Измерения моментов времени при покрытиях

В своих наблюдениях любителю астрономии регулярно приходится решать задачу определения времени, когда на небе происходит то или иное астрономическое явление. Знать точное время важно всегда: вы увидели яркий метеор, сделали замер положения кометы на снимке, определили блеск короткопериодической переменной и так далее, но особенно высокая точность необходима при наблюдениях затмений и покрытий: от наблюдателя требуется максимум внимания и собранности, быстрая реакция и хорошо развитое чувство времени. Для этих явлений, нахождение точного времени события - это основа наблюдений. Поэтому умение правильно определять и работать со временем важная часть в подготовке наблюдателя.

Цель, которой обычно задаются при наблюдении покрытия, является определение момента, когда оно происходит. Хорошим результатом может считаться измерение времени контакта одного тела (покрывающего) с другим с точностью не менее двух десятых секунды. Поэтому, для достижения хороших показателей приходится применять специальные вспомогательные устройства, без которых не удастся добиться желаемого результата. Техника измерения и используемое оборудование могут сильно варьироваться от одного любителя к другому, но основы правильной регистрации времени общие для всех случаев. Самыми распространенными и популярными приборами для регистрации можно считать обычные электронные часы со встроенным секундомером, кассетный магнитофон и радиоприемник для средних и коротких волн.

Безусловно, основным инструментом для определения времени у любителей являются электронные часы. Если они к тому же содержат встроенный секундомер, то это превращает их в достаточно мощный прибор, который помимо грубого определения времени для бытовых целей позволит вам проводить высокоточные измерения временных интервалов до десятых долей секунды. Но прежде чем начать использовать такой секундомер вам предстоит произвести его привязку к точному времени. Механические, кварцевые и другие часы без секундомера, за очень редким исключением, не приемлемы для использования в наших целях. Однако до сих пор в отечественной литературе и некоторых ресурсах сети Интернет можно встретить рекомендации по их использованию. Имейте ввиду, что любые методики работы с наручными часами, которые не базируются на использовании встроенного электронного секундомера, опираются на заведомо устаревшую информацию и не отвечают современным требованиям.

Радиоприемник позволяет нам принимать сигналы от подходящих для вашей местности станций, которые обычно передают сигналы точного времени в начале каждого часа. Обычно это радиостанции типа "Маяк", которые вещают в различных диапазонах волн: от УКВ до длинных. Поэтому трудностей с поиском нужной станции у вас возникнуть не должно. Следует остеречь от использования сигналов времени передаваемых коммерческими и любительскими радиостанциями, зачастую они никак не связаны с реальным. Несколько обособленной группой являются станции специальных служб, но найти их в эфире дело случая и удачного местоположения. Это будет лучший выбор, если вам удастся настроиться на их частоты и использовать при установке точного времени. Именно эти сигналы транслируют другие радиовещательные станции для отметки начала каждого нового часа. Главная трудность с подбором и поиском соответствующих станций состоит в том, что для этого требуется очень чувствительный коротковолновой радиоприемник, а прием сигнала далеко не всегда уверенный и сопровождается многочисленными помехами и шумами. Зато такие станции передают свой сигнал "бип" каждую секунду времени. Начало каждой минуты определяется как сигнал двойной продолжительности, а иногда номер минуты в часе объявляется голосом.

Если подключить настроенный на такую станцию приемник к кассетному магнитофону, то можно используя микрофон записывать свои комментарии к происходящим на небе явлениям, отмечая голосом моменты начала и окончания явления. Ваше голосовое сообщение будет в этом случае синхронно наложено на сигналы точного времени и при последующем разборе наблюдения это позволит вам установить время явления с достаточно высокой точностью, а если потребуется, то и повторить процедуру определения несколько раз. Кассетный магнитофон со встроенным микрофоном нельзя назвать крайне необходимым средством, как это можно заявить о первых двух предметах - секундомере и радиоприемнике, но его использование желательно. Магнитофон позволит избежать тех ошибок, что могут возникнуть в суете наблюдения, ведь случиться может всякое: у вас могут замерзнуть пальцы рук и вы не сможете вовремя нажать на кнопку секундомера, или секундомер может случайно сброситься. Поэтому магнитофон - это дублирующая и страховочная часть в вашей экипировке. Кроме того, вы сразу можете прокомментировать особенности и точность только что полученного наблюдения, так как даже через пол часа кое-какие детали могут подзабыться. Необходимо сказать и то, что его не рекомендуется использовать как основное средство для определения времени покрытий, кроме случаев, когда запись содержит непрерывно записанные сигналы времени. Кроме того, двигатель магнитофона так же не обеспечивает равномерной скорости протягивания ленты в кассете. Свой вклад в появление ошибок вносит и разница в температурах на моменты наблюдений и обработки, да и ленте в кассете свойственно растягиваться и удлиняться со временем. Поэтому использовать магнитофон рекомендуется, но как вспомогательное средство.

При наблюдениях, когда измеряется время контакта можно рекомендовать использовать следующие два простых метода. В первом случае вы включаете ваш секундомер минут за 15 до наступления предполагаемого события, основываясь на транслируемых по радио сигналах. Секундомер необходимо запускать на третий или пятый сигнал, который следует после продолжительного сигнала, отмечающего начало новой минуты или часа. Третий или пятый "бип" выбран совсем не случайно. Более длительный по продолжительности сигнал не позволяет вам точно определить момент, когда надо привести свой секундомер в действие. Если вы используете сигналы обычной вещательной станции, которые транслируют только пять сигналов точного времени за один час, то лучше пустить секундомер на последний короткий сигнал (пятьдесят девятая секунда). Главное не забыть момент, когда был запущен секундомер (в какой час, минуту и секунду) и проделать процедуру старта максимально близко к будущему явлению, дабы избежать накапливания ошибок, связанных с неточностью хода ваших часов. Если вы не уверены, что вовремя среагировали запустив секундомер, то лучше остановить его и повторить попытку старта, немного потеряв на этом времени, но заведомо не допуская появления значительной ошибки в измерениях. Наконец, когда вы видите, что событие произошло - просто остановите секундомер и снимите его показания, прибавив полученное значение к моменту старта.

