Что такое телескоп? Виды, характеристики и назначение телескопов. Оптический телескоп предназначен для
Оптический телескоп предназначен для наблюдения удаленных объектов ночного неба. Основные характеристики телескопов: диаметр объектива и увеличение. Чем больше диаметр объектива, тем больше света он соберет, и тем более слабые объекты станут в него видны. Увеличение определяет, насколько мелкие детали удастся разглядеть на поверхности планет, Солнца, Луны. В силу волновых свойств света, разрешающая способность телескопа, а значит и максимально возможное увеличение определяется диаметром его объектива. Чем больше объектив, тем большее увеличение он может дать. При увеличении численно равном диаметру объектива в миллиметрах достигается максимальная разрешающая способность, поэтому такое увеличение называют разрешающим. Дальнейший рост увеличения не добавляет новых деталей, а только ухудшает качество изображения. С ростом диаметра объектива растет и количество собранного им света, однако, излишний свет, рассеиваясь на оптических поверхностях, образует многочисленные блики и ореолы, которые портят изображение и не дают рассмотреть близко расположенные объекты. Поэтому с ростом диаметра объектива телескопа, растут и требования к качеству оптики.
Все существующие телескопы по конструкции можно разделить на две большие группы: зеркальные (рефлекторы) и линзовые (рефракторы).
Наиболее распространены зеркальные телескопы, построенные по оптической схеме Ньютона, имеющие простую конструкцию и невысокую стоимость. Они представляют собой трубу, открытую с одного конца, в другом конце которой расположено вогнутое зеркало, служащее объективом. Сама труба исполняет роль бленды, пропуская параллельные пучки света идущие от объекта наблюдения, а ее внутренние стенки имеют черную матовую поверхность, поглощая остальной свет. Параллельный пучок лучей падает на главное зеркало и, отразившись от него, в диагональном зеркале преломляется под углом 90 градусов и проектируется в фокальную плоскость окуляра. Увеличение телескопа может изменяться за счет наличия в комплекте набора сменных окуляров.
Зеркальные телескопы имеют ряд недостатков:
1. С ростом диаметра зеркала быстро растет длина их трубы, отчего они становятся трудно транспортабельными.
2. Искажения, вносимые диагональным зеркалом и крепящими его растяжками, портят изображение и ухудшают разрешающую способность телескопа, а так же экранируют часть светового потока.
3. Поле зрения сильно ограничивается длиной трубы.
4. В открытую часть трубы попадает пыль, а так же возникают потоки воздуха, затрудняющие наблюдения при больших увеличениях.
5. При чистке зеркала необходимо его снимать, нарушая тем самым его юстировку, и телескоп приходится периодически юстировать.
Линзовые телескопы (рефракторы) более дорогие, однако имеют ряд преимуществ перед зеркальными. Они представляют собой закрытую трубу с линзой-объективом на входе, в которую не попадает пыль и посторонние частицы, не возникают потоки воздуха, отсутствует центральное экранирование, что значительно повышает разрешающую способность, имеют малое рассеивание света. Рефракторы не нуждаются в постоянной юстировке, однако они так же имеют значительную длину.
В комплект всех телескопов входит штатив, позволяющий установить прибор в любом удобном месте. Для удобства наведения телескопов на интересующий объект они, как правило, имеют оптический видоискатель. В простейшем случае это две рамки, закрепленные на корпусе так, что ось, проходящая через центры их отверстий параллельна оптической оси телескопа. Иногда видоискателем служит светосильная зрительная труба с увеличением до 8 крат. Наиболее сложные модели телескопов имеют автоматический привод, позволяющий отслеживать объекты вслед за их перемещением по ночному небу. Для наблюдения за Солнцем обязательно необходимо использовать специальные светофильтры, входящие в комплект телескопа.
Материал предоставлен компанией Yukon
www.yukonopticsglobal.com
Составители: Бабич А.Е., Абакумов А.В.
Консультант: Буглак Н.А.
В этом разделе мы постарались собрать воедино ту обрывочную информацию, которую можно найти в Интернете. Информации много, но она не систематизирована и разрознена. Мы же, руководствуюясь многолетним опытом, систематизировали наши знания для того, чтобы упростить выбор начинающим любителям астрономии.
Основные характеристики телескопов:
Обычно в наименовании телескопа указано его фокусное расстояние, диаметр объектива и тип монтировки.
Например Sky-Watcher BK 707AZ2 , где диаметр объектива - 70 мм, фокусное расстояние - 700 мм, монтировка - азимутальная, второго поколения.
Впрочем фокусное расстояние часто не указывается в маркировке телескопа.
Например Celestron AstroMaster 130 EQ .
Телескоп — это более универсальный оптический прибор чем зрительная труба. Ему доступен больший диапазон кратностей. Максимально доступная кратность определяется фокусным расстоянием (чем больше фокусное расстояние, тем больше кратность).
Чтобы демонстрировать четкое и детализированное изображение на большой кратности, телескоп должен обладать объективом большого диаметра (апертуры). Чем больше, тем лучше. Большой объектив увеличивает светосилу телесокопа и позволяет рассматривать удаленные объекты слабой светимости. Но с увеличением диаметра объектива, увеличиваются и габариты телескопа, поэтому важно понимать в каких условия и для наблюдения каких объектов Вы хотите его использовать.
Как рассчитать кратность (увеличение) телескопа?
Смена кратности в телескопе достигается использованием окуляров с разным фокусным расстоянием. Чтобы рассчитать кратность, нужно фокусное расстояние телескопа разделить на фокусное расстояние окуляра (например телескоп Sky-Watcher BK 707AZ2 c 10 мм окуляром даст кратность 70x).
Кратность нельзя увеличивать бесконечно. Как только кратность превышает разрешающую способность телескопа (диаметр объектива x1.4), изображение становится темным и размытым. Например телескоп Celestron Powerseeker 60 AZ с фокусным расстоянием 700 мм, не имеет смысла использовать с 4 мм окуляром, т.к. в этом случае он даст кратность 175x, что существенно превышает 1.4 диаметра телескопа - 84).
Распространенные ошибки при выборе телескопа
- Чем больше кратность — тем лучше
Это далеко не так и зависит от того, как и в каких условиях будет использоваться телескоп, а также от его апертуры (диаметра объектива).
Если Вы начинающий астролюбитель, не стоит гнаться за большой кратностью. Наблюдение удаленных объектов требует высокой степени подготовки, знаний и навыков в астрономии. Луну и планеты солнечной системы можно наблюдать на кратности от 20 до 100x. - Покупка рефлектора или большого рефрактора для наблюдений с балкона или из окна городской квартиры
Рефлекторы (зеркальные телескопы) очень чувствительны к атмосферным колебаниям и к посторонним источникам света, поэтому в условиях города использовать их крайне непрактично. Рефракторы (линзовые телескопы) большой апертуры всегда имеют очень длинную трубу (напр. при апертуре 90 мм, длина трубы будет превышать 1 метр), поэтому использование их в городских квартирах не представляется возможным. - Покупка телескопа на экваториальной монтировке в качестве первого
Экваториальная монтировка довольно сложна в освоении и требует некоторой подготовки и квалификации. Если вы начинающий астролюбитель, мы бы рекомендовали приобрести телескоп на азимутальной монтировке или на монтировке Добсона. - Покупка дешевых окуляров для серьезных телескопов и наоборот
Качество получаемого изображения определяется качеством всех оптических элементов. Установка дешевого окуляра из бюджетного оптического стекла отрицательно скажется на качестве изображения. И наоборот, установка профессионального окуляра на недорогой прибор, не приведет к желаемому результату.
Часто задаваемые вопросы
- Я хочу телескоп. Какой мне купить?
Телескоп - не та вещь, которую можно купить без всякой цели. Очень многое зависит от того, что с ним планируется делать. Возможности телескопов: показывать как наземные объекты, так и Луну, а также галактики, удаленные на сотни световых лет (только свет от них добирается до Земли за годы). От этого зависит и оптическая схема телескопа. Поэтому нужно сначала определиться с приемлемой ценой и объектом наблюдений. - Я хочу купить телескоп для ребенка. Какой купить?
Специально для детей многие производители ввели в свой ассортимент детские телескопы. Это не игрушка, а полноценный телескоп, обычно длиннофокусный рефрактор-ахромат на азимутальной монтировке: его легко установить и настроить, он неплохо покажет Луну и планеты. Такие телескопы не слишком мощны, но они недороги, а купить более серьезный телескоп для ребенка - всегда успеется. Если, конечно, ребенок заинтересовался астрономией. - Я хочу смотреть на Луну.
