Небо манит нас, когда мы смотрим на его просторы. Что же скрывается за облаками, и что находится в его непроглядной темноте? На эти вопросы, разумеется, отчасти мы смогли получить представления с помощью телескопа. Бесспорно, это уникальное устройство, которое подарило нам великолепную картину космоса. И несомненно, приблизило наше понимание небесного пространства.
Известно, что первый телескоп создал Галилео Галилей. Хотя немногие знают, что он использовал ранние открытия других учёных. Например, изобретение зрительной трубы для мореплавания.
Кроме того, мастера по стеклу уже создали очки. Вдобавок, использовались линзы. И эффект преломления и увеличения стекла был более или менее изучен.
Первый телескоп Галилея
Безусловно, Галилео добился значительного результата в исследовании данной области. К тому же, он собрал и усовершенствовал все наработки. И в итоге, разработал и представил первый в мире телескоп. По правде, он имел лишь трёхкратное увеличение. Но отличался высоким на тот момент качеством изображения.
Кстати, именно Галилей назвал свой разработанный объект телескопом.
В дальнейшем, учёный не остановился на достигнутом. Он усовершенствовал прибор до двадцати кратного увеличения картинки.
Важно, что Галилео не только разработал телескоп. Более того, он первым использовал его для исследования космоса. Кроме того, он сделал массу астрономических открытий.
Характеристика телескопов
Телескоп состоит из трубы, которая стоит на специальной монтировке. Её оснащают осями для нацеливания на наблюдаемый объект.
Кроме того, у оптического устройства имеется окуляр и объектив. Причём задняя плоскость объектива перпендикулярна оптической оси, и соединена с передней поверхностью окуляра. Которая, между прочим, аналогична объективной по отношению к оптической оси.
Стоит отметить, что для фокусировки используется особое устройство.
Основными характеристиками телескопов являются увеличение и разрешение.
Увеличение изображения зависит от фокусного расстояния окуляра и объекта.
С разрешением связано свойство преломления света. Таким образом, размер наблюдаемого объекта ограничен разрешением телескопа.
Виды телескопов в астрономии
Разновидности телескопов в связаны с различными способами построения. Если точнее, то применением различных инструментов в качестве объектива. Кроме того, имеет значение для какой цели нужно устройство.
На сегодняшний день существует несколько основных типов телескопов в астрономии. В зависимости от светособирающего компонента они бывают линзовые, зеркальные и комбинированные.
Линзовые телескопы (диоптрические)
По другому, их называют рефракторами. Это самые первые телескопы. В них свет собирается линзой, которая с двух сторон ограничена сферой. Поэтому она считается двояковыпуклой. К тому же, линза является объективом.
Что интересно, можно использовать не просто линзу, а целую систему из них.
Стоит заметить, что выпуклые линзы преломляют лучи света и собирают их в фокус. А в нём, в свою очередь, строится изображение. Для того, чтобы его рассмотреть применяют окуляр.
Что важно, линза устанавливается так, чтобы фокус и окуляр совпадали.
Кстати, Галилео изобрёл именно рефрактор. Но современные приборы состоят из двух линз. Одна из них собирает свет, а другая рассеивает. Что позволяет уменьшить отклонения и погрешности.
Зеркальные телескопы (катаптрические)
Также их называют рефлекторы. В отличие от линзового типа, объектив у них это вогнутое зеркало. Оно собирает свет звезды в одной точке и отражает его на окуляр. При этом погрешности минимальны, а разложение света на лучи отсутствует полностью. Но использование рефлектора ограничивает поле зрения наблюдателя.
Что интересно, зеркальные телескопы самые распространённые в мире. Потому как разработка их намного легче, чем, например, линзовых приборов.
Катадиоптрические телескопы (комбинированные)
Это зеркально-линзовые приборы. В них для получения изображения применяют и линзы, и зеркала.
