Układ optyczny
Konstrukcja charakteryzuje ogólną zasadę układu optycznego teleskopu.
-
Soczewki (refraktory). Jak sama nazwa wskazuje, za obrazowanie w tych teleskopach odpowiada system obiektywów. Ich główne zalety to prostota konstrukcji i użytkowania, a także bezpretensjonalność na wstrząsy, wstrząsy i niekorzystne warunki pogodowe (co ułatwia użytkowanie na zewnątrz, w tym w zimnych porach roku). Z drugiej strony ten schemat działania wymaga użycia długich rurek, co odpowiednio wpływa na wymiary konstrukcji, a średnica obiektywów (patrz niżej) w refraktorach jest na ogół zauważalnie mniejsza niż w reflektorach. Ponadto obiektywy są podatne na różne zniekształcenia – w szczególności aberrację chromatyczną, która prowadzi do pojawiania się kolorowych halo i obniża jakość obrazu. Jednak we współczesnych teleskopach często stosuje się różne sztuczki projektowe, aby zneutralizować te zniekształcenia. Refraktory doskonale nadają się do obserwacji stosunkowo bliskich obiektów, takich jak
księżyc czy planety, a także do obserwacji przeglądowych przy stosunkowo małych powiększeniach. Ponadto ta opcja jest uważana za optymalną
dla początkujących astronomów, m.in. dzieci.
-
Lustro (odbłyśniki). W teleskopach tej konstrukcji rolę obiektywu pełni zwierciadło wklęsłe, które zapewnia główne powiększenie obrazu. Najprostszy i najpopularniejszy schem
...at refleksyjny - teleskop Newtona - polega na połączeniu wklęsłego zwierciadła głównego z dodatkowym płaskim, które odbija obraz w okularze. Istnieją inne odmiany reflektorów, ale są one zauważalnie bardziej skomplikowane i droższe, a zatem nie są szeroko stosowane w astronomii amatorskiej. W każdym razie teleskopy tego typu, będąc prostsze, tańsze i bardziej kompaktowe niż refraktory, mają większe obiektywy i są mniej podatne na zniekształcenia, co umożliwia uzyskanie wysokiej jakości obrazu dość odległych obiektów. Ich główną wadą jest delikatność i trudność w obsłudze. W związku z tym lustra są wrażliwe na uderzenia i wstrząsy, optykę należy co jakiś czas regulować, a przed rozpoczęciem obserwacji należy poczekać na równowagę temperaturową - w przeciwnym razie różnica temperatur powietrza w tubie i na zewnątrz doprowadzi do utrata wyrazistości obrazu (ten sam efekt „zamglenia”, który można zaobserwować nad rozgrzanym asfaltem w letni dzień). Zwróć też uwagę, że większość reflektorów wytwarza zniekształcenia na krawędziach obrazu (tzw. „koma”), co zawęża rzeczywiste pole widzenia i utrudnia ich wykorzystanie w astrofotografii. Jednak w wielu modelach ta wada jest korygowana, w innych możliwe jest zastosowanie obiektywów korekcyjnych i innych podobnych akcesoriów, dzięki czemu reflektory są nadal najpopularniejszą opcją wśród astrofotografów.
- Soczewka lustrzana. Takie teleskopy są w rzeczywistości modelami lustrzanymi (patrz wyżej), zaprojektowanymi według określonych schematów i uzupełnionymi soczewkami korekcyjnymi w celu wyeliminowania różnych zniekształceń. Dzięki temu możliwa jest dalsza poprawa jakości „obrazu” w porównaniu z klasycznymi refraktorami, przy zachowaniu ich głównych zalet - przede wszystkim zwartości i stosunkowo niskiego kosztu. Wśród modeli obiektywów lustrzanych można znaleźć również kilka różnych systemów. Tak więc systemy Schmidta-Cassegraina są kompaktowe, niedrogie i nie tak wrażliwe na drobne wstrząsy jak klasyczne odbłyśniki newtonowskie; a systemy Maksutowa (Maksutow-Cassegrain dla bliskich obiektów i Maksutowa-Newtona dla zdalnych) są nieco droższe, ale uważane są za bardziej zaawansowane.Montaż
Typ standardowego mocowania przewidzianego w konstrukcji teleskopu. Montaż to zespół mechaniczny, który kieruje optykę do określonego punktu na niebie i zapewnia stabilność teleskopu po wycelowaniu. Takie systemy mogą należeć do jednego z następujących typów:
-
Azimuthal. Najprostsza odmiana, podobna do systemów stosowanych w statywach fotograficznych i wideo. Pełna nazwa takiego montażu to alt azymut, ponieważ zapewnia prowadzenie wzdłuż dwóch oddzielnych osi - wysokości i azymutu. Systemy tego typu są proste, zwarte i niedrogie, całkiem nadają się do stosunkowo prostych obserwacji, ale mniej nadają się do astrofotografii niż równikowe. To drugie wynika z faktu, że każdy obiekt astronomiczny podczas fotografowania musi być „prowadzony” po niebie: astrofotografia wymaga długich naświetleń, a ruch ciał niebieskich niewidoczny dla ludzkiego oka prowadzi do ich „rozmazania” w kadrze podczas fotografowania obiektyw stałoogniskowy. A trajektorie takich obiektów są takie, że aby je śledzić, montaż azymutalny musi obracać teleskop wzdłuż dwóch osi jednocześnie z nierówną i nierównomierną prędkością, a nawet zapewniać korektę obrotu obiektu w kadrze. Wszystko to wymaga zastosowania złożonych systemów sterowania (patrz „Automatyczne prowadzenie”). Inną wadą tego typu montażu jest trudność obserwacji w zenicie: gdy obiekt przechodzi przez zenit, teleskop trzeba bardzo szybko obrócić w azymucie, a wiele konstrukcji w ogóle nie pozwala na monta
...ż rury ściśle w pionie.
