Obserwacje Urana, Neptuna i Plutona

Planety, którym poświęcone były wcześniejsze odcinki tego cyklu, znane już były ludzkości w zamierzchłej starożytności. Bohaterami ostatniej jego części, poświęconej obserwacjom planet, są obiekty odkryte w czasach, gdy teleskop stał się podstawowym narzędziem pracy astronoma. Pierwszą z tych planet — Urana — odkrył F. W. Herschel w 1781 roku, który w obserwacjach wykorzystywał własnoręcznie szlifowane metalowe zwierciadła. Neptuna odkrył w 1846 roku J. Galle, który dokonał tego na podstawie obliczeń wykonanych przez U. Leverriera, a PlutonaClyde Tombaugh w 1930 roku.

Planety Uran i Neptun zaliczane są do gazowych olbrzymów o średnicach około 52000 km i 49000 km. Pluton jest najmniejszą planetą w Układzie Słonecznym, a jego średnica wynosi około 2200 km. Ze względu na duże odległości dzielące planety od Ziemi (Uran: 2586–3153 mln km; Neptun: 4309–4682 mln km; Pluton: 4303–7517 mln km), ich rozmiary kątowe na ziemskim niebie nie przekraczają kilku sekund łuku (Uran: 3–4''; Neptun: 2,5''; Pluton: 0,3''). Jasność wizualna Urana wynosi około 5,5 mag., Neptuna — 7,8 mag., a Plutona — 13,8 mag. (w opozycji). O ile Urana można dostrzec nieuzbrojonym okiem, a Neptuna przy pomocy lornetki, o tyle do zaobserwowania Plutona potrzebny jest duży teleskop. Jednak zanim spojrzymy przez teleskop na te odległe planety, powinniśmy je najpierw znaleźć wśród tysięcy gwiazd o podobnej jasności. Do odnalezienia na niebie planet opisywanych w poprzednich odcinkach tego cyklu wystarczały ogólne mapki z zarysami gwiazdozbiorów i zaznaczonymi najjaśniejszymi gwiazdami. Jednak w przypadku Urana, Neptuna i Plutona powinniśmy dysponować specjalnymi mapkami przedstawiającymi fragment nieba z zaznaczonymi pozycjami planety (dla różnych dat) lub efemerydami i atlasem gwiazd, zawierającym gwiazdy jaśniejsze niż 6 mag. (w przypadku Urana) lub 8 mag. (w przypadku Neptuna).

Do identyfikacji na niebie Urana i Neptuna będziemy potrzebowali mapki i lornetki, np. 10×50 lub 20×60. Jeśli jednak chcemy zobaczyć tarczę Urana (zielonkawa) czy też Neptuna (niebieskawa), powinniśmy użyć teleskopu o średnicy zwierciadła co najmniej 10–12 cm i powiększeniu 250–300 razy. Jednak nawet przy użyciu większego teleskopu, np. o średnicy 25–30 cm i powiększeniu 300–500 razy, nie zobaczymy żadnych struktur na tarczach tych planet. Jeśli dysponujemy teleskopem o średnicy zwierciadła 30–35 cm, to będziemy mogli zaobserwować największe księżyce obu planet. W pobliżu Urana dostrzeżemy Tytanię (14 mag.) i Oberona (14,2 mag.), a w pobliżu Neptuna — Trytona (13,6 mag.). Do obserwacji Plutona powinniśmy użyć teleskopu o średnicy zwierciadła co najmniej 25 cm. Jednak nawet dysponując powiększeniem 500–700 razy, nie zobaczymy tarczy planety.

Obserwacje fotograficzne Urana i Neptuna, w zależności od założonego celu, wymagają użycia teleobiektywu bądź też dużego teleskopu wyposażonego w bardzo precyzyjny napęd. Dysponując aparatem fotograficznym z teleobiektywem o ogniskowej 135–300 mm, możemy wykonać serię zdjęć (co kilka–kilkanaście dni) przedstawiających ruch obu planet na tle gwiazd. Wspomniane powyżej specjalne mapki bądź też atlas nieba będą bardzo przydatne w identyfikacji planet na naszych zdjęciach. Najlepsze rezultaty uzyskamy, stosując filmy o czułości 400 lub 800 ASA oraz czasy ekspozycji około jednej minuty.

Jeśli naszym celem jest sfotografowanie tarczy Urana lub Neptuna, powinniśmy dysponować teleskopem o średnicy zwierciadła 25–30 cm i efektywną ogniskową około 25 metrów! Pomimo użycia tak długich ogniskowych średnice tarcz planet na negatywie nie przekroczą 0,5 mm (Uran: 0,36–0,48 mm; Neptun: 0,3 mm)! Takie rozmiary na negatywie (około 0,5 mm) ma Księżyc w pełni sfotografowany za pomocą standardowego obiektywu (ogniskowa 50–58 mm). Na odbitkach wykonanych w laboratoriach fotograficznych, w formacie 9×13 cm, tarcza Urana będzie miała średnicę około 1,5–2 mm, a Neptuna — 1,2 mm. Wartości te są nadal niewielkie, a zatem jeśli mamy możliwość wykonania odbitek na tradycyjnych powiększalnikach, powinniśmy powiększyć obraz na negatywie około 15–20 razy. Im mniejsze ziarno będzie miał nasz film, tym bardziej możemy powiększyć obraz tarczy planety na negatywie. Z tego też powodu odradzam użycie filmów o czułości 800 lub 400 ASA, polecając filmy o czułości 100 ASA.

Jeśli chcemy sfotografować Plutona, powinniśmy użyć teleskopu lub obiektywu o średnicy co najmniej 10 cm (np. MTO–1000). Czas ekspozycji powinien wynosić kilka–kilkanaście minut, a czułość filmu 800–3200 ASA. Jako że na naszych zdjęciach Pluton nie będzie się wyróżniał spośród gwiazd pola, do jego identyfikacji powinniśmy użyć specjalnych mapek.

Opisane powyżej metody wymagają użycia montażu paralaktycznego, teleobiektywu bądź też teleskopu. Istnieje jednak możliwość wykonania zdjęcia Urana lub Neptuna za pomocą aparatu fotograficznego, zamocowanego na statywie i wyposażonego w obiektyw standardowy. W takim przypadku czas ekspozycji powinien wynosić 10–15 sekund, a czułość filmu 800–1600 ASA.

Wiesław Skórzyński
Źródło: „Urania – PA” nr 6/2000