Понадобится телескоп «для ближнего космоса». По оптической схеме лучше всего подойдут длиннофокусные рефракторы, а также длиннофокусные рефлекторы и зеркально-линзовые телескопы. Выбирайте телескоп этих видов на свой вкус, ориентируясь на цену и другие нужные вам параметры. Кстати, в такие телескопы можно будет разглядывать не только Луну, но и планеты Солнечной системы. - Хочу смотреть на далекий космос: туманности, звезды.
Для этих целей подойдут любые рефракторы, короткофокусные рефлекторы и зеркально-линзовые телескопы. Выбирайте на свой вкус. А еще некоторые виды телескопов одинаково неплохо подходят и для ближнего космоса, и для дальнего: это длиннофокусные рефракторы и зеркально-линзовые телескопы. - Хочу телескоп, который бы умел все.
Мы рекомендуем зеркально-линзовые телескопы. Они хороши и для наземных наблюдений, и для Солнечной системы, и для глубокого космоса. У многих таких телескопов более простая монтировка, есть компьютерная наводка, и это отличный вариант для начинающих. Но у таких телескопов цена выше, чем у линзовых или зеркальных моделей. Если цена имеет определяющее значение, можно присмотреться к длиннофокусному рефрактору. Для начинающих лучше выбирать азимутальную монтировку: она проще в использовании. - Что такое рефрактор и рефлектор? Какой лучше?
Зрительно приблизиться к звездам помогут телескопы различных оптических схем, которые по результату схожи, но различны механизмы устройства и, соответственно, различны особенности применения.
Рефрактор - телескоп, в котором используются линзы из оптического стекла. Рефракторы дешевле, у них закрытая труба (в нее не попадет ни пыль, ни влага). Зато труба такого телескопа длиннее: таковы особенности строения.
В рефлекторе используется зеркало. Такие телескопы стоят дороже, но у них меньше габариты (короче труба). Однако зеркало телескопа со временем может потускнеть и телескоп «ослепнет».
У любого телескопа есть свои плюсы и минусы, но под любую задачу и бюджет можно найти идеально подходящую модель телескопа. Хотя, если говорить о выборе в целом, более универсальны зеркально-линзовые телескопы. - Что важно при покупке телескопа?
Фокусное расстояние и диаметр объектива (апертура).
Чем больше труба телескопа, тем больше будет диаметр объектива. Чем больше диаметр объектива, тем больше света соберет телескоп. Чем больше света соберет телескоп, тем лучше будет видно тусклые объекты и больше деталей можно будет разглядеть. Измеряется этот параметр в миллиметрах или дюймах.
Фокусное расстояние - параметр, который влияет на увеличение телескопа. Если оно короткое (до 7), большое увеличение получить будет тяжелее. Длинное фокусное расстояние начинается с 8 единиц, такой телескоп больше увеличит, но угол обзора будет меньше.
Значит, для наблюдения Луны и планет нужна большая кратность. Апертура (как важный параметр для количества света) важна, но эти объекты и так достаточно яркие. А вот для галактик и туманностей как раз важнее именно количество света и апертура. - Что такое кратность телескопа?
Телескопы зрительно увеличивают объект настолько, что можно рассмотреть на нем детали. Кратность покажет, насколько можно зрительно увеличить нечто, на что направлен взгляд наблюдателя.
Кратность телескопа во многом ограничена его апертурой, то есть границами объектива. К тому же чем выше кратность телескопа, тем более темным будет изображение, поэтому и апертура должна быть большой.
Формула для расчета кратности: F (фокусное расстояние объектива) разделить на f (фокусное расстояние окуляра). К одному телескопу обычно прилагаются несколько окуляров, и кратность увеличения, таким образом, можно менять. - Что я смогу увидеть в телескоп?
Это зависит от таких характеристик телескопа, как апертура и увеличение.
Итак:
апертура 60-80 мм, увеличение 30-125х - лунные кратеры от 7 км в диаметре, звездные скопления, яркие туманности;
апертура 80-90 мм, увеличение до 200х - фазы Меркурия, лунные борозды 5,5 км в диаметре, кольца и спутники Сатурна;
апертура 100-125 мм, увеличение до 300х - лунные кратеры от 3 км в диаметре, облачности Марса, звездные галактики и ближайшие планеты;
апертура 200 мм, увеличение до 400х - лунные кратеры от 1,8 км в диаметре, пылевые бури на Марсе;
апертура 250 мм, увеличение до 600х - спутники Марса, детали лунной поверхности размером от 1,5 км, созвездия и галактики. - Что такое линза Барлоу?
Дополнительный оптический элемент для телескопа. Фактически он в несколько раз наращивает кратность телескопа, увеличивая фокусное расстояние объектива.
Линза Барлоу действительно работает, но ее возможности не безграничны: у объектива есть физический предел полезной кратности. После его преодоления изображение станет действительно больше, но детали видны не будут, в телескопе будет видно только большое мутное пятно. - Что такое монтировка? Какая монтировка лучше?
Монтировка телескопа - основание, на котором закрепляется труба. Монтировка поддерживает телескоп, а ее специально спроектированное крепление позволяет не жестко закрепить телескоп, но и двигать его по различным траекториям. Это пригодится, например, если нужно будет следить за движением небесного тела.
Монтировка так же важна для наблюдений, как и основная часть телескопа. Хорошая монтировка должна быть устойчивой, уравновешивать трубу и фиксировать ее в нужном положении.
Есть несколько разновидностей монтировок: азимутальная (полегче и попроще в настройке, но тяжело удержать звезду в поле зрения), экваториальная (сложнее в настройке, тяжелее), Добсона (разновидность азимутальной для напольной установки), GoTo (самонаводящаяся монтировка телескопа, потребуется только ввести цель).
Мы не рекомендуем начинающим экваториальную монтировку: она сложна в настройке и использовании. Азимутальная для начинающих - самое то. - Есть зеркально-линзовые телескопы Максутов-Кассегрена и Шмидт-Кассегрена. Какой лучше?
С точки зрения применения они примерно одинаковы: покажут и ближний космос, и дальний, и наземные объекты. Между ними разница не столь значительна.
Телескопы Максутов-Кассегрена за счет конструкции не имеют побочных бликов и их фокусное расстояние больше. Такие модели считаются более предпочтительными для изучения планет (хотя это утверждение практически оспаривается). Зато им понадобится чуть больше времени для термостабилизации (начала работы в жарких или холодных условиях, когда нужно уравнять температуру телескопа и окружающей среды), да и весят они чуть больше.
Телескопы Шмидт-Кассегрена меньше времени потребуют для термостабилизации, будут весить чуть меньше. Но у них есть побочные блики, фокусное расстояние меньше, и меньше контрастность. - Зачем нужны фильтры?
Фильтры понадобятся тем, кто хочет более внимательно взглянуть на объект изучения и лучше его рассмотреть. Как правило, это люди, которые уже определились с целью: ближним космосом или дальним.
Выделяют планетные фильтры и фильтры для глубокого космоса, которые оптимально подходят для изучения цели. Планетные фильтры (для планет Солнечной системы) оптимально подобраны для того, чтобы рассмотреть в деталях определенную планету, без искажений и с наилучшей контрастностью. Дипскайные фильтры (для дальнего космоса) позволят сосредоточиться на отдаленном объекте. Есть также фильтры для Луны, чтобы во всех деталях и с максимальным удобством рассмотреть земной спутник. Для Солнца фильтры тоже есть, но мы бы не рекомендовали без должной теоретической и вещественной подготовки наблюдать Солнце в телескоп: для неопытного астронома велик риск потери зрения. - Какая фирма-производитель лучше?
Из того, что представлено в нашем магазине, рекомендуем обратить внимание на Celestron, Levenhuk, Sky-Watcher. Есть простые модели для начинающих, отдельные дополнительные аксессуары. - Что можно докупить к телескопу?
Варианты есть, и они зависят от пожеланий владельца.
Светофильтры для планет или глубокого космоса - для лучшего результата и качества изображения.
Переходники для астрофотографии - для документирования того, что удалось увидеть в телескоп.
Рюкзак или сумка для переноски - для транспортировки телескопа к месту наблюдений, если оно отдалено. Рюкзак позволит защитить хрупкие детали от повреждений и не потерять мелкие элементы.
Окуляры - оптические схемы современных окуляров различаются, соответственно, сами окуляры различны по цене, углу обзора, весу, качеству, а главное - фокусному расстоянию (а от него зависит итоговое увеличение телескопа).
Конечно, перед такими покупками стоит уточнить, подходит ли дополнение к телескопу. - Где нужно смотреть в телескоп?
