Ювелирное обозрение

Коротко об устройстве телескопа, точнее об основных понятиях и характеристиках телескопов, просто чтобы знать о чём говорить с консультантом в магазине.

Из чего состоит телескоп.

Труба телескопа

Труба телескопа – главная конструктивная часть телескопа, несущая объектив, в который попадает свет. Виды объективов:
– рефракторы
– рефлекторы
– катадиоптрические
Об их достоинствах и недостатках рассказано немного здесь.

Искатель

Искатель – маленькая подзорная труба, соосная с основной трубой, как правило с увеличением примерно 6-10 раз. Используется для предварительного наведения на объект.

Окуляр

Окуляр – сменная часть телескопа, через который собственно и ведётся наблюдение. Чем длиннее фокус окуляра , тем меньше увеличение, но зато больше угол зрения. Поэтому полезно иметь их несколько штук разных.
В последние годы всё больше появляется широкоугольных окуляров, с более широким углом зрения. Очень советую обратить на них внимание – за счёт более широкого поля зрения ПРИ ТОЙ ЖЕ КРАТНОСТИ, объекты легче искать, а эффект погружения в бездны космоса гораздо ощутимее.

Есть окуляры с так называемой "юбкой" – с мягким резиновым колечком вокруг. Это очень полезная мелочь.
Во-первых, она работает как ограничитель и не даёт вам упереться глазом в стекло окуляра, с неприятными последствиями как для зрения, так и для оптики.
Во-вторых, резиновая юбка прикрывает глаз от боковых бликов света, а это нужно гораздо чаще, чем хотелось бы, например при наблюдениях с балкона.

Главная характеристика окуляра – его фокусное расстояние f. Чем оно меньше, тем большую кратность обеспечит окуляр.

Окуляры продают как поодиночке, так и наборами.
Можно встретить много грамотных советов по подбору окуляров в зависимости от типа объекта. К этим советам стоит прислушаться, но для начинающих любителей астрономии не так важны мелочи, которые всё равно не видны при отсутствии опыта.
Например, надо очень постараться, чтобы в один и тот же телескоп увидеть разницу между окулярами с фокусным расстояние 9мм и 10 мм. Разница конечно есть, но поверьте: она сотрётся в памяти за время, нужное для замены одного окуляра на другой.
Единственный окуляр, который нужно обязательно иметь – тот, который обеспечивает "равнозрачковое увеличение" именно для вашей модели телескопа. Такой окуляр обеспечивает небольшое увеличение, зато с максимально возможной яркостью. Обычно производитель всегда даёт такой окуляр сразу в комплекте с вашим телескопом – как правило это окуляр с самым большим фокусным расстоянием из тех, что шли в комплекте поставки вашей "трубы".
Всё остальное проще подбирать под конкретный объект на небе.

Поэтому, имеет смысл купить именно набор окуляров – как правло это дешевле и позволяет быстро набраться опыта, и оценить нужность покупки дорогих одиночных окуляров професионального уровня.

Есть окуляры с переменным фокусом, которые позволяют плавно менять изображение – увеличивать и уменьшать его. Качество изображения всё-же лучше у окуляров с постоянным фокусом, но окуляры с переменным фокусом очень удобны когда вы хотите показать в небе что-то своим гостям, не утомляя их долгой сменой окуляров. Или когда у вас самих нет возможностей для долгих наблюдений и хочется хотя бы по-быстрому "пробежаться по небу".
Кроме того, с такими окулярами очень сильно упрощается поиск объектов, ведь вместе с изменением кратности, меняется и угол обзора, то есть диаметр видимого участка неба – стандартный искатель телескопа тогда не очень и нужен.

Цена окуляра Celestron с переменным фокусным расстоянием 8-24 мм, который показан справа, колеблется около 4000 рублей.
Лично на мой взгляд, это нормальная цена (по крайней мере для того экземпляра, который мне удалось попробовать).

