Пристрій телескопа, блог Федора шарова

Глава 8. Телескоп, системи телескопів, пристрій телескопа.

Перш ніж переходити до опису систем і пристрої телескопів спочатку трохи поговоримо про термінологію, щоб в подальшому не виникало питань при вивченні цих астрономічних приладів. Тож почнемо…
Яким би дивним людині незнайомому з астрономією це не здалося, але в телескопах головне не збільшення, а діаметр вхідного отвору (апертури), через яке світло потрапляє в прилад. Чим більше апертура телескопа, тим більше він збере світла і тим більш слабкі об'єкти в нього вдасться розглянути. Вимірюється в мм. Позначається D.
Наступний параметр телескопа - фокусна відстань. Фокусна відстань (F) - відстань, на якому лінзи об'єктива або головне дзеркало телескопа будують зображення можна побачити об'єктів. Вимірюється також в мм. Окуляри, як прилади складаються з лінз, теж мають свою фокусну відстань (f). Збільшення телескопа можна порахувати розділивши фокусна відстань телескопа на фокусна відстань використовуваного окуляра. Таким чином, змінюючи окуляри, можна отримувати різні збільшення. Але їх цифра не може бути нескінченною. Верхня межа збільшень для кожного телескопа теж обмежений. Як показує практика, він дорівнює в середньому подвоєному діаметру телескопа. Тобто якщо у нас телескоп діаметром 150мм, то максимальне збільшення, яке можна отримати на ньому дорівнює десь трьомстам Крат - 300х. Якщо ставити великі збільшення, якість картинки буде істотно погіршуватися.

Ще один термін - відносний отвір. Відносний отвір - це відношення діаметра об'єктива до його фокусної відстані. Воно записується так 1/4 або 1/9. Чим менше це число, тим довше труба нашого телескопа (більше фокусна відстань).
Як дізнатися зірки якої величини на межі можуть бути видні в наш телескоп?
А для цього нам знадобиться парочка нескладних формул -
Гранична зоряна величина m = 2 + 5 lg D. де D - діаметр телескопа в мм.
Граничне дозвіл телескопа (тобто коли дві зірки ще не зливаються в одну точку) одно
r = 140 / D. де D виражено в мм.
Ці формули справедливі тільки для ідеальних умов спостереження в безмісячну ніч при чудовій атмосфері. В реальності ситуація з цими параметрами гірше.

Тепер перейдемо до вивчення систем телескопів. За всю історію астрономії було винайдено велику кількість оптичних схем телескопів. Всі вони діляться на три основних типи -
Лінзові телескопи (Рефрактори). У них об'єктивом служить лінза або система лінз.
Дзеркальні телескопи (рефлектори). У цих телескопів надходить в трубу світло вловлює спершу головне дзеркало.
Дзеркально-лінзовий телескопи (катадіоптричні). У них використовуються і ті і інші оптичні елементи, щоб нівелювати недоліки обох попередніх систем.
Всі системи не є ідеальними, у кожної є свої плюси і мінуси.
Схема основних систем телескопів -

Розберемо пристрій телескопа. На наступній ілюстрації вказані всі деталі невеликого аматорського приладу -