В идеале для работы с телескопом нужно место с минимумом освещения (городской засветки фонарями, световой рекламой, светом жилых домов). Если нет известного безопасного места за городом, можно найти место в черте города, но в достаточно малоосвещенном месте. Для любых наблюдений понадобится ясная погода. Глубокий космос рекомендуется наблюдать в новолуние (плюс-минус несколько дней). Слабому телескопу понадобится полнолуние - все равно дальше Луны что-то увидеть будет сложно.
Основные критерии при выборе телескопа
| Оптическая схема . Телескопы бывают зеркальные (рефлекторы), линзовые (рефракторы) и зеркально-линзовые. | |
| Диаметр объектива (апертура) . Чем больше диаметр, тем больше светосила телескопа и его разрешающая способность. Тем более далекие и тусклые объекты в него можно увидеть. С другой стороны, диаметр очень сильно влияет на габариты и вес телескопа (особенно линзового). Важно помнить, что максимальное полезное увеличение телескопа физически не может превышать 1.4 его диаметров. Т.е. при диаметре 70 мм максимальное полезное увеличении такого телескопа будет ~98x. |  |
| Фокусное расстояние — то, как далеко телескоп может сфокусироваться. Большое фокусное расстояние (длиннофокусные телескопы) означает большую кратность, но меньшее поле зрения и светосилу. Подходит для подробного рассматривания малых удаленных объектов. Малое фокусное расстояние (короткофокусные телескопы) означают малую кратность, но большое поле зрения. Подходит для наблюдения протяженных объектов, например, галактик и для астрофотографии. |  |
Монтировка
— это способ крепления телескопа к штативу.
|
Плюсы и минусы оптических схем
Длиннофокусные рефракторы-ахроматы (линзовая оптическая система)
Короткофокусные рефракторы-ахроматы (линзовая оптическая система)
Длиннофокусные рефлекторы (зеркальная оптическая система)
Короткофокусные рефлекторы (зеркальная оптическая система)
Зеркально-линзовая оптическая система (катадиоптрик)
Шмидт-Кассегрен (разновидность зеркально-линзовой оптической схемы)
Максутов-Кассегрен (разновидность зеркально-линзовой оптической схемы)
Что можно увидеть в телескоп?
Апертура 60-80 мм
Лунные кратеры от 7 км в диаметре, звездные скопления, яркие туманности.
Апертура 80-90 мм
Фазы Меркурия, лунные борозды 5,5 км в диаметре, кольца и спутники Сатурна.
Апертура 100-125 мм
Лунные кратеры от 3 км изучать облачности Марса, сотни звёздных галактик, ближайших планет.
Апертура 200 мм
Лунные кратеры 1,8 км, пылевые бури на Марсе.
Апертура 250 мм
Спутники Марса, детали лунной поверхности 1,5 км, тысячи созвездий и галактик с возможностью изучения их структуры.
Со времен Галилея прошло несколько бурных столетий, в которые научно-технический прогресс никогда не стоял на месте. Астрономия перестала быть только лишь наукой, ибо сформировался огромный сегмент любителей наблюдать за звездами. И на вопрос для чего нужен телескоп
они отвечают своим сердцем, неподдельной жаждой прикоснуться к тайне и загадке, искренним стремлением обнять своим взглядом бесконечность. Кто они? Мама и папа, взяв в руки школьный атлас звездного неба, впервые объясняют своему сыну, что такое космос, туманности, Млечный Путь. Или просто новичок-астроном, мечтавший с детства увидеть кольца Сатурна и наконец реализовавший заветную мечту.
Просто затем, чтобы, вооружившись оптикой, выйти своим взором за привычные границы видимого мира. Чтобы не понаслышке, не из Интернет или учебников убедиться, как небосклон усеян алмазной звездной россыпью. Вряд ли когда-либо человеку удастся лицезреть абсолютно все прелести Вселенной, но то, что может быть доступно для изучения уже сейчас - воистину впечатляет.
Научные развлечения. Телескоп может стать наглядным обучающим пособием, если родители желают, чтобы их ребенок интенсивно развивался и расширял свой кругозор. При этом сам процесс обучения может иметь игровую форму - астропутешествия будут интересны практически всем, независимо от возраста, даже дошколятам.
Занятия астрофотографией - это особый магический вид творчества, увлекший сотни тысяч приверженцев! У тех, кто начал заниматься этим серьезно получаются удивительной красоты снимки. В настоящее время создано множество Интернет-ресурсов, где ими можно похвастаться, обсудить. Для того чтобы освоить это нехитрое дело, можно приобрести цифровую камеру для телескопа. Подключается она очень легко, изображение может выводиться на компьютер в реальном времени. Другой способ - присоединить уже имеющуюся зеркальную фотокамеру с помощью специального т-кольца.
А для чего нужны телескопы профессионалам - сотрудникам обсерваторий, исследователям, профессорам и академикам? Чтобы мы с вами могли однажды правильно воспользоваться новыми знаниями. Человечество уже смогло преодолеть силу земного притяжения и хочется верить, что уже близко та эпоха, в которую мы сможем посылать космические корабли к самым далеким галактикам. А еще нам хотелось бы спокойно жить в безопасности - быть уверенными в том, что вовремя обнаруженные метеорит или комета не причинят вреда нашему дому - Земле.
> Виды телескопов
Все оптические телескопы группируются по виду светособирающего элемента на зеркальные, линзовые и комбинированные. Каждый тип телескопов имеет свои достоинства и недостатки, поэтому, выбирая оптику, нужно принимать во внимание следующие факторы: условия и цели наблюдения, требования к весу и мобильности, цене, уровню аберрации. Охарактеризуем наиболее популярные виды телескопов.
Рефракторы (линзовые телескопы)
Рефракторы – это первые телескопы, изобретенные человеком. В таком телескопе за сбор света отвечает двояковыпуклая линза, которая выступает в роли объектива. Ее действие строится на основном свойстве выпуклых линз – преломлении световых лучей и их сборе в фокусе. Отсюда и название - рефракторы (от латинского refract - преломлять).
Был создан в 1609 году. В нем были использованы две линзы, с помощью которых собиралось максимальное количество звездного света. Первая линза, которая выступала в роли объектива, была выпуклой и служила для сбора и фокусировки света на определенном расстоянии. Вторая линза, играющая роль окуляра, была вогнутой и использовалась для превращения сходящего светового пучка в параллельный. С помощью системы Галилея можно получить прямое, неперевернутое изображение, качество которого сильно страдает от хроматической аберрации. Эффект хроматической аберрации можно увидеть в виде ложного прокрашивания деталей и границ объекта.
Рефрактор Кеплера – более совершенная система, которая была создана в 1611 году. Здесь в роли окуляра использовалась выпуклая линза, в которой передний фокус был совмещен с задним фокусом линзы-объектива. От этого итоговое изображение было перевернутым, что не принципиально для астрономических исследований. Главное преимущество новой системы – возможность установки измерительной сетки внутри трубы в точке фокуса.
Для данной схемы также была характерна хроматическая аберрация, впрочем эффект от нее можно было нивелировать, увеличив фокусное расстояние. Именно поэтому телескопы того времени имели огромное фокусное расстояние с трубой соответствующего размера, что вызывало серьезные трудности при проведении астрономических исследований.
В начале XVIII века появился , который популярен и в сегодняшние дни. Объектив данного прибора сделан из двух линз, изготовленных их различных сортов стекла. Одна линза – собирающая, вторая – рассеивающая. Такая структура позволяет серьезно уменьшить хроматическую и сферическую аберрации. А корпус телескопа остается весьма компактным. Сегодня созданы рефракторы апохроматы, в которых влияние хроматической аберрации сведено к возможному минимуму.
Достоинства рефракторов:
- Простая конструкция, легкость в эксплуатации, надежность;
- Быстрая термостабилизация;
- Нетребовательность к профессиональному обслуживанию;
- Идеален для исследования планет, Луны, двойных звезд;
- Превосходная цветопередача в апохроматическом исполнении, хорошая – в ахроматическом;
- Система без центрального экранирования от диагонального или вторичного зеркала. Отсюда высокая контрастность изображения;
- Отсутствие воздушных потоков в трубе, защита оптики от грязи и пыли;
- Цельная конструкция объектива, не требующая регулировок со стороны астронома.
Недостатки рефракторов:
- Высокая цена;
- Большой вес и габариты;
- Небольшой практический диаметр апертуры;
- Ограниченность в исследовании тусклых и небольших объектов в далеком космосе.
Название зеркальных телескопов – рефлекторов происходит от латинского слова reflectio – отражать. Данный прибор представляет собой телескоп с объективом, в роли которого выступает вогнутое зеркало. Его задача – собирать звездный свет в единой точке. Поместив в данной точке окуляр, можно увидеть изображение.