Монтировка

Монтировка – это крепление телескопа, обычно на треноге, с двумя поворотными осями. Есть два типа монтировок – азимутальная монтировка и более дорогая экваториальная монтировка. Монтировка Добсона представляет собой разновидность азимутальной монтировки, это поворотная тумба без треноги.

Так же упомянуть "навески", которые крепятся к телескопу.

Светофильтры

Светофильтры используются для разных целей и в самом начале занятий астрономией не стоит ими заморачиваться.
Но, если вы покупаете сразу телескоп с большой апертурой и собираетесь смотреть на Луну, то понадобится лунный фильтр, который затемняет слишком яркое изображение, защищая глаза, при этом он не меняет цвет изображения.

Есть например довольно дорогие фильтры, которые снижают засветку неба, не пропуская определённые длины волн от уличных фонарей. Это может быть полезно, поскольку засветка неба фонарями очень мешает, хотя с точки зрения профессионала получится не совсем "настоящее" изображение. С другой стороны, далеко не кадый способен увидеть эту разницу. Да и потом – лучше увидеть объект немного изменённым, чем вообще никак.
Из-за этой самой засветки многие жители крупных городов часто никогда не видели Млечный Путь. Что уж говорить о туманностях и галактиках.

Приведённый справа фильтр Moon & SkyGlow стоит всего около 400 рублей. Он срезает значительную часть спектра от ртутных и натриевых уличных фонарей. Возможно он и не сравнится с дорогими противофонарными фильтрами за несколько тысяч, но своих денег безусловно стоит.

Линза Барлоу

Линза Барлоу увеличивает кратность телескопа. Это лёгкий путь получить большоее увеличение не меняя сам телескоп.
За это приходится расплачиваться меньшей яркостью изображения, а иногда и внесением дополнительных искажений.
Впрочем, если вы смотрите на Луну, то падение яркости часто даже желательно – её даже нарочно затемняют специальными фильтрами. А те самые искажения изображения из-за дополнительных линз начинающий любитель астрономии просто не заметит – это приходит с опытом.

А пока, – недорогая линза Барлоу с многослойным просветлением стоит всего около 700-900 рублей – копейки, чтобы разобраться что к чему.
Подробнее почитать о линзе Барлоу можно здесь

Диагональные зеркала

Диагональные зеркала перед окуляром часто действительно полезны, особенно для телескопов-рефракторов и в катадиоптриках. Без диагонального зеркала вы будете рассматривать объекты в зените в положении "лёжа на спине" 🙂
Диагональные зеркала бывают двух типов: отклоняющие лучи на 45 или 90 градусов.
В рефлекторах диагональные зеркала как правило не нужны в силу их конструкции, а вот в других типах телескопов без них трудновато.

На втором снимке видно как крепится диагональное зеркало с углом 90° к телескопу и как к нему крепится окуляр.
Здесь хорошо видно, что 90-градусное диагональное зеркало гораздо предпочтительнее при наблюдении в телескоп объектов, находящихся именно в зените.
В этом случае вы смотрите в положении, когда голова находится прямо и нет напряжения шеи, которое неизбежно возникает от неудобного положения, если использовать 45-градусное зеркало.

Есть разные диагональные зеркала для телесопов – в пластмассовом корпусе, в металлическом, более дорогие и менее. Возможно, в них есть какая-то разница, но начинающему любителю астрономии всё-же лучше взять не особо доогое зеркало, например по ссылкам справа. Эти зеркала на момент выкладки были довольно дешёвые и там была бесплатная доставка в Россию – мелочь, а приятно.

Повторюсь, что я противник многих удобств, которые идут в ущерб качеству изображения. Но, с диагональными зеркалами наблюдать в телескопы-рефракторы и катадиоптрики гораздо комфортнее – шея затекает гораздо меньше, а удовольствия больше 🙂

Бинокулярная насадка

Бинокулярная насадка для телескопа – довольно полезная вещь.
Гораздо удобнее рассматривать объект двумя глазами, чем щуриться одним – предмет приобретает ощутимый "объём".

