Как работают телескопы



Основное предназначение телескопа не увеличивать, как полагают многие, а собирать свет. Чем больше собирающий элемент телескопа, независимо от того линза это или зеркало, тем больше света он собирает. Важно, что именно количество собранного света определяет степень детализации изображения - удаленного ландшафта или колец Сатурна - видимого через телескоп. Хотя увеличение тоже немаловажный фактор, но оно не оказывает влияния на деталированность видимого в телескоп. Пример: Два телескопа, один с диаметром объектива (апертурой) 5 см и другой с диаметром объектива 10 см, сфокусированы на планету Юпитер. Оба телескопа работают с увеличением в 100 раз (обозначается 100Х). В 5 см телескоп самые широкие облачные пояса Юпитера будут видны отчетливо, но в 10 см телескоп эти же пояса видны с большей структурностью и цветом и становятся видны меньшие пояса, неразличимые в инструмент меньшего диаметра. Именно преимущество больших телескопов в объемах собираемого света позволяет им давать больше деталей, больше информации глазу, чем это возможно с меньшим инструментом, не взирая на применяемые увеличения.

Типы телескопов

Все телескопы можно разделить на три класса:



В телескопах-рефракторах (а) свет собирается 2х-линзовым объективом и фокусируется в точке F. Телескоп-рефлектор же (b) использует для этой цели вогнутое зеркало. В зеркально-линзовых, или катадиоптрических, телескопах (с) применяется сочетание линз и зеркал, что позволяет применять более короткие и портативные трубы. Все телескопы используют окуляр (расположенный за точкой фокуса F) для увеличения изображения, сформированного основной оптической системой.

Телескопы-рефракторы - используют линзовый объектив как основной светособирающий элемент. Все рефракторы Meade, вне зависимости от модели и апертуры, используют ахроматический (2х-элементный) объектив для того чтобы практически свести на нет хроматическую аберрацию (эффект окрашивания изображения), которая возникает при прохождении света сквозь линзы.

Пример: Meade NG 60/700.

Телескопы-рефлекторы - используют вогнутое первичное зеркало, чтобы собирать свет и формировать изображение. В рефлекторе Ньютона свет отражается маленьким плоским вторичным зеркалом к боковой поверхности оптической трубы, где можно наблюдать изображение.

Пример: Meade DS-2114AT.

Зеркально-линзовые (катадиоптрические) телескопы - используют вместе и линзы и зеркала, что дает оптическую конструкцию позволяющую добиться отличного разрешения и качества изображения, при этом используя сверх-короткие, ультра-портативные оптические трубы.

Пример: Meade ETX

Окуляр

Окуляры с различным фокусным расстоянием используются для получения разного увеличения.



Назначение окуляра (состоящего из двух и более линз смонтированных в металлической трубке) - увеличивать изображение, формируемое основной оптикой телескопа (объективом, первичным зеркалом или комбинацией линз и зеркал). Окуляры производятся в широком диапазоне оптических конструкций, посадочных диаметров и фокусных расстояний. Именно фокусное расстояние окуляра в сочетании с фокусным расстоянием телескопа определяет рабочее увеличение. (см. Как вычислить увеличение) Фокусные расстояния окуляров обычно лежат в пределах от 4 мм (сильные увеличения) до 40 мм (слабые увеличения). Заметьте, что оптический тип окуляра (MA: Модифицированный ахроматический; PL: Plossl: SP: Super Plossl) не влияет на увеличение, но от него зависят диаметр поля окуляра, цветовую коррекцию изображения, его общую резкость.

Линзы Барлоу



Будучи помещенной перед окуляром, линза Барлоу увеличивает фокусное расстояние телескопа. 2x линза Барлоу увеличивает фокусное расстояние телескопа в 2 раза, тем самым удваивая увеличение любого телескопа, используемого с ней.

Диагональные зеркала, оборачивающие призмы и искатели

Диагональное зеркало отражает свет под углом в 90° для комфортного наблюдения; широкоугольный искатель облегчает поиск объектов.

В зависимости от модели телескопа с ним поставляется широкий ассортимент аксессуаров либо в качестве стандартного, либо в качестве дополнительного оборудования.

Диагональные зеркала (а также диагональные призмы): позволяют занять более комфортное положение при наблюдениях объектов возле зенита. Диагональное зеркало отражает свет под прямым углом к основной трубе телескопа. Все рефракторы и зеркально-линзовые телескопы Meade имеют для этой цели диагональное зеркало или призму. Пример: Model 230 и Model 203SC/500.

Искатели: большинство телескопов имеют очень узкое поле зрения, поэтому нахождение и центрирование объекта в поле телескопа достаточно проблематично без использования искателя. Искатель - это маленький телескоп с малым увеличением и широким полем зрения, обычно снабженные перекрестием для более легкого наведения на объект. Если искатель настроен соосно основной трубе телескопа, то объекты, отцентрированные в искатель, окажутся внутри поля зрения телескопа.