Про змінні окуляри ми вже чули. Для зручності спостережень в околозенітная області в телескопах-рефракторах, а також дзеркально-лінзових приладах часто використовують зенітні призми або дзеркала. У них хід променів змінюється на дев'яносто градусів і спостерігачеві стає комфортніше при проведенні спостережень (не доведеться задирати голову або лізти під телескоп). У кожного більш-менш підходящого телескопа є шукач. Це окремий невеликий лінзовий прилад з невеликим підвищенням - і, відповідно, з великим полем зору. (Чим більше збільшення приладу - тим менше поле зору). Це дозволяє із зручністю наводитися в потрібну область неба, а потім розглядати її в сам телескоп, застосовуючи великі збільшення. Природно, що перед спостереженнями потрібно за допомогою гвинтів, якими затиснута труба шукача, налаштувати її так, щоб вона була співвісний самому телескопу. Це, до речі, зручніше робити по яскравої зірки або планети.
Ручки точного доведення служать для підстроювання наведення на об'єкт. Фіксатори рухів по осях служать для того, щоб зафіксувати наш телескоп в обраному положенні. При наведення фіксатори (гальма) відпускаються і здійснюється поворот телескопа в потрібному напрямку. Потім положення телескопа фіксується за допомогою цих гальм, а потім, дивлячись в окуляр, робиться точна підводка телескопа на об'єкт за допомогою ручок точного доведення.
Вся сукупність деталей, на яких кріпиться телескоп і за допомогою яких здійснюється його поворот, називається монтуванням.
Монтування бувають двох видів - азимутальні та екваторіальні. Азимутальні монтування обертаються навколо двох осей, одна з яких паралельна горизонту, а інша, відповідно, перпендикулярна до першої. Тобто обертання здійснюється навколо осей - по азимуту і висоті над горизонтом. Азимутальні монтування більш компактні і зручні для використання при спостереженні земних об'єктів.
Основна астрономічна монтування називається екваторіальній. Вона зручна при спостереженні за небесними об'єктами, а також при наведенні на них по небесним координатами. З нею зручно компенсувати обертання Землі, що особливо помітно при великих збільшеннях (не забуваємо, що Земля наша обертається і картина неба безперервно рухається протягом ночі). Якщо до екваторіальному монтуванні підключити найпростіший моторчик, що працює із зірковою швидкістю, то обертання Землі буде постійно компенсуватися. Тобто спостерігачеві не потрібно буде постійно коригувати об'єкт за допомогою ручок точних рухів. На екваторіальному монтуванні, щоб компенсувати рух неба протягом ночі, потрібно підкручувати ручку тільки по одній з осей. У азимутальной ж монтуванні постійно доводиться підправляти телескоп по обох осях, що не завжди зручно.
Розглянемо пристрій екваторіальному монтуванні за схемою -

В екваторіальному монтуванні одна з осей дивиться на полюс світу (в північній півкулі він розташований близько Полярної зірки). Інша вісь яка називається віссю відмін, їй перпендикулярна. Відповідно, обертаючи телескоп навколо кожної з осей, ми змінюємо його положення в системі небесних координат. Щоб компесіровать добове обертання Землі, досить повертати наш телескоп навколо осі спрямованої на небесний полюс світу.
Як налаштувати напрямок осі на полюс світу? Потрібно знайти Полярну зірку і повернути прилад віссю, яка перпендикулярна противаги (Вони необхідні для того, щоб врівноважити вагу труби телескопа), в напрямку Полярної. Висота небесного полюса світу, як ми пам'ятаємо, завжди постійна і дорівнює широті спостереження. Щоб підлаштувати цю вісь по висоті досить один раз виставити широту на шкалі широт з допомогою відповідних гвинтів. Надалі ці гвинти можна вже не чіпати (якщо, звичайно, ви не переїдете на проживання в інші краї). Досить буде зорієнтувати вісь, повернувши монтировку по азимуту (паралельно горизонту), так щоб вона дивилася на Полярну. Можна зробити це по компасу, але точніше зробити це по Полярної.
Якщо у нас є більш-менш серйозна монтування, то для більш точного наведення на небесний полюс світу у неї є вбудований в відповідну вісь шукач полюса. У ньому на тлі зображення буде видно відповідні мітки, за допомогою яких можна уточнити положення полюса світу щодо Полярної зірки (пам'ятаємо, що Полярна зірка розташована зовсім поруч з полюсом світу, але не точно на ньому!).
За картині, яку ми бачимо в окуляр телескопа ... Так як у всіх людей зір різний, то для отримання хорошого зображення необхідно отфокусіровать зображення. Це робиться за допомогою фокусер - пари круглих ручок на одній осі, розташованих перпендикулярно до окуляра. Обертаючи ручки фокусер ви рухаєте окулярний вузол вперед-назад до отримання прийнятного зображення (тобто більш чіткого). Для дзеркально-лінзових приладів фокусування здійснюється за допомогою ручки рухає головне дзеркало. Шукати її слід з заднього торця труби також неподалік від окулярного вузла.

Ну, і наостанок, декілька порад для початківців. вперше користуються телескопом ...

