui si è dianzi accennato, e dalle protuberanze.Queste ultime appaiono come getti luminosi di plasma di forma arcuata, di temperatura di oltre 20.000 K e di altezza sino a 40.000/50.000 Km ed oltre.Esse si dividono in due classi principali: quelle quiescenti e quelle a rapida evoluzione.Le prime durano mediamente tre mesi, mentre le seconde, oltre ad essere di dimensioni inferiori hanno una durata media di circa 20 minuti.La ripresa di tali fenomeni ,viene effettuata a livello amatoriale con appositi filtri centrati sulla riga Ha dell’idrogeno, di banda passante da 1,5 a 0,5 A.Tali filtri sono sfortunatamente molto costosi, tanto da far allontanare molti potenziali osservatori amatoriali da tale interessantissima specializzazione dell'osservazione solare.L'unica alternativa ai filtri in questione è costituita da sofisticati strumenti, detti spettroelioscopi, che danno la possibilità di osservare il sole in qualsiasi lunghezza d'onda, e quindi anche in quella dell'Idrogeno Alfa: tali strumenti,dei quali si parla nella sezione spettroscopia solare , non sono tuttavia commercializzati a livello amatoriale e costituiscono una risorsa per autocostruttori molto esperti e motivati.Negli anni recenti la situazione descritta ha subito una positiva evoluzione in seguito all'introduzione nel mercato consumer di piccoli telescopi solari a prezzi più che accettabili, il più diffuso dei quali è il Coronado PST, prodotto dall'omonima casa americana.Tale telescopietto solare, di soli 40 mm di apertura, ha il suo punto di forza in etalon da circa 30 mm situato a metà del cammino ottico, che produce frange di risonanza, una delle quali, quella appunto centrata sulla riga Ha viene poi selezionata dal un secondo filtro, situato in prossimità del fuoco, chiamato BF.Il punto debole di tale strumento è,tuttavia, l'apertura, eda molti astrofili solari è stata avvertita la necessità di modificarne la struttura per potenziarne il potere risolutivo ottico, a parità di risoluzione spettrale in termini di ampiezza di banda, che si aggira intorno ad 1 angstrom.Il mio tentativo di modifica dello strumento è riportato al link: PST

The solar light observations are those of the solar atmosphere, called the "chromosphere".
The chromosphere consists of a thin layer of gas to approx. 10,000 km thick, interposed between the photosphere and the corona. It is transparent to white light and can be seen in detail in monochromatic light in neutral hydrogen lines Ha (6563 A) and the H and K lines of ionized calcium . The outer region of the chromosphere is composed of jagged structures called spiculae with bright, cone-shaped base and a height from 1000 km to 10,000 Km. Their temperature ranges between 10,000 and 20,000 K and they have a duration of between 5 and 10 minutes, then lower to that of photospheric granulation . Their composition seems to be connected between the photospheric granulation and magnetic fields existing at the periphery of supergranulation cells other structure at greater level of cromosphere.The main phenomena of the chromosphere consist of the faculae and chromospheric flares, which is just now mentioned, and the prominences.These appear as bright jets of plasma arched shape, temperature of more than 20,000 K and and height up to 40.000/50.000 km and over. There are two main classes: those resting and the fast evolution ones.The first last about three months, while the latter, besides being smaller than others last about 20 minutes.The observation of these phenomena is made by amateurs with filters centered on the Ha line of hydrogen, with a bandwidth of 1.5 to 0.5 A. These filters are unfortunately very expensive, so much so that many potential amateur observers are induced to leave this exciting specialty solar observation. The only alternative to such filters is made up of sophisticated instruments, called spectrohelioscopes, which give the possibility to observe the sun at any wavelength, and therefore also in the Hydrogen Alpha: these instruments, about which is spoken in solar spectroscopy Section, however, are not marketed and are a resource for amateur telescope making.In last years the described situation has undergone a positive evolution t since the introduction in the consumer market of small solar telescopes at prices more than acceptable , the most common of which is the Coronado PST, produced by the homonymous american firm.Such solar telescope , only 40 mm aperture, has its strength in the etalon of about 30 mm located in the middle of the optical path, which produces fringes of resonance, one of which, exactly centered on the Ha line is then selected by a second filter, located near the focus point, called BF.The weak point of this telescope is, however, the small aperture so many solar amateurs have been advised of the need to change its structure to enhance the optical resolving power, with the same spectral resolution in terms of bandwidth, which is estimated at 1 angstrom.My attempt to modify the instrument can be found at the link: PST