Будуємо астрограф, астрономія

Фотографувати астрономічні об'єкти можна за допомогою різних пристроїв. Об'єктивом фотоапарата може служити окуляр телескопа - це так звана окулярная фотографічна камера. Фотоапарат з власним об'єктивом можна з'єднати з трубою телескопа так, щоб оптичні осі обох приладів були паралельні один одному. В цьому випадку телескоп грає роль гіда. Астрофотографіческіе спостереження можуть проводитися за допомогою аматорських фотоапаратів, встановлених на спеціальні підставки.

Нарешті, фотокамера може бути забезпечена і власної екваторіальній установкою, обладнаної шукачем (гідом).

В усіх цих випадках пристрій, який застосовується для астро-фотографування, отримало назву астрографа.

Астрограф зазвичай зміцнюється на екваторіальній установці і при можливості обладнується годинниковим механізмом для фотографічних спостережень з великою витримкою. Гід в цьому випадку служить для безперервного контролю за правильністю роботи годинникового механізму.

Окулярна камера. Найпростіша окулярная камера являє собою світлонепроникний прямокутний дерев'яний ящик. У його задній стінці є вертикальні пази (найкраще металеві), в які вдвигается касета з фотопластинкою. Для того щоб запобігти проникненню світла всередину камери, пази рекомендується обклеїти смужками чорного оксамиту. У пазах бажано зробити два отвори з різьбленням і, коли касета вставлена, загорнути в них гвинти і притиснути касету. Це дозволить щоразу фіксувати касету в одному і тому ж положенні щодо камери, що дуже важливо для отримання різких знімків.

Передню стінку окулярної камери треба зробити подвійний: вона повинна складатися з двох паралельних дощечок - зовнішньої і внутрішньої, віддалених один від одного на кілька сантиметрів. У центрі цих дощечок необхідно прорізати круглі отвори з діаметром, рівним діаметру окулярної трубки телескопа. Подвійна стінка дозволить більш міцно і надійно закріпити камеру на окулярної трубці. Щоб уникнути проникнення всередину стороннього світла, отвори на передніх стінках бажано з усіх боків обклеїти чорним оксамитом.

Як окулярної камери можна використовувати і будь-який фабричний апарат, в тому числі і малоформатную камеру. Для цього з апарату треба викрутити об'єктив, а для кріплення камери до телескопу виготовити перехідний тубус. Одним кінцем, забезпеченим нарізкою, він повинен угвинчуватися в фотоапарат на місце об'єктива, а іншим кріпитися до окулярної трубці. Фабричний апарат зручний тим, що в ньому є затвор, що дозволяє точно відміряти витримку і фотографувати з короткими експозиціями, що особливо важливо при фотографічних спостереженнях Сонця. Подібна система дає можливість отримувати великомасштабні фотографії Місяця, Сонця і навіть планет.

Фокусування камери буде здійснюватися переміщенням окулярної частини телескопа. Бажано забезпечити її шкалою з поділками, щоб знати, наскільки вона висунута.

Фотоапарат, з'єднаний з телескопом. Якщо ви вирішили об'єднати фотоапарат з вашим телескопом, то для цього можна самостійно виготовити так звану широкоугольную фотографічну камеру, що володіє великим полем зору. Така камера може бути використана для фотографування зоряного неба і метеорних спостережень. В принципі пристрій такої камери не відрізняється від окулярної, але вона повинна бути міцніше.

Спершу необхідно виготовити з алюмінієвого куточка (він продається в магазинах «Піонер» і «Юний технік») жорсткий каркас, а потім обшити його з усіх боків (крім задньої) фанерою. Якщо не вдасться дістати алюмінієвий куточок, можна скористатися металевими куточками зі шкільного «Конструктора». Розміри камери визначаються розмірами касети і фокусною відстанню об'єктива.

Пристосування для установки та кріплення касети робиться за тим же принципом, що і в окулярної камері. Конструкція ж передній частині дещо інша. У передній стінці прорізається круглий отвір за розміром тубуса об'єктива, але сам об'єктив кріпиться не на передній стінці, а на міцній металевій платівці, що прикріплюється гвинтами до металевого каркасу паралельно передній стінці, з таким розрахунком, щоб шляхом обертання гвинтів можна було дещо змінювати положення пластини , нахиляючи її щодо оптичної осі.

Ширококутову камеру необхідно надійно закріпити паралельно головній трубі телескопа, на такій відстані від неї, щоб об'єктивний кінець телескопа не попадав в її поле зору. Встановлювати камеру треба на продовженні осі відмін.

При фотографуванні зоряного неба витримка зазвичай досить велика, і немає необхідності обладнати камеру швидкодіючим затвором. Цілком достатньо виготовити картонну кришку, яка одягається на об'єктив.

