Condensul
Deoarece mare parte din activitatea astronomilor se desfășoară noaptea, ne lovim foarte des de o problemă foarte de deranjantă: formarea condensului pe lentile. Aceasta ne poate afecta negativ experiența și poate chiar pune capăt prea devreme unei sesiuni de observații.
NOTA: Puteți crede că este obligatoriu să avem accesoriile menționate mai jos. Acest lucru este departe de a fi adevărat. Putem avea sesiuni de observații excelente chiar și fără aceste accesorii. Nevoia pentru ele apare doar în condițiile în care observăm foarte mult la zenit sau umiditatea din aer este foarte crescută (peste 70%). Aceste situații sunt relativ rare, dar următorul articol capitol urmareste sa va puna are în vedere măsurile de prevenție pe care le puteți lua, dacă întâmpinați această problemă prea des.
De ce se formează condensul?
În primul rând, să înțelegem ce este acesta. Condensul, sau roua, reprezintă vaporii de apă din aer care, la contactul cu o suprafață ce are o temperatură scăzuta, trece în stare lichidă și se depune pe acea suprafață.
Cei trei termeni pe care trebuie sa îi înțelegem în legatură cu condițiile de umezeală sunt:
- Temperatura ambientală: este temperatura aerului, măsurată de un termometru.
- Umiditatea relativă: exprimată ca un procent, reprezintă raportul dintre cantitatea efectivă de vapori de apă din aer și cantitatea maximă pe care o poate reține la o anumită temperatură.
- Punctul de rouă (dew point): reprezintă temperatura la care aerul este complet saturat și nu mai poate ține umezeala, iar vaporii de apă se vor condensa. Acest punct de rouă este determinat de temperatura ambientală și de umiditatea relativă. Cu cât umiditatea relativă este mai mică, cu atât punctul de rouă va fi mai scăzut.
Cu cât temperatura aerului este mai scazută, cu atât îi scade capacitatea de a reține vaporii de apă, iar umiditatea relativă a aerului va crește. Exemplu: dacă avem o temperatură ambientală de 20°, iar umiditatea relativă este de 90%, atunci când aerul va atinge 18°, aerul va deveni saturat, iar vaporii de apă se vor condensa, formându-se ceață.
Același lucru se întamplă și cu suprafața obiectelor. Atunci când aerul de o anumită temperatură atinge o suprafață, el se răcește, iar dacă temperatura acestei suprafețe este sub punctul de rouă, pe ea se va forma condens. Perioadele ploioase sunt întotdeauna urmate de perioade cu umiditate crescută. De asemenea, pământul și verdeața vor păstra umiditatea relativă locală crescută față de o zonă cu asfalt sau beton. Vântul va risipi ceața și va “usca” aerul, deci, în seri cu adieri de vânt, umiditatea din aer va fi mai scăzută, iar condensul nu se va forma pe suprafețe.
Cerul este foarte rece
Poate fi puțin dificil de înțeles, dar cerul, în special cel senin, este foarte rece. Spațiul cosmic are o temperatură de aproximativ -270° Celsius (doar câteva grade Kelvin peste 0 absolut). După cum știm de la lecțiile de fizică, orice corp emite radiație termică. În timpul nopții, toată această energie “scapă” în spațiul cosmic, iar nimic nu radiază energie spre acel corp, deci temperatura lui va scădea.
De ce nu este și aerul afectat? Aerul este un radiator termic foarte slab, fiind transparent radiațiilor infraroșii. El absoarbe și emite foarte puțină radiație termică. Aerul se răcește sau încălzește prin transferul termic între aer și suprafața pe care acesta o atinge. Ziua, aerul se încălzește prin convecție, prin contactul cu suprafața pământului care, la rândul lui, este încălzit de radiațiile soarelui și, parțial, prin absorbția razelor infraroșii de către moleculele de apă din el. Aerul de jos se încălzește și se ridică, fiind înlocuit de aerul rece, mai greu. Ciclul se repetă până se atinge un ehilibru termic. Noaptea, efectul este invers.
Revenind la telescoapele noastre, să recapitulăm ce știm până acum.
- Suprafețele îndreptate spre cer se răcesc din cauza radiației termice.
- Aerul poate ține o anumită cantitate de apă în formă de vapori, în funcție de temperatura acestuia.
- Aerul se răcește în contact cu o suprafață.
- Aerul cald se ridică, cel rece coboară.
- La toate astea, vom adauga noțiunea că orice obiect are o capacitate calorică specifică, determinată de căldura specifică a materialului din care este construit.
Căldura specifică a unui material reprezintă energia ce trebuie emisă sau absorbită de 1 kg dintr-o substanță pentru a i se modifica temperatura cu 1 grad, sau capacitatea unui kilogram de substanță de a stoca energie termică. Un obiect cu o capacitate calorică mare va necesita mai multă energie pentru a-și modifica temperatura decât un obiect cu o capacitate calorică mică.
Ce înseamnă asta pentru noi? Acest lucru determină, în același timp, viteza de aclimatizare a unui telescop, sau cât timp durează pentru ca oglinda să ajungă la un echilibru termic cu aerul ambiental, pentru a nu se crea curenți locali din cauza convexiei și cât timp durează din momentul în care lentila a ajuns la echilibrul termic până temperatura acesteia coboară sub punctul de rouă.