Бинокулярная насадка разщепляет единый световой поток на два отдельных пучка – по одному на каждый глаз.
Легко догадаться, что яркость итогового изображения, попадающая в каждый глаз станет в два раза слабее.
Из этого же следует, что изображение кажется более объёмным по причине более полного восприятия, поскольку о стереоскопичности нет и речи.

Кроме того, будет небольшая потеря яркости из-за оптики в самой биноклярной насадке.
Поэтому, бинокулярные насадки для телескопов разумно использовать в двух случаях:
1) при наблюдениях Луны, ведь её изображение всё-равно приходится затенять при наблюдениях в телескоп;
2) при использовании достаточно больших телескопов – от 300-350мм и более.

Я пробовал бинокулярную насадку при наблюдениях в свой Добсон – это 250мм телескоп-рефлектор.
Простейший расчёт показывает, что при 250мм, на каждый глаз пришлась яркость, обеспечиваемая 176мм зеркалом. И это без учёта потерь в бинокулярной насадке .
Без насадки смотреть на Луну в такую сильную трубу тяжело – изображение слишком яркое.
А с насадкой смотреть заметно удобнее с любыми моими окулярами (6-32 мм), то есть при любом разумном увеличении.

В итоге в 250мм через бинокулярную насадку хорошо видны звёздные поля и некоторые рассеянные скопления звёзд.
В этом случае насадка вполне стоит своих денег, поскольку созерцание звёздных полей приносит не меньше удовольствия, чем прицельное рассматривание галактик. Это становится понятным только после покупки телескопа, потому что до покупки большинство интересуются именно "галактиками", а обзаведясь телескопом, многие буквально заново открывают для себя звёзды.
Шаровые скопления в бинокулярную насадку при таком диаметре телескопа видны уже плоховато, а большинство туманностей с галактиками и без насадки часто видны "на пределе".
Зато, повторюсь, на мой взгляд, – Луна в бинокулярную насадку выглядит просто изумительно!

Времена, когда открытие в науке мог сделать любой желающий, почти полностью остались в прошлом. Всё, что может открыть любитель в химии, физике, биологии — давно уже известно, переписано и посчитано. Астрономия — исключение из этого правила. Ведь это наука о космосе, пространстве неописуемо огромном, в котором невозможно изучить всё, и даже недалеко от Земли ещё существуют неоткрытые объекты. Однако, для того чтобы заниматься астрономией, необходим телескоп — дорогой оптический прибор. Самодельный телескоп своими руками — простая или сложная задача?

Может быть, поможет бинокль?

Начинающему астроному, который только-только начинает присматриваться к звёздному небу, рановато делать телескоп своими руками. Схема для него может показаться слишком сложной. На первых порах можно обойтись и обыкновенным биноклем.

Это не такой уж и несерьёзный прибор, как может показаться, и есть астрономы, которые продолжают пользоваться биноклями, даже став знаменитыми: так, японский астроном Хиякутаке, первооткрыватель кометы, названной его именем, прославился именно своим пристрастием к мощным биноклям.

Для первых шагов начинающего астронома — для того, чтобы понять «моё это, или не моё» — подойдет любой мощный морской бинокль. Чем больше диаметр объективов, тем лучше. В бинокль можно наблюдать Луну (в достаточно внушительных подробностях), разглядеть диски ближних планет, таких, как Венера, Марс или Юпитер, рассмотреть кометы и двойные звёзды.

Нет, всё-таки телескоп!

Если Вы загорелись астрономией всерьёз и всё-таки хотите сделать телескоп своими руками, схема, которую вы выберете, может принадлежать к одной из двух основных категорий: рефракторы (в них используются только линзы) и рефлекторы (используются линзы и зеркала).

