Вибір оптичного телескопа
Як влаштований оптичний телескоп
Принцип роботи телескопа полягає не в збільшенні об'єктів, а в зборі світла. Чим більше розмір головного Світлозбиральні елемента - лінзи або дзеркала, тим більше світла в нього потрапить. Важливо, що саме загальна кількість зібраного світла в кінцевому рахунку визначає рівень деталізації видимого - будь то видалений ландшафт або кільця Сатурна. Хоча збільшення, або сила для телескопа теж важливо, воно не має вирішального значення в досягненні рівня деталізації.
Телескопи постійно змінюються і удосконалюються, але принцип роботи залишається одним і тим же.
Телескоп збирає і концентрує світло
Чим більше опукла лінза або увігнуте дзеркало, тим більше світла в нього потрапляє. А чим більше світла потрапляє в телескоп, тим більш віддалені об'єкти він дозволяє побачити. Людське око має власну опуклою лінзою (кришталиком), але ця лінза дуже мала, тому світла вона збирає досить мало. Телескоп дозволяє побачити більше саме тому, що його дзеркало здатне зібрати більше світла, ніж людське око.
Телескоп фокусує світлові промені і створює зображення
Для того, щоб створити чітке зображення, лінзи і дзеркала телескопа збирають спіймані промені в одну точку - в фокус. Якщо світ не зібрати в одну точку, зображення виявиться розмитим.
Телескопи можна розділити за способом роботи зі світлом на "лінзові", "дзеркальні" і комбіновані - дзеркально-лінзовий телескопи.
Рефрактори - преломляющие телескопи. Світло в такому телескопі збирається за допомогою двоопуклої лінзи (власне, вона і є об'єктивом телескопа). Серед аматорських інструментів найбільш поширені ахромати зазвичай двохлінзові, але бувають і більш складні. Ахроматичний рефрактор складається з двох лінз - збирає і розсіює, що дозволяє компенсувати сферичні і хроматичні аберації - простіше кажучи, спотворення потоку світла при проході через лінзу.
У рефракторі Галілея (створеному в 1609 році) використовувалися дві лінзи для того, щоб зібрати максимум зоряного світла. і дозволити людському оку його побачити. Світло, проходячи через сферичне дзеркало, формує картинку. Сферична лінза Галілея робить картинку нечіткою. До того ж така лінза розкладає світло на колірні складові, через що навколо світиться об'єкта утворюється розмита кольорова область. Тому опукла сферична збирає зоряний світ, а наступна за нею увігнута лінза перетворює зібрані світлові промені назад в паралельні, що дозволяє повернути чіткість і ясність спостерігається зображенню.
Рефрактор Кепплера (1611)
Будь-яка сферична лінза переломлює світлові промені, розфокусовує їх і розмиває картинку. Сферична лінза Кепплера має меншу кривизною і великою фокусною відстанню, ніж лінза Галілея. Тому точки фокусування променів, що проходять через таку лінзу, виявляються ближчими один до одного, що дозволяє знизити, але не прибрати зовсім, спотворення зображення. Взагалі-то Кепплер сам не створив такого телескопа, але запропоновані ним поліпшення зробили сильний вплив на подальший розвиток рефракторов.
Ахроматичний рефрактор створений на основі телескопа Кепплера, але замість однієї сферичної лінзи в ньому використовуються дві лінзи різної кривизни. Світло, що проходить через дві ці лінзи, фокусується в одній точці, тобто цей спосіб дозволяє уникнути і хроматичної, і сферичної аберації.
Рефлектор - це будь-який телескоп, об'єктив якого складається тільки з дзеркал. Рефлектори є відображають телескопами, і зображення в таких телескопах виявляється з іншого боку від оптичної системи, ніж в рефракторах.
Рефлекторний телескоп Грегорі (тисячу шістсот шістьдесят три)
Джеймс Грегорі запровадив абсолютно нову технологію в виготовлення телескопів, придумавши телескоп з параболічним головним дзеркалом. Зображення, яке можна спостерігати в подібний телескоп, виявляється вільним і від сферичних, і від хроматичної аберації.
Рефлектор Ньютона (1 668)
Ньютон використовував металеве головне дзеркало для збору світла і наступне за ним направляє дзеркало, яке перенаправляє світлові промені до окуляра. Таким чином вдалося впоратися з хроматичної аберацією - адже замість лінз в цьому телескопі використовуються дзеркала. Але картинка все одно вийшла розмитою через сферичного викривлення дзеркала.
До сих пір часто рефлектором називається саме телескоп, зроблений за схемою Ньютона. На жаль, і він не вільний від аберацій. Трохи в бік від осі і вже починає проявлятися кома (неізопланатізм) - аберація, пов'язана з нерівних збільшення різних кільцевих зон апертури. Кома призводить до того, що пляма розсіювання виглядає як проекція конуса - гострої і найяскравішою частиною до центру поля зору, тупий і округлої в сторону від центру. Розмір плями розсіювання пропорційний видалення від центру поля зору і пропорційний квадрату діаметра апертури. Тому особливо сильно прояв коми в так званих "швидких" (светосильних) Ньютона на краю поля зору.
Ньютонівські телескопи дуже популярні і сьогодні: вони дуже прості і дешеві у виготовленні, а значить, середній рівень цін на них набагато нижче, ніж на відповідні Рефрактори. Але сама конструкція накладає на такий телескоп деякі обмеження: спотворення променів, що проходять через діагональне дзеркало, помітно погіршують роздільну здатність такого телескопа, а при збільшенні діаметра об'єктива пропорційно збільшується довжина труби. В результаті телескоп стає занадто великим, та й поле зору при довгій трубі стає менше. Власне, рефлектори з діаметром більше 15 см практично не виробляються, тому що недоліків у таких приладів буде більше, ніж переваг.