Fiindcă elementul despre care ne interesează să știm este sticla, caldura specifică nu va varia foarte mult între tipurile de sticlă utilizate în construcția telescoapelor. Ce va varia, însă, va fi masa lentilelor sau oglinzilor. După cum putem deduce din definițiile de mai sus, cu cât un obiect dintr-un anumit material va avea o masă mai mare, cu atât va avea o capacitate calorică mai mare. Vom considera obiectivul unui telescop refractor, alcătuit din două sau mai multe elemente de sticlă și celula de metal ca fiind un singur element. Același fenomen se întamplă și în cazul ocularelor, și în cazul oglinzilor secundare.
Asta înseamnă că un obiectiv dublet, micuț, de 80 de mm își va pierde mult mai rapid căldura prin radiație termică decât un triplet de 120 mm. În cazul telescoapelor reflectoare, este rar (dar nu neînâlnit) să se formeze condens pe oglinda principală. Suprafața pe care se crează cel mai des condens este oglinda secundară.
Acest fapt este o sabie cu două tăișuri: aclimatizarea va fi mai rapidă (avantaj), dar temperatura obiectivului/ocularului/oglinzii secundare va ajunge mai rapid la punctul de rouă (dezavantaj).
Aclimatizarea
Aclimatizarea telescopului este un pas foarte important dacă vrem să obținem o experiență de observații cât mai bună, în special la grosismente mari. Dacă un telescop nu este aclimatizat, aerul care atinge obiectivul sau oglinda principală este încălzit, iar asta declanșează fenomenul de convecție, ce va crea turbulențe locale, numite curenți de tub. Acest lucru afectează imaginea, similar cu turbulențele atmosferice, dar într-un mod mult mai accentuat, distorsionând puternic imaginea obiectelor. De aceea, e bine să lăsăm telescopul să se aclimatizeze măcar o jumătate de oră înainte să începem observațiile, perioada de timp crescând odată cu diametrul telescopului sau cu numărul de lentile dintr-un obiectiv.
Ce putem face pentru a preveni condensul?
Există două metode de a lupta împotriva formării condensului: micșorarea căii directe prin care obiectivul/ocularul/oglinda radiază căldura către cer sau încălzirea activă a acestuia.
Protecție anti-rouă
Vine sub forma unor tuburi ce se montează în jurul aperturii unui telescop. Ele pot fi integrate în designul telescopului (tuburi retractabile sau fixe), sau pot fi montate de utilizator. Acesta creează o deschizătură circulară, de diametru puțin mai mare decât obiectivul, prin care lumina venită de la obiectele cerești va putea trece neobturată, dar suprafața obiectivului în “contact” cu cerul se va diminua considerabil. Vedem în imaginile de mai jos efectul pe care îl are un scut anti-rouă.
Același efect îl va avea un scut și în cazul obiectivului unui căutător optic, dar și în cazul oglinzii secundare ale unui telescop reflector, care poate fi protejată de un tub mai lung. Un material foarte bun pentru a construi aceste tuburi este izoprenul, sau saltelele de camping/yoga. Este un material ușor, izolator termic, ce poate fi modelat într-un tub și prins cu benzi elastice sau adezive. Deși cartonul poate fi folosit ca o soluție de urgență, acesta nu va putea fi refolosit de prea multe ori, deoarece umiditatea din aer îi va distruge, cu timpul, rezistența.
Benzi Încălzitoare anti-rouă
Dacă luăm în calcul faptul că roua se formează pe o suprafață în momentul în care temperatura acesteia ajunge la punctul de rouă, putem opta să încălzim această suprafață folosind dispozitive numite încălzitoare anti-rouă. Ele sunt niște benzi textile, pad-uri adezive sau inele (pentru telescoapele SCT), ce au în interior un element rezistiv, care se încălzește atunci când este alimentat de la o sursă de tensiune.
Alimentarea se poate face prin USB, de la un power bank portabil, sau la 12V, folosind controllere speciale, construite sau cumpărate. Ele emană destulă energie încât să poată ține suprafața lentilelor cu câteva grade deasupra punctului de rouă, evitând formarea condensului. În cazul ocularelor, unde un scut de protecție anti-rouă nu poate fi folosit și unde respirația noastră va produce și mai mult condens (aerul respirat are o umiditate relativă crescută), benzile încălzitoare sunt singura soluție.
Oglinzile secundare ale unui telescop reflector pot fi echipate cu un pad adeziv ce va încălzi oglinda și, în același timp, datorită materialului termoizolant din care este construit, va proteja suprafața acesteia de “contactul” cu cerul.
Când căutăm o bandă încălzitoare anti-rouă, trebuie să avem în vedere circumferința tubului în jurul căreia va fi montat, măsurată cât mai aproape posibil de obiectiv. Pentru a păstra obiectivul destul de cald, este bine să montăm banda anti-rouă cât mai aproape de obiectiv, asigurând un transfer termic optim.
ATENȚIE ⚠: veți vedea pe magazinele de specialitate că benzile anti-rouă sunt potrivite pentru un anumit număr de mm. Acel număr este CIRCUMFERINȚA tubului, nu DIAMETRUL telescopului. Măsurați sau calculați circumferința tubului în punctul în care veți monta banda anti-rouă. Pentru a calcula circumferința, determinați diametrul tubului și înmulțiți-l cu 3.14 (pi).
Circumferința = π * diametrul
Aceeași regulă se aplică și în cazul ocularelor. Măsurați cel mai mare ocular pe care îl aveți, apoi cumpărați o bandă pentru el. Benzile sunt ajustabile, deci le veți putea potrivi și pentru ocularele mai mici.
