Rambler's Top100 Н о в о е ! Статьи Помощь Магазин Корзина Форум
Поиск:  
PhotoWeb.ru ТЦ "Новый Колизей": 288-45-17
ТД "Джет": 243-21-33
      
  Что новенького?
  Новый релиз: Новая серия легких и компактных биноклей с Porro-призмой PENTAX UCF R  
подробнее...  
  Новый релиз: PENTAX представляет новые компактные влагозащищенные бинокли с Roof-призмой серии DCF XP для наблюдений в экстремальных условиях.  
подробнее...  
  Новый релиз: Две новые цифровые фотокамеры от Nikon COOLPIX 2200 и COOLPIX 3200  
подробнее...  
  Новогоднее предложение! Спешите!!!  
подробнее...  
  Новый релиз: Корпорация PENTAX представляет два новых карманных бинокля с roof-призмой серии FB Lite: FB-7 Lite и FB-9 Lite.  
подробнее...  
  Новый релиз: Цифровая фотокамера с широким кругозором PENTAX Optio33LF  
подробнее...  
все новости >>
  Что купить?
Canon
 
Minolta
 
Nikon
 
Olympus
 
Pentax
 
Цифровая фототехника
 
все товары >>
  Пообщаемся?
Форум PhotoWeb.Ru подробнее...
 


dmtoy.ru

  подробнее...
 
Письмо на PhotoWeb.Ru подробнее...
 
Главная страница / Статьи / Оптика / Телескопы / Телескопы: вопросы и ответы Версия для печати
 

Телескопы: вопросы и ответы

Появлению этих поянений я обязан Андрею Отрощенко, который любезно прояснил мне бестолковому все , что я не понял или не смог представить. Заметка составлена в виде беспорядочно набросанных вопросов и ответов на них. Рекомендую при интересе прочитать все, так как все непонятное мне (а я, вообщем обычный ничего не понимающий в астрономии человек) описано.

Какие системы телескопов бывают и в чем сложности и особенности в их конструкции? Какие основные параметры телескопов?

Системы телескопов

            Во-первых, телескопы подразделяются на рефракторы и рефлекторы. Рефракторы это телескопы, в которых объектив сделан на основе линзы. Из-за большого фокусного расстояния астрономических объективов, для них очень важно отсутствие хроматической аберрации (разное фокусное расстояние для лучей разного цвета).
            Поэтому даже в средненьких рефракторах объектив состоит из двух линз (выпуклой и вогнутой) из разных сортов стекла. Выпуклая чаще всего – крон, в вогнутая – флинт. Больше двух линз в этих объективах не бывает, так как лишняя линза – это 2 отражающие (и рассеивающие) поверхности, а астрономический объектив не должен терять "ни грамма" света – ведь сам объект съемки предельно слаб. Выдержки часто измеряются часами, и каждая лишняя минута – нож острый. Ведь могут набежать облака...
           Рефлекторы, соответственно, это телескопы, у которых главный фокусирующий элемент (объектив) сделан на основе зеркала. Естественно, для таких объективов фокусное расстояние вообще (даже теоретически) не зависит от цвета света. Это очень важное преимущество. Кроме того, любое стекло имеет цвет (на некоторых длинах волн стекло поглощает), а хорошее зеркало страдает этим недостатком значительно меньше. Вдобавок к этому поверхность одна, и она ДОЛЖНА отражать (в отличие от линзы, которая отражать НЕ должна).

            На сегодняшний день серьезные инструменты делаются только по схеме рефлектора. Рефракторы – это "младшие" инструменты.

            Еще одна причина, по которой рефлекторы "победили", состоит в том, что зеркало легче закрепить так, чтобы оно не гнулось при изменении положения телескопа. Попробуйте представить себе, как можно закрепить линзу диаметром 1 метр и более так, чтобы она не провисала! Ведь крепить ее можно только за края, а зеркало можно просто наклеить на любую твердую плиту.
            Во-вторых: Рефлекторы подразделяются по способу выведения создаваемого ими изображения. Ведь если не предпринять специальных мер, созданное изображение окажется прямо перед зеркалом. И вот тут возникают названия "Кассегрен" и "Ньютон".
            В телескопе системы Кассегрена перед главным зеркалом тем или иным способом располагают добавочное выпуклое (гораздо реже плоское) зеркало, отбрасывающее падающий на него от главного зеркала свет, обратно к главному зеркалу (на его центр, точнее за его центр). В главном зеркале делается отверстие, сквозь которое этот свет выходит к окуляру или пленке. Известные фотообъективы МТО-1000 и МТО-500 сделаны по этой схеме.
            Добавочное зеркало в них закреплено на входном мениске (линзе). В крупных телескопах добавочное зеркало держится на стальных растяжках, закрепленных у входного отверстия трубы. В телескопах системы Ньютона (а такие сейчас тоже продаются, судя по данным в Интернете) тоже есть добавочное зеркальце, но оно чаще плоское и его плоскость расположена под 45 градусов к оси трубы. Такое зеркало отбрасывает свет от главного зеркала не на главное зеркало, а в сторону, под 90 градусов к оси трубы. Обычно такое зеркало расположено ближе к входному отверстию трубы и наблюдатель (или фотокамера) располагаются не за главным зеркалом (как в системе Кассегрена), а перед ним, сбоку от трубы.