Один из первых рефлекторов (телескоп Грегори ) был придуман в 1663 году. Данный телескоп с параболическим зеркалом был полностью избавлен от хроматических и сферических аберраций. Свет, собранный зеркалом, отражался от небольшого овального зеркала, который был закреплен перед главным, в котором было небольшое отверстие для вывода светового пучка.
Ньютон был полностью разочарован в телескопах-рефракторах, поэтому одной из главных его разработок стал телескоп-рефлектор, созданный на основе металлического главного зеркала. Он одинаково отражал свет с различными длинами волн, а сферическая форма зеркала делала прибор более доступным даже для самостоятельного изготовления.
В 1672 году ученый-астроном Лорен Кассегрен предложил схему телескопа, который внешне напоминал знаменитый рефлектор Грегори. Но усовершенствованная модель имела несколько серьезных отличий, главное из которых – выпуклое гиперболическое вторичное зеркало, которое позволило сделать телескоп более компактным и свело к минимуму центральное экранирование. Впрочем, традиционный рефлектор Кассегрена оказался нетехнологичным для массового изготовления. Зеркала со сложными поверхностями и неисправленная аберрация комы – основные причины такой непопулярности. Однако модификации данного телескопа используются сегодня по всему миру. К примеру, телескоп Ричи-Кретьена и масса оптических приборов на основе системы Шмидта-Кассегрена и Максутова-Кассегрена
.
Сегодня под названием «рефлектор» принято понимать ньютоновский телескоп. Основные его характеристики – это небольшая сферическая аберрация, отсутствие какого-либо хроматизма, а также неизопланатизм – проявление комы вблизи от оси, что связано с неравностью отдельных кольцевых зон апертуры. Из-за этого звезда в телескопе выглядит не как круг, а как некая проекция конуса. При этом, тупая округлая его часть повернута от центра в сторону, а острая – напротив, к центру. Для коррекции эффекта комы используются линзовые корректоры, которые следует фиксировать перед фотокамерой или окуляром.
«Ньютоны» зачастую выполняются на монтировке Добсона, которая отличается практичностью и компактными размерами. Это делает телескоп весьма портативным устройством, несмотря на размеры апертуры.
Достоинства рефлекторов:
- Мобильность и компактность;
- Высокая эффективность при наблюдении тусклых объектов в глубоком космосе: туманностей, галактик, звездных скоплений;
Доступная цена;
Максимально яркие и четкие изображения с минимальным искажением.
Хроматическая аберрация сведена к нулю.
Недостатки рефлекторов:
- Растяжка вторичного зеркала, центральное экранирование. Отсюда – низкая контрастность изображения;
- Термостабилизация большого стеклянного зеркала занимает много времени;
- Открытая труба без защиты от тепла и пыли. Отсюда – низкое качество изображения;
- Требуется регулярная коллимация и юстировка, которые могут утрачиваться во время использования или перевозки.
Для исправления аберрации и построения изображения катадиоптрические телескопы применяют как зеркала, так и линзы. Набольшим спросом сегодня пользуются два типа таких телескопов: на схеме Шмидт-Кассегрена и Максутов-Кассегрена.
Конструкция приборов Шмидта-Кассегрена (ШК) состоит из сферических главного и вторичного зеркал. При этом сферическая аберрация корректируется полноапертурной пластиной Шмидта, которая установлена на входе в трубу. Однако здесь сохраняются некоторые остаточные аберрации в виде комы и кривизны поля. Их исправление возможно при использовании линзовых корректоров, которые особенно актуальны в астрофотографии.
Основные достоинства приборов такого типа касаются минимального веса и короткой трубы при сохранении внушительного диаметра апертуры и фокусного расстояния. Вместе с тем, для данных моделей не характерны растяжки крепления вторичного зеркала, а особая конструкция трубы исключает проникновение внутрь воздуха и пыли.
Разработка системы Максутова-Кассегрена
(МК) принадлежит советскому инженеру-оптику Д. Максутову. Конструкция такого телескопа оснащена сферическими зеркалами, а за коррекцию аберраций отвечает полноапертурный линзовый корректор, в роли которой выступает выпукло-вогнутая линза – мениск. Именно поэтому такое оптическое оборудование часто называют менисковым рефлектором.
К достоинствам МК относится возможность корректировки практически любой аберрации с помощью подбора основных параметров. Единственное исключение – это сферическая аберрация высшего порядка. Всё это делает схему популярной среди производителей и любителей астрономии.
Действительно, при прочих равных условиях система МК дает более качественные и четкие изображения, чем схема ШК. Однако у более габаритных телескопах МК продолжительнее период термостабилизации, поскольку толстый мениск теряет температуру гораздо медленнее. Кроме того, МК более чувствительны к жесткости крепления корректора, поэтому конструкция телескопа обладает большим весом. С этим связана высокая популярность систем МК с малыми и средними апертурами и систем ШК со средними и большими апертурами.
ОПТИЧЕСКИЙ ТЕЛЕСКОП
ОПТИЧЕСКИЙ ТЕЛЕСКОП
- применяетсядля получения изображений и спектров космич. объектов в оптич. диапазоне. электронно-оптическихпреобразователей, приборов с зарядовой связью. Эффективность О. т. звёздной величиной, достижимой на данномтелескопе при заданном отношении сигнала к шуму (точности). Для слабыхточечных объектов, когда определяется фоном ночного неба, она зависитв осн. от отношения D/
,где D -
размер апертуры О. т.,- угл. диаметр даваемого им изображения (чем больше D/
,тем больше, при прочих равных условиях, предельная звёздная величина).Работающий в оптим. условиях О. т. с зеркалом диам. 3,6 м имеет предельнуюзвёздную величину ок. 26 т
при точности 30%. Принципиальныхограничений предельной звёздной величины наземных О. т. не существует.
Астр. О. т. изобретён Г. Галилеем (G.Galilei) в нач. 17 в. (хотя, возможно, у него были предшественники). ЕгоО. т. имел рассеивающий (отрицательный) . Прибл. в это же И. точность визирования. На протяжении17 в. астрономы пользовались О. т. подобного типа с объективом, состоящимиз одной плоско-выпуклой линзы. С помощью этих О. т. изучалась поверхностьСолнца (пятна, факелы), картографировалась Луна, открыты спутники Юпитера, рефлектор).С помощью подобного О. т. У. Гершелем (W. Herschel) открыт Уран. Прогрессстекловарения и теории оптич. систем позволил создать в нач. 19 в. ахроматич. Ахромат). О. т. с их использованием (рефракторы)обладали сравнительно небольшой длиной и давали хорошее изображение . Спомощью таких О. т. были измерены расстояния до ближайших звёзд. Подобныеинструменты применяются и в наше время. Создание очень большого (с объективомдиам. более 1 м) линзового рефрактора оказалось невозможным из-за деформацииобъектива под действием собств. веса. Поэтому в кон. 19 в. появились первыеусовершенствованные рефлекторы, к-рых представлял собой изготовленноеиз стекла вогнутое параболич. формы, покрытое отражающим слоемсеребра. С помощью подобных О. т. в нач. 20 в. были измерены расстояниядо ближайших галактик и открыто космологич. красное смещение.
Основой О. т. является его оптич. система. а). Вариантом оптич. системы является кассегреновскаясистема: пучок сходящихся лучей от гл. параболич. зеркала перехватываетсядо фокуса выпуклым гиперболич. зеркалом (рис., б).
Иногда этот фокусс помощью зеркал выносят в неподвижное помещение (куде). Рабочееполе зрения, в пределах к-рого оптич. система совр. крупного О. т. строитнеискажённые изображения, не превышает 1 - 1,5°. Более широкоугольные О. поверхность и помещаетсяв центре кривизны сферич. зеркала. У систем Максутова аберрации (см. Аберрацииоптических систем
)гл. сферич. зеркала исправляются мениском со сферич. поле зрения до 6°. Материал, из к-рого изготовлены зеркала О. т.,имеет малый термич. коэф. расширения (ТКР) для того, чтобы форма зеркалне менялась при изменении темп-ры в течение наблюдений.
Отражающие телескопы используют тот факт, что фасонные зеркала дают результаты, очень похожие на линзы. Отражающие телескопы страдают от другого рода искажений, называемых сферическими аберрациями, где лучи света из разных мест фокусируются в разных точках. Это происходит потому, что поверхность является сферической, отсюда и название. Хотя это может быть сложно, эту аберрацию можно устранить, отрегулировав зеркало на идеальную параболическую форму.
Катадиоптрические телескопы используют смесь линз и зеркал, чтобы максимизировать сбор света и минимизировать искажение телескопа. Оптический телескоп собирает свет и фокусирует его, чтобы сформировать изображение. Астрономы используют телескопы, которые покрывают весь электромагнитный спектр, но первые телескопы были чисто оптическими телескопами. Галилей был первым известным ученым, который использовал телескоп для астрономии; до его времени наша способность производить высококачественные линзы была недостаточной для создания такого телескопа.