Для начинающих рекомендуются рефракторы: это менее мощные, но более простые в изготовлении телескопы. Потом, когда Вы наберетесь опыта в изготовлении рефракторов, сможете попробовать собрать рефлектор — мощный телескоп своими руками.

Чем отличается мощный телескоп?

Что за глупый вопрос — спросите вы. Конечно — увеличением! И будете неправы. Дело в том, что не все небесные тела в принципе возможно увеличить. Например, звёзды вы не увеличите никак: они расположены на расстоянии многих парсек, и с такого расстояния превращаются практически в точки. Никакого приближения не хватит, чтобы разглядеть диск далёкой звезды. «Увеличить» можно только объекты Солнечной системы.

А звёзды, телескоп, прежде всего, делает ярче. И за это его свойство отвечает его первая по важности характеристика — диаметр объектива. Во сколько раз объектив шире, чем зрачок человеческого глаза — во столько раз ярче становятся все светила. Если Вы хотите сделать мощный телескоп своими руками — Вам придется подыскивать, прежде всего, очень большую в диаметре линзу под объектив.

Простейшая схема телескопа-рефрактора

В наиболее простом своём виде телескоп-рефрактор состоит из двух выпуклых (увеличивающих) линз. Первая — большая, направленная на небо — называется объективом, а вторая — маленькая, в которую смотрит астроном, называется окуляром. Самодельный телескоп своими руками следует делать именно по этой схеме, если для Вас это первый опыт.

Объектив телескопа должен иметь оптическую силу в одну диоптрию и как можно больший диаметр. Найти подобную линзу можно, например, в мастерской по изготовлению очков, где из них вырезают стёклышки для очков различной формы. Лучше, если линза будет двояковыпуклой. Если не найдётся двояковыпуклой — можно использовать пару плосковыпуклых линз по полдиоптрии, расположенных одна за другой, выпуклостями в разные стороны, на расстоянии 3 сантиметра друг от друга.

В качестве же окуляра лучше всего сойдёт любая сильная увеличительная линза, в идеале — лупа в окуляре на ручке, какие выпускались раньше. Сойдёт и окуляр от любого оптического прибора заводского изготовления (бинокля, геодезического прибора).

Чтобы узнать, какое увеличение будет давать телескоп, замерьте фокусное расстояние окуляра в сантиметрах. Затем поделите 100 см (фокусное расстояние линзы в 1 диоптрию, то есть объектива) на эту цифру, и получите искомое увеличение.

Закрепите линзы в любой прочной трубе (сойдёт картонная, промазанная клеем и покрашенная изнутри самой чёрной краской, что сможете найти). Окуляр должен иметь возможность скользить вперёд-назад в пределах нескольких сантиметров; это нужно для наведения резкости.

Закрепить телескоп следует в деревянном штативе так называемой монтировки Добсона. Чертёж её легко можно найти в любом поисковике. Это самая простая в изготовлении и в то же время надёжная монтировка для телескопа, почти все телескопы-самоделки используют именно её.

Nav view search

Навигация

Искать

Как устроен телескоп

Подробности Категория: Фотометрия Опубликовано 28.02.2015 20:35 Просмотров: 5076

Телескоп – прибор, с помощью которого наблюдают удалённые объекты. В переводе с греческого «телескоп» означает «далеко» и «наблюдаю».

Для чего же нужен телескоп?

Кто-то думает, что телескоп увеличивает объекты, а кто-то полагает, что он их приближает. Ошибаются и те, и другие. Главная задача телескопа – получить информацию о наблюдаемом объекте, собирая электромагнитное излучение.

Электромагнитное излучение – это не только видимый свет. К электромагнитным волнам относятся ещё и радиоволны, терагерцовое и инфракрасное излучение, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение. Телескопы созданы для всех диапазонов электромагнитного спектра.

Оптический телескоп

Главная задача телескопа – увеличить угол зрения, или видимый угловой размер удалённого объекта.