В свою очередь, их разделили на два подвида:
1) телескопы Шмидт-Кассегрена-в них в самом центре кривизны зеркала установлена диафрагма. Тем самым происходит исключение сферических нарушений и отклонений. Но увеличивается поле зрения и качество изображения.
2) телескопы Максутова-Кассегрена-в районе фокальной плоскости установлена плоско-выпуклая линза. В результате предотвращается кривизна поля и сферическое отклонение.
Стоит отметить, что в современной астрономии чаще применяются именно комбинированный вид приборов. В результате смешения двух разных элементов для собирания света они позволяют получать более качественные данные.
Такие устройства способны принимать исключительно одну волну сигналов. С помощью антенн происходит передача сигналов и обработка их в изображения.
Радиотелескопы используются астрономами для научных исследований.
Инфракрасные модели телескопов
Они по своей конструкции очень схожи с оптическими зеркальными телескопами. Принцип получения изображения практически аналогичен. Лучи отражаются объективом и собираются в одной точке. Далее специальный прибор измеряет тепло и фотографирует полученный результат.
Современные телескопы
Телескоп это оптический прибор для наблюдений. Изобрели его почти полвека назад. На протяжении этого времени, учёные меняли и усовершенствовали устройство. Действительно, создано много новых моделей. В отличие от первых они имеют повышенное качество и увеличение изображения.
В нашем веке технологий используются компьютерные телескопы. Соответственно, они оснащены специальными программами. Что важно, современный прототип учитывает, что у каждого человека восприятие глаз разное. Для высокой точности картинку передают на монитор. Таким образом изображение воспринимается таким, какое оно на самом деле есть. Вдобавок, данный способ наблюдения исключает любые искажения.
Кроме того, учёные нашего поколения применяют одновременно не одно устройство, а несколько. Более того, к телескопу подключают уникальные камеры, которые передают информацию на компьютер. Это позволяет получать чёткие и точные сведения. Которые, разумеется, используют для изучения и .
Что интересно, сейчас телескопы не просто приборы для наблюдения. Но также устройства для измерения расстояний между космическими объектами. Для этой функции к ним подключают спектрографы. И взаимодействие этих приборов предоставляет конкретные данные.
Другая классификация
Есть еще и другие виды телескопов. Но используются они по своему отдельному назначению. Например, рентгеновские и гамма-телескопы. Или ультрафиолетовые устройства, которые фильтруют картинку без обработки и засвечивания.
Кроме того, можно разделить приборы на профессиональные и любительские. Первые используются учёными и астрономами. Очевидно, что вторые подходят для домашнего применения.
Как выбрать телескоп для любителей астрономии
Выбор телескопа для любителей астрономии основывается на том, что же вы хотите наблюдать. В принципе, выше описаны виды и характеристики приборов. Вам просто нужно выбрать какой больше нравится. Лучше, на мой взгляд остановиться на линзовом, либо комбинированном виде. Но выбирать, разумеется, вам.
По данным интернета, лучшие любительские телескопы представлены фирмами: Celestron, Bresser и Veber.
Телескопом сотни лет изучают жизнь планет
Создание и разработка телескопа, на самом деле, позволили сделать огромный шаг в исследовании космоса. Вероятно, всё, что мы знаем сформировалось с помощью этого прибора. Хотя, конечно, не стоит приуменьшать саму деятельность учёных.
Сегодня мы рассмотрели некоторые типы телескопов и их характеристики. Однозначно, виден прогресс технологий. И как результат, мы узнали множество интересного о космических объектах и самом космосе. Кроме того, мы можем любоваться прекрасным небом и знакомиться с ним благодаря этому чудесному изобретению.
Визуально m т = 2 m ,1 + 5 lgD, зависит от диаметра D объектива.
Фотопластинка m = 5 lgD + klgt – 1 m
t – продолжительность экспозиции;
k – 2, 1 – 3, 1 – зависит от чувствительности фотопластинки.
Для рефлектора m пред = 2,5 lg
D – диаметр зеркала объектива;
β – диаметр изображения звезды;
t- время экспозиции;
k- квантовый выход, равный отношению зарегистрированных фотонов к числу фотонов, пришедших на приемник;
S – яркость фона ночного неба.