Підставка для астрофотографірованія. Для фотографування небесних явищ в принципі можна використовувати і будь-який стандартний фотоапарат, як касетний, так і плівковий. Однак треба подбати про те, щоб забезпечити надійну стійкість апарату, - під час фотографування він повинен бути абсолютно нерухомий.

Тому зйомку, навіть з короткими витягами, не можна виробляти з рук, не годиться також і штативна головка або головка з струбцинки, якою користуються фотолюбителі. Найкраще виготовити для астрономічного фотографування спеціальну підставку, на якій можна було б встановлювати фотокамеру. Конструкції її можуть бути найрізноманітнішими, а принцип пристрою полягає в наступному.

Підставою підставки служить досить міцна і рівна опорна дошка. До її заднього краю на петлях прикріплюється настановна дошка, кут нахилу якої можна змінювати. Установча дошка повинна надійно закріплюватися в потрібному положенні за допомогою пристосування, що дозволяє без праці змінювати кут нахилу. В якості подібного пристосування можна, наприклад, використовувати дві напівкруглі гребінки з прорізами, які прибиваються по обох краях опорною дошки в її передній частині так, як це показано на малюнку. У відповідні прорізи гребінок вставляється дерев'яна рейка, на яку і спирається своїм переднім краєм установча дошка. Прорізи повинні бути зроблені з таким розрахунком, щоб при перестановці опорної дошки з однієї прорізи в іншу, сусідню, кут нахилу настановної дошки змінювався приблизно на п'ять градусів. Щоб забезпечити можливість плавного зміни нахилу настановної дошки в межах цих п'яти градусів, в передній частині опорної дошки, точно посередині, потрібно встановити регулювальний гвинт. Обертаючи його, можна піднімати або опускати передній край опорної дошки.

Підставка для фотографування

У задній частині похилій дошки зміцнюється досить висока планка, на яку під час зйомки фотоапарат спирається своєї задньою стінкою.

При фотографуванні зоряного неба навести апарат на потрібну ділянку небесної сфери за допомогою оптичного видошукача фотокамери зазвичай не вдається - його оптика занадто слабка, щоб в нього можна було побачити зірки. На знімку вони вийдуть тільки завдяки накопиченню світла фотографічною емульсією при досить тривалій витримці.

Для наведення на небо цілком придатний шукач з двох рамок, який є у деяких фотокамер. На передній рамці треба натягнути дві взаємно перпендикулярні нитки так, щоб точка їх перетину збіглася з центром рамки. Якщо ж у вашого апарату такого шукача немає, то його легко можна зробити з смужки щільного картону. Смужку потрібно зігнути у вигляді прямокутної коробочки без бічних стінок, як це показано на малюнку. Довжина коробочки повинна дорівнювати фокусної відстані об'єктива вашого фотоапарата, а висота і ширина передньої і задньої стінок - перевершувати висоту і ширину кадру на 4 см. В центрі передньої стінки треба дуже акуратно прорізати прямокутний отвір, рівне розмірами кадру, і паралельно його краях прикріпити дві нитки так, щоб точка їх перетину збігалася з геометричним центром цього отвору. У центрі задньої стінки коробочки треба прорізати ще одне круглий отвір діаметром 5-7 мм.

Шукач готовий. Залишилося тільки зробити нехитре пристосування для його кріплення на підставці. Найпростіше прикріпити до нижньої платівці шукача бляшану прямокутну дужку з таким розрахунком, щоб її можна було щільно надіти на опорну пластину, яка утримує фотоапарат на настановної дошці.

Зрозуміло, подібний шукач - пристосування не дуже точне, але здійснення приблизною наведення на потрібну ділянку неба він значно полегшить.

За допомогою фотоапарата можна отримувати фотографічні зображення зірок, зоряних скупчень, туманностей і деяких інших космічних об'єктів без телескопа. Але такі знімки вимагають досить тривалої витримки - до декількох десятків хвилин, тому фотокамера повинна мати власну екваторіальну установку, що дозволяє плавно повертати її слідом за добовим обертанням небесної сфери.

Екваторіальна установка. Екваторіальну установку неважко виготовити самостійно. Її підставою слугуватиме так званий екваторіальний столик. Щоб надати всієї конструкції хорошу стійкість, його треба зробити з досить товстих дощок. Підготуємо три пластини. Дві з них - А і Б - повинні бути однакових розмірів: ширина - 30 см, довжина - 75 - 100 см. Третя пластина У повинна мати ту ж ширину - 30 см, а її довжина визначається за формулою:

де ф - широта місця спостереження.

Кінці пластин А і Б треба з'єднати між собою за допомогою петель так, щоб пластина Б могла повертатися щодо пластини А. До вільного кінця пластини Б також за допомогою петель приєднується пластина В. Тепер покладемо нижню пластину А на рівну поверхню і, повернувши на петлях пластину В, встановимо її нижній край на пластину А таким чином, щоб вона становила з нею прямий кут. Це положення треба зафіксувати опорної планкою, яка набивається на пластину А, як це показано на малюнку.