Угловым размером называют угол между линиями, соединяющими диаметрально противоположные точки наблюдаемого объекта и глаз наблюдателя. Чем дальше находится наблюдаемый объект, тем меньшим будет угол зрения.

Мысленно соединим прямыми линиями две противоположные точки стрелы башенного крана с нашим глазом. Полученный угол и будет углом зрения, или угловым размером. Проделаем такой же эксперимент с краном, стоящим в соседнем дворе. Угловой размер в этом случае будет гораздо меньше, чем в предыдущем. Все объекты кажутся нам большими или маленькими в зависимости от угловых размеров. И чем дальше расположен объект, тем меньшим будет его угловой размер.

Оптический телескоп представляет собой систему, которая изменяет угол наклона оптической оси параллельного пучка света. Такая оптическая система называется афокальной. Её особенность заключается в том, что световые лучи поступают в неё параллельным пучком, а выходят таким же параллельным пучком, но уже под другими углами, отличающимися от углов наблюдения невооружённым глазом.

Афокальная система состоит из объектива и окуляра. Объектив направлен на наблюдаемый объект, а окуляр обращён к глазу наблюдателя. Их располагают таким образом, чтобы передний фокус окуляра совпадал с задним фокусом объектива.

Оптический телескоп собирает и фокусирует электромагнитное излучение видимого спектра. Если в его конструкции используются только линзы, такой телескоп называется рефрактором, или диоптрическим телескопом. Если же только зеркала, то его называют рефлектором, или катаприческим телескопом. Существуют оптические телескопы смешанного типа, в составе которых есть и линзы, и зеркала. Их называют зеркально-линзовыми, или катадиоптрическими.

Прообразом телескопа можно считать зрительную, или подзорную, трубу – оптический прибор для наблюдения за объектами, находящимися на дальнем расстоянии от наблюдателя.

«Классическая» подзорная труба, которой пользовались ещё во времена парусного флота, состояла из объектива и окуляра. Объектив представлял собой положительную собирающую линзу, которая создавала действительное изображение объекта. Увеличенное изображение рассматривалось наблюдателем в окуляр – отрицательную рассеивающую линзу.

Чертежи простейшего оптического телескопа были созданы ещё Леонардо до Винчи в 1509 г. Автором зрительной трубы считают голландского оптика Иоанна Липперсгея, который продемонстрировал своё изобретение в Гааге в 1608 г.

В телескоп зрительную трубу превратил Галилео Галилей в 1609 г. Прибор, созданный им, имел объектив и окуляр и давал 3-хкратное увеличение. Позднее Галилей создал телескоп с 8-кратным увеличением. Но его конструкции имели очень большие размеры. Так, диаметр объектива у телескопа с 32-кратным увеличением был равен 4,5 м, а сам телескоп имел длину около метра.

Название «телескоп» приборам Галилея предложил дать греческий математик Джованни Демизиани в 1611 г.

Именно Галилей первым направил телескоп в небо и увидел пятна на Солнце, горы и кратеры на Луне, рассмотрел звёзды в Млечном пути.

Труба Галилея – пример простейшего телескопа-рефрактора. Объективом в нём служит собирающая линза. В фокальной плоскости (перпендикулярной оптической оси и проходящей через фокус) получается уменьшенное изображение рассматриваемого предмета. Окуляр, представляющий собой рассеивающую линзу, даёт возможность видеть увеличенное изображение. Труба Галилея даёт слабое увеличение удалённого объекта. В современных телескопах не используется, но подобная схема применяется в театральных биноклях.

В 1611 г. немецкий учёный Иоганн Кеплер придумал более совершенную конструкцию. Вместо рассеивающей линзы он поместил в окуляр собирающую линзу. Изображение получалось перевёрнутым. Это создавало неудобства для наблюдения наземных объектов, а для космических объектов это было вполне приемлемо. В таком телескопе за фокусом объектива имелось промежуточное изображение, В него можно было встроить измерительную шкалу или фотопластинку. Такой тип телескопа сразу же нашёл своё применение в астрономии.

