Entendendo o Comportamento Térmico em Refletores Newtoniano
Entendendo o Comportamento Térmico em Refletores Newtoniano
por Bryan Greer
Originalmente publicado em setembro de 2000 Última actualização 26 mai 2003
Para uma descrição completa destes vídeos e muito mais sobre a forma como eles foram feitos, por favor, consulte a revista Sky & Telescope de setembro de 2000. O artigo pode ser baixado em formato Adobe Acrobat (pdf) no site da Sky & Telescope por uma pequena taxa.
Abaixo temos links dos vídeos de a partir dos quais escrevi "Understanding Thermal Behavior in Newtonian Reflectors". Observando as sombras Schlieren em movimento ajuda-nos a entender a verdadeira natureza desses fluxos complexos. Todos os vídeos foram feitos para reproduzir em velocidade real.
Existe duas versões dos vídeos, em alta e baixa resolução. Eles são idênticos, exceto pela qualidade de reprodução e tamanho do arquivo. Escolha o mais adequado para a sua capacidade de download. (Infelizmente, nem todo o texto e os títulos sobrepostos são claramente legíveis nas versões de menor qualidade.)
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Opção de Download |
Descrição |
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Visão Schlieren da tentatiiva de arrefecimento com o espelho primário na horizontal. Um espelho de 6" de diâmetro com 1" de espessura, o esfriamento do espelho Pyrex a partir de uma diferença de temperatura inicial de 28.4° F, enquanto deitado (vista em perfil do espelho). As sombras representam onde a luz foi refratada pela gradiente térmica na trajetória pretendida. Este teste qualitativo nos permite ter uma percepção mais intuitiva do que está acontecendo dentro do telescópio nos vários estágios do resfriamento. Levou mais de duas horas para o espelho esfriar neste teste (em temperatura ambiente constante). Em condições reais em ambiente externo á noite, o espelho terá ainda mais dificuldade de acompanhar a queda das temperaturas. |
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Visão Schlieren da tentatiiva de arrefecimento com o espelho primário inclinado. O mesmo espelho esfria 68° F, em posição enclinada. Note a camada de limite muito forte que envolve a superfície do espelho inicialmente. Mesmo depois de duas horas existe uma camada limite. |
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Simulação da parede do tubo do telescópio sem aberturas de ventilação. Este vídeo é uma demonstra de forma clara o porque da importância do tamanho do tubo do telescópio ser maior em relação ao tamanho do espelho. A medida que o espelho primário esfria, as correntes térmicas que sobem se acumulam na parede superior do tubo permanecendo parcialmente no trajeto da óptica.Este efeito pode ser facilmente comprovado em teste de estrela. |
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Simulação de como um repiradouro no tubo bem posicionado pode canalizar para longe da ótica as correntes térmicas Um pequeno orifício localizado na parede do tubo por cima do espelho primário parece eficaz,, pelo menos parcialmente, na canalização das correntes térmicas para fora do tubo do telescópio. No entanto, existem problemas com esta solução. As aberturas parecem melhorar a imagem quando o espelho esta esfriando mais rápidamente, mas pode prejudicar a imagem quando o espelho esta próximo à temperatura ambiente, pois perturba a camada limite do espelho. Veja o artigo Sky & Telescope para saber mais sobre isso. |
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Demonstração do teste arco-íris Schlieren. A técnica de arco-íris schlieren permite a quantificação de erros de onda frontal causados por correntes térmicas. As cores diferentes representam o grau em que a onda frontal foi distorcida (1). As regiões vermelhas representação áreas sem distorção, amarelo e verde são distorções moderadas, e azul e roxo são as áreas mais refratada. Este vídeo mostra como o calor de uma mão humana, um ar exalado, ou um ferro de solda distorcem a onda frontal. O teste foi realizado com um espelho esférico de 6" F/10. |
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Demonstração do teste arco-íris Schlieren em um espelho O teste arco-íris Schlieren torna possível quantificar os erros causados pela onda frontal na camada limite quente que envolve a face do espelho primário. Este vídeo é uma simulação de refriamento uma hora e meia, com um diferença de temperatura inicial de cerca de 10° C. Picos de erros do comprimento de onda de são comuns no início. Mesmo depois de uma hora, com o espelho com cerca de 5° F em relação à temperatura do ar ambiente, erros de 0,1 a 0,5 pico de comprimento de onda ao longo da superfície do espelho são típicos. Infelizmente, esta situação é muito comum em Newtoniansde tamanho médio sem qualquer sistema refrigeração. |
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(1) As cores nas imagens do arco-íris schlieren não representam diretamente o erro de pico onda frontal. Elas representam efetivamente o graus de aberração transversal, ou quanto o feixe de luz é desviado. A aberração transversal está diretamente relacionada com os erros de inclinação da onda frontal. O erro de onda frontal real é obtido por cálculos matemáticos.