Разрешающая способность – минимальное угловое расстояние двух объектов на пределе видимости.рад = 206 265 ʺ
Атмосфера
снижает разрешающую способность 
.
При визуальных наблюдениях глаз наиболее чувствителен к излучению с λ 5500 Ǻ. φ = .
Недостатки и преимущества рефлекторов и рефракторов
линзы и вогнутые зеркала обладают погрешностями – аберрациями.
у линзы есть хроматическая аберрация, которую трудно уменьшить, у зеркал такой аберрации нет.
линзы большого диаметра изготовить труднее, чем зеркало.
Фотографии телескопов
Рис 40. Телескоп – рефрактор Пулковской обсерватории.
Рис 41. Самый крупный в мире 6 – метровый телескоп –
рефлектор
Менисковый телескоп
Это зеркально – линзовый телескоп. В нем, недостатки сферического зеркала исправляются тонкой выпукло – вогнутой линзой малой кривизны. Эта линза называется мениск.
Ход лучей в оптических телескопах.
Рис 42. Схемы хода лучей в телескопах: а) рефрактор;
б) рефлектор; в) менисковый телескоп.
Телескопы: радиодиапазона, инфракрасные, рентгеновские и гаммадиапазонов электромагнитных волн. Нейтринные телескопы.
Радиотелескопы.
Основные части: антенна; чувствительный радиоприемник с усилителем.
Мощность космического радиоизлучения очень мала. Для нее введена специальная единица измерения «Ян» – в честь американского инженера К. Янского, впервые обнаружившего космического радиоизлучение в 1932 г.
1 Ян = 10 -26
В этих единицах измеряют спектральную плотность потока, в радиодиапазоне, т.е. количество энергии в единичном интервале частот, падающего на единичную площадку (1м 2), перпендикулярно к ней, за 1 секунду.
Рис 43. Антенна 300-метрового радиотелескопа в Аресибо, расположенная в чашеобразной долине
Рис 44. Радиотелескоп им. Аллена
Рис 45. Радиотелескоп РАТАН 600 (общий вид и фрагмент антенны)
Все оптические телескопы можно разделить по типу основного собирающего свет элемента на линзовые, зеркальные и комбинированные - зеркально-линзовые. Все системы обладают своими достоинствами и недостатками, и при выборе подходящей системы требуется учитывать несколько факторов - цели наблюдений, условия, требования к транспортабельности и весу, уровню аберраций, цене и т.п. Попробуем привести основные характеристики наиболее популярных на сегодня типов телескопов.
Рефракторы (линзовые телескопы)
Исторически первыми появились линзовые телескопы. Свет в таком телескопе собирается с помощью двояковыпуклой линзы, которая и является объективом телескопа. Ее действие основано на свойстве выпуклых линз преломлять световые лучи и собирать в определенной точке - фокусе. Поэтому часто линзовые телескопы называют рефракторами (от лат. refract - преломлять).
В рефракторе Галилея (созданном в 1609 г.) для того, чтобы собрать максимум звездного света и позволить человеческому глазу его увидеть, использовались две линзы. Первая линза (объектив) - выпуклая, она собирает свет и фокусирует его на определенном расстоянии, а вторая линза (играющая роль окуляра) - вогнутая, превращает сходящийся пучок световых лучей обратно в параллельный. Система Галилея дает прямое, неперевернутое изображение, однако сильно страдает от хроматической аберрации, портящей изображение. Хроматическая аберрация проявляется в виде ложной окраски границ и деталей объекта.