В телескопах-рефлекторах собирающим элементом вместо линзы служит вогнутое зеркало, задняя фокальная плоскость которого совмещена с передней фокальной плоскостью окуляра.

Зеркальный телескоп изобрёл Исаак Ньютон в 1667 г. В его конструкции главное зеркало собирает параллельные световые лучи. Чтобы наблюдатель не перекрыл собой световой поток, на пути отражённых лучей ставят плоское, зеркало, которое отклоняет их от оптической оси. Изображение рассматривают в окуляр.

Вместо окуляра можно разместить фотоплёнку или светочувствительную матрицу, которая преобразует проецируемое на неё изображение в аналоговый электрический сигнал или в цифровые данные.

В зеркально-линзовых телескопах объективом служит сферическое зеркало, а система линз компенсирует аберрации – погрешности изображения, причиной которых служит отклонение светового луча от идеального направления. Они существуют в любой реальной оптической системе. В результате аберраций изображение точки размывается и становится нечётким.

Оптические телескопы используют астрономы для наблюдения за небесными светилами.

Но Вселенная посылает на Землю не только свет. Из космоса к нам приходят радиоволны, рентгеновское и гамма-излучение.

Радиотелескоп

Этот телескоп предназначен для приёма радиоволн, излучаемых небесными объектами в Солнечной системе, Галактике и Мегагалактике, определения их пространственной структуры, координат, интенсивности излучения и спектра. Его главные элементы – принимающая антенна и очень чувствительный приёмник – радиометр.

Антенна способна принимать миллиметровые, сантиметровые, дециметровые и метровые волны. Чаще всего это зеркальный отражатель параболической формы, в фокусе которого находится облучатель. Это устройство, в котором собирается радиоизлучение, направленное зеркалом. Далее это излучение передаётся на вход радиометра, где усиливается и преобразуется в форму, удобную для регистрации. Это может быть аналоговый сигнал, который фиксируется самописцем, или цифровой сигнал, записывающийся на жёсткий диск.

Чтобы построить изображение наблюдаемого объекта, радиотелескоп измеряет энергию излучения (яркость) в каждой его точке.

Космические телескопы

Атмосфера Земли пропускает оптическое излучение, инфракрасное и радиоизлучение. А ультрафиолетовое и рентгеновское излучения атмосферой задерживается. Поэтому наблюдать их можно наблюдать только из космоса, установив на искусственных спутниках Земли, космических ракетах или орбитальных станциях.

Рентгеновские телескопы предназначены для наблюдения объектов в рентгеновском спектре, поэтому их устанавливают на искусственных спутниках Земли или космических ракетах, так как земная атмосфера такие лучи не пропускает.

Рентгеновские лучи испускаются звёздами, скоплениями галактик и чёрными дырами.

Функции объектива в рентгеновском телескопе выполняет рентгеновское зеркало. Так как рентгеновское излучение почти полностью проходит через материал или поглощается им, то обычные зеркала в рентгеновских телескопах применять нельзя. Поэтому для фокусировки лучей чаще всего используют зеркала скользящего, или косого, падения, сделанные из металлов.

Кроме рентгеновских телескопов созданы ультрафиолетовые телескопы, работающие в ультрафиолетовом излучении.

Гамма-телескопы

Не все гамма-телескопы размещаются на космических объектах. Существуют наземные телескопы, изучающие космическое гамма-излучение сверхвысоких энергий. Но как зафиксировать гамма-излучение на поверхности Земли, если оно поглощается атмосферой? Оказывается, космические гамма-фотоны сверхвысоких энергий, попав в атмосферу, «выбивают» из атомов вторичные быстрые электроны, которые являются источниками фотонов. Возникает черенковское свечение, которое фиксируется телескопом, находящимся на Земле.