БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ НАБЛЮДЕНИИ СОЛНЕЧНОГО ЗАТМЕНИЯ

Никогда не пытайтесь смотреть на Солнце в телескоп без фильтра. Это может привести к потере зрения!!!

Полное солнечное затмение это, вероятно, самое захватывающее астрономическое явление, которое люди могут в своей жизни увидеть. Тысячи астрономов (как любителей, так и профессионалов) отправляются в погоне за ним в самые отдаленные уголки земного шара.

Ход солнечного затмения за короткий промежуток времени иллюстрирует целый ряд основных понятий математики и физики, которые преподаются в начальной и средней школе. Преподаватели на примере затмения могут показать как работают законы движения небесных тел. Использование фотокамер, телескопов или биноклей для наблюдения затмения приводит к пониманию оптики этих устройств. Повышение и падение уровней освещенности во время полного затмения иллюстрируют принципы фотометрии, в то время как будущие биологи могут наблюдать необычное поведение растений и животных, а фотографии солнечной короны могут использоваться для построения трехмерной картины протяженной атмосферы Солнца. Даже школьники имеют шанс сделать собственный вклад в научные исследования - фиксируя, например, моменты контактов в различных местах вдоль полосы затмения для уточнения орбитальных движений Луны и Земли.

Наблюдение Солнца, однако, может принести вред глазам, если не соблюдать простые правила безопасности. Солнечное излучение, которое достигает поверхности Земли, охватывает диапазоны от ультрафиолетового (УФ) с длиной волны больше чем 290 нм до инфракрасного (ИК) (900 нм) и далее до радиоволн с метровой длиной волны. Наши глаза реагируют на видимый свет - от 400 до 760 нм. Однако, ткани глаза передают к светочувствительной сетчатке, расположенной внутри глаза также и некоторую часть более короткого излучения в диапазоне между 380-400 нм. И хотя вещество, которым наполнена внутренняя часть глазного яблока - хрусталик - не пропускает это опасное излучение, внешние слои глаза могут страдать, а длительное воздействие УФ может привести к развитию катаракты.

Воздействие интенсивного видимого излучения на сетчатку нарушает восприятие светочувствительных палочек и колбочек, расположенных здесь. Свет вызывает ряд сложных химических реакций в этих ячейках, и в чрезвычайных случаях может даже разрушить их. Результат - потеря зрения, которая может быть временной или постоянной, в зависимости от серьезности повреждения. Когда человек смотрит неоднократно, или в течение долгого времени на Солнце без надлежащей защиты глаза, это фотохимическое повреждение сетчатки может сопровождаться тепловой травмой. В этом случае высокий уровень излучения в видимом и близком к инфракрасному диапазонам становится причиной нагрева глазных тканей. Эта тепловая травма или фотокоагуляция разрушает палочки и колбочки, создавая слепую зону. Опасность для зрения существенна, потому что световые повреждения сетчатки глаза происходят без какого-либо чувства боли (здесь нет рецепторов боли). К тому же нарушение может быть обнаружено только через несколько часов после того, как оно случится. Наблюдение Солнца через бинокль, телескоп, или другие оптические устройства без надлежащих защитных фильтров может привести к серьезной тепловой травме сетчатки из-за высокого уровня яркости в увеличенном изображении.

Единственное время, когда Солнце можно рассматривать невооруженным глазом абсолютно безопасно, длится всего несколько минут полной фазы солнечного затмения. Все остальное время смотреть на частное или кольцеобразное затмение, или частные фазы полного солнечного затмения без надлежащего оборудования и приемов далеко не безопасно. Даже когда закрыто 99% солнечной поверхности (фотосферы) во время частных фаз затмения, остающийся узкий серпик Солнца все еще достаточно ярок, чтобы повредить сетчатку, хотя уровень внешней освещенности в этот момент напоминает сумерки. Неосторожность при наблюдении может привести к постоянному повреждению глаза или даже к серьезной потере зрения. Понятно, что это может иметь неблагоприятные последствия для всей дальнейшей жизни, потому что большинство людей, которые получают такие повреждения, это дети и молодежь.