Некоторые оптические схемы крупных современныхрефлекторов: а - прямой фокус; б - кассегреновский фокус. А- главное зеркало, В - фокальная поверхность, стрелками показанход лучей.
Элементы оптики О. т. закрепляются в трубеО. т. Для устранения децентровки оптики и предотвращения ухудшения качестваизображения при деформациях трубы под действием веса частей О. т. применяютсят. н. трубы компенсац. типа, не меняющие при деформациях направление оптич. Установка (монтировка) О. т. позволяетнаводить его на избранный космич. объект и точно и плавно сопровождатьэтот объект в суточном движении по небу. Повсеместно распространена экваториальнаямонтировка: одна из осей вращения О. т. (полярная) направлена в мира(см. Координаты астрономические),
а вторая перпендикулярна ей. Вэтом случае сопровождение объекта осуществляется одним движением - поворотомвокруг полярной оси. При азимутальной монтировке одна из осей вертикальна, ЭВМ) - поворотами по азимуту и высотеи вращением фотопластинки (приёмника) вокруг оптич. оси. Азимутальная монтировкапозволяет уменьшить массу подвижных частей О. т., т. к. в этом случае трубаповорачивается относительно вектора силы тяжести лишь в одном направлении. О. т. устанавливают в спец. башнях. Башнядолжна находиться в тепловом равновесии с окружающей средой и с телескопом. Совр. О. т. можно разделить на четырепоколения. К 1-му поколению относятся рефлекторы с главным стеклянным (ТКР 7х 10 -6) зеркалом параболич. формы с отношением толщины к диаметру(относит. толщиной) 1 / 8 . Фокусы - прямой, кассегреновскийи куде. Труба - сплошная или решётчатая - выполнена но принципу макс. жёсткости. Для О. т. 2-го поколения также характернопараболич. гл. зеркало. Фокусы - прямой с корректором, кассегреновскийи куде. Зеркало изготовлено из пирекса (стекла с ТКР, пониженным до 3 х10 -6), относит. толщина 1 / 8 . Очень редкозеркало выполнялось облегчённым, т. е. имело пустоты с тыльной стороны. рефлектор обсерватории Маунт-Паломар(США, 1947) и 2,6-метровый рефлектор Крымской астрофиз. обсерватории (СССР,1961).
О. т. 3-го поколения начали создаватьсяв кон. 60-х гг. Для них характерна оптич. схема с гиперболич. гл. зеркалом(т. н. схема Ричи - Кретьена). Фокусы - прямой с корректором, кассегреновский, кварц или ситалл (ТКР 5 х 10 -7 или 1х 10 -7), относит. толщина 1 /
8 .
Трубакомпенсац. схемы. Подшипники гидростатические. Пример: 3,6-метровый рефлекторЕвропейской южной обсерватории (Чили, 1975).
О. т. 4-го поколения - инструменты с зеркаломдиам. 7 - 10 м; вход в строй их ожидается в 90-х гг. В них предполагаетсяиспользование группы новшеств, направленных на значит. уменьшение массыинструмента. Зеркала - из кварца, ситалла и, возможно, из пирекса (облегчённые).Относит. толщина меньше 1 / 10 . Труба компенсационная. Крупнейшим в мире О. т. является 6-метровыйтелескоп, установленный в Спец. астрофиз. обсерватории (САО) АН СССР наСеверном Кавказе. Телескоп имеет прямой фокус, два фокуса Нэсмита и фокускуде. Монтировка азимутальная.
Известная перспектива имеется у О. т.,состоящих из неск. зеркал, свет от к-рых собирается в общем фокусе. Одиниз таких О. т. действует в США. Он состоит из шести 1,8-метровых параболич. Для солнечных О. т. характерны очень большиеразмеры спектральной аппаратуры, поэтому зеркала и обычно делаютнеподвижными, а свет Солнца подаётся на них системой зеркал, называемойцелостатом. Диаметр совр. солнечных О. т. обычно составляет 50 - 100 см. Астрометрич. О. т. (предназначенные дляопределения положений космич. объектов) обычно имеют небольшие размерыи повыш. механич. стабильность. О. т. для фотогр. астрометрии имеют спец. Для исключения влияния атмосферы предполагаетсяустановка О. т. на космич. аппараты.
Существует три вида телескопов: преломляющие, отражающие и катадиоптрические. Преломляющие телескопы используют линзы для фокусировки света, отражающие телескопы, используют изогнутые зеркала, а катадиоптические телескопы используют смесь обоих. Преломляющие телескопы могут страдать от хроматической аберрации, а отражающие телескопы могут страдать от сферической аберрации. В обоих случаях изображение становится размытым. Хроматическую аберрацию можно исправить с помощью нескольких объективов, а сферическую аберрацию можно исправить с помощью параболического зеркала.
Лит.: Методы астрономии, пер. сангл., М., 1967; Щеглов П. В., Проблемы оптической астрономии, М., 1980;Оптические телескопы будущего, пер. с англ., М., 1981; Оптические и инфракрасныетелескопы 90-х гг., пер. с англ., М., 1983.
П. В. Щеглов.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. - М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .
То, что человек видит глазами, зависит от разрешения, которое может быть достигнуто на сетчатке человека. Однако это не всегда удовлетворительно. По этой причине, с древних времен фрезерованные горные кристаллы использовались в качестве так называемого «Лесстеина», чтобы компенсировать прозрачность по старости и служить увеличительным стеклом.
Разработка таких материалов в высоком качестве и в любом количестве деталей была в значительной степени материальным развитием стекла для производства «линз» - как эти оптические компоненты вскоре были названы из-за типичной геометрии - истории для себя. То же самое относится к его обработке и обработке путем шлифовки и полировки.
- (греч., этим. см. телескопия). Оптический инструмент, зрительная труба, при помощи которой рассматривают предметы, находящиеся на далеком расстоянии; употребляется более для астрономических наблюдений . Словарь иностранных слов , вошедших в состав… …
- (от слова оптика). Относящейся до света, до оптики. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ОПТИЧЕСКИЙ от слова оптика. Относящийся к свету. Объяснение 25000 иностранных слов, вошедших в употребление в… … Словарь иностранных слов русского языка
Поэтому путь к оптическому телескопу напрямую связан с развитием средств чтения. Особенно в период с начала и до конца века очки могут достигнуть хорошего прогресса, о чем свидетельствуют археологические находки. Близорукие были в первую очередь невыгодны, потому что вогнутые линзы, необходимые для исправления этого типа дефектного зрения, были трудно изготовлены с удовлетворительным качеством, в отличие от выпуклых.
Остается вопрос, кто сначала держал сильную вогнутую линзу близко к глазу и слабую выпуклую линзу на некотором расстоянии один за другим и таким образом обнаружил основной принцип телескопа. В этом году он предложил голландским властям первую подобную трубчатую комбинацию лайнеров в качестве инструмента, определяющего оружие. В это время Нидерланды боролись за независимость, и ее боевики были заинтересованы в возможности наблюдать за врагом на большом расстоянии, не подвергаясь риску.
телескоп - а, м. télescope m., н. лат. telescopium <гр. далеко видящий. 1. Оптический прибор для наблюдения небесных светил. БАС 1. Поздно вечером шел он.. в руке у него был ручной телескоп, он остановился и прицелился в какую то планету: это озадачило … Исторический словарь галлицизмов русского языка
Однако патент был отстранен от него, поскольку в то же время появились два других голландских очка, Захариас Янссен и Якоб Адриаанзун Метиус. Хотя сначала на земле были обнаружены только отдаленные объекты, это заняло короткое время, и натуралисты также обратились к небесам.
Его предложения по улучшению, а также его современники и преемники направлены на повышение удобства использования, разрешения и качества изображения телескопа. Их постоянная реализация привела к тому, что небесные тела всегда были более внимательно наблюдаемы и что взаимодействия между отдельными астрономическими объектами могли быть исследованы все более и более точно. Это в конечном счете произвело революцию в самосознании человека в космосе и привело к интерпретациям, которые сейчас являются обычным явлением: будь то принятие гелиоцентрического образа мира, количества планет и спутников в нашей солнечной системе или того факта, что наше солнце является лишь одним из невообразимо многих звезд снова расположены в одной из миллиардов галактик.