Дзеркально-лінзовий (катадіоптричні) телескопи використовують як лінзи, так і дзеркала, за рахунок чого їх оптичний пристрій дозволяє досягти чудової якості зображення з високою роздільною здатністю, при тому, що вся конструкція складається з дуже коротких портативних оптичних труб.
Діаметр і збільшення
При виборі телескопа важливо знати про діаметр об'єктива, дозвіл, збільшенні і якості конструкції і складових.
Кількість світла, що збирається телескопа, безпосередньо залежить від діаметру (D) головного дзеркала або лінзи. Кількість світла, що проходить через об'єктив, пропорційно його площі.
Крім діаметра, для характеристики об'єктива важлива величина відносного отвору (А), що дорівнює відношенню діаметра до фокусної відстані (його ще називають світлосилою).
Відносним фокусом називають величину, зворотну величиною відносного отвору.
Дозвіл - це здатність відображення деталей - тобто чим більше дозвіл, тим краще зображення. Телескоп з високою роздільною здатністю здатний розділити два віддалених близьких об'єкта, в той час як в телескоп з низьким дозволом буде видно тільки один, змішаний з двох, об'єкт. Зірки є точковими джерелами світла, тому спостерігати їх складно, і в телескопі можна побачити тільки дифракційне зображення зірки у вигляді диска з кільцем світла навколо нього. Офіційно граничним дозволом візуального телескопа називають мінімальний кутовий проміжок між парою однакових за яскравістю зірок, коли вони ще видно при достатньому збільшенні і відсутність перешкод з боку атмосфери окремо. Ця величина для хороших інструментів приблизно дорівнює 120 / D кутових секунд, де D - апертура телескопа (діаметр) в мм.
Збільшення телескопа повинні лежати в діапазоні від D / 7 до 1,5D, де D - діаметр апертури об'єктива телескопа. Тобто для труби з діаметром 100 мм окуляри треба підбирати так, щоб вони забезпечували збільшення від 15х до 150х.
При збільшенні чисельно рівному діаметру об'єктиву, вираженому в міліметрах, з'являються перші ознаки дифракційної картини, і подальше зростання збільшення тільки погіршить якість зображення, не даючи розрізнити дрібні деталі. Крім цього варто пам'ятати про тремтіння телескопа, атмосферної турбулентності і т.д. Тому, при спостереженнях Місяця і планет зазвичай не використовують збільшення, що перевищують 1,4D - 1,7D.В будь-якому випадку, хороший інструмент повинен "витягати" до 1,5D без істотного погіршення якості зображення. Найкраще з цим справляються Рефрактори, а рефлектори з їх центральним екрануванням вже не можуть впевнено працювати на таких збільшеннях, тому, використовувати їх для спостережень Місяця і планет недоцільно.
Верхня межа раціональних збільшень визначається емпірично і пов'язана з впливом дифракційних явищ (при зростанні збільшення зменшується розмір вихідної зіниці телескопа - його вихідна апертура). Виявилося, що найвище дозвіл досягається при вихідних зіницях менш 0.7 мм і подальше зростання збільшення не призводить до збільшення числа подробиць. Навпаки, пухке, каламутне і неяскраве зображення створює ілюзію зменшення деталізації. Збільшення великі 1,5D мають сенс як більш комфортні, особливо для людей з дефектами зору і тільки по яскравим контрастним об'єктів.
Нижня межа розумного діапазону збільшень визначається тим, що відношення діаметра об'єктива до діаметру вихідної зіниці (тобто діаметру виходить з окуляра пучка світла) дорівнює відношенню їх фокусних відстаней, тобто збільшення. Якщо діаметр пучка, що виходить з окуляра, перевищить діаметр зіниці спостерігача, частина променів буде обрізана, і очей спостерігача побачить менше світла - і меншу частину зображення.
Монтування телескопа - частина телескопа, на якій зміцнюється його оптична труба. Дозволяє направити його в спостережувану область неба, забезпечує стабільність його установки в робочому положенні, зручність виконання спостережень різного типу. Монтування складається з підстави (або колони), двох взаємно перпендикулярних осей для поворотів труби телескопа, приводу і системи відліку кутів повороту.
В екваторіальному монтуванні перша вісь спрямована в полюс світу і називається полярної (або годинної) віссю, а друга лежить в площині екватора і називається віссю відмін; з нею скріплена труба телескопа. При повороті телескопа навколо 1-й осі змінюється його годинний кут при постійному відмінюванні; при повороті навколо 2-й осі змінюється схиляння при постійному годинному вугіллі. Якщо телескоп встановлений на такий монтуванні, стеження за небесним тілом, що рухається внаслідок видимого добового обертання неба, здійснюється шляхом повороту телескопа з постійною швидкістю навколо однієї полярної осі.
У азимутальному монтуванні перша вісь вертикальна, а друга, що несе трубу, лежить в площині горизонту. Перша вісь служить для повороту телескопа по азимуту, друга - по висоті (зенітному відстані). При спостереженнях зірок в телескоп, встановлений на азимутальному монтуванні, його необхідно безперервно і з високим ступенем точності повертати одночасно навколо двох осей, причому зі швидкостями, мінливими по складному закону.
Прогумований металевий корпус і далекомірна сітка.