Какие бывают телескопы для наблюдения вселенной. Как выбрать телескоп

Атрибут детства многих поколений наших сограждан - пытливый астроном с неизменной островерхой шапкой и телескопом. Кто-то вырос, а кто-то до сих пор остался романтиком, увлекающимся бесконечным космосом и звездами, в поисках планет, заселенных братьями по разуму. Для таких профессионалов ежегодно выпускается множество моделей данных приборов, виды которых мы и рассмотрим в статье.

Итак, основные их виды:

• линзовые (известные со времен Галилея, рефракторы);
• зеркальные (они же рефлекторы);
• катадиоптрические, являющиеся комбинированными зеркально-линзовыми приборами.

Будем считать, что перед тем как купить телескопВы уже выбрали перечень объектов для изучения, который Вам интересен. Поэтому далее мы остановимся на конструкциях и технических характеристиках, оставив в стороне вопрос их применимости.

Линзовые «глаза астрономов» сделаны на базе двояковыпуклых линз, собирающих отсвет от наблюдаемых объектов в определенном фокусе. Линза преломляет свет определенным образом, поэтому из-за этого её свойства такой прибор ещё известен как рефрактор. Его история богата именами конструкторов. Известен рефрактор:

• Галилея (двояковыпуклая линза - объектив и двояковогнутая - окуляр);
• Кеплера;
• ахроматический (наиболее оптически совершенный).

Его достоинства - простота и надежность конструкции, отличная контрастность и термостабилизация, незагруженность регулировками, возможность наблюдать любые астрономические объекты. К недостаткам можно отнести - высокая удельная стоимость дюйма апертуры по сравнению с другими типами моделей, высокие массо-габаритные показатели, невозможность наблюдать относительно удаленные объекты Солнечной системы.

Врефлекторахвместо линз используются вогнутые, выпуклые зеркала, позволяющие с помощью линзового окуляра в точке фокуса видеть чистое от хроматических и сферических аббераций изображение. К идее разработки и производству такого вида телескопа приложили руку Ньютон, Грегори, Кассегрен, Ричи-Кретьен… В итоге современникам больше известна на практике модель, созданная Исааком Ньютоном.

Купить зеркальный телескоп стоит из-за :

• более чем конкурентной стоимости по сравнению с катадиоптриками и рефракторами;
• сравнительно небольших массо-габаритных показателей;
• возможности наблюдения удаленных туманных астрономических объектов;
• высокого качества изображения (без определенных шумов, хорошей яркости и т.д.)

Препятствием для приобретения могут послужить:

• потеря контрастности из-за конфигурации зеркал;
• медленная термическая стабилизация;
• подверженная прямому воздействию воздуха, пыли, влаги открытая конструкция;
• постоянная необходимость в юстировке либо коллимации, особенно после перевозки прибора на другое место.

Катадиоптрические - оптические устройства, вобравшие в себя лучшие черты рефракторов и рефлекторов. Наибольшим спросом на рынке пользуются такие телескопы, построенные по нескольким схемам. Их наименования даны в соответствии с фамилиями изобретателей - Шмидта-Кассегрена и Максутова-Кассегрена. Оба варианта максимально продуманы, в них реализованы всевозможные приемы защиты от оптических искажений, влияния сторонних факторов - влажности, температуры…

Приобрести катадиоптрический телескоп можно с учетом следующих его позитивных черт :

• отличная универсальность в применимости;
• лучшая корректировка аббераций;
• минимизация влияния сторонних факторов на изображение;
• более низкая стоимость больших апертур по сравнению с конкурентами.

К недостаткам можно отнести:

• долгий процесс термической стабилизации;
• практическая невозможность самостоятельной юстировки;
• высокая стоимость в сегменте оборудования средней и малой «зоркости», т.е. наблюдения за недалеко расположенными объектами.

Какое устройство послужит отличным подарком ребенку, расширяющим его кругозор? Какая покупка может стать началом хобби для человека любого возраста, пола и дохода? Какое занятие, одновременно, требует внимательности и усидчивости и поощряет поездки на природу? Как можно было догадаться из заголовка, эти вопросы относятся к телескопам и любительской астрономии.

Итак, сначала следует подчеркнуть, что телескоп - это такая вещь, которая не особо полезна без соответствующих знаний. В данном случае поможет карта звездного неба, которая может существовать как в электронном виде, так и классическом - бумажном. Надо сказать, что современные астрономические программы позволяют распечатывать карты на бумаге, чтобы их можно было использовать на природе. А с хорошими телескопами может идти в подарок лицензия на такое приложение.

Имея карту, можно узнать, какие объекты в принципе можно наблюдать на небе. Далее, рекомендуем изучить их свойства, что поможет пробудить интерес к самой астрономии, ведь она интересна именно масштабом изучаемых небесных тел.

Характеристики телескопов

Зная разновидности небесных объектов, можно приступать и к разнице телескопов как таковых. Как у любого технического устройства, здесь присутствует набор характеристик, который позволяет понять, какие преимущества и недостатки есть у той или иной модели.

Диаметр объектива

Именно эта характеристика телескопа является главной, а не увеличение, как можно было бы подумать. Почему?