ТЕЛЕСКОП (Telescopium), слабо видимое созвездие в Южном полушарии. Наиболее яркая звезда Альфа, 3,5 звездной величины. ТЕЛЕСКОП, прибор для получения увеличенных изображений отдаленных объектов или исследования электромагнитного излучения от… … Научно-технический энциклопедический словарь
Устройство, в к ром могут возбуждаться стоячие или бегущие эл. магн. волны оптич. диапазона. О. р. представляет собой совокупность неск. зеркал и явл. открытым резонатором, в отличие от большинства объёмных резонаторов, применяемых в диапазоне… … Физическая энциклопедия
Дорога к этой реализации была широкой и проложила много технических проблем. С момента изобретения телескопа все его составляющие были экспериментированы, их пределы были признаны и усовершенствованы. В следующих разделах дается краткое описание отдельных разработок в этой области.
Ключевыми элементами здесь являются компоненты, которые направляют и собирают свет, измерительные приборы и приемники, которые захватывают и записывают этот свет, и механические компоненты, которые располагают оптикой и детекторами, или выгодно организуют их.
ТЕЛЕСКОП - Оптический прибор, помогающий глазу или камере наблюдать или фотографировать удаленные объекты, увеличивать небесные тела и фокусировать поток света, повышая четкость изображения. Из некоторых древних сообщений можно сделать вывод, что телескоп… … Астрологическая энциклопедия
Оптические телескопы делятся на две категории: линзовые телескопы и зеркальные телескопы. Оба телескопа были изобретены в начале века, но телескоп был примерно на десять лет раньше, чем зеркальный телескоп. Сегодня рефракторы по существу используют только астрономы-хобби, в то время как все научно используемые телескопы и, в частности, большие телескопы являются отражателями.
Отражатели объектива Рефрактор состоит из двух линз: объектива, линзы для сбора и окуляра, в зависимости от конструкции, коллекции или рассеивающей линзы. Телескоп Кеплера из двух коллекционных линз - это обычный дизайн современных рефракторов, изображение, повернутое на 180 градусов, часто правильно выравнивается дополнительными оптическими элементами. Объективные телескопы имеют два очень важных недостатка: с одной стороны, зависимость показателя преломления от длины волны приводит к ошибке аберрации, хроматическая аберрация: световые пучки разных длин волн сходятся в разных координационных точках.
Телескоп (от теле... и греч. skopéo смотрю), астрономический оптический прибор, предназначенный для наблюдения небесных светил. По своей оптической схеме Т. разделяются на зеркальные (рефлекторы), линзовые (рефракторы) и зеркально линзовые… … Большая советская энциклопедия
ТЕЛЕСКОП, телескопа, муж. (от греч. tele вдаль и skopeo смотрю). 1. Оптический прибор для наблюдения небесных светил (астр.). 2. Рыбка красновато золотистого цвета с чрезвычайно выпуклыми глазами (зоол.). Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков.… … Толковый словарь Ушакова
Этот эффект можно уменьшить, увеличив фокусное расстояние линз. Это привело к тому, что последние большие рефракторы были чрезвычайно большими и, следовательно, их трудно обрабатывать в конце века. С другой стороны, линзы любого размера не могут быть использованы.
Большие линзы очень тяжелые и трудно монтируются и стабилизируются из-за их веса, и потому что они могут быть прикреплены только к краю. Технический предел составляет около одного метра. Зеркальные телескопы После технических пределов линз телескопы были достигнуты к концу века, зеркальные телескопы, наконец, выпустили их, потому что они не подвергаются такому же ограничению апертуры, и в случае зеркал не происходит хроматической аберрации. Зеркальный телескоп по существу состоит из двух зеркал: основное или основное зеркало и улов или некоторые из этих конструкций показаны в следующем.
Если вы - «типичный» любитель астрономии, обладающий телескопом, то вы наверняка не раз задавали себе вопрос: а насколько качественные изображения он показывает? В продаже есть много товаров, качество которых легко оценить. Если вам, скажем, предлагают купить автомобиль, который не может разогнаться быстрее 20 км/час, вы сразу же сообразите, что у него что-то «не так». Но как быть с только что купленным или собранным телескопом, как узнать, «работает» ли его оптика на полную мощность? Сможет ли он когда-либо продемонстрировать те виды небесных объектов, которые вы от него ждете?
Телескоп на крыше Геттингенского института астрофизики - это телескоп Кассегрен. Поскольку свет не проникает в зеркало, вся нижняя сторона может использоваться для монтажа. Поэтому, в принципе, размер зеркала не подлежит никакому ограничению по размеру. Крупнейшим зеркалом из двух частей диаметром 8, 4 метра является большой бинокулярный телескоп. Более крупные диаметры зеркал достигаются путем сегментации. Зеркало телескопа Хобби-Эберли, например, состоит из 91 гексагональных элементов диаметром один метр и фактически соответствует 9, 2-метровому зеркалу.
К счастью, есть простой, но очень точный способ тестирования качества оптики, не требующий никакого специального оборудования. Точно так же, как вам не нужно знать теорию двигателя внутреннего сгорания , чтобы определить, что мотор работает плохо, так и для оценки качества телескопа вам не обязательно быть знакомым с теорией конструирования оптики. Овладев техникой тестирования, о которой пойдет речь в этой статье, вы сможете стать авторитетным судьей качества оптики.
Предполагается, что европейский чрезвычайно большой телескоп имеет эффективный диаметр 42 метра. Как и в радиоастрономии, интерференция также является распространенным методом оптического наблюдения. Четыре 8, 2-метровых телескопа очень большого телескопа могут быть интерферометрически взаимосвязаны. Космический телескоп Хаббла, не нарушенный земной атмосферой, частично наблюдает в оптическом диапазоне частот.
Монтаж Помимо собственно телескопа, его монтаж также необходим. Телескоп должен быть очень прочным, но в то же время мобильным. Максимальное покрытие видимого неба требует двух осей. В экваториальной опоре или параллактическом креплении одна из двух осей выровнена параллельно оси вращения Земли. Угол поворота другой оси тогда точно соответствует склонению наблюдаемого объекта. Это крепление позволяет просто отслеживать телескоп, чтобы компенсировать вращение Земли, для чего необходимо только вращение вокруг оси.
ИДЕАЛЬНОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ
Прежде чем начать говорить о качестве, необходимо знать как должно выглядеть в телескоп идеальное изображение звезды. Некоторые начинающие любители астрономии полагают, что в идеальный телескоп звезда всегда должна выглядеть как яркая и резкая точка света. Однако это не так. При наблюдениях с большими увеличениями звезда представляется в виде маленького диска, окруженного серией слабых концентрических колец. Это называется дифракционной картиной. Центральный диск дифракционной картины имеет собственное имя и называется кружком Эри.
При этом поле лица остается неизменным, так что может быть сделано длительное воздействие расширенных объектов. С другой стороны, азимутальное крепление является более стабильным и поэтому используется, в частности, в больших телескопах. Он имеет вертикальную ось и горизонтальную ось. Трекинг намного сложнее, поскольку обе оси должны перемещаться при постоянно изменяющихся скоростях. Это, однако, легко возможно с компьютерными управляемыми шаговыми двигателями. Неизбежно вращение лицевого поля во время слежения неизбежно.
Плоские объекты, таким образом, вымываются во время длительных выдержек. Чтобы этого избежать, вместо этого необходимо выполнить несколько коротких воздействий, и отдельные изображения должны быть повернуты перед их наложением. Также необходимо учитывать монтаж дополнительных приборов - также в выборе телескопического типа. Таким образом, вторая ось почти заменяется вращением земли. Однако наблюдаемая часть неба более ограничена.
Так должна выглядеть дифракционная картина в идеальный телескоп. Обратите внимание, что по разные стороны от фокуса дифракционные кольца выглядят совершенно одинаково. В телескопах, имеющих вторичное зеркало(экранирование), в центре расфокусированного изображения появляется темная область. Все иллюстрации, приведенные в статье, были смоделированы с помощью компьютера. На всех иллюстрациях изображение в центре - точно в фокусе, два слева - перед фокусом (ближе к объективу), а два справа - позади фокуса (дальше от объектива).
Сидеростат или гелиостат позволяет подавать свет в статический телескоп. Сидеростат на крыше Геттингенского института астрофизики состоит из двух вращающихся и поворотных зеркал плана, которые направляют свет солнца и ярких звезд в вертикальный телескоп, встроенный в здание. Начало строительства крупнейшего оптического телескопа в мире упало: в пустыне Атакама в Чили представители Европейской южной обсерватории и правительства Чили приняли участие в церемонии начала строительства.
С помощью гигантского телескопа можно было бы также обнаружить жизнь во Вселенной. С телескопом также появятся новые находки по темной материи. Праздничный час был омрачен небольшой проблемой. Однако конструкция телескопа не будет отложена. Экстремально большой телескоп имеет зеркало диаметром 39 метров. В настоящее время наибольшие телескопы имеют максимум десятиметровых зеркал. Бюджет на один миллиард евро оценивается на первом этапе строительства.