Второй метод более подходит для обладателей тех электронных часов, у которых секундомер может работать в режиме разделенного времени. Такая функция есть даже у многих недорогих моделей. В них вы можете сделать промежуточный финиш, сняв показание секундомера на определенный момент, при этом сам секундомер продолжает отсчет. Такие устройства очень хорошо подходят для засечек сразу нескольких моментов последовательных событий, скажем покрытие Луной звезды и выход последней из-за диска. В таком случае, действуя по этой методике, наблюдатель ожидает начало первого явления, держа подготовленный секундомер в руках и запускает отсчет времени, когда происходит первый контакт. В момент появления звезды из-за диска делается промежуточный финиш и снимается результат, а ход секундомера останавливается лишь когда вы полностью закончили свои наблюдения и появилась возможность остановить отсчет времени по транслируемым сигналам точного времени, как это уже было описано выше. Полученные засечки времени записываются как промежуточные результаты и на их основе вычисляются соответственно моменты покрытий и открытий. Из описанных выше способов рекомендую чаще использовать второй, так как он позволяет вам не только более полно использовать ваши часы и секундомер, но и избежать неприятностей с потерей точного времени в случаях фальстарта и других непредвиденных обстоятельств.

Для наблюдения должен быть выбран достаточно точный секундомер с хорошо выверенной точностью. Проверьте тот, который используете вы. Запустите его в момент начала нового часа и, не останавливая, снимайте показания через каждые несколько часов. Затем сравните полученные результаты между собой и определите, что величина ошибки является линейной и легко предсказуемой. Если вы можете сказать, какое значение будет на вашем секундомере через сутки, а величина ухода от истинного значения не будет превышать секунды за один час времени, то такой секундомер вполне подходит для наших с вами целей, и полученные результаты наблюдений будут иметь достаточно высокую степень точности и надежность. В любом случае, каким бы совершенным не был бы ваш секундомер, все равно учтите величину его ухода при вычислении конечного результата.

Еще одна часть работы, которую необходимо проделать задолго до начала наблюдения, состоит в определении собственной систематической ошибки, связанной с реакцией наблюдателя и иногда называемой личным уравнением наблюдателя. Это величина являет собой среднее значение задержки между истинным моментом начала явления и моментом, когда наблюдатель реагирует на него. Значение этой величины может серьезно изменяться от человека к человеку, зависеть от погодных условий, прозрачности атмосферы, чувства комфорта наблюдателя и его собранности, а также наличия сторонних отвлекающих факторов, яркости объекта и многих других причин. Как правило, эта величина никогда не включается при расчетах окончательного результата, но всегда указывается где-нибудь в комментариях или специально выделенных графах отчета о наблюдении. Как показывают статистические данные, время реакции наблюдателя может сильно изменяться с увеличением возраста, поэтому необходимо периодически проверять себя любыми нехитрыми способами, контролируя свои качества быстро и правильно реагировать на внезапные события. Для первичной оценки величины задержки можно рекомендовать следующий способ. Возьмите электронные часы с секундомером и прикройте значения секунд чем-нибудь непрозрачным, скажем бумагой. Подождите некоторое время и затем, когда произойдет очередная смена в показаниях минут, остановите секундомер. Величина вашей задержки выражается в количестве секунд и ее долях, которые высвечены на экране. Естественно, что для получения объективного результата вы должны проделать многочисленные подобные пробы. У человека с очень хорошей реакцией среднее значение обычно составляет около 0.1-0.3 секунды. Значение в пределах 0.3-0.5 являются достаточно хорошим показателем для наблюдателя. Задержка свыше 0.8 секунд является очень плохим результатом, и достоверность данных будет вызывать очень большие сомнения. Еще раз надо отметить, что эта шкала характеризует время реакции наблюдателя на неожиданное событие, которое может произойти в течение 10 - 20 минут с момента начала наблюдения или не произойти вовсе.

Когда вы получили из наблюдения засечки времени, то всегда необходимо зафиксировать все сопутствующие условия в заранее подготовленной форме, указав момент времени, условия, в которых находился наблюдатель: его состояние (бодрый, сонливый, головная боль и прочее), тип оптического инструмента, измерительный прибор и его среднюю ошибку, яркость и заметность явления. Последняя характеристика может очень сильно влиять на точность результатов. Наблюдатель может поставить под сомнение факт того, что явление, скажем покрытие, уже началось. А если во время явления блеск объекта изменяется в очень небольших пределах, как в некоторых случаях покрытия звезд малыми планетами, то задержка может составить даже несколько секунд. Поэтому обязательно укажите вашу собственную оценку точности измерения. Если вы думаете, что опоздали со стартом или остановкой секундомера на 1 секунду, то и укажите эту величину в примечаниях, описав причины ее породившие. Это поможет при последующих разборах наблюдения проанализировать индивидуальные свойства наблюдателя, а при наблюдениях в которых участвует несколько человек, позволит выделить менее достоверный результат, чтобы он не очень сильно искажал реальную картину.

г 1998, A.Gerasimenko
г Procyon Astro Society