Более совершенным был рефрактор Кеплера (1611 г.), в котором в качестве окуляра выступала выпуклая линза, передний фокус которой совмещался с задним фокусом линзы-объектива. Изображение при этом получается перевернутым, но это несущественно для астрономических наблюдений, зато в точке фокуса внутри трубы можно поместить измерительную сетку. Предложенная Кеплером схема оказала сильное влияние на развитие рефракторов. Правда, она также не была свободна от хроматической аберрации, но ее влияние можно было уменьшить, увеличив фокусное расстояние объектива. Поэтому рефракторы того времени при скромных диаметрах объективов нередко имели фокусное расстояние в несколько метров и соответствующую длину трубы или обходились вообще без нее (наблюдатель держал окуляр в руках и «ловил» изображение, которое строил закрепленный на специальном штативе объектив).
Эти трудности рефракторов в свое время даже великого Ньютона привели к выводу о невозможности исправить хроматизм рефракторов. Но в первой половине XVIII в. появился ахроматический рефрактор.
Среди любительских инструментов наиболее распространены двухлинзовые рефракторы-ахроматы, но существуют и более сложные линзовые системы. Обычно объектив ахроматического рефрактора состоит из двух линз из разных сортов стекла, при этом одна собирающая, а вторая - рассеивающая, и это позволяет значительно уменьшить сферическую и хроматическую аберрации (присущие одиночной линзе искажения изображения). При этом труба телескопа остается сравнительно небольшой.
Дальнейшее совершенствование рефракторов привело к созданию апохроматов. В них влияние хроматической аберрации на изображение сведено к практически незаметной величине. Правда, достигается это за счет применения специальных типов стекол, которые дороги в производстве и обработке, поэтому и цена на такие рефракторы в несколько раз выше, чем на ахроматы одинаковой апертуры.
Как и у любой другой оптической системы, у рефракторов есть свои плюсы и минусы.
Достоинства рефракторов:
Сравнительная простота конструкции, дающая простоту в использовании и надежность;
практически не требуется специальное обслуживание;
быстрая термостабилизация;
отлично подходит для наблюдений Луны, планет, двойных звезд, особенно при больших апертурах;
отсутствие центрального экранирования от вторичного или диагонального зеркала обеспечивает максимальный контраст изображения;
хорошая цветопередача в ахроматическом исполнении и отличная в апохроматическом;
закрытая труба исключает воздушные потоки, портящие изображение, и защищает оптику от пыли и загрязнений;
объектив изготавливается и юстируется производителем как единое целое и не требует регулировок пользователем.
Недостатки рефракторов:
наибольшая стоимость на единицу диаметра объектива в сравнении с рефлекторами или катадиоптриками;
как правило, больший вес и габариты в сравнении с рефлекторами или катадиоптриками одинаковой апертуры;
цена и громоздкость ограничивают наибольший практический диаметр апертуры;
как правило, менее подходят для наблюдений небольших и тусклых объектов далекого космоса из-за практических ограничений на апертуру.
Рефлекторы (зеркальные телескопы)
Зеркальный телескоп или рефлектор (от лат. reflectio - отражать) - это телескоп, объектив которого состоит только из зеркал. Также как и выпуклая линза, вогнутое зеркало способно собирать свет в некоторой точке. Если поместить в этой точке окуляр, то можно будет увидеть изображение.
Одним из первых рефлекторов был рефлекторный телескоп Грегори (1663), который придумал телескоп с параболическим главным зеркалом. Изображение, которое можно наблюдать в подобный телескоп, оказывается свободным и от сферических, и от хроматических аберраций. Собранный большим главным зеркалом свет, отражается от небольшого эллиптического зеркала, закрепленного перед главным, и выводится к наблюдателю через отверстие в центре главного зеркала.
Разочаровавшись в современных ему рефракторах, И. Ньютон в 1667 г. начал разработку телескопа-рефлектора. Ньютон использовал металлическое главное зеркало (стеклянные зеркала с серебряным или алюминиевым покрытием появились позже) для собирания света, и небольшое плоское зеркальце для отклонения собранного светового пучка под прямым углом и вывода его сбоку трубы в окуляр. Таким образом, удалось справиться с хроматической аберрацией - вместо линз в этом телескопе используются зеркала, которые одинаково отражают свет с разными длинами волн. Главное зеркало рефлектора Ньютона может быть параболическим или даже сферическим, если его относительное отверстие сравнительно невелико. Сферическое зеркало гораздо проще изготовить, поэтому рефлектор Ньютона со сферическим зеркалом - это один из самых доступных типов телескопов, в том числе и для самостоятельного изготовления.