- Dobson. System Dobsona składa się z jednego lub dwóch wsporników pionowych zamontowanych na obrotowej podstawie; mocowanie teleskopu do tych wsporników odpowiada za pionowy ruch tubusu, a obrót podstawy odpowiada za ruch poziomy. Takie konstrukcje są zwarte, niezwykle proste, niedrogie i wygodne dla obserwatorów amatorów; są uważane za najlepszą opcję dla teleskopów zwierciadlanych, ale w refraktorach (patrz „Konstrukcja”) z wielu powodów nie są w ogóle używane.
- Równikowe. Mocowania równikowe, podobnie jak mocowania azymutalne, obracają teleskop w dwóch osiach. Jednak teleskop w takim układzie jest ustawiony w taki sposób, że oś jego "poziomego" (umownie) obrotu jest równoległa do osi obrotu Ziemi, a oś "pionowa" jest prostopadła do osi Ziemi. To znacznie upraszcza śledzenie obiektów astronomicznych poruszających się po niebie w wyniku obrotu Ziemi. Aby stale utrzymywać „cel” w obiektywie, wystarczy obracać teleskopem wokół jednej z osi ze stałą prędkością - nie wymaga to skomplikowanej elektroniki, wystarczy dość proste urządzenie, jak silnik elektryczny ze skrzynią biegów. Z drugiej strony mocowania równikowe są znacznie bardziej skomplikowane konstrukcyjnie i droższe niż mocowania azymutalne, a ponadto wymagają dostosowania do szerokości geograficznej miejsca obserwacji.Ogniskowa
Ogniskowa obiektywu teleskopu.
Ogniskowa to odległość od środka optycznego obiektywu do płaszczyzny, na którą rzutowany jest obraz (ekran, film, matryca), przy której obiektyw teleskopu wytworzy najczystszy obraz. Im dłuższa ogniskowa, tym większe powiększenie może zapewnić teleskop; należy jednak pamiętać, że powiększenie jest również związane z ogniskową używanego okularu i średnicą obiektywu (więcej na ten temat poniżej). Ale to, na co parametr ten bezpośrednio wpływa, to wymiary urządzenia, a dokładniej długość rurki. W przypadku refraktorów i większości reflektorów (patrz „Konstrukcja”) długość teleskopu w przybliżeniu odpowiada jego ogniskowej, ale w modelach z lustrzanym obiektywem może być 3-4 razy krótsza od ogniskowej.
Zauważ też, że ogniskowa jest uwzględniana w niektórych wzorach charakteryzujących jakość teleskopu. Na przykład uważa się, że dla dobrej widoczności przez najprostszy rodzaj teleskopu ogniotrwałego - tzw. achromat - konieczne jest, aby jego ogniskowa była nie mniejsza niż D^2/10 (kwadrat średnicy obiektywu podzielony przez 10), a lepiej - nie mniej niż D^2/9.
Maks. użyteczne powiększenie
Największe użyteczne powiększenie, jakie może zapewnić teleskop.