Методы, которые используются для наблюдения Солнца вне затмений, пригодны и при наблюдении и фотографировании кольцеобразных солнечных затмений и частных фаз. Самый безопасный и наиболее простой метод - проектирование солнечного изображения на экран. Простейший пример этого метода - покрытое листвой дерево. Множество крошечных отверстий в листве создают на земле под деревом сотни изображений, имеющих форму полумесяца. Бинокль или маленький телескоп также можно использовать для проектирования изображения Солнца на белый картон. Этот метод обеспечит безопасное наблюдение частных фаз затмения группой наблюдателей, главное проследить, чтобы никто не попытался заглянуть в окуляр. Главное преимущество методов проектирования в том, что нет необходимости глядеть непосредственно на Солнце. Недостаток же в том, что экран должен размещаться по крайней мере на расстоянии метра, чтобы изображение Солнца было достаточно большим и его было бы легко разглядывать.

Непосредственно Солнце можно рассматривать только тогда, когда используются фильтры, специально созданные для защиты глаз. Большинство этих фильтров имеет тонкий слой сплава хрома или алюминия, размещенного на их поверхностях, который сокращает как видимое, так и близкое инфракрасное излучение. Безопасный солнечный фильтр должен пропускать меньше 0.003% (плотность ~4.5) видимого света и не больше, чем 0.5% (плотность ~2.3) близкого инфракрасного излучения в диапазоне от 780 до 1400 нм. Плотность фильтра - это безразмерная величина, определяемая следующим образом: плотность 0 соответствует коэффициенту пропускания 100%; плотность 1 соответствует пропусканию 10%; плотность 2 - 1%, 3 - 0,1% и т.д.. Рис. показывает кривые коэффициента пропускания различных солнечных фильтров.

Один из наиболее доступных фильтров для безопасного солнечного рассмотрения - сварочное стекло. Популярная недорогая альтернатива - алюминиевый полиэстер, который был сделан специально для наблюдения Солнца (на западе этот материал известен под именем "майлар"). (Заметим, что пленка, используемая для защиты автомобилей от нагрева в солнечную погоду, не подходит для нашей цели!) В отличие от сварочного стекла, алюминиевый полиэстер можно обрезать как необходимо, и он не ломается при падении. Некоторые фильтры из алюминиевого полиэстера могут иметь большие (до 1мм размером) дефекты в их алюминиевых покрытиях, что может быть опасным. Но как правило, дефект имеется в одной из двух пленок, так что появление сквозных отверстий маловероятно. Конечно, наличие такого дефекта может сказаться на качестве фотографии, полученной с его помощью, но, по крайней мере, такой фильтр не обязательно опасен. Если сомневаетесь, не используйте алюминиевый полиэстеровый солнечный фильтр с дефектами покрытия больше чем 0.2 мм.

Альтернатива алюминиевому полиэстеру, который стал весьма популярным, - "черный полимер", в котором углеродистые частицы внедрены в резиновой среде. Этот материал несколько жестче, чем пленка полиэстера и требует специальной оправы, если используется перед объективом бинокля, фотоаппарата или телескопа. Предназначенный главным образом как визуальный фильтр, полимер дает желтое изображение Солнца (алюминиевый полиэстер производит сине-белое изображение). Этот тип фильтра может иметь существенные вариации в оптической плотности в поперечном направлении; некоторые области могут казаться намного светлее, чем другие. Более светлые области фильтра пропускают больше инфракрасного излучения, чем может быть желательным. Появление высоко разрешающего цифрового оборудования в астрономии, специально предназначенного для фотографирования Солнца, увеличило спрос на солнечные фильтры более высокого оптического качества. Пленка Baader AstroSolar, полностью покрытая металлом резиновая основа, может использоваться и для визуальных и для фотографических солнечных наблюдений. Намного более тонкий материал, он имеет превосходное оптическое качество и намного меньше рассеянного света, чем фильтры полиэстера.