Теперь несколько слов о главных характеристиках

            Для астрономических объективов это диаметр и фокусное расстояние. Фокусное расстояние определяет размер получаемого изображения. Например, Луна на пленке получается размером всего 0.87мм при фокусном расстоянии 100мм и 8.7мм при фокусном расстоянии 1000мм. Ясно почему второй случай гораздо предпочтительней. Диаметр чрезвычайно важен по двум причинам: чем больше диаметр, тем больше света собирает объектив, тем более слабые объекты позволяет увидеть или снять объектив. И второе – от диаметра объектива напрямую зависит разрешающая сила объектива. Практическая формула

Разрешающая сила (в угл. секундах) = 142 / Диаметр (в мм.)

Например, объектив диаметром 90 мм позволит разглядеть две звезды, если между ними всего 1.6 угловой секунды.

            Другой пример – этот же объектив позволит разглядеть 10 объектов вдоль диаметра Сатурна, так как видимый диаметр Сатурна около 16 угловых секунд. Объектив диаметром 180 мм позволит разглядеть уже до 20 деталей. Но тут есть предел, обусловленный тем, что мы смотрим на звезды и планеты сквозь воздух, который "дрожит". На практике это означает, что рассмотреть удается только объекты, расположенные не ближе 0.3 угл. сек. друг от друга. Конечно, в некоторые спокойные ночи будет видно и получше. Во всяком случае, объективы диаметром более 500 мм делаются только для того, чтобы собрать побольше света.
            Единственное, известное мне исключение, это "телескоп Хаббла" (тот, который летает в космосе). Этот телеском имеет зеркало диаметром около метра и использует его разрешающую силу полностью. Ведь он "смотрит" на звезды не через воздух. Там дрожать нечему.

            Мне, в свое время, было любопытно сравнить эти формулы с тем, что я читал в характеристиках фотографических объективов. И выяснилась удивительная вещь! Возьмем фотографический объектив с фокусным расстоянием 135 мм и светосилой 4 (довольно обычный, не правда ли?). Предположим, что он спроектирован и изготовлен по астрономическим канонам. Тогда его разрешающая сила составит около 4 угловых секунд (142/33). А это значит, что он способен "прорисовать" примерно 375 отдельных точек на один миллиметр пленки! Меня это впечатляет, а Вас нет? Насколько я помню, в характеристиках объективов приводятся числа на порядок меньше. 100 линий на мм – это уже много, обычно меньше.
            Одна из причин, состоит в том, что для фотографических объективов важна глубина резкости, а при расчете астрономических объективов этот параметр вообще не рассматривается. Все объекты на одном расстоянии – "на бесконечности". При расчете фотографических объективов сознательно проигрывают в разрешающей силе (все равно, обычные пленки не смогут столько линий прорисовать), зато получают заметную глубину резкости. У астрономических объективов глубины резкости практически нет!

            В-третьих:
            Раньше качественные объективы (особенно зеркальные – рефлекторы) были очень дорогими, так как при их изготовлении приходилось вытачивать несферические поверхности (известно, что идеально фокусирует параболическое зеркало, а сферическое нет). Сферическое зеркало гораздо дешевле, так как оно при шлифовке получается наиболее естественным образом. Зато сферическое зеркало одинаково хорошо (или одинаково плохо) фокусирует лучи, пришедшие от звезды, находящейся на оси телескопа, и от звезды, расположенной немного в стороне (на краю поля зрения). Параболическое зеркало идеально фокусирует лучи только от звезды, находящейся в центре поля зрения. На краях поля зрения при большом увеличении видно, что у звезд появляются "хвостики" на манер кометы. Этот эффект получил название аберрация "кома" (кома – комета).

            Максутову удалось создать зеркальный объектив, который идеально фокусирует лучи в центре поля зрения, на основе сферического зеркала. Для этого он добавил перед зеркалом вогнуто-выпуклое стекло ("мениск"). Кривизна обеих поверхностей мениска одинакова, и подбирается таким образом, чтобы скомпенсировать неидеальность фокусировки сферическим зеркалом. А раз зеркало сферическое, оно фокусирует одинаково хорошо и в центре поля зрения и по краям. Получается дешево и отлично. Объективы MTO-1000, MTO-500, 3M5A, сделаны именно по этой схеме – схеме Максутова. Объективы телескопов ETX Astro, ETX 90, Questar Standard, ... сделаны по этой же схеме.

            Естественно, я рассказал только о самых распространенных терминах и моделях. Часто продаются для любителей и телескопы системы Шмидта. Это – рефлекторы, Кассегрены, типа Максутова (последнее не совсем верно, специалисты скажут, что вообще неверно, но различия гораздо глубже, чем это можно рассказать в этом и так уже слишком длинном письме).