Rzeczywiste powiększenie teleskopu zależy od ogniskowych obiektywu (patrz wyżej) i okularu. Dzieląc pierwsze przez drugie otrzymujemy powiększenie: np. system z obiektywem 1000 mm i okularem 5 mm da 1000/5 = 200x (w przypadku braku innych elementów wpływających na powiększenie, takich jak Barlow obiektyw - patrz poniżej). Dzięki temu, instalując w teleskopie różne okulary, można zmieniać stopień jego powiększenia. Jednak zwiększanie powiększenia poza pewną granicę po prostu nie ma sensu: choć pozorne rozmiary obiektów wzrosną, to ich szczegółowość nie ulegnie poprawie, a zamiast małego i wyraźnego obrazu obserwator zobaczy duży, ale rozmazany. Maksymalne użyteczne powiększenie to dokładnie granica, powyżej której teleskop po prostu nie może zapewnić normalnej jakości obrazu. Uważa się, że zgodnie z prawami optyki wskaźnik ten nie może być większy niż średnica obiektywu w milimetrach pomnożona przez dwa: na przykład dla modelu z soczewką wejściową 120 mm maksymalne użyteczne powiększenie będzie 120x2 = 240x.
Zwróć uwagę, że praca na tym stopniu powiększenia nie oznacza maksymalnej jakości i wyrazistości obrazu, ale w niektórych przypadkach może być bardzo wygodna; więcej szczegółów patrz „Maks. powiększenie rozdzielczości "
Apertura
Stosunek apertury teleskopu charakteryzuje całkowitą ilość światła „przechwyconego” przez system i przekazanego do oka obserwatora. Pod względem liczb wartość przysłony to stosunek średnicy obiektywu do ogniskowej (patrz wyżej): na przykład w przypadku systemu z przysłoną 100 mm i ogniskową 1000 mm wartość przysłony będzie wynosił 100/1000 = 1/10. Wskaźnik ten jest również nazywany „aperturą względną”.
Przy wyborze według przesłony należy przede wszystkim wziąć pod uwagę cele, do których planowana jest luneta. Duża apertura względna jest bardzo wygodna w astrofotografii, ponieważ przepuszcza dużą ilość światła i umożliwia pracę przy dłuższych czasach otwarcia migawki. Ale do obserwacji wizualnych nie jest wymagany wysoki współczynnik apertury - wręcz przeciwnie, teleskopy o dłuższym ognisku (a tym samym o mniejszej aperturze) charakteryzują się niższym poziomem aberracji i umożliwiają stosowanie wygodniejszych okularów do obserwacji. Zwracamy również uwagę, że duża apertura wymaga zastosowania dużych obiektywów, co odpowiednio wpływa na wielkość, wagę i cenę teleskopu.
Zdolność rozdzielcza (Dawes)
Rozdzielczość teleskopu wyznaczona według kryterium Dawesa. Wskaźnik ten jest również nazywany „limitem Dawesa”. (Istnieje też czytanie Davesa, ale nie jest poprawne).
Rozdzielczość w tym przypadku jest wskaźnikiem charakteryzującym zdolność teleskopu do rozróżniania poszczególnych źródeł światła znajdujących się w bliskiej odległości, innymi słowy zdolność widzenia ich dokładnie jako oddzielnych obiektów. Wskaźnik ten jest mierzony w sekundach łukowych (1 '' to 1/3600 stopnia). W odległościach mniejszych niż rozdzielczość źródła te (na przykład gwiazdy podwójne) połączą się w solidny punkt. Tak więc im niższe liczby w tym punkcie, im wyższa rozdzielczość, tym lepiej teleskop nadaje się do oglądania blisko położonych obiektów. Należy jednak pamiętać, że w tym przypadku nie mówimy o możliwości widzenia zupełnie odrębnych obiektów od siebie, a jedynie o możliwości identyfikacji dwóch źródeł światła w wydłużonej plamce świetlnej, scalonej (dla obserwatora) w jedno. Aby obserwator mógł zobaczyć dwa oddzielne źródła, odległość między nimi musi być w przybliżeniu dwukrotnie większa od deklarowanej rozdzielczości.
Zgodnie z kryterium Dawesa rozdzielczość zależy bezpośrednio od średnicy obiektywu teleskopu (patrz wyżej): im większa apertura, tym mniejszy może być kąt między oddzielnie widocznymi obiektami i wyższa rozdzielczość. Ogólnie rzecz biorąc, wskaźnik ten jest podobny do kryterium Rayleigha (patrz „Rozdzielczość (Rayleigh)”), ale został wyprowadzon...y eksperymentalnie, a nie teoretycznie. Dlatego z jednej strony limit Dawesa dokładniej opisuje praktyczne możliwości teleskopu, z drugiej strony zgodność z tymi możliwościami w dużej mierze zależy od subiektywnych cech obserwatora. Mówiąc najprościej, osoba bez doświadczenia w obserwowaniu podwójnych obiektów lub mająca problemy ze wzrokiem może po prostu nie „rozpoznawać” dwóch źródeł światła w wydłużonym miejscu, jeśli znajdują się one w odległości porównywalnej z limitem Dawesa. Więcej informacji na temat różnicy między kryteriami można znaleźć w rozdziale Rozdzielczość (Rayleigh).
