Astronomija in astrofotografija na rodni grudi (3)

Optične cevi - teleskopi

Teleskop je v osnovi sestavljena zbiralna leča (ali konkavno zrcalo) - objektiv, ki tvori sliko, katero dodatno povečamo tako, da jo pogledamo skozi lupo - okular. Tako oddaljeni objekt vidimo pod večjim zornim kotom in je hkrati večja slika še zmeraj skoraj enako svetla (v resnici nekoliko manj, pri opazovanju planetov pa bistveno manj), saj s teleskopom zberemo več svetlobe kot zgolj z zenico očesa, a se le ta svetloba porazdeli po večji površini na očesni mrežnici (teleskop bi tudi lahko delno obravnavali kot povečano oko). Bistvo teleskopa je, da objektiv zbere čim več svetlobe, torej večji je premer leče ali zrcala, bolj razločljiva bo slika. Namreč, z večanjem premera leče ali zrcala teleskopa se tudi veča ločljivost.

Pomembne stvari pri teleskopih:

D = Premer teleskopa (objektiva), največkrat v inčih (tudi v milimetrih).

f = Goriščna razdalja (tudi goríščnica in žaríščna razdálja/dolžína ali žaríščnica) je razdalja gorišča od glavne ravnine leče ali ukrivljenega zrcala.

F = zaslonka je razmerje med goriščno razdaljo in premerom objektiva, tako kot pri fotoaparatu. Večja je odprtina teleskopa (pri enaki goriščni razdalji), manjša je zaslonka, večja je relativna odprtina, svetlejša je slika.

F= f/D

1. Reflektor - Newton teleskop

Newtonov teleskop, imenovan tudi Newtonov reflektor ali samo Newton, je vrsta reflektorskega teleskopa, ki ga je izumil angleški znanstvenik Sir Isaac Newton, z uporabo konkavnega primarnega zrcala in ploščatega diagonalnega sekundarnega zrcala. Newtonov prvi zrcalni teleskop je bil dokončan leta 1668 in je najzgodnejši znani funkcionalni zrcalni teleskop. Newtonov teleskop je zaradi preproste zasnove zelo priljubljen pri amaterskih izdelovalcih teleskopov.

Newtonov teleskop je sestavljen iz primarnega zrcala ali objektiva, običajno parabolične oblike, in manjšega ravnega sekundarnega zrcala. Primarno zrcalo omogoča zbiranje svetlobe iz koničastega dela neba, medtem ko sekundarno zrcalo preusmerja svetlobo iz optične osi pod pravim kotom, tako da jo je mogoče videti z okularjem.

Prednosti:
Nimajo kromatskih aberacij, ki jih najdemo v refrakcijskih teleskopih.
Newtoni so običajno cenejši kot teleskopi primerljive kakovosti drugih vrst.
Ker obstaja le ena površina, ki jo je treba zbrusiti in polirati v zapleteno obliko, je celotna izdelava veliko enostavnejša od drugih zasnov teleskopov.
Lažje je doseči kratko goriščno razmerje, kar vodi do širšega vidnega polja.
Okular se nahaja na zgornjem koncu teleskopa. V kombinaciji s kratkimi f-razmerji lahko to omogoči veliko bolj kompakten sistem pritrditve, zmanjša stroške in poveča prenosljivost.

Slabosti:
Newtoni, tako kot drugi modeli zrcalnih teleskopov, ki uporabljajo parabolična zrcala, trpijo za komo, aberacijo zunaj osi, ki povzroči, da se slike razširijo navznoter in proti optični osi (zvezde proti robu vidnega polja dobijo kometu podobno obliko). Newtoni z goriščnim razmerjem f/6 ali nižjim (na primer f/5) imajo vse hujšo komo za vizualno ali fotografsko uporabo. Primarna zrcala z nizkim goriščnim razmerjem je mogoče kombinirati z lečami, ki popravijo komo, da povečajo ostrino slike v polju (koma korektor).
Newtoni imajo osrednjo oviro zaradi sekundarnega zrcala na poti svetlobe. Ta "ovira" in tudi uklonske konice, ki jih povzroča podporna struktura (pajek) sekundarnega zrcala, zmanjšajo kontrast. Zaradi tega "Pajka" zvezde izgledajo kot, da bi imele svetlobne krake (le optična prevara)
Naslednji problem s katerim se Newtoni soočajo, je kolimacija. Primarno in sekundarno zrcalo se lahko zaradi udarcev, povezanih s transportom in rokovanjem, izogneta poravnavi. To pomeni, da bo morda treba teleskop znova poravnati (kolimirati) vsakič, ko je nastavljen. Druge zasnove, kot so refraktorji in katadioptriki (zlasti Maksutov cassegrains), imajo fiksno kolimacijo.
Za vizualno opazovanje, predvsem na ekvatorialnih nosilcih, lahko usmeritev cevi postavi okular v zelo slab položaj gledanja.

2. Refraktorski teleskop

Refraktorski teleskop (imenovan tudi refraktor) je vrsta optičnega teleskopa, ki uporablja lečo kot objektiv za oblikovanje slike. Delimo jih na AKROMATE (barvna napaka) in APOKROMATE (brez barvne napake). Zasnova refrakcijskega teleskopa je bila prvotno uporabljena v monokularih in astronomskih teleskopih, vendar se uporablja tudi za objektive kamer z dolgim fokusom. Čeprav so bili veliki refrakcijski teleskopi v drugi polovici 19. stoletja zelo priljubljeni, je za večino raziskovalnih namenov refrakcijski teleskop izpodrinil reflektorski teleskop, ki omogoča večje odprtine.
Refraktorji imajo običajno lečo spredaj, nato dolgo cev, nato okular in fokuser zadaj, kjer se izostri pogled teleskopa. Prvotno so imeli teleskopi objektiv iz enega elementa, stoletje kasneje pa so izdelovali leče z dvema in celo tremi elementi.