Что является причиной появления этих колец и превращения звезды в диск? Ответ на этот вопрос лежит в волновой природе света. Когда свет проходит через телескоп, он всегда испытывает «искажения», обусловленные его устройством и оптической системой. Ни один самый замечательный телескоп в мире не в состоянии воспроизвести изображение звезды в виде точки, поскольку это противоречит фундаментальным законам физики. Законам, которые невозможно нарушить.
Точность воспроизведения изображений, даваемая телескопом, зависит от его апертуры - диаметра объектива. Чем она больше, тем меньше становятся угловые размеры дифракционной картины и ее центрального диска. Вот почему телескопы больших диаметров могут разделить более тесные двойные звезды и позволяют увидеть больше деталей на планетах.
Давайте проведем один эксперимент, с помощью которого вы сможете узнать как выглядит дифракционная картина почти идеального объектива. Это изображение и станет тем стандартом, с которым вы впоследствии будете сравнивать реальные дифракционные картины тестируемых инструментов. Чтобы эксперимент прошел успешно, нам понадобится телескоп с неповрежденной и достаточно хорошо отъюстированной оптикой.
Прежде всего, возьмите лист картона или плотной бумаги и вырежьте в нем круглое отверстие диаметром 2,5-5 см. Для телескопов с фокусным расстоянием объектива менее 750 мм подойдет отверстие 2,5-3 см, при большем фокусном расстоянии объектива вырежьте отверстие диаметром 5 см.
Полученный лист картона надо закрепить перед объективом таким образом, чтобы отверстие, если у вас - рефрактор, оказалось по центру, а если рефлектор - немного с края, чтобы входящий свет миновал вторичное зеркало и растяжки его крепления к трубе.
Наведите телескоп на какую-нибудь яркую звезду (например, Вегу или Капеллу), которая в данный момент находится высоко над горизонтом, и установите увеличение в 20-40 раз больше диаметра объектива в сантиметрах. Взглянув в окуляр, вы увидите дифракционную картину - пятно света, окруженное, в зависимости от спокойствия атмосферы, одним или более концентрическими кольцами.
Теперь начинайте потихоньку расфокусировать изображение звезды. При этом вы увидите расширяющиеся кольца, зарождающиеся в центре светового пятна, подобно тому, как расходятся волны от камня, брошенного в воду. Расфокусируйте изображение до тех пор, пока вы не увидите 4-6 таких колец. Обратите внимание, что свет распределен по кольцам более или менее равномерно.
Запомнив вид дифракционной картины, начинайте двигать окуляр в противоположную сторону.
Пройдя точку фокуса, вы вновь увидите расширяющиеся кольца света. Причем, картина должна быть полностью аналогична предыдущей. Изображение звезды по обе стороны от фокуса должно выглядеть совершенно одинаково - это главный показатель качества оптики. Высококачественные телескопы должны давать похожую дифракционную картину по обе стороны от фокуса при полностью открытой апертуре.
НАЧИНАЕМ ТЕСТИРОВАНИЕ
Пришло время начать тестирование оптики. Это очень легко сделать: просто откройте полностью объектив, сняв нашу картонку с отверстием. Главная задача - сравнить вид дифракционной картины, даваемой объективом телескопа, по обе стороны от фокуса. На этой стадии уже нет необходимости четко видеть диск Эри, поэтому увеличение телескопа можно уменьшить до величины в 8-10 раз большей диаметра объектива в сантиметрах.
Наведите телескоп на одну из ярких звезд, приведя ее изображение в центр поля зрения. Выведите изображение из фокуса, чтобы стало видно 4-8 колец. Не переборщите с расфокусировкой - иначе потеряется чувствительность теста. С другой стороны, если недостаточно расфокусировать звезду, то трудно будет определить причины, порождающие изображения плохого качества. Поэтому в этом моменте важно найти «золотую середину».
| Диаметр объектива | Диаметр кружка Эри | |
|---|---|---|
| Миллиметры | Секунды ("") | |
| 1 | 24.5 | 5.4 |
| 2,4 | 60 | 2.3 |
| 3 | 76.2 | 1.8 |
| 3.2 | 80 | 1.7 |
| 4 | 102 | 1.4 |
| 4.3 | 108 | 1.3 |
| 5 | 127 | 1.1 |
| 6 | 152 | 0.9 |
| 8 | 203 | 0.7 |
| 10 | 254 | 0.5 |
| 12.5 | 318 | 0.4 |
| 17.5 | 445 | 0.3 |
Если вы видите, что дифракционная картина по обе стороны от фокуса выглядит неодинаково, то весьма вероятно, что оптика испытуемого вами телескопа страдает сферической аберрацией. Сферическая аберрация возникает, когда зеркало или линза не в состоянии свести входящие параллельные лучи света в одну точку. В результате изображение никогда не становится резким. Возможен следующий случай: перед фокусом (ближе к объективу телескопа) лучи концентрируются по краям диска, а позади фокуса (дальше от объектива телескопа) - к центру. Это приводит к тому, что дифракционная картина по разные стороны от фокуса выглядит неодинаково. Сферическая аберрация часто встречается у рефлекторов, главное зеркало которых плохо параболизировано.
Линзовые объективы рефракторов, помимо сферической, страдают еще и хроматической аберрацией, когда лучи разных длин волн сходятся в разных точках. У распространенных двухлинзовых ахроматов оранжево-красные и голубовато-зеленые лучи сходятся в немного другой точке, чем желтые и темно-красные. Еще дальше от них находится точка фокуса для фиолетовых лучей. К счастью, человеческий глаз не очень чувствителен к темно-красным и фиолетовым лучам. Хотя, если вы наблюдали яркие планеты в большой рефрактор, то наверняка замечали порожденный хроматической аберрацией фиолетовый ореол, окружающий изображения ярких планет перед фокусом.
При наблюдении белой звезды, например Спики, хроматическая аберрация будет давать следующую картину: перед фокусом (когда видно порядка трех колец) диск приобретает зеленовато-желтый оттенок, возможно, с красной каемкой. При выдвижении окуляра, как только кольца начнут вновь расширяться после прохождения точки фокуса, в центре картины появится слабая красная точка. При дальнейшем выдвижении окуляра вы вновь увидите зеленовато-желтый диск, но уже без красной каймы, а в центре картины появится размытое фиолетовое пятно.
Обратите внимание на еще одну возможную погрешность оптики. Если окрашивание цветом происходит не равномерно, а выглядит как вытянутая полоска в виде маленькой радуги - это может быть сигналом того, что один из компонентов объектива плохо центрирован или наклонен к оптической оси. Однако будьте осторожны - подобную картину может создать атмосфера, действующая как призма, если вы наблюдаете звезду ниже 45° над горизонтом.
Чтобы избежать влияния цветовых искажений на результаты теста, рекомендуется воспользоваться желтым фильтром. Это также полезно и при проверке рефлектора, окуляр которого может вносить свои цветовые искажения.
НЕ ВИНИТЕ ТЕЛЕСКОП
Качество оптики телескопа не всегда является главным виновником плохих изображений. Поэтому, прежде чем грешить на оптику, убедитесь, что влияние всех остальных факторов отсутствует или сведено к минимуму.
Атмосферная турбуленция . В ночи с неспокойной атмосферой изображение звезды дрожит, размывается, делая невозможным какие-либо исследования оптики. Лучше всего отложить тестирование телескопа до следующего раза, когда условия наблюдений будут более благоприятными.
Когда атмосфера неспокойна, дифракционные кольца приобретают рваные неровные края с блуждающими остроконечными выступами.
Потоки воздуха внутри трубы телескопа . Медленно восходящие потоки теплого воздуха внутри трубы вашего телескопа могут создать искажения, маскирующиеся под дефекты оптики. Дифракционная картина при этом, как правило, имеет с одной стороны вытянутый или, наоборот, плоский сектор. Чтобы устранить влияние потоков воздуха, которые обычно появляются при выносе инструмента из теплого помещения, необходимо подождать некоторое время, дабы температура воздуха внутри трубы сравнялась с температурой окружающего воздуха.
Восходящие потоки воздуха внутри трубы - распространенная, но временная трудность.
Окуляр . Чтобы производить тест телескопа по звездам, вам понадобится окуляр высокого качества, как минимум симметричной или ортоскопической систем. Если тест телескопа показывает плохие результаты, а еще важнее, если те же результаты показывает чей-то еще телескоп с вашим окуляром - то подозрение должно пасть именно на окуляр.
Гпаза . Если у вас дальнозоркость или близорукость, то дляпроведения теста очки лучше всего снять. Однако, если ваши глаза имеют астигматизм, то очки необходимо оставить.