Zdolność rozdzielcza (Rayleigh)
Rozdzielczość teleskopu wyznaczona według kryterium Rayleigha.
Rozdzielczość w tym przypadku jest wskaźnikiem charakteryzującym zdolność teleskopu do rozróżniania poszczególnych źródeł światła znajdujących się w bliskiej odległości, innymi słowy zdolność widzenia ich dokładnie jako oddzielnych obiektów. Wskaźnik ten jest mierzony w sekundach łukowych (1 '' to 1/3600 stopnia). W odległościach mniejszych niż rozdzielczość źródła te (na przykład gwiazdy podwójne) połączą się w solidny punkt. Tak więc im niższe liczby w tym punkcie, im wyższa rozdzielczość, tym lepiej teleskop nadaje się do oglądania blisko położonych obiektów. Należy jednak pamiętać, że w tym przypadku nie mówimy o możliwości widzenia zupełnie odrębnych obiektów od siebie, a jedynie o możliwości identyfikacji dwóch źródeł światła w wydłużonej plamce świetlnej, scalonej (dla obserwatora) w jedno. Aby obserwator mógł zobaczyć dwa oddzielne źródła, odległość między nimi musi być w przybliżeniu dwukrotnie większa od deklarowanej rozdzielczości.
Kryterium Rayleigha jest wartością teoretyczną i jest obliczane przy użyciu dość skomplikowanych wzorów, które uwzględniają, oprócz średnicy obiektywu teleskopu (patrz wyżej), również długość fali obserwowanego światła, odległość między obiektami a obserwatorem itp. . Oddzielnie widoczne, zgodnie z tą metodą, są uważane za obiekty znajdujące się w większej odległości od siebie niż dla opisanej powyżej granicy Dawesa; dlatego dla tego samego telesko...pu rozdzielczość Rayleigha będzie niższa niż rozdzielczość Dawesa (a liczby wskazane w tym punkcie są odpowiednio wyższe). Z drugiej strony wskaźnik ten jest mniej zależny od cech osobistych użytkownika: nawet niedoświadczeni obserwatorzy potrafią rozróżnić obiekty w odległości odpowiadającej kryterium Rayleigha.
Szukacz
Typ szukacza dołączonego do teleskopu.
Poszukiwacz to urządzenie zaprojektowane do wycelowania urządzenia w określony obiekt niebieski. Potrzeba takiego urządzenia wynika z faktu, że lunety, ze względu na duże powiększenie, mają bardzo małe kąty widzenia, co znacznie komplikuje prowadzenie wzrokowe: tak mały obszar nieba jest widoczny w okularze, że można go Określone na podstawie tych danych dokładnie, gdzie skierowany jest teleskop i gdzie jest potrzebny, obracanie jest prawie niemożliwe. Prowadzenie „wzdłuż tuby” jest bardzo niedokładne, szczególnie w przypadku modeli lustrzanych o dużej grubości i stosunkowo krótkiej długości. Szukacz natomiast ma małe powiększenie (lub działa w ogóle bez powiększenia) i odpowiednio szerokie kąty widzenia, pełniąc tym samym rolę swoistego „celownika” dla głównego układu optycznego teleskopu.
We współczesnych teleskopach można zastosować następujące typy szukaczy:
-
Optyczne. Najczęściej szukacze te mają postać małego monokularu skierowanego równolegle do osi optycznej teleskopu. W polu widzenia monokularu stosuje się zwykle oznaczenia, które pokazują, który punkt w widzialnej przestrzeni odpowiada polu widzenia samego teleskopu. W większości przypadków celowniki optyczne zapewniają również pewne powiększenie - zwykle rzędu 5 - 8x, dlatego przy pracy z takimi układami z reguły nadal wymagane jest wstępne skierowanie lunety "wzdłuż tuby". Zaletami optyki w porównaniu z szukacza
...mi LED są prostota konstrukcji, niski koszt, a także dobra przydatność do obserwacji w mieście, na przedmieściach i innych warunkach przy dość jasnym niebie. Ponadto takie urządzenia są niezależne od źródeł zasilania. Na tle ciemnego nieba oznaczenia mogą być słabo widoczne, ale w takich przypadkach istnieje specyficzny rodzaj szukaczy - z podświetlanym celownikiem. Co prawda podświetlenie wymaga baterii, ale nawet przy ich braku oznaczenia pozostają widoczne - jak w konwencjonalnym, niepodświetlanym szukaczu. Nasadki tego typu są oznaczone tradycyjnym dla optyki indeksem dwóch liczb, z których pierwsza odpowiada krotności, druga średnicy obiektywu - np. 5x24.