При такому взаємному розташуванні пластин кут між А і Б автоматично виявиться рівним широті місця.

Подібна конструкція підстави астрографа, або екваторіального столика, зручна тим, що дозволяє його легко складати, переносити з місця на місце і швидко встановлювати в потрібному положенні.

Для більш точної установки екваторіального столика в дошку А треба врізати гайки і ввернути в них досить товсті болти, які будуть служити ніжками. Вворачивая або вивертаючи ці болти, можна в невеликих межах коригувати положення дошки-основи, а разом з нею і всієї установки.

Тепер приступимо до виготовлення верхньої рухомої частини нашого астрографа. Її конструкція повторює конструкцію екваторіального столика, але вона трохи менше. Розміри дошки а: ширина - 30 см, довжина - 45 см. Ширина двох інших дощок така ж - 30 см, а довжина дошки б - 45 / cos (а), дошки в - 45 • tg (а), де а = 90 ° - ф.

Збирається рухома частина за допомогою петель в принципі так само, як ми збирали екваторіальний столик. При цьому дошка в утримується в певному положенні на опорній дошці а за допомогою двох прибитих до цієї дошки планок, між якими вона вставляється. Таким чином, і рухома частина астрографа може легко складатися.

Верхня частина астрографа

У дошку а вобьем зсередини великий міцний цвях так, щоб він виступив назовні на 2-3 см. Гвоздь треба вбити на відстані 5-6 см від краю дошки а, який з'єднаний петлями з дошкою б, на рівних відстанях від бічних сторін.

А у верхній дошці Б екваторіального столика просвердлимо отвір діаметром, рівним діаметру цвяха. Цей отвір треба виконати на відстані 10 см від того краю верхньої дошки, який з'єднується петлями з дошкою В.

У цей отвір повинен вставлятися виступає з дошки а рухомої частини кінець цвяха, який буде служити віссю установки. Щоб верхня частина легко поверталася, треба дотичні поверхні екваторіального столика добре відшліфувати, а безпосередньо перед спостереженнями натерти їх милом.

Тепер потрібно обладнати астрограф гідом. Гід - це мініатюрний телескоп, який можна виготовити з очкового скла з фокусною відстанню 30-50 см і лупи за описаним вище способом. У окулярної трубочці гіда, на відстані від окуляра, рівному його фокусної відстані, треба між двох картонних кілець зміцнити круглу прозору скляну пластинку і в центрі її чорною тушшю на клею нанести маленька плямка. Під час спостереження гід наводиться на якусь досить яскраву зірку, розташовану поблизу небесного екватора, а чорна цятка поєднується з обраної зіркою. Надалі рухому частину астрографа потрібно повертати з таким розрахунком, щоб зірка залишалася закритою контрольним цяткою.

Астрограф в зборі (внизу видно поворотний пристрій). Вгорі - гід.

Можна зміцнити гід на рухомої частини так, як це показано на малюнку, або придумати будь-якої інший спосіб кріплення. Гід повинен вільно повертатися навколо горизонтальної осі і закріплюватися в потрібному положенні.

Останнє, що нам залишилося, - виготовити пристосування для плавного обертання рухомої частини нашого пристрою. З цією метою до середини нижнього ребра дошки а рухомої частини прикріплюється шнурок - найкраще капронову. Він перекидається через блок, укріплений у лівого краю верхньої дошки екваторіального столика, як це показано на малюнку, і намотується на ручку, встановлену на підставці, прибитої до бічного ребру підстави екваторіального столика. Для блоку і намотує можна використовувати деталі з шкільного «Конструктора».

Намотуючи шнурок на ручку, ми змусимо рухому частину астрографа плавно повертатися проти годинникової стрілки слідом за добовим обертанням небесної сфери.

Як намотує можна використовувати і механізм старого будильника. Для цього потрібно витягти з нього заводну пружину, щоб шестерінки могли вільно обертатися. Шнурок треба закріпити на осі однієї з великих шестерень. Якщо тепер обертати від руки одну з малих шестерень, то велика шестерня буде обертатися значно повільніше і, натягуючи шнурок, призведе в обертання рухому частину астрографа. Після декількох тренувань ви навчитеся виконувати подібну операцію з достатньою точністю, що забезпечує хорошу якість фотографій.

При бажанні та вмінні можна обладнати астрограф і справжнім годинниковим механізмом. Про те, як це зробити, розказано в журналі «Земля і Всесвіт» № 1 за 1982 рік.

Взагалі при виготовленні астрографа необхідно проявити власну творчу фантазію, щоб зробити конструкцію більш зручною. Наприклад, забезпечити плавне обертання рухомої частини щодо екваторіального столика за допомогою підшипника.