Юстировка телескопа . Телескопы, оптика которых плохо отъюстирована, будут показывать плохие результаты при тестировании. Для устранения этого недостатка в телескопах предусмотрены специальные юстировочные винты, позволяющие привести все компоненты системы на одну оптическую ось. Методы юстировки обычно описываются в инструкции к телескопу (смотрите также следующую статью «Как юстировать оптику телескопа-рефлектора»).
Если по обе стороны от фокуса вы видите одинаковую асимметрию колец - это верный признак того, что оптика телескопа нуждается в юстировке
Пережатая оптика . Неправильно закрепленная в оправе оптика может вызывать весьма необычные искажения дифракционной картины. Большинство проверенных мной рефлекторов с пережатым главным зеркалом давали дифракционные картины трех- или шестиугольной формы. Устранить этот недостаток можно, немного ослабив винты, крепящие зеркало в оправе.
Чаще всего подобную картину можно наблюдать в телескопе-рефлекторе, главное зеркало которого сильно пережато в оправе.
ДЕФЕКТЫ ОПТИКИ
Итак, мы подошли к самому главному вопросу: имеет ли оптика данного телескопа какие-либо дефекты и насколько сильно они выражены? Ошибки оптических поверхностей, вызванные различными причинами, смешиваясь, сказываются на виде дифракционной картины, которая может отличаться от приведенных здесь иллюстраций, на которых показано «чистое» влияние различных дефектов оптики. Чаще всего, однако, влияние одного из недостатков значительно превалирует над остальными, делая оценки теста достаточно однозначными.
Сферическая аберрация
Выше мы уже рассматривали этот вид искажений, вызванный неспособностью зеркала или линзы свести параллельно входящие лучи света в одну точку. В результате сферической аберрации, в центре дифракционной картины с одной стороны от фокуса образуется темная область. Однако здесь необходимо сделать одно важное замечание: будьте осторожны, не спутайте сферическую аберрацию с тенью от вторичного зеркала. Дело в том, что в телескопах, имеющих затемнение объектива от вторичного зеркала (рефлекторы, менисковые телескопы), при расфокусировании звезды в центре светового пятна появляется расширяющаяся темная область. Но в отличие от сферической аберрации, это темное пятно одинаково появляется как впереди, так и позади фокуса.
Зональные ошибки
Зональные ошибки - это мелкие углубления или невысокие бугорки, располагающиеся в виде колец на оптической поверхности. От этого недостатка часто страдают оптические детали, изготовленные на станках. В отдельных случаях зональные ошибки приводят к ощутимой потере качества изображения. Чтобы выявить наличие этого дефекта, следует расфокусировать изображение звезды немного больше, чем для других проверок. Наличие одного или нескольких слабых колец в дифракционной картине с одной из сторон от фокуса будет свидетельствовать о наличии зональных ошибок.
«Провалы» в дифракционной картине, вызванные зональными ошибками, лучше всего видны при сильно расфокусированном изображении.
Завал края
Особый случай зональной ошибки - это завал края. Чаще всего он вызывается чрезмерно сильным давлением на зеркало или линзу во время полировки. Завал края является серьезным дефектом оптики, так как большая доля зеркала или линзы как бы выбывает «из игры».
В рефлекторах завал края обнаруживает свое присутствие во время тестирования размытием края центрального диска при сдвиге окуляра ближе к объективу. С другой стороны от фокуса дифракционная картина оказывается неискаженной, так как завал края здесь почти не оказывает влияния. У рефрактора наоборот, центральный диск имеет размытые, неровные края, когда окуляр находится позади фокуса. Но у рефрактора края линз обычно «спрятаны» в креплениях, поэтому на качество изображения завал края у телескопов этого типа сказывается гораздо меньше, чем у рефлекторов.
При завале края у главного зеркала резко падает контраст дифракционной картины перед фокусом. Зафокальная дифракционная картина остается практически неискаженной.
Астигматизм
Этот недостаток оптических систем проявляется в вытягивании круглых дифракционных колец в эллипсы, ориентация которых различается на 90° по разные стороны от фокуса. Поэтому самый легкий способ обнаружения астигматизма в системе - быстро вдвигать-вы-двигать окуляр, проходя точку фокуса. Причем, слабый астигматизм легче заметить когда звезда лишь немного расфокусирована.
Убедившись в наличии следов астигматизма в дифракционной картине, сделайте еще несколько проверок. Часто астигматизм возникает вследствие плохой юстировки телескопа. Кроме того, многие люди имеют астигматизм зрения, даже не подозревая об этом. Чтобы проверить, не являются ли причиной астигматизма ваши глаза, попробуйте покрутить головой, следя, не изменяется ли ориентация дифракционных эллипсов вместе с вращением головы. Если ориентация изменяется - значит виноваты глаза. Проверьте также, не возникает ли астигматизм из-за окуляра, для чего повращайте окуляр по и против часовой стрелки. Если эллипсы тоже начали вращаться - значит виноват окуляр.
Астигматизм также может оказаться симптомом неправильно закрепленной оптики. Если вы обнаружили астигматизм у рефлектора системы Ньютона, то попробуйте немного ослабить зажимы главного и диагонального зеркала в оправе. У рефракторов это сделать вряд ли удастся, поэтому наличие астигматизма у этого типа телескопов является причиной предъявления претензий фирме-производителю, неправильно установившей линзы в оправу.
Астигматизм в рефлекторах системы Ньютона может возникать вследствие того, что поверхность диагонального зеркала имеет отклонения от плоскости. В этом можно убедиться, повернув главное зеркало на 45°. Посмотрите, изменилась ли ориентация эллипсов на тот же угол. Если нет, то проблема заключается в некачественно изготовленном вторичном зеркале или плохой юстировке телескопа.
Большие полуоси эллипсов, вызываемых астигматизмом, поворачиваются на 90° при переходе фокальной плоскости.
Шероховатость поверхности
Еще одна распространенная проблема оптических поверхностей - сеть бугорков или впадин (рябь), появившихся после грубой обработки полировальной машиной. В звездном тесте этот недостаток проявляется в резком уменьшении контраста между дифракционными кольцами, а также в появлении остроконечных выступов. Однако не спутайте их с дифракцией на растяжках диагонального зеркала, выступы от которых располагаются через равные углы (обычно 60° или 90°). Вид дифракционной картины, вызванный шероховатостью поверхности оптики, очень похож на дифракционную картину, создаваемую неспокойствием атмосферы. Но есть одно важное отличие - атмосферные искажения все время движутся, то исчезая, то появляясь вновь, а вот ошибки оптики - остаются на месте.
Вид дифракционной картины, вызванный шероховатостью поверхности оптики, очень похож на картину, создаваемую неспокойствием атмосферы. Но есть одно важное отличие - атмосферные искажения все время движутся, то исчезая, то появляясь вновь, а ошибки оптики - остаются на месте.
ЧТО ДЕЛАТЬ, ЕСЛИ…
Практически все телескопы обнаруживают более или менее заметные отклонения от идеальной дифракционной картины во время проведения теста по звездам. И это не потому, что все они - плохие инструменты. Просто этот метод является чрезвычайно чувствительным даже к самым незначительным ошибкам оптики. Он более чувствителен, чем тест Фуко или Ронки-тест. Поэтому прежде чем выносить приговор инструменту, подумайте вот о чем.
Допустим, самое страшное уже произошло - ваш инструмент не выдерживает проверки по звездам. Не спешите сразу же избавиться от этого телескопа. Возможно, что вы в чем-то ошиблись. Хотя описанные здесь приемы тестирования оптики достаточно просты, они, тем не менее, требуют приобретения некоторого опыта. Попробуйте посоветоваться с кем-нибудь из более опытных товарищей. Попытайтесь протестировать еще чей-нибудь телескоп (опять же, не торопитесь с категоричными заявлениями, если вам кажется, что вы обнаружили какие-то проблемы у телескопа вашего знакомого - не всем подобная «радостная» новость может понравиться).
И, наконец, спросите себя, а насколько хорош мой телескоп должен быть? Конечно, все мы хотим пользоваться только первоклассным оборудованием, но можно ли требовать превосходных изображений от недорогой подзорной трубы? Я встречал множество любителей астрономии, получавших громадное удовольствие от наблюдений неба с помощью телескопов, которые имели серьезные дефекты оптики. Другие могли долгое время оставлять пылиться в кладовой инструменты, качество которых приближалось к совершенству. Поэтому здесь хочется повторить одну старую истину: самый лучший телескоп не тот, который показывает идеальные оптические характеристики, а тот, который вы чаще всего используете во время наблюдений.
Перевод С. Аксёнов
4 пользователям понравилось это