Дело в том, что любой наблюдаемый в оптический телескоп объект является источником света, отраженного или собственного. При этом, если сам объект достаточно яркий, чтобы увидеть его невооруженным взглядом, то его детали будут менее яркими.

Плюс, существуют объекты, которые излучают свет в недостаточном для нашего глаза количестве.

Таким образом, телескоп, или подобный оптический прибор является “усилителем” света, поступающего в наш глаз.

Поэтому основная характеристика телескопа - диаметр апертуры, то есть диаметр объектива. Чем он больше, чем больше информации мы получим с помощью него.

Увеличение телескопа

Равно отношению фокусного расстояния объектива и фокусного расстояния окуляра. Увеличение определяет угол зрения телескопа, то есть сильные увеличения хороши для рассмотрения деталей лун и планет (точечные объекты), а слабые - для просмотра туманностей и прочих протяженных объектов.

Помимо увеличения на угол зрения телескопа влияет поле зрения окуляра, поэтому если вы хотите “расширить обзор” телескопа, возможно, стоит просто подобрать к нему другой окуляр.

Разрешающее увеличение (максимально полезное увеличение)

Равно диаметру объектива в миллиметрах, умноженному на два. Поясним: например, вы хотите разглядеть в телескоп кольца Сатурна. Для этого вам нужно смотреть именно на разрешающее увеличение, то есть, чем больше диаметр объектива, тем больше деталей вы увидите. Простое увеличение не определяет эту возможность.

Фокусное расстояние объектива

От этой характеристики зависит светосила объектива которая равна отношению диаметра к фокусному расстоянию. А светосила, собственно, влияет на настройки камеры при астрофотографии.

Вместе с тем, увеличение светосилы ведет к появлению оптических искажений - аберраций. Как всегда, нужно соблюдать баланс между светосилой и фокусным расстоянием, в зависимости от планируемых задач.

Типы телескопов по оптическому устройству

В случае телескопов окуляр являются сменными. Основная характеристика окуляра - фокусное расстояние, оно влияет на увеличение телескопа, как было упомянуто. Чем меньше фокусное расстояние окуляра, тем больше увеличение телескопа. Однако, при выборе окуляра не стоит превышать максимально полезное увеличение.

Искатель

При рассмотрении фотографий телескопов мы можем заметить маленькую оптическую трубу, которая крепится к основной, параллельно ей. Она и называется искателем.

Несложно догадаться, что служит искатель для наведения телескопа , обладая более широким полем зрения.

Чаще всего встречаются искатели с увеличением и фокусировкой, но бывают и модели с так называемой красной точкой, то есть сделанные по принципу голографического прицела.

Также, искатель может быть снабжен лазерным лучом, который виден в атмосфере и позволяет сориентировать телескоп должным образом.

Линза Барлоу

Этот аксессуар представляет собой линзу, которая размещается перед окуляром и кратно увеличивает фокусное расстояние объектива. Кратность увеличения является основной характеристикой линзы Барлоу.

Теоретически, одна линза Барлоу увеличивает в два раза количество возможных увеличений телескопа с окулярами. Например, если у вас два окуляра, с одной линзой Барлоу будет четыре возможных увеличения.

Кроме того, применение линзы Барлоу увеличивает вынос зрачка окуляра, то есть позволяет использовать большее расстояние между глазом и окуляром при наблюдении.

Но, как и любой дополнительный элемент линза Барлоу вносит в изображение определенные искажения.

Некоторые линзы Барлоу обладают дополнительной функцией переходника на камеру. Для этого на корпусе у них имеется специальная Т-резьба.

Оборачивающие призмы и диагональные зеркала

Призма - еще один аксессуар, который монтируется перед окуляром и служит для того, чтобы видимое изображение стало прямым, то есть не перевернутым и не отзеркаленным.

Диагональные зеркала работают схожим образом, изображение в них становится не первернутым, но остается отзеркаленным по горизонтали, в отличие от призм.

Оба данных типа аксессуаров полезны при наблюдении наземных объектов.

Фильтры

Оптический фильтр - стекло, которое пропускает свет с определенными характеристиками. Фильтры для телескопов устанавливаются на окуляр.

Перечислим, какие бывают фильтры для телескопов (функции многих из них понятны из названия).

1. Солнечные.
2. Лунные.
3. Цветные (зеленые, оранжевые, красные, желтые, фиолетовые).
4. Deep Sky - фильтры. Как правило, пропускают свет в узком диапазоне. Служат для наблюдения объектов глубокого космоса.

Таким образом, любительские телескопы являются модульным устройством, возможности которого можно расширить за счет аксессуаров.

Выводы

Астрономия является не самым распространенным хобби. Это обусловлено тем, что это занятие для увлеченных - несмотря на техническую простоту телескопов, существует множество нюансов, требующих больших знаний предмета.

Кроме того, в наше время люди не так стремятся к космосу, как, например, 50 лет назад. Открытия в области астрономии простираются в области локальных задач и очень далеких объектов. Уже понятно, что уникальных ресурсов, а, тем более, жизни, в ближнем космосе нет.

Немалую роль играет и то, что астрономия мало изучается в школе.

