[Astro-v]Re: Prumery zornicek

[Jan Hollan]

On Fri, 16 Feb 2001, Zdenek Kroutil wrote:

> Dobry den pane doktore!
> 
> V protokolu o Mesici jsem to popletene tvrzeni o zornickach nemel, ale
> vzpominam si pouze z vasi prednasky, ze neni dobre pozorovat Mesic ve tme
> kvuli oslneni. Daval jsem to tam jako radu. Netvrdil jsem, ze velikost
> zornicky ovlivnuje ostrost pozorovani (tu ovlivnuje zakrivovani cocky -
> vypukla do blizka, plocha do dalky.) Faktem je, ze pokud se podivame na
> Mesic ve tme, na Mesic pri tlumenem svetle a do ostreho svetla- nasledne pak
> na jiny inverzni bod, budeme pri prechodu z mista vyssiho osvetleni do
> nizsiho oslneni natolik, ze nase rozlisovaci schopnost bude nizsi. Na to jiz
> prisli v Japonsku znalci bojoveho umeni Ninjutsu, a proto chodili z z mista
> nizsiho osvetleni do mista vyssiho osvetleni se zavrenym jednim okem, aby
> naslednym opacnym prechodem do tmy nebyli oslneni a nemohli rozlissit
> dulezite detaily ve tme. Nicmene toto tvrzeni okamzite ze stranky dam pryc,
> aby nematlo jeste jine lidi.

Milý Zdeňku, 

škoda, že jsem to tvrzení o zorničkách neocitoval, už jej tam nemáte a tak
mohu jen zpaměti:
 Vy jste tam psal něco takového, že pohled na Měsíc v úplňku na temném
 nebi vede ke zúžení zorničky, a to pak k tomu, že nevidíme tolik
 podrobností.

Ono je to ale právě naopak. Samotný Měsíc k malým zorničkám nestačí, k
tomu je potřeba o několik řádů více světla, tak aspoň o tři, lépe o pět
desítkových řádů.  Tedy světlé denní nebe nebo nebe ne moc dlouho po
západu Slunce. Jak smí být Slunce hluboko, aby ještě zorničky byly
minimální, to je už pěkné téma na osobní výzkum, stačí na to jistě jedna
hodina strávená venku. Po setmění si pak můžete ověřit, že jedna dvě
pouliční lampy asi na minimalizaci zorničky nestačí. 

Dále, velikost zorniček samozřejmě rozlišovací schopnost velmi ovlivňuje,
ne že ne, ale právě naopak, než jste původně zmiňoval. Já Vám dával jako
podnět, abyste se nad tím zamyslel, je to taková pěkná jednoduchá fyzika,
velmi bezprostředně použitelná řekněme v sedmé třídě. Napovím
více: souvisí to s tou kaustikou na hladině bílé kávy v hrnečku, aneb s
otvorovou či kulovou vakou, jak se o ní povídá v geometrické
optice. Zkrátka ony se ty paprsky dále od optické osy lámou jinam, než
bychom chtěli, ale svět už je zkrátka takový, systémy, které takovou vadu
mají jen malinkou, musejí mít nejeden optický člen. Lékaři mluví o noční
(či možná skotipické, nevím) myopii (myopie=krátkozrakost, presbyopie je
pak dalekozrakost). 

K této geometricko-optické stránce věci přistupuje nedokonalost optického
prostředí v oku dále od osy čočky, ta to ještě trochu zhoršuje. 

Na druhé straně je zde difrakční limit, je zajímavé se zamyslet nad tím,
jestli se pro Vaše zorničky někdy uplatní. 

Plocha zorniček jistě má vliv na omezení oslnění, malé zorničky u
úplňkového Měsíce jistě pomohou, je to přece jen naplno osluněná krajina a
na takovou, není-li dostatečn zeslabená extinkcí světla v ovzduší, se
prostě s plnými zřítelnicemi sítnice adaptovat vůbec neumí. Ale

> U Velkeho vozu jsem se pres vizir nedival. Mel jsem problemy s viditelnosti
> i bez nej, abych nespadl ze strechy. V protokolu to bylo dano pouze jako
> rada. Proc jsem uvedl jen tak malo udaju (1. mereni - 1 velikost prouzku,
> zaaretovany metr a vypocteny uhel), mel jsem k tomu svoje duvody. Pri
> stredne dobrem mereni jake si myslim, ze jsem provedl bylo u mne rozmezi
> hodnot snad pul procenta a to si myslim, ze je dost mala nejistota, aby ji
> bylo potreba zverejnovat.

To je právě ono, že nejistotu jakéhokoliv kvantitativního údaje o reálném
světě je potřeba uvést vždycky, byť třeba jenom vágně formou zápisu s
adekvátním počtem číslic. Takový jednoznačný požadavek v zadání
Fyzikálního pozorování najdete. Vaše údaje o úhlových vzdálenostech
různých dvojic hvězd ani tuto nejjednodušší formu nerespektují. O setinách
stupně toho, zejména pro hvězdy Vozu nízko na nebi, můžete sotva co
říci. Tak asi nemůžete jen tak je prostě napsat bez poznámky, že nejistota
není polovina posledního místa nebo řekněme jednotka, ale mnohem
vyšší. Jinak jde o velmi hrubou metodickou chybu. Přečtěte si prosím onen
americký odkaz.  