Refraktorji so bili najzgodnejša vrsta optičnih teleskopov. Prvi zapis o refrakcijskem teleskopu se je pojavil na Nizozemskem okoli leta 1608, ko ga je izdelovalec očal Hans Lippershey iz Middelburga neuspešno poskušal patentirati. Novica o patentu se je hitro razširila in Galileo Galilei, ki se je maja 1609 znašel v Benetkah, je izvedel za izum, izdelal svojo različico in jo uporabil pri astronomskih odkritjih.

Naslednji pomemben korak v razvoju refrakcijskih teleskopov je bil izum akromatične leče, leče z več elementi, ki je pomagala rešiti težave s kromatično aberacijo in omogočala krajše goriščne razdalje. Leta 1733 ga je izumil angleki odvetnik po imenu Chester Moore Hall, čeprav ga je neodvisno izumil in patentiral John Dollond okoli leta 1758. Zasnova je premagala potrebo po zelo dolgih goriščnih razdaljah v refrakcijskih teleskopih z uporabo objektiva iz dveh kosov stekla z različno disperzijo, 'kronsko' in 'kremenovo', za zmanjšanje kromatične in sferične aberacije. Vsaka stran vsakega kosa je brušena in polirana, nato pa sta oba kosa sestavljena skupaj. Akromatske leče so popravljene tako, da izostrijo dve valovni dolžini (običajno rdečo in modro) v isti ravnini.

V poznem 19. stoletju je švicarski optik Pierre-Louis Guinand razvil način za izdelavo kakovostnejših steklenih surovcev, večjih od štirih palcev. To tehnologijo je predal svojemu vajencu Josephu von Fraunhoferju, ki je to tehnologijo še naprej razvijal in prav tako razvil zasnovo Fraunhoferjeve dvojne leče. Preboj v tehnikah izdelave stekla je privedel do velikih refraktorjev 19. stoletja, ki so skozi desetletje postopoma postajali večji in do konca tega stoletja dosegli več kot 1 meter, preden so jih v astronomiji izpodrinili odbojni teleskopi iz posrebrenega stekla.

Akromatski refraktorji imajo to slabost, da se svetloba skozi leče ne izostri v enojno točko, zato dobimo t.i akromatsko napako (ponavadi probleme naredi modra/vijolična barva).

Apokromatski refraktorji imajo objektive, izdelane iz posebnih materialov z izjemno nizko disperzijo. Zasnovani so tako, da izostrijo tri valovne dolžine (običajno rdečo, zeleno in modro) v isti ravnini. Preostala barvna napaka (terciarni spekter) je lahko za red velikosti manjša kot pri akromatski leči. Takšni teleskopi vsebujejo elemente iz fluorita ali posebnega stekla z izjemno nizko disperzijo (ED) v objektivu in proizvajajo zelo ostro sliko, ki je skoraj brez kromatskih aberacij. Zaradi posebnih materialov, potrebnih za izdelavo, so apokromatski refraktorji običajno dražji od teleskopov drugih tipov s primerljivo zaslonko.

3. Katadioptrični teleskop

Katadioptrični optični sistem je tisti, pri katerem sta lom in odboj združena v optični sistem, običajno preko leč (dioptrij) in ukrivljenih zrcal (katoptrikov). Katadioptrične kombinacije se uporabljajo v sistemih za ostrenje, kot so žarometi, žarometi, zgodnji sistemi za ostrenje svetilnikov, optični teleskopi, mikroskopi in teleobjektivi. Drugi optični sistemi, ki uporabljajo leče in zrcala, se imenujejo tudi "katadioptrični", kot so nadzorni katadioptrični senzorji.

Katadioptrične kombinacije so bile uporabljene za številne zgodnje optične sisteme. V dvajsetih letih 19. stoletja je Augustin-Jean Fresnel razvil več katadioptričnih reflektorskih različic svoje Fresnelove leče. Léon Foucault je leta 1859 razvil katadioptrični mikroskop za preprečevanje aberacij pri uporabi leč za slikanje predmetov z visoko močjo. Leta 1876 je francoski inženir A. Mangin izumil tako imenovano Manginovo ogledalo, konkavni stekleni reflektor s srebrno površino na hrbtni strani stekla. Dve površini reflektorja imata različne polmere za popravljanje aberacije sferičnega zrcala. Svetloba gre skozi steklo dvakrat, zaradi česar celoten sistem deluje kot trojna leča. Manginova zrcala so uporabljali v reflektorjih, kjer so proizvajali skoraj pravi vzporedni žarek. Številni katadioptrični teleskopi uporabljajo negativne leče z odsevnim premazom na hrbtni strani, ki se imenujejo "Manginova zrcala", čeprav niso enoelementni objektivi kot prvotni Mangin, nekateri pa so celo pred Manginovim izumom.

Primer razlike fotografije med REFLEKTORJEM (zgoraj) in REFRAKTORJEM (spodaj)

Viri: https://www2.arnes.si/~gljsentvid10/teleskopi.html , https://en.wikipedia.org

Fotografije: Osebna zbirka – https://www.astroberni.org/galerija

Za morebitna vprašanja, predloge ali kritike, pa me lahko kontaktirate na Facebooku, preko elektronske pošte: [email protected] ali pa me pocukate za rokav.