Необхідні послідовності дій з телескопом, які варто запам'ятати ...
Налаштування шукача.
Слід підібрати будь-якої яскравий об'єкт на небі - яскраву зірку або, краще, планету. Наводимо на неї телескоп, попередньо встановивши окуляр, що дає найслабше збільшення (тобто окуляр з найбільшим фокусною відстанню). Для швидкої початкової наведення на об'єкт варто дивитися уздовж труби телескопа. Піймавши в окуляр зображення нашої планети або зірки, стопор наш телескоп за допомогою фіксаторів по осях, а потім центруємо об'єкт в окулярі за допомогою ручок точного доведення.
Далі заглядаємо в шукач. Крутя гвинти, що фіксують трубу шукача, добиваємося того, щоб в поле зору шукача з'явилося і стало точно на перехрестя зображення нашого об'єкта.
Якщо ми проводили операцію занадто довго (в перший раз буває і таке), варто знову глянути в основний прилад і повернути до центру нашу планету (зірку), яка внаслідок обертання Землі (а для нас повороту всієї картини неба) могла піти в сторону. Потім знову дивимося зображення в шукачі і виправляємо гвинтами шукача похибка установки (встановлюємо об'єкт на перехрестя). Тепер наші шукач і телескоп соосни.
В ідеалі, звичайно, потім можна встановити в телескоп окуляр зі збільшенням побільше (з меншим фокусною відстанню) і знову повторити все описану процедуру - точність настройки нашого шукача істотно підвищиться. Але в першій наближенні досить і однієї операції.
Після цього можна спостерігати. Налаштовувати співвісність телескопа і шукача досить один раз на початку спостережень.
Послідовність: наводити в телескоп - дивимося і налаштовуємо шукач.
переходимо до спостережень ...
Наведення на об'єкт.
Відпускаємо фіксатори повороту по обох осях (гальма) і, вільно обертаючи трубу телескопа, повертаємо її в потрібну нам сторону, приблизно наводячи її в напрямку об'єкта. Дивлячись в шукач, знаходимо об'єкт, повертаючи трубу руками, а потім зафіксувавши її гальмами (не забувайте!), За допомогою ручок точного доведення наводимо його зображення в центр перехрестя. Тепер, якщо у нас точно налаштована співвісність шукача і труби телескопа, зображення об'єкта має бути видно в окуляр телескопа. Заглядаємо в окуляр і знову ручками точного доведення центруємо об'єкт в поле зору. Усе! Можна милуватися нашим об'єктом і показувати його іншим.
Послідовність: наводити в шукач - дивимося в телескоп.
Добовий рух неба.
Якщо у вас телескоп без приводу (мотора), що дозволяє компенсувати рух неба, потрібно пам'ятати, що через деякий час об'єкт «втече» з поля зору телескопа. Тому, якщо ви на деякий час відволіклися, то, швидше за все, заглянувши в окуляр, ви нічого там не знайдете. Якщо у вас екваторіальна монтування (з предвательно виставленим напрямком на полюс світу), то досить повернути ручку точного доведення по осі прямих сходжень на деякий кут (а може і оборот), щоб об'єкт повернувся на «місце».
Якщо ж у вас азимутальне монтування, то тут трохи складніше - доведеться крутити ручки по обох осях, а якщо ви не знаєте точно куди міг зміститися об'єкт, то краще заглянути в шукач і повернути об'єкт на перехрестя, дивлячись уже в окуляр нашого шукача.
Зображення в окулярі телескопа.
Якщо ви навели на об'єкт і бачите нечітке зображення (або взагалі нічого) - це абсолютно не означає, що телескоп «поганий» або об'єкта немає в поле зору. Не забувайте сфокусуватися!
У холодну погоду слід почекати, щоб телескоп принесений з теплого приміщення охолов. Потоки теплого повітря сильно псують зображення. Чим більше телескоп, тим повільніше він остигає. Особливо важливо це для систем із закритою трубою - наприклад, дзеркально-лінзових приладів.
Досить сильно псує зображення і атмосфера. Турбулентність атмосфери, серпанок, а також засвітка від ліхтарів заважають детально розглядати об'єкти.
І, нарешті, слід пам'ятати, що без спеціального фільтра надягнутого на передній кінець труби телескопа (об'єктив у рефрактора, відкриту частину у рефлектора) ні в якому разі не можна направляти телескоп на Сонце. Це може призвести до втрати зору. Ніякі закопчені скла теж не допоможуть. Також слід стежити за дітьми. щоб вони не повернули прилад без нагляду батьків на Сонце.
Пам'ятайте - для спостережень Сонця існують спеціальні фільтри (сонячні фільтри), які пропускають мізерну частину світу від нашого світила, для комфортного спостереження за ним.

Як вибрати телескоп, який тип телескопа віддати перевагу, це окрема розмова і ми торкнемося його як-небудь в іншому пості.

далі буде …