Схема, предложенная в 1672 г. Лореном Кассегреном, внешне напоминает рефлектор Грегори, однако имеет ряд существенных отличий - гиперболическое выпуклое вторичное зеркало и, как следствие, более компактный размер и меньшее центральное экранирование. Традиционный рефлектор Кассегрена нетехнологичен в массовом производстве (сложные поверхности зеркал - парабола, гипербола), а также имеет недоисправленную аберрацию комы, однако его модификации остаются популярными и в наше время. В частности, в телескопе Ричи-Кретьена применены гиперболические главное и вторичное зеркала, что дает ему возможность развивать большие поля зрения, свободные от искажений, и, что особенно ценно - для астрофотографии (прославленный орбитальный телескоп им. Хаббла спроектирон по этой схеме). Кроме того, на основе кассегреновского рефлектора позднее были разработаны популярные и технологичные катадиоптрические системы - Шмидта-Кассегрена и Максутова-Кассегрена.
В наше время рефлектором чаще всего называется именно телескоп, сделанный по схеме Ньютона. Имея малую сферическую аберрацию и полное отсутствие хроматизма, он, тем не менее, не полностью свободен от аберраций. Уже недалеко от оси начинает проявляться кома (неизопланатизм) - аберрация, связанная с неравностью увеличения разных кольцевых зон апертуры. Кома приводит к тому, что изображение звезды выглядит не как кружок, а как проекция конуса - острой и яркой частью к центру поля зрения, тупой и округлой в сторону от центра. Кома прямо пропорциональна удалению от центра поля зрения и квадрату диаметра объектива, поэтому особенно сильно она проявляется в так называемых "быстрых" (светосильных) Ньютонах на краю поля зрения. Для коррекции комы применяются специальные линзовые корректоры, устанавливаемые перед окуляром или фотокамерой.
Как наиболее доступный для самостоятельного изготовления рефлектор, «ньютон» часто выполняется на простой, компактной и практичной монтировке Добсона и в таком виде является наиболее портативным телескопом с учетом доступной апертуры. Причем производством «добсонов» занимаются не только любители, но и коммерческие производители, и телескопы могут иметь апертуры до полуметра и более.
Достоинства рефлекторов:
наименьшая стоимость на единицу диаметра апертуры в сравнении с рефракторами и катадиоптриками - большие зеркала проще производить, чем большие линзы;
сравнительно компактны и транспортабельны (особенно в добсоновском исполнении);
в силу сравнительно большой апертуры превосходно работают для наблюдений тусклых объектов далекого космоса - галактик, туманностей, звездных скоплений;
дают яркие изображения с малыми искажениями, отсутствует хроматическая аберрация.
Недостатки рефлекторов:
центральное экранирование и растяжки вторичного зеркала снижают контраст деталей изображения;
массивное стеклянное зеркало требует времени на термостабилизацию;
открытая труба не защищена от пыли и тепловых токов воздуха, портящих изображение;
требуется периодическая подстройка положений зеркал (юстировка или коллимация), склонная утрачиваться при транспортировке и эксплуатации.
Катадиоптрические (зеркально-линзовые) телескопы
Зеркально-линзовые (или катадиоптрические) телескопы используют как линзы, так и зеркала для построения изображения и исправления аберраций. Среди катадиоптриков у любителей астрономии наиболее популярны два типа телескопов, основанных на кассегреновской схеме - Шмидт-Кассегрен и Максутов-Кассегрен.