- Z prowadzeniem punktowym (LED). Celowniki tego typu są w zasadzie podobne do celowników kolimatorowych: niezbędnym elementem konstrukcyjnym jest okienko obserwacyjne (w postaci charakterystycznego szkła w ramie), na które rzutowany jest znacznik ze źródła światła. Ten znak może mieć formę punktu lub innego kształtu - krzyża, pierścienia z kropką itp. Urządzenie takiego szukacza jest takie, że położenie znaku w oknie zależy od położenia oka obserwatora, ale ten znak zawsze wskazuje punkt, w który skierowany jest teleskop. Celowniki LED są wygodniejsze od celowników optycznych w tym sensie, że użytkownik nie musi zbliżać oczu do okularu - znak jest dobrze widoczny z odległości 20-30 cm, co ułatwia celowanie w niektórych sytuacjach ( na przykład, jeśli obserwowany obiekt znajduje się blisko zenitu). Świetnie sprawdzają się również na ciemnym niebie. Zwykle nie mają powiększenia, ale nie można tego nazwać jednoznaczną wadą – dla poszukiwacza często ważniejsze od przybliżenia jest szerokie pole widzenia. Ale jedną z jednoznacznych praktycznych mankamentów jest konieczność posiadania źródła zasilania (najczęściej baterii) – bez nich system zamienia się w bezużyteczny kawałek szkła. Ponadto kolimatory na ogół są znacznie droższe od klasycznej optyki, a na tle rozświetlonego nieba znak może się zgubić.
Zwróć uwagę, że istnieją teleskopy, które w ogóle nie mają szukaczy – są to modele o małej średnicy obiektywu, w których minimalne powiększenie (patrz wyżej) jest niewielkie i zapewnia dość szerokie pole widzenia.Wyciąg okularowy
Rodzaj wyciągu okularowego (mechaniczna jednostka odpowiedzialna za ogniskowanie obrazu) przewidziany w konstrukcji lunety. Procedura ogniskowania polega na przesunięciu okularu teleskopu względem obiektywu; różne typy wyciągów okularowych różnią się rodzajem mechanizmu, który zapewnia taki ruch.
- Stojak. Jak sama nazwa wskazuje, takie wyciągi okularowe wykorzystują mechanizm zębatkowy, który jest poruszany poprzez obrót zębnika; a ten bieg z kolei jest powiązany z pokrętłem ustawiania ostrości. Główne zalety systemów regałowych to prostota i niski koszt. Jednocześnie takie mechanizmy nie są zbyt dokładne, a ponadto często mają luzy. Dlatego wyciągi okularowe tego typu są typowe głównie dla niedrogich teleskopów klasy podstawowej.
- Crayforda.
Wyciągi okularowe systemu Crayforda wykorzystują mechanizmy rolkowe, w których nie ma zębów, a ruch okularu odbywa się dzięki sile tarcia pomiędzy rolką a ruchomą powierzchnią. Są uważane za znacznie bardziej zaawansowane niż zębatka i zębnik - w szczególności ze względu na brak luzów i płynne ustawianie ostrości. Jedyną poważną wadę „Crayfordów” można nazwać pewnym prawdopodobieństwem poślizgu; jednak ze względu na użycie specjalnych materiałów i innych poprawek projektowych prawdopodobieństwo to jest praktycznie zredukowane do zera. Z tego powodu ten typ wyciągu okularowego można znaleźć nawet w najbardziej zaawansowanych teleskopach profesjonalnych.
- Gwintowany. Konstr
...ukcja wyciągu gwintowanego opiera się na dwóch tubach – jednej wsuwanej w drugą i osadzonej na gwincie. Ruch okularu potrzebny do ogniskowania odbywa się poprzez obrót wokół osi podłużnej - podobnie jak śruba porusza się w gwincie. Takie wyciągi okularowe są niezwykle proste i niedrogie, ale są podatne na zauważalne luzy i wymagają regularnego smarowania. Poza tym są dość niewygodne dla astrofotografii: podczas ustawiania ostrości trzeba obracać kamerą podłączoną do okularu. Dlatego tego typu mechanizm ustawiania ostrości jest dość rzadki, głównie w małych i stosunkowo niedrogich teleskopach.