Стеклянные фильтры, изготовленные на основе плоских стеклянных дисков, специально для затмения 1 августа 2008 года начали производиться на Новосибирском приборостроительном заводе. Они имеют хромовое напыление и устанавливаются на объектив телескопа (ТАЛ-75R, ТАЛ-100RS, ТАЛ-125R). Это не самый дешевый, но наиболее качественный вариант для фотографов.

Многие даже опытные наблюдатели Солнца используют один или два слоя черно-белой фотографической пленки, которая экспонирована светом и обработана для получения максимальной плотности. Металлическое серебро, содержавшееся в эмульсии пленки - хороший защитный фильтр; однако, простой черно-белый негатив с изображениями не подходит для этой цели. Одно время для наблюдения Солнца использовались дискеты и компакт-диски (CD и CD-ROM) в качестве защитных фильтров. Однако, они дают довольно посредственное качество солнечного изображения. Некоторые компакт-диски сделаны с очень тонкими алюминиевыми покрытиями, которые не безопасны - если через него видно при нормальном комнатном освещении, он не должен использоваться! Никакой фильтр не должен использоваться с оптическим прибором (биноклем, телескопом, камерой), если он не разработан специально для этой цели и не установлен на входе, т.е. перед объективом.

Опасные фильтры - это цветная пленка, черно-белая пленка без серебра (то есть, хромогенный фильм), негативная пленка с изображениями на них, курительное стекло, темные очки (одни или несколько), фотографические нейтральные фильтры и поляризационные фильтры. Большинство из них пропускают слишком много невидимого инфракрасного излучения, которое может вызвать тепловой ожог сетчатки глаза (см. рис). Тот факт, что Солнце кажется тусклым, или что никакой дискомфорт не чувствуются при рассматривании Солнца через фильтр, не является гарантией, что ваши глаза в безопасности.

Спектральные характеристики некоторых солнечных фильтров

Окулярные солнечные фильтры, которыми снабжаются недорогие телескопы, также опасны. Эти стеклянные фильтры могут неожиданно лопнуть от перегрева, когда телескоп направлен на Солнце, и повреждение сетчатки глаза может произойти быстрее, чем наблюдатель уберет глаз от окуляра. Избегайте ненужных рисков.

Ультрафиолетовое излучение (длина волны от 315 до 380 нм) в солнечном свете также может неблагоприятно повлиять на сетчатку. Имеются некоторые экспериментальные свидетельства этого, но это относится только к особому случаю медицинского заболевания афакией, когда естественная линза глаза удаляется из-за катаракты или ранения, и ничто не блокирует ультрафиолетовое излучение. В неповрежденном нормальном человеческом глазе ультрафиолетовое излучение не достигает сетчатки, потому что поглощается кристалликом. В случае афакии обычное воздействие солнечного ультрафиолетового излучения может действительно вызвать хроническое повреждение сетчатки глаза. Солнечные фильтра, обсужденные в этой статье, однако, уменьшают солнечное ультрафиолетовое излучение до уровня значительно ниже минимально допустимого, таким образом афакия наблюдателя не вызовет никакого дополнительного риска повреждения сетчатки глаза.

В дни и недели перед солнечным затмением зачастую новости и объявления в СМИ предупреждают об опасности наблюдения затмения. К сожалению, несмотря на добрые намерения, эти сообщения могут содержать дезинформацию, и могут отпугнуть людей вообще смотреть на затмение. Эта тактика может иметь неприятные последствия, особенно если кто-то воспримет их всерьез и откажется от наблюдения затмения, что ничего кроме разочарования не даст.

Помните, что полную фазу затмения можно и нужно наблюдать без всяких фильтров! Это полностью безопасно.

Использовались материалы с сайта Ф.Эспенака и текст B.Ralph Chou. Перевод С.Масликова.