В телескопах Шмидта-Кассегрена (Ш-К) главное и вторичное зеркала - сферические. Сферическая аберрация исправляется стоящей на входе в трубу полноапертурной коррекционной пластиной Шмидта. Эта пластина со стороны кажется плоской, но имеет сложную поверхность, изготовление которой и составляет главную трудность изготовления системы. Впрочем, американские компании Meade и Celestron успешно освоили производство системы Ш-К. Среди остаточных аберраций этой системы заметнее всего проявляются кривизна поля и кома, исправление которых требует применения линзовых корректоров, особенно при фотографировании. Главное достоинство - короткая труба и меньший вес, чем у ньютоновского рефлектора той же апертуры и фокусного расстояния. При этом отсутствуют растяжки крепления вторичного зеркала, а закрытая труба препятствует образованию воздушных потоков и защищает оптику от пыли.
Система Максутова-Кассегрена (М-К) была разработана советским оптиком Д. Максутовым и подобно Ш-К имеет сферические зеркала, а исправлением аберраций занимается полноапертурный линзовый корректор - мениск (выпукло-вогнутая линза). Поэтому такие телескопы еще называются менисковыми рефлекторами. Закрытая труба и отсутствие растяжек - также плюсы М-К. Подбором параметров системы можно скорректировать практически все аберрации. Исключение составляет так называемая сферическая аберрация высших порядков, но ее влияние невелико. Поэтому эта схема очень популярна и выпускается многими производителями. Вторичное зеркало может быть реализовано как отдельный блок, механически закрепленный на мениске, либо как алюминированный центральный участок задней поверхности мениска. В первом случае обеспечивается лучшее исправление аберраций, во втором - меньшая стоимость и вес, большая технологичность в массовом производстве и исключение возможности разъюстировки вторичного зеркала.
В целом, при одинаковом качестве изготовления система М-К способна дать немного более качественное изображение, чем Ш-К с близкими параметрами. Но большие телескопы М-К требуют больше времени на термостабилизацию, т.к. толстый мениск остывает значительно дольше пластины Шмидта, а также для М-К возрастают требования к жесткости крепления корректора, и весь телескоп получается тяжелее. Поэтому прослеживается применение для малых и средних апертур системы М-К, а для средних и больших - Ш-К.
Существуют также катадиоптрические системы Шмидта-Ньютона и Максутова-Ньютона, имеющие характерные черты упомянутых в названии конструкций и лучшее исправление аберраций. Но при этом габариты трубы остаются «ньютоновскими» (сравнительно крупными), а вес увеличивается, особенно в случае менискового корректора. Кроме того, к катадиоптрическим относятся системы с линзовыми корректорами, установленными перед вторичным зеркалом (система Клевцова, «сферические кассегрены» и т.п.).
Достоинства катадиоптрических телескопов:
высокий уровень коррекции аберраций;
универсальность - хорошо подходят и для наблюдений планет и Луны, и для объектов далекого космоса;
там, где есть закрытая труба, она минимизирует тепловые потоки воздуха и защищает от пыли;
наибольшая компактность при равной апертуре в сравнении с рефракторами и рефлекторами;
большие апертуры стоят значительно дешевле сравнимых рефракторов.
Недостатки катадиоптрических телескопов:
необходимости сравнительно долгой термостабилизации, особенно для систем с менисковым корректором;
большей стоимости, чем у рефлекторов равной апертуры;
сложности конструкции, затрудняющей самостоятельную юстировку инструмента.
Телескоп - это уникальный оптический прибор, предназначенный для наблюдения за небесными телами. Использование приборов позволяет рассмотреть самые разные объекты, не только те, которые располагаются недалеко от нас, но и те, которые находятся за тысячи световых лет от нашей планеты. Так что такое телескоп и кто его придумал?
Первый изобретатель
Телескопические устройства появились в семнадцатом веке. Однако по сей день ведутся дебаты, кто изобрел телескоп первым - Галилей или Липперсхей. Эти споры связаны с тем, что оба ученых примерно в одно время вели разработки оптических устройств.
В 1608 году Липперсхей разработал очки для знати, позволяющие видеть удаленные объекты вблизи. В это время велись военные переговоры. Армия быстро оценила пользу разработки и предложила Липперсхею не закреплять авторские права за устройством, а доработать его так, чтобы в него можно было бы смотреть двумя глазами. Ученый согласился.