Тем не менее, мы думаем, что эта наука и работа с телескопами могут “зацепить” любого, и вам стоит это проверить. И, как ни странно, заметить что-то новое на небе есть возможность и у любителей.

Наблюдения являются фундаментальными измерениями астрономии как науки. Они сопоставляются с данными и теориями, полученными в лабораториях астрофизиками и другими учеными-физиками для проверки доказуемых предсказаний.

Астрономы находятся в уникальном положении среди ученых, поскольку они не могут проводить эксперименты непосредственно на предметах своих исследований. Астрономы должны ждать фотонов (теперь и других форм неэлектромагнитного излучения), чтобы эти излучения прошли через Вселенную к Земле и человек увидел их с помощью одного из устройств.

Ключ к совершению открытий – наличие соответствующего телескопа в соответствующем месте, чтобы засвидетельствовать эти фотоны и историю их появления.

На протяжении большей части человеческой истории астрономические наблюдения проводились за пределами того, что можно увидеть с помощью глаз.
Некоторые базовые знания, какие бывают телескопы для фундаментальной астрономии или для личного наблюдения будут рассмотрены в этой статье. Подробная информация про эти устройства сконцентрирована на https://www.4glaza.ru/katalog/teleskopy/veber/

Уникальность инструмента для наблюдения небесных объектов

В течение многих лет телескопы использовались для наблюдения небесных объектов. Эти приборы за наблюдением удаленных объектов изменили наше понимание и знания про объекты во Вселенной. Учеными и инженерами проводятся новые разработки, основанные на измерении параметров длины волны, пришедшей с небесных объектов, с улучшенной технологией создания многих видов телескопов.

Существуют различные виды этого инструмента от бытовых оптических изготавливаемых компанией Veber до сложнейших рентгеновских изготавливаемых в интересах управления по аэронавтике и исследованию космического пространства NASA, Европейского космического агентства ESA или Российского Роскосмоса. Изучение различных стадий звезд в деталях может быть сделано с помощью этих приборов, которые используются для конкретных целей.

Эта статья будет касаться вопроса какие бывают телескопы, а также функции и их предназначения для анализа сигналов нашей Вселенной.

История

С семнадцатого века устройства за наблюдениями за небом стали одним из важных инструментов для выявления неожиданных явлений во Вселенной.

Противоречие между традиционной геоцентрической астрономией и теми, кто предпочитал гелиоцентрическую систему Коперника, оказало большое влияние на открытие телескопа.

Первоначально изобретение телескопа было прототипом современных научных приборов, а не изобретением ученых. Прибор дал людям возможность наблюдать вещи, которые человечество никогда не видело прежде, увеличивая человеческие чувства и знание объектов в космическом пространстве. Мастера создали инструмент, который мы называем телескопом. Использование выпуклых и вогнутых объектов для увеличения и уменьшения было известно с древности.

На Западе в конце тринадцатого века линзы стали популярными. Галилей был первым, кто использовал рефракционный прибор в качестве инструмента для наблюдения планет, лун и звезд в 1609 году. Галилей употребил греческий термин “теле” как далеко и “скопейн” как смотреть, для названия инструментов для наблюдения за небом. Галилей доказал, что предсказанная гелиоцентрическая модель Солнечной системы была правильной. Он продемонстрировал, что Венера показала полный набор фаз, подобных Луне. Открытие Галилея также доказало, что модель Птолемея была невозможна из его наблюдений.

Открытия Галилея изменили наше понимание Вселенной благодаря его наблюдениям, сделанным с помощью телескопа. Кроме того новые объекты в небе были обнаружены, когда Галилей использовал оптический инструмент, чтобы доказать гелиоцентрический вид.

Типы телескопов

Длины волн или электромагнитного излучения от объектов Вселенной отличаются. Поэтому приборы за наблюдением удаленных объектов классифицируются по конструкции. Они бывают оптического, рентгеновского, инфракрасного диапазонов, а также радиотелескопы.

Оптические

Оптические телескопы являются наиболее распространенными, поскольку они в основном используются для наблюдения удаленных объектов с видимой частью электромагнитного спектра видимого света. Поскольку видимый свет можно наблюдать с Земли, большинство оптических телескопов могут быть установлены на земле.

Некоторые атмосферные искажения могут привести к тому, что наблюдения не будут точными для профессионалов.

Рентгеновские

Излучение от удаленных объектов и более коротких длин волн обнаруживаются с помощью рентгеновских телескопов которые расположены на космических аппаратах. Их расположение на космических аппаратах связано с те, что атмосфера непрозрачна и поэтому блокирует любые гамма-лучи, рентгеновские лучи, а ультрафиолетовый свет можно использовать только в космосе, поэтому нет рентгеновских телескопов расположенных на земле.

Радиотелескопы

Другими распространенными типами телескопов, которые могут быть установлены на Земле, являются радиотелескопы, которые используются для радиоастрономии. Поскольку они могут принимать радиоволны от Вселенной антенны открыты и относительно большие. Поскольку атмосфера не блокирует радиоволны, радиотелескоп не нужно устанавливать над атмосферой Земли. Радиотелескоп может использоваться для наблюдения таких объектов, как квазары. Чтобы определить космологическое красное смещение можно изучать квазары и галактики с помощью спектроскопии. Это помогает отображать структуру Вселенной, потому что красное смещение пропорционально расстоянию.