Porovnání nejistot za denního měření a pozorování poměrně slabých hvězd je
tím nejcennějším, co můžete ze své slohové práce pro sebe vytěžit. Zdaleka
přitom nejde jen o astronomii, ve skutečnosti je to trochu opožděné
studium základů fyzikálního vyjadřování. Lépe pozdě než nikdy.

Připomínám, že pro pohodlnější studium můžete použít pár programů, které
na amperu běží. Např.
    star_pos nEta_UMa nZet_UMa nEps_UMa nDel_UMa d18.11.2000 t23 
 Vám poví, jak byly nějaké hvězdy Vozu vysoko (ve 23 h, nevím dokdy jste
pozoroval, to nepíšete)
    padi nEta_UMa nZet_UMa nEps_UMa nDel_UMa d18.11.2000 t23 r
 pak řekne, jak je to s těmi úhlovými délkami jednotlivých ,,úseček``,
včetně zahrnutí vlivu refrakce (pro porovnání můžete totéž zadat bez r,
rozdíl bude snad jen u dvojic s nejnižší hvězdou).
 
Pro planety počítání jejich úhlových vzdáleností nemám, asi nezbývá, než
přemyšovat výstup programu planet do příkazového řádku programu plan. Mělo
by to nějak jít i na jednom řádku prostředky Unixu, ale nevím jak, padi
bere jen hodnoty ze svého příkazového řádku. Budu vděčen za radu. 

> 
> U mereni uhlu v pokoji bych si rad promluvil s vami osobne, nebot jiste
> veci, ktere bych vam chtel sdelit je potreba hned se zpetnou vazbou
> komentovat, proto bud nekdy online na Internetu nebo jeste lepe na
> hvezdarne. Chtel bych jen dodat ze u drtive vetsiny uloh jsme badatele a
> zkoumame metody a spravne postupy jak ulohy resit, nehlede na to, ze vetsinu
> typu a pomucek zname jen mlhave. Fyzikove v historii se kolikrat mylili i o
> nekolik radu, muzu poukazat na mereni rychlosti svetla - Galilei (za jak
> dlouho spatri svetlo z majaku pri mereni c) - ten se seknul dost a to jen
> proto, ze pouzil nespravnou metodu, Cassini pouzil metodu jinou a vse
> vypadalo jinak. Tim chci rict, ze i na mereni uhlovych vzdalenosti existuje
> vice metod a pomucek, pri kterych lze docilit presnejsiho mereni. Ja jsem
> jich znal mensi mnozstvi a v danem pripade, vsechny nejdou pouzit. Jeste
> jsem nezkousel se divat pres otvor o prumeru milimetru, mozna to jde, nevim.

Proboha, přes ,,otvor o průměru`` ne, přes škvíru čili štěrbinu, to je ten
vizír! Samozřejmě, štěrbina musí mít delší rozměr kolmý k měřenému
úhlu. Při štěrbině ubíráte světla úměrně její šířce, kterou chcete co
nejmenší. U kruhového otvoru to je s druhou mocninou a neviděl byste brzo
skoro nic. Jen to zkuste, stačí na to tenký klín ze dvou
papírků. Podívejte se, jak vám v jednom směru roste hloubka ostrosti.

(Co to je, patří myslím také k základům geometrické optiky, a pro
začínající fotografy může být učitel už ve čtvrté třídě velmi užitečný,
když si s takovými pohledy s nimu bude hrát. Je to jeden z příkladů, kdy
mohou děti poznat, že fyzika není jen nekonečná otrava, ale zábava a
užitečná věc. Jistě, při fotografování je potřeba mít obvykle věci
zaostřené ve všech směrech, a tak se používají clony přibližně kruhové.)

> Chtel bych dodat, ze pri pouzitych metodach, postupech a prostredcich
> (uvedenych) v protokolu jsem dospel k danym nejistotam, zda jsou vetsi nebo
> mensi neni zas tak smerodatne. Termin "Chyba" v mem protokolu byla
> zavadejici nebot chyba vyplyva spise z merenych hodnot a jejich porovnanim
> se skutecnymi hodnotami, termin nejistota je na miste a jsem si toho vedom.

Ono ale to uvažování, které vstupní údaje mohou být chybné, tj. např se
špatně zapsanou číslicí na předposledním místě, je důležité. Rozhodnutí,
jak to je, je sice většinou nejisté, ale je potřeba se jím zabývat. Stejně
jako úvahami o způsobu a vhodnosti zahrnutí hodnot s velice různými
nejistotami do stejného souboru.

> Nyni par vet ke spektrum. Proc "krabice". Je velice obtizne sledovat CD a
> kreslit spektra. Opet chybi prostredky napr. pro fotografovani spekter primo
> z CD. Z krabici je to prijemnejsi a navic mohu kreslit. Pri koukani primo do
> CD at uz ze vzdalenosti 10 cm ci vetsi, spektralni cary se okamzite zmeni
> coz je jiste. V te kresbe by potom byl nekolikabarevny chaos. Opet
> podotykam, ze jsem kreslil to co jsem videl i u te sodikove vybojky, ne nic
> jineho. Treba mi zinterferovaly dva zdroje svetla - nevim.