Новую разработку ученого не удалось удержать втайне: сведения о ней были опубликованы в местных печатных изданиях. Журналисты того времени назвали прибор зрительной трубой. В ней использовалось две линзы, которые позволяли увеличить предметы и объекты. С 1609 года в Париже вовсю продавали трубы с трехкратным увеличением. С этого года какая-либо информация о Липперсхее исчезает из истории, а появляются сведения о другом ученом и его новых открытиях.
Примерно в те же годы итальянец Галилео занимался шлифовкой линз. В 1609 году он представил обществу новую разработку - телескоп с трехкратным увеличением. Телескоп Галилея имел более высокое качество изображения, чем трубы Липперсхея. Именно детище итальянского ученого получило название «телескоп».
В семнадцатом веке телескопы изготавливались голландскими учеными, но они имели низкое качество изображения. И только Галилею удалось разработать такую методику шлифовки линз, которая позволила увеличить четко объекты. Он смог получить двадцатикратное увеличение, что было в те времена настоящим прорывом в науке. Исходя из этого невозможно сказать, кто изобрел телескоп: если по официальной версии, то именно Галилео представил миру устройство, которое он назвал телескопом, а если смотреть по версии разработки оптического прибора для увеличения объектов, то первым был Липперсхей.
Первые наблюдения за небом
После появления первого телескопа были сделаны уникальные открытия. Галилео применил свою разработку для отслеживания небесных тел. Он первым увидел и зарисовал лунные кратеры, пятна на Солнце, а также рассмотрел звезды Млечного Пути, спутники Юпитера. Телескоп Галилея дал возможность увидеть кольца у Сатурна. К сведению, в мире до сих пор есть телескоп, работающий по тому же принципу, что и устройство Галилея. Он находится в Йоркской обсерватории. Аппарат имеет диаметр 102 сантиметра и исправно служит ученым для отслеживания небесных тел.
Современные телескопы
На протяжении столетий ученые постоянно изменяли устройства телескопов, разрабатывали новые модели, улучшали кратность увеличения. В результате удалось создать малые и большие телескопы, имеющие разное назначение.
Малые обычно применяют для домашних наблюдений за космическими объектами, а также для наблюдения за близкими космическими телами. Большие аппараты позволяют рассмотреть и сделать снимки небесных тел, расположенных в тысячах световых лет от Земли.
Виды телескопов
Существует несколько разновидностей телескопов:
- Зеркальные.
- Линзовые.
- Катадиоптрические.
К линзовым относят рефракторы Галилея. К зеркальным относят устройства рефлекторного типа. А что такое телескоп катадиоптрический? Это уникальная современная разработка, в которой сочетается линзовый и зеркальный прибор.
Линзовые телескопы
Телескопы в астрономии играют важную роль: они позволяют видеть кометы, планеты, звезды и другие космические объекты. Одними из первых разработок были линзовые аппараты.
В каждом телескопе есть линза. Это главная деталь любого устройства. Она преломляет лучи света и собирает их в точке, под названием фокус. Именно в ней строится изображение объекта. Чтобы рассмотреть картинку, используют окуляр.
Линза размещается таким образом, чтобы окуляр и фокус совпадали. В современных моделях для удобного наблюдения в телескоп применяют подвижные окуляры. Они помогают настроить резкость изображения.
Все телескопы обладают аберрацией - искажением рассматриваемого объекта. Линзовые телескопы имеют несколько искажений: хроматическую (искажаются красные и синие лучи) и сферическую аберрацию.
Зеркальные модели
Зеркальные телескопы называют рефлекторами. На них устанавливается сферическое зеркало, которое собирает световой пучок и отражает его с помощью зеркала на окуляр. Для зеркальных моделей не характерна хроматическая аберрация, так как свет не преломляется. Однако у зеркальных приборов выражена сферическая аберрация, которая ограничивает поле зрения телескопа.