Оптические и радиотелескопы часто расположены в горах или за пределами городской черты, поскольку электромагнитное и световое загрязнение от городов может повлиять на результат наблюдений.

Так, например, чтобы не влияли помехи на наблюдение используемое радиотелескопами в гористой местности штата Нью-Мексико, США построено очень много радиотелескопов, которые используются, в основном, для наблюдения протопланетных дисков вокруг молодых звезд и черных дыр. Этот комплекс для наблюдения Вселенной специально был создан за пределами городов, чтобы избежать влияние во время наблюдения при исследовании многих астрономических объектов.

Телескопы на спутниках

Ученые использовали наземные телескопы, чтобы увидеть видимый свет и радиоволны от звезды.
Для изучения Вселенной на всех длинах волн и без размытия и затемнения атмосферы Земли ученые используют спутники с телескопами.

Многие объекты, находящиеся на разных стадиях развития во Вселенной излучают электромагнитные волны, поэтому телескопы различных типов могут предоставлять снимки этих объектов. Ученые могут изучать радиоволны от молодых звезд, чтобы увидеть рождение звезд или смерть звезд, когда используются рентгеновские аппараты, потому что эти звезды часто излучают рентгеновские лучи. Наземные комплексы в этом диапазоне вносят искажения изображений, и при этом невозможно изучать крупномасштабные изображения галактик.

Космическая обсерватория Хаббл с 1991 года является еще одним типичным примером, который может глубоко изучать область неба, чтобы выявить галактики на ранних стадиях их эволюции. Он может собирать более точные и детальные изображения без отсутствия атмосферных искажений.

Другим примером является космическая обсерватория Чандра NASA с 1999 года. С помощью спутниковой обсерватории Чандра составлена карта горячего газа в скоплениях галактик и проводятся исследования черных дыр по всей Вселенной.

Обсерватория Чандра предоставила детальное исследование рентгеновского неба. С помощью этих данных проводится изучение темной энергии и темной материи. Поскольку темные энергия и материя не испускают никакого излучения, устройства наблюдения могут только частично помочь в изучении, потому что они не могут непосредственно наблюдать темные составляющие Вселенной. Для изучения этих объектов ученые построили ряд новых детекторов. Изучение темной энергии и темной материи может быть возможно путем объединения этих новых детекторов в сочетании с телескопами.

Выводы

В выводах какие бывают телескопы можно отметить различные типы этого инструмента, обеспечивающие многочисленные способы изучения звезд, планет и объектов во Вселенной.

Бывают телескопы от недорогих домашних бренда Veber до сложнейших космического базирования.

Различные виды телескопов были разработаны для наблюдения звезд в различных длинах волн по всей Вселенной. Телескопы бывают различны по функциональному применению в астрономии, хотя некоторые объекты, как темная энергия и темная материя не могут быть непосредственно наблюдаемы. Новые технологии в будущем создадут лучшие устройства и инструменты для ученых, чтобы обнаружить неизвестные объекты в нашей Вселенной.

Таким образом, представлено резюме какие бывают телескопы для исследований и открытий во Вселенной для настоящих и будущих поколений.

> Виды телескопов

Все оптические телескопы группируются по виду светособирающего элемента на зеркальные, линзовые и комбинированные. Каждый тип телескопов имеет свои достоинства и недостатки, поэтому, выбирая оптику, нужно принимать во внимание следующие факторы: условия и цели наблюдения, требования к весу и мобильности, цене, уровню аберрации. Охарактеризуем наиболее популярные виды телескопов.

Рефракторы (линзовые телескопы)

Рефракторы – это первые телескопы, изобретенные человеком. В таком телескопе за сбор света отвечает двояковыпуклая линза, которая выступает в роли объектива. Ее действие строится на основном свойстве выпуклых линз – преломлении световых лучей и их сборе в фокусе. Отсюда и название - рефракторы (от латинского refract - преломлять).

Был создан в 1609 году. В нем были использованы две линзы, с помощью которых собиралось максимальное количество звездного света. Первая линза, которая выступала в роли объектива, была выпуклой и служила для сбора и фокусировки света на определенном расстоянии. Вторая линза, играющая роль окуляра, была вогнутой и использовалась для превращения сходящего светового пучка в параллельный. С помощью системы Галилея можно получить прямое, неперевернутое изображение, качество которого сильно страдает от хроматической аберрации. Эффект хроматической аберрации можно увидеть в виде ложного прокрашивания деталей и границ объекта.

Рефрактор Кеплера – более совершенная система, которая была создана в 1611 году. Здесь в роли окуляра использовалась выпуклая линза, в которой передний фокус был совмещен с задним фокусом линзы-объектива. От этого итоговое изображение было перевернутым, что не принципиально для астрономических исследований. Главное преимущество новой системы – возможность установки измерительной сетки внутри трубы в точке фокуса.