No, podívejte se tím volným CD na pár spekter úhlově tenoučkých zdrojů
(mohou být i bodové, ne čarové), včetně té sodíkové výbojky. Odhaduju, že
jste měl tak širokou štěrbinu ve svém spektroskopu, že se vám ten
fyzikálně velmi zajímavý detail v úseku spektra, který jste zachytil,
vytratil. (Jak byla úhlově ta štěrbina široká?). Jinak fotit spektrum
rovnou na volném CD není tak težké, máte-li stativ a možnost na něm
upevnit jak aparát tak CD v potřebné konfiguraci (CD může být také nějak
položené na stole).

Ono je potřeba si spoustu spekter prohlédnout a pak případně pořídit
jejich (možná druhé, třetí) záznamy, až když člověk velmi dobře ví, jaké
ty jednotlivé zajímavé rysy jsou a jak to udělat, aby byly dobře vidět. Co
člověk neumí nakreslit, to může jistě nějak popsat. Ostatně myslím, že
milou formou publikace by mohla být i zvuková nahrávka, kdyby měl málo
času na psaní. Zvyk NASA, že teď nabízí obojí, je asi skvělý, viz
 http://science.nasa.gov/headlines
(jen škoda, že já nemám hw, abych si to poslechl).

> Do telefonu jste mi rikal, ze Vam staci tri protokoly. Dva jste mi jiz uznal
> minuly rok a treti skutecne neslo uznat. Nelibilo se vam ani moje pozorovani
> zapadu a vychodu Slunce. Myslim, ze jsem si s tim dal dost zalezet, kdyz
> jsem to doplnil i mnoha casove po sobe jdoucimi fotografiemi.

Na západy a východy se ještě rád podívám. Ty podmínky k uznání úloh k
předmětu Astrofyzika jsem letos možná přitvrdil, pokud máte předmět zapsán
jen na loňský rok, asi bych je mohl oslabit. Ale psaní neplatných cifer
bez explicitního udání standardní nejistoty apod. jsou věci, které jsem i
v minulosti toleroval jen v takové situaci, že bych jinak student/k/y
existenčně ohrozil, což věru nechci. 

Na druhé straně jsem dost nerad, když si představím, že začne vyučovat
někdo, kdo dělá elementární chyby, a že si nejsem jistý, že se přitom, jak
bude učit, všemu potřebnému dokáže naučit sám. Možnost k tomu bude mít
jistě dobrou, člověk spostu věcí pochopí jakž takž dobře teprve právě
tehdy, až je nějakou dobu poctivě vyučuje a proto nad nimi opakovaně do
hloubky přemýšlí a co nevymyslí, prostuduje. Jen musí být zvyklý s radostí
řešit problémy a studovat z dostupných zdrojů, což je dnes zajisté i
anglicky psaný svět Internetu. U koho mám jistotu, že tomu tak je, mohu
jistě z požadavků, co musí vědět a ukázat teď, slevit, když to jinak
nejde. 

> Nevim, jestli je na miste to, ze vam takhle oponuji, ale ve svych clancich i
> o Temelinu vybizite, aby jsme se vyjadrili k vasim clankum, takze jsem se
> chtel vyjadrit i k Vasim e-mailum. O tema Temelin a alternativni zdroje ci
> setreni energie bych si s Vami chtel promluvit taktez online. Jestli najdu v
> tom skolnim shonu trochu casu rad se vyjadrim k vasim clankum, ktere jsem si
> stahl a precetl doma.

Když k nim něco napíšete rovnou do ,,listů`` energ či ekodum, budu jen
rád, při delších textech raději formou URL se stručnou anotací ve zprávě
do listu. Ale porozprávím si také rád, zpětná vazba je pro mě velmi cenná.
Po napsání textu o neexistenci elektrické energie jsem si uvědomil a
povšiml v běžných anglických textech, že se užívá výhradně pojmu výkon
(power), veličinu práce jsem u elektřiny nepotkal. Nad větším využtím
dvojice příkon/výkon v českých textech se ještě zamyslím.

Zápočty i zkoušky jistě před koncem března všichni čtvrťáci zvládnete, nic
se nebojte. Z astronomie toho tak mnoho nechci, na absolvování zkoušky
stačí to, co požaduji v textu exam_ast v adresáři
  http://astro.sci.muni.cz/pub/hollan/a_papers/vyuka/astrofyz/

zdraví Jeník Hollan

PS.
 teď je mi líto, že nemůžu provést spellcheck (ispell, na amperu defaultně
český), to bych se na neoháčkovaných pasážích uáčkoval. Je to významný
důvod, proč psát česky, jak jste chvilku činil v další emajlu, na který
doufám zhruba odpovídám i tímto.

PPS. dnes jsem na hvězdárně do půl páté, trochu víc času budu mít až ve
středu.