Оборачивающие призмы



45° оборачивающая призма (показанная прикрепленной к Meade ETX Astro Telescope) позволяет получить корректно ориентированное изображение для наземных наблюдений).

Оборачивающие призмы: изображение в телескопе (без диагонального зеркала) для астрономических наблюдений повернуто «вверх ногами» и зеркально отражено. Такая ориентация изображения не мешает при астрономических наблюдениях, но при наземных наблюдений нормальная ориентация изображения более желательна. 45° оборачивающие призмы Meade позволяют ориентировать изображение нормально и к тому же позволяют вести комфортное наблюдение под углом 45° к основной трубе телескопа.

Монтировки телескопов

Монтировка телескопа позволяет наблюдателю отслеживать объекты в поле телескопа.

Монтировки бывают следующих типов:

Альт-азимутальные монтировки: простейший тип монтировок. Позволяет перемещать телескоп вверх-вниз (по вертикали или высоте) и слева-направо (по горизонтали или азимуту). Такие монтировки позволяют следить за объектом простыми перемещениями по горизонтали и вертикали. Система точного позиционирования, часто управляемая посредством гибких поводков, дает наблюдателю возможность выполнять эти движения более точно. Из за своей простоты и низкой стоимости этот тип монтировок широко распространен. Пример: Meade ETX.

Экваториальные монтировки: с точки зрения астрономии задача монтировки - компенсировать эффект вращения Земли и позволить наблюдателю вести Луну, планеты и звезды. Эта задача легче решается с помощью экваториальной монтировки, которая применяется в более совершенных моделях телескопов. Путем совмещения одной из осей монтировки с осью вращения Земли (простым процессом, который заключается в направлении одной из осей телескопа на Полярную звезду) наблюдатель получает возможность вести астрономический объект поворотом вокруг только одной оси, вместо двух одновременных перемещений, требуемых при использовании альт-азимутальной монтировки. Если к экваториальной монтировке прикрепить маленький двигатель, то ведение можно осуществлять автоматически. Такие системы часового ведения доступны для большинства телескопов Meade на экваториальной монтировке. Пример: Meade LXD.



Компьютер 8" телескопа LX200 способен автоматически находить более 64000 объектов

Монтировки с компьютерным управлением: В 1992 году фирма Meade объявила о создании новой концепции монтировки, которая вскоре стала самой продаваемой в мире среди астрономов-любителей. Система компьютерного управления телескопа Meade LX200 позволила поместить телескоп на альт-азимутальную монтировку, в то время как двигатели на обеих осях, управляемые встроенным микропроцессором, ведут объект исключительно точно. Более того, система LX200 позволяет наблюдателю ввести номер объекта из каталога, или его небесные координаты, нажать кнопку GO TO и наблюдать как телескоп автоматически найдет объект на небе и отцентрирует его в своем поле зрения.

Разрешение, разрешающая способность и дифракционные изображения.

Эти термины являются базовой частью жаргона, связанного с оптикой и телескопами, жаргона который способен понять даже самый неопытный владелец телескопа.

Разрешение - это качественное выражение того, насколько много деталей вы увидите в данный телескоп.

Телескоп считается имеющим высокое разрешение, если он изготовлен по оптическим стандартам, позволяющим добиться уровня детализации соответствующего апертуре и оптической конструкции инструмента.



Дифракционное изображение звезды: при больших увеличениях даже в идеальный телескоп звезда будет выглядеть диском, окруженным несколькими световыми кругами

Звезды (в противоположность к примеру Луне, планетам или наземным объектам) являются наиболее сложными объектами для фокусировки и отображения, потому что они являются точечными источниками света. С точки зрения астрономии звезды - это световое излучение, удаленное на бесконечное расстояние или точка. Однако телескоп отображает звезду не как точку, а как диск имеющий конкретные размеры. Другими словами, хотя природа и посылает точечный световой луч в телескоп, наблюдатель видит в него не точку, а маленький диск, называемый кружком Эйри, окруженный слабыми световыми кольцами. Такое изображение звезды, состоящее из диска Эйри и окружающих его световых колец, называется дифракционной картиной. Принцип дифракционного изображения позволяет оценивать качество оптики телескопа.



Разрешающая способность - это способность телескопа разделять две близко расположенные звезды

Одной из этих оценок является способность телескопа четко разделять две звезды, расположенные рядом. Чем больше апертура телескопа (диаметр объектива), тем лучше его способность показывать две близко расположенные звезды как разные, а не одну. Эта способность называется разрешающей способностью инструмента и она зависит от диаметра объектива, а не от увеличения. Если качество оптики телескопа позволяет достичь максимальной разрешающей способности теоретически возможной при данной апертуре, то качество изображения телескопа называют дифракционным.