Для данной схемы также была характерна хроматическая аберрация, впрочем эффект от нее можно было нивелировать, увеличив фокусное расстояние. Именно поэтому телескопы того времени имели огромное фокусное расстояние с трубой соответствующего размера, что вызывало серьезные трудности при проведении астрономических исследований.

В начале XVIII века появился , который популярен и в сегодняшние дни. Объектив данного прибора сделан из двух линз, изготовленных их различных сортов стекла. Одна линза – собирающая, вторая – рассеивающая. Такая структура позволяет серьезно уменьшить хроматическую и сферическую аберрации. А корпус телескопа остается весьма компактным. Сегодня созданы рефракторы апохроматы, в которых влияние хроматической аберрации сведено к возможному минимуму.

Достоинства рефракторов:

• Простая конструкция, легкость в эксплуатации, надежность;
• Быстрая термостабилизация;
• Нетребовательность к профессиональному обслуживанию;
• Идеален для исследования планет, Луны, двойных звезд;
• Превосходная цветопередача в апохроматическом исполнении, хорошая – в ахроматическом;
• Система без центрального экранирования от диагонального или вторичного зеркала. Отсюда высокая контрастность изображения;
• Отсутствие воздушных потоков в трубе, защита оптики от грязи и пыли;
• Цельная конструкция объектива, не требующая регулировок со стороны астронома.

Недостатки рефракторов:

• Высокая цена;
• Большой вес и габариты;
• Небольшой практический диаметр апертуры;
• Ограниченность в исследовании тусклых и небольших объектов в далеком космосе.

Название зеркальных телескопов – рефлекторов происходит от латинского слова reflectio – отражать. Данный прибор представляет собой телескоп с объективом, в роли которого выступает вогнутое зеркало. Его задача – собирать звездный свет в единой точке. Поместив в данной точке окуляр, можно увидеть изображение.

Один из первых рефлекторов (телескоп Грегори ) был придуман в 1663 году. Данный телескоп с параболическим зеркалом был полностью избавлен от хроматических и сферических аберраций. Свет, собранный зеркалом, отражался от небольшого овального зеркала, который был закреплен перед главным, в котором было небольшое отверстие для вывода светового пучка.

Ньютон был полностью разочарован в телескопах-рефракторах, поэтому одной из главных его разработок стал телескоп-рефлектор, созданный на основе металлического главного зеркала. Он одинаково отражал свет с различными длинами волн, а сферическая форма зеркала делала прибор более доступным даже для самостоятельного изготовления.

В 1672 году ученый-астроном Лорен Кассегрен предложил схему телескопа, который внешне напоминал знаменитый рефлектор Грегори. Но усовершенствованная модель имела несколько серьезных отличий, главное из которых – выпуклое гиперболическое вторичное зеркало, которое позволило сделать телескоп более компактным и свело к минимуму центральное экранирование. Впрочем, традиционный рефлектор Кассегрена оказался нетехнологичным для массового изготовления. Зеркала со сложными поверхностями и неисправленная аберрация комы – основные причины такой непопулярности. Однако модификации данного телескопа используются сегодня по всему миру. К примеру, телескоп Ричи-Кретьена и масса оптических приборов на основе системы Шмидта-Кассегрена и Максутова-Кассегрена .

Сегодня под названием «рефлектор» принято понимать ньютоновский телескоп. Основные его характеристики – это небольшая сферическая аберрация, отсутствие какого-либо хроматизма, а также неизопланатизм – проявление комы вблизи от оси, что связано с неравностью отдельных кольцевых зон апертуры. Из-за этого звезда в телескопе выглядит не как круг, а как некая проекция конуса. При этом, тупая округлая его часть повернута от центра в сторону, а острая – напротив, к центру. Для коррекции эффекта комы используются линзовые корректоры, которые следует фиксировать перед фотокамерой или окуляром.

«Ньютоны» зачастую выполняются на монтировке Добсона, которая отличается практичностью и компактными размерами. Это делает телескоп весьма портативным устройством, несмотря на размеры апертуры.

Достоинства рефлекторов:

Доступная цена;

• Мобильность и компактность;
• Высокая эффективность при наблюдении тусклых объектов в глубоком космосе: туманностей, галактик, звездных скоплений;

Максимально яркие и четкие изображения с минимальным искажением.

Хроматическая аберрация сведена к нулю.

Недостатки рефлекторов:

• Растяжка вторичного зеркала, центральное экранирование. Отсюда – низкая контрастность изображения;
• Термостабилизация большого стеклянного зеркала занимает много времени;
• Открытая труба без защиты от тепла и пыли. Отсюда – низкое качество изображения;
• Требуется регулярная коллимация и юстировка, которые могут утрачиваться во время использования или перевозки.

Для исправления аберрации и построения изображения катадиоптрические телескопы применяют как зеркала, так и линзы. Набольшим спросом сегодня пользуются два типа таких телескопов: на схеме Шмидт-Кассегрена и Максутов-Кассегрена.

Конструкция приборов Шмидта-Кассегрена (ШК) состоит из сферических главного и вторичного зеркал. При этом сферическая аберрация корректируется полноапертурной пластиной Шмидта, которая установлена на входе в трубу. Однако здесь сохраняются некоторые остаточные аберрации в виде комы и кривизны поля. Их исправление возможно при использовании линзовых корректоров, которые особенно актуальны в астрофотографии.