В графических телескопах используются сложные конструкции, зеркала со сложными поверхностями, отличающиеся от сферических.
Несмотря на сложность конструкции, зеркальные модели легче разрабатывать, чем линзовые аналоги. Поэтому данный вид более распространен. Самый большой диаметр телескопа зеркального типа составляет более семнадцати метров. На территории России самый большой аппарат имеет диаметр шесть метров. На протяжении многих лет он считался самым большим в мире.
Характеристики телескопов
Многие покупают оптические аппараты для наблюдений за космическими телами. При выборе устройства важно знать не только то, что такое телескоп, но и то, какими характеристиками он обладает.
- Увеличение. Фокусное расстояние окуляра и объекта - это кратность увеличения телескопа. Если фокусное расстояние объектива два метра, а у окуляра - пять сантиметров, то такое устройство будет обладать сорокакратным увеличением. Если окуляр заменить, то увеличение будет другим.
- Разрешение. Как известно, свету свойственны преломление и дифракция. В идеале любое изображение звезды выглядит как диск с несколькими концентрическими кольцами, называемыми дифракционными. Размеры дисков ограничены только возможностями телескопа.
Телескопы без глаз
А что такое телескоп без глаза, для чего его используют? Как известно, у каждого человека глаза воспринимают изображение по-разному. Один глаз может видеть больше, а другой - меньше. Чтобы ученые смогли рассмотреть все, что им необходимо увидеть, применяют телескопы без глаз. Эти аппараты передают картинку на экраны мониторов, через которые каждый видит изображение именно таким, какое оно есть, без искажений. Для малых телескопов с этой целью разработаны камеры, подключаемые к аппаратам и снимающие небо.
Самыми современными методами видения космоса стало использование ПЗС камер. Это особые светочувствительные микросхемы, которые собирают информацию с телескопа и передают ее на ЭВМ. Получаемые с них данные настолько четкие, что невозможно представить, какими еще устройствами можно было бы получить такие сведения. Ведь глаз людей не может различать все оттенки с такой высокой четкостью, как это делают современные камеры.
Для измерения расстояний между звездами и другими объектами пользуются специальными приборами - спектрографами. Их подключают к телескопам.
Современный астрономический телескоп - это не одно устройство, а сразу несколько. Получаемые данные с нескольких аппаратов обрабатываются и выводятся на мониторы в виде изображений. Причем после обработки ученые получают изображения очень высокой четкости. Увидеть глазами в телескоп такие же четкие изображения космоса невозможно.
Радиотелескопы
Астрономы для своих научных разработок используют огромные радиотелескопы. Чаще всего они выглядят как огромные металлические чаши с параболической формой. Антенны собирают получаемый сигнал и обрабатывают получаемую информацию в изображения. Радиотелескопы могут принимать только одну волну сигналов.
Инфракрасные модели
Ярким примером инфракрасного телескопа является аппарат имени Хаббла, хотя он может быть одновременно и оптическим. Во многом конструкция инфракрасных телескопов схожа с конструкцией оптических зеркальных моделей. Тепловые лучи отражаются обычным телескопическим объективом и фокусируются в одной точке, где находится прибор, измеряющий тепло. Полученные тепловые лучи пропускаются через тепловые фильтры. Только после этого происходит фотографирование.
Ультрафиолетовые телескопы
При фотографировании фотопленка может засвечиваться ультрафиолетовыми лучами. В некоторой части ультрафиолетового диапазона возможно принимать изображения без обработки и засвечивания. А в некоторых случаях необходимо, чтобы лучи света прошли через специальную конструкцию - фильтр. Их использование помогает выделить излучение определенных участков.
Существуют и другие виды телескопов, каждый из которых имеет свое назначение и особые характеристики. Это такие модели, как рентгеновские, гамма-телескопы. По своему назначению все существующие модели можно разделить на любительские и профессиональные. И это далеко не вся классификация аппаратов для отслеживания небесных тел.
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.