Основные достоинства приборов такого типа касаются минимального веса и короткой трубы при сохранении внушительного диаметра апертуры и фокусного расстояния. Вместе с тем, для данных моделей не характерны растяжки крепления вторичного зеркала, а особая конструкция трубы исключает проникновение внутрь воздуха и пыли.

Разработка системы Максутова-Кассегрена (МК) принадлежит советскому инженеру-оптику Д. Максутову. Конструкция такого телескопа оснащена сферическими зеркалами, а за коррекцию аберраций отвечает полноапертурный линзовый корректор, в роли которой выступает выпукло-вогнутая линза – мениск. Именно поэтому такое оптическое оборудование часто называют менисковым рефлектором.

К достоинствам МК относится возможность корректировки практически любой аберрации с помощью подбора основных параметров. Единственное исключение – это сферическая аберрация высшего порядка. Всё это делает схему популярной среди производителей и любителей астрономии.

Действительно, при прочих равных условиях система МК дает более качественные и четкие изображения, чем схема ШК. Однако у более габаритных телескопах МК продолжительнее период термостабилизации, поскольку толстый мениск теряет температуру гораздо медленнее. Кроме того, МК более чувствительны к жесткости крепления корректора, поэтому конструкция телескопа обладает большим весом. С этим связана высокая популярность систем МК с малыми и средними апертурами и систем ШК со средними и большими апертурами.

Кроме того, разработаны катадиоптрические системы Максутова-Ньютона и Шмидта-Ньютона, конструкция которых создана специально для исправления аберраций. Они сохранили ньютоновские габариты, но вес их существенно возрос. Особенно это касается менисковых корректоров.

Достоинства

• Универсальность. Могут использоваться и для наземных, и для космических наблюдений;
• Повышенный уровень исправления аберрации;
• Защита от пыли и тепловых потоков;
• Компактные размеры;
• Доступная цена.

Недостатки катадиоптрических телескопов:

• Долгий период термостабилизации, что особенно актуально для телескопов с менисковым корректором;
• Сложность конструкции, которая вызывает трудности при установке и самостоятельной юстировке.

Главные части в телескопе - объектив и окуляр. Объектив направляют в сторону объекта, который хотят наблюдать, а в окуляр смотрят глазом.

Существует три основных типа оптических систем телескопов – рефрактор (с линзовым объективом), рефлектор (с зеркальным объективом) и зеркально-линзовый телескоп.

Телескоп-рефрактор имеет в качестве объектива линзу в передней части трубы. Чем больше диаметр линзы, тем ярче кажется небесный объект в поле зрения, тем более слабый объект можно заметить в этот телескоп. Как правило, объектив рефрактора представляет собой не одиночную линзу, а систему линз. Они изготовляются из разных сортов стекла и склеиваются между собой специальным клеем. Это делается для того, чтобы уменьшить искажения в изображении. Эти искажения называются аберрациями. Аберрациями обладает любая линза. Главные из них – сферическая аберрация и хроматическая аберрация.

Сферическая аберрация заключается в том, что края линзы сильнее отклоняют световые лучи, чем середина. Иными словами, лучи света, пройдя через линзу, не сходятся в одном месте. А нам очень важно, чтобы лучи сходились в одной точке. Ведь от этого зависит чёткость изображения. Но это еще полбеды. Ты знаешь, что белый свет является составным – в него входят лучи всех цветов радуги. В этом легко убедиться с помощью стеклянной призмы. Направим на неё узкий луч белого света. Мы увидим, что белый луч, во-первых, разложится на несколько цветных лучей, и, во-вторых преломится, т.е. изменит направление. Но самое важное то, что лучи разного цвета преломляются по-разному – красные отклоняются меньше, а синие – больше. Линза тоже своего рода призма. И она неодинаково фокусирует лучи разных цветов – синие собираются в точку ближе к линзе, красные – дальше от неё.

Изображение, даваемое линзой, всегда слегка окрашено по краям радужной каймой. Так проявляет себя хроматическая аберрация.

Чтобы уменьшить сферическую и хроматическую аберрации, средневековые астрономы придумали делать линзы с очень большим фокусным расстоянием. Фокусное расстояние – это расстояние от центра линзы до фокуса , т.е. точки, где происходит пересечение преломленных лучей света (на самом деле в фокусе получается крошечное изображение предмета). Задача объектива - собрать побольше света от небесного объекта и построить крошечное и чёткое изображение этого предмета в фокусе.

Польский астроном XVII века Ян Гевелий изготавливал телескопы длиной 50 метров. Зачем? Чтобы не так сильно сказывались аберрации, т.е. чтобы получить возможно более чёткое и неокрашенное изображение небесного объекта. Конечно, работать с таким рефрактором было очень неудобно. Поэтому Гевелий, хотя и был трудолюбивым астрономом, многого не смог открыть.

Впоследствии оптики придумали делать объектив не из одной, а из двух линз. Причём так подбирали сорта стекол и кривизну их поверхностей, что аберрации одной линзы гасили, компенсировали аберрации другой линзы.

Так появился сложный объектив. Рефракторы сразу уменьшились в размерах. Зачем делать длинный телескоп, если качественный объектив можно сделать более короткофокусным? Именно поэтому в детских телескопах такое плохое изображение – ведь там используется в качестве объектива всего одна линза. А нужно минимум две. Одна линза стоит дешевле, чем две, поэтому детские телескопы так дешевы. Но всё-таки, какие бы стёкла оптики ни подбирали для объективов, совсем избежать хроматической аберрации не удаётся. Поэтому в рефракторах всегда есть небольшой синий ореол вокруг изображения. Однако в целом, рефракторы среди телескопов других систем дают самое чёткое изображение.

Ты должен остановить свой выбор на рефракторе, если собираешься наблюдать подробности небесных объектов – горы и кратеры на Луне, полосы и Большое Красное Пятно на Юпитере, кольца Сатурна, двойные звёзды, шаровые звёздные скопления и т.п. Бледные, размытые объекты – туманности, галактики, кометы – нужно наблюдать в телескоп-рефлектор .

В рефлекторе свет собирается не линзой, а вогнутым зеркалом определённой кривизны. Зеркало изготовить проще, чем линзу, потому что приходится шлифовать только одну поверхность. К тому же, для линз нужно особое качественное стекло, а для зеркал подходит любое стекло. Поэтому рефлекторы в целом стоят дешевле рефракторов с таким же диаметром линзы. Многие любители астрономии сами строят неплохие рефлекторы. Главное преимущество рефлектора в том, что зеркало не даёт хроматической аберрации. Первый в истории рефлектор создал Исаак Ньютон в XVIII веке. Этот английский учёный первым заметил, что вогнутое зеркало одинаково отражает лучи всех цветов и может создавать неокрашенное изображение. Ньютон разработал оптическую систему телескопа, которую принято называть Ньютоновской. Рефлекторы системы Ньютона изготовляются сегодня промышленным способом во многих странах мира.

Самый большой рефлектор системы Ньютона в XVIII веке построил английский астроном Вильям Гершель. Диаметр вогнутого зеркала был 122 см, а длина трубы телескопа – 12 метров. Конечно, телескоп неуклюжий, но всё-таки это уже не 50-метровый рефрактор Гевелия. Со своим телескопом Гершель совершил много замечательных открытий. Одно из самых важных – открытие планеты Уран.

Посмотрим на ход лучей в системе рефрактора и рефлектора.

В рефракторе свет проходит через линзу и непосредственно попадает в окуляр и дальше в глаз наблюдателя. В рефлекторе свет отражается от вогнутого зеркала и направляется сначала на плоское зеркало, установленное в верхней части трубы, и только потом попадает в окуляр и глаз. В рефлекторе, таким образом, работает два зеркала – одно вогнутое (главное), другое плоское (диагональное). Задача главного зеркала такая же, как у линзового объектива - собирать свет и строить крошечное и чёткое изображение в фокусе.

Плоское (диагональное) зеркало держится на специальных растяжках (как правило, их 4 штуки) в передней части трубы. А теперь представь: свет попадает в трубу телескопа, часть света загораживает плоское зеркало и растяжки. В результате на главное вогнутое зеркало попадает меньше света, чем могло попасть. Это называется центральным экранированием. Центральное экранирование приводит к потере чёткости изображения.

Наконец, познакомимся с зеркально-линзовыми телескопами . Они сочетают в себе элементы и рефрактора и рефлектора. Там есть и вогнутое зеркало, и линза в передней части трубы. Как правило, задняя часть этой линзы посеребрена. Этот серебристый кружок играет роль дополнительного зеркала. Ход световых лучей в зеркально-линзовых телескопах сложнее. Свет проходит через переднюю линзу, затем попадает на вогнутое зеркало, отражается от него, идёт обратно к передней линзе, отражается от серебристого кружка, идёт обратно к вогнутому зеркалу и проходит сквозь отверстие в этом зеркале. И только после этого свет попадает в окуляр и глаз наблюдателя. Световой поток внутри трубы три раза меняет направление. Поэтому зеркально-линзовые телескопы так компактны. Если у тебя мало места на балконе, то свой выбор нужно остановить именно на таком телескопе.

Существует несколько оптических систем зеркально-линзовых телескопов. Например, телескоп системы Максутова, Шмидта, Кассегрена, Клевцова. Каждый из этих оптиков по-своему решает основные недостатки зеркально-линзового телескопа. Что же это за недостатки? Во-первых, много оптических поверхностей. Давай посчитаем: как минимум 6, и на каждой из них теряется часть света (к сведению, в рефракторе и рефлекторе их по 4). В нутри такого телескопа теряется много света. Если рефрактор способен пропускать 92% попадающего в него света от небесного объекта, то через зеркально-линзовый телескоп проходит только 55% света. Иными словами, объекты в такой телескоп выглядят более тусклыми по сравнению с рефрактором с таким же диаметром объектива. Поэтому зеркально-линзовые телескопы лучше использовать для ярких объектов – Луны и планет. Но, учитывая центральное экранирование из-за зеркала на передней линзе, приходится признать, что чёткость изображения также ниже, чем в рефракторе. Во-вторых, и линза, и вогнутое зеркало создают свои аберрации. Поэтому качественный зеркально-линзовый телескоп стоит довольно дорого.

Увеличение телескопа. Чтобы найти увеличение телескопа, нужно фокусное расстояние объектива разделить на фокусное расстояние окуляра. Например, объектив имеет фокусное расстояние 1 м (1 000 мм), при этом у нас в распоряжении три окуляра с фокусными расстояниями 5 см (50 мм), 2 см (20 мм) и 1 см (10 мм). Меняя эти окуляры, мы получим три увеличения:

Обрати внимание, если мы берём фокусное расстояние объектива в мм, то и фокусное расстояние окуляра тоже в мм.

Казалось бы, если брать всё более короткофокусные окуляры, то можно получать всё большие увеличения. Например, окуляр с фокусным расстоянием 1 мм дал бы с нашим объективом увеличение 1 000 крат. Однако изготовить такой окуляр с высокой точностью очень сложно, да и нет необходимости. При наземных наблюдениях использовать увеличение более 500 крат не удаётся из-за атмосферных помех. Даже если поставить увеличение в 500 крат, атмосферные течения так сильно портят изображение, что на нём нельзя рассмотреть ничего нового. Как правило, наблюдения проводят с увеличением максимум 200-300 крат.

Несмотря на применение больших увеличений, звёзды в телескоп всё равно выглядят точками . Причина - колоссальная удалённость звёзд от Земли. Однако, телескоп позволяет увидеть невидимые глазом звёзды, т.к. собирает больше света, чем человеческий глаз. Звёзды в телескоп выглядят ярче, у них лучше различаются оттенки, а также сильнее заметно мерцание, вызываемое земной атмосферой.

Максимальное и минимальное полезные увеличения телескопа. Одно из назначений телескопа в том, чтобы собрать побольше света от небесного объекта. Чем больше света пройдёт через объектив телескопа, тем ярче будет выглядеть объект в поле зрения. Это особенно важно при наблюдении туманных объектов - туманностей, галактик, комет. При этом нужно, чтобы весь собранный свет попал в глаз наблюдателя.

Максимальный диаметр зрачка человеческого глаза 6 мм. Если выходящий из окуляра световой пучок (т.н. выходной зрачок ) будет шире 6 мм, значит, часть света в глаз не попадёт. Следовательно, нужно использовать такой окуляр, который даёт выходной зрачок не шире 6 мм. При этом телескоп даст минимальное полезное увеличение. Его рассчитывают так: диаметр объектива (в мм) делят на 6 мм. Например, если диаметр объектива 120 мм, то минимальное полезное увеличение будет 20 крат. Ещё меньшее увеличение на этом телескопе использовать нерационально, так как выходной зрачок будет больше 6 мм.

Запомни закономерность: чем меньше увеличение телескопа, тем больше выходной зрачок (и наоборот).

Минимальное полезное увеличение телескопа ещё называют равнозрачковым , потому что выходной зрачок окуляра совпадает с максимальным диаметром зрачка человека - 6 мм.

Чтобы найти максимальное полезное увеличение телескопа, нужно диаметр объектива (в мм) умножить на 1,5. Если диаметр объектива 120 мм, то получим максимальное полезное увеличение 180 крат. Большее увеличение на этом телескопе получить можно, но это будет бесполезно, т.к. новых деталей выявить не удастся из-за появления дифракционных картин. При наблюдении двойных звёзд иногда используют увеличение, численно равное удвоенному диаметру объектива (в мм).

Таким образом, на телескопе с диаметром объектива 120 мм имеет смысл использовать увеличения от 20 до 180 крат.

Существует т.н. проницающее увеличение. Считают, что при его использовании достигается наилучшее проницание - становятся видны самые слабые звёзды, доступные для данного телескопа. Проницающее увеличение используют для наблюдения звёздных скоплений и спутников планет. Чтобы его найти, нужно диаметр объектива (в мм) разделить на 0,7.

В телескопах совместно с окуляром иногда применяют т.н. линзу Барлоу , представляющую собой рассеивающую линзу. Если линза Барлоу двухкратная (2х), то она как бы увеличивает фокусное расстояние объектива в 2 раза (3-кратная линза Барлоу - в 3 раза). Если, например, у объектива фокусное расстояние равно 1 000 мм, то с использованием 2-кратной линзы Барлоу и окуляра с фокусным рассоянием 10 мм мы получим увеличение 200 крат. Таким образом, линза Барлоу служит для повышения увеличения. Конечно, эта линза вносит в общую картину свои аберрации, поэтому при выявлении мелких деталей на Луне, Солнце, планетах от этой линзы лучше отказаться.

Подробнее смотри

Телескоп, оборудованный для фотографии небесных объектов, называется астрографом . В нём вместо окуляра используется приёмник излучения (раньше это была фотопластинка, фотоплёнка, сегодня - приборы с зарядовой связью). Светочувствительный элемент приёмника излучения располагается в фокусе объектива, так что крошечное изображение предмета запечатлевается. Сегодня астрограф непременно используется в сочетании с компьютером.