Основные характеристики телескопов

            Для всех телескопов важной характеристикой является "тип установки" - азимутальная или экваториальная. Имеется ввиду направление осей вращения трубы телескопа.

            При азимутальной установке оси вращения располагаются вертикально (вращение по азимуту) и горизонтально (изменение высоты над горизонтом). Такая установка удобна для наблюдения за объектами земного происхождения.

            Экваториальная установка же установка обеспечивает удобное наблюдение небесных объектов. Ее оси вращения должны быть расположены наклонно. Одна из осей должна смотреть на северный полюс (в полу градусе от Полярной звезды). Соответственно, эта ось расположена не вертикально, а под углом к горизонту, равным географической широте места наблюдения. Отсюда более жесткие требования к узлу крепления трубы телескопа.
            Представьте себе, что вы хотите смотреть на звезду, расположенную над самым горизонтом на юге. С азимутальной установкой - нет проблем. Труба будет расположена горизонтально, параллельно основанию телескопа и ничто загораживать обзор не будет.
            В экваториальной установке основание "завалено" в северную сторону. Поэтому труба должна будет смотреть "под" плоскость основания.
            Соответственно, основание не должно загораживать обзор. Естественно, в телескопе с экваториальной установкой должна быть регулировка угла наклона основания телескопа, чтобы можно было направить ось вращения точно на северный полюс (на небе) независимо от места наблюдения и перекоса фундамента.

Более популярное объяснение монтировок(азимутальной и экваториальной), или способов управления телескопом, точнее способов слежения за астрономическими объектами. После этого объяснения даже я все понял.

            На самом деле все очень просто. Представьте себе, что Вы стоите посреди чистого поля. Вы - телескоп. Ваша "установка" - самая настоящая азимутальная. Чтобы "навестись" на объект, Вам надо повернуться вокруг своей оси лицом к объекту (наводка по азимуту), и задрать голову вверх до тех пор, пока глаза не станут смотреть на выбранный объект (наводка по углу над горизонтом). Вы смотрите и смотрите, час за часом, на Ваш объект. При этом Вам приходится не только разворачиваться вслед за объектом, но и больше или меньше задирать голову, так как объект (например Солнце) "встает", или "заходит". Так же и телескоп на азимутальной установке. Для слежения за суточным (из-за вращения Земли) движением надо будет как разворачивать его вокруг вертикальной оси, так и менять угол над горизонтом. Единственное место, где любой объект на небе перестает менять высоту над горизонтом - направление на юг - север.

            Теперь Вы опять посреди чистого поля, но Вам не хочется одновременно крутиться и менять изгиб шеи. Для этого придется принять другое положение - соответствующее экваториальной установке. Для этого достаточно наклониться (сохраняя туловище прямым) в северную сторону так, чтобы линия от ступней к голове, если ее продолжить дальше, уперлась бы в район Полярной звезды. После этого для отслеживания суточного вращения будет достаточно направить свой взгляд на объект и после этого только переступать ногами, не меняя изгиба шеи. Реально это можно сделать только на экваторе, так как там Полярная звезда видна прямо на горизонте, и для того, чтобы принять правильное положение, надо будет просто лечь на землю, вытянувшись в направлении север - юг.
            После этого для отслеживания какой-либо звезды будет достаточно просто перекатываться с боку на бок. А "степень задирания" головы меняться не будет. Теперь попробуйте представить себе, что лежа на экваторе вы пытаетесь посмотреть на какую-нибудь южную звезду. Вам придется наклонить голову к груди. И тут может помешать одно из двух - или подбородок упрется в грудь и придется привстать на локтях, или живот помешает :-)).

            Вот так же и с телескопом на экваториальной установке. Либо труба телескопа упирается в основание и не может довернуться, либо труба доворачивается, но объектив смотрит на основание телескопа (между рогами вилки, в которой укреплена труба), а оно не прозрачно :-)).
            Короче - при азимутальной установке легко направить телескоп в любую точку неба, но для сопровождения звезды надо корректировать положение сразу вокруг двух осей (исключение - телескоп расположен на северном или южном полюсе).
            А при экваториальной установке легко сопровождать объект - достаточно доворачивать вслед за объектом вокруг оси, направленной в район Полярной звезды, но зато некоторые места на небе могут оказаться просто недоступными для наблюдения. Самое плохое для экваториальной установки место - экватор Земли.

            Может быть, легче всего это будет понять, если сообразить, что экваториальная установка получается из азимутальной просто наклоном всего телескопа (со штативом вместе) в сторону полюса.
            Обычный азимутальный телескоп не может посмотреть "под себя" - - не так ли? Но на экваторе этот телескоп придется положить на бок, для того, чтобы установка стала экваториальной. Значит "смотреть под себя" превратится в "смотреть на полярную область неба" (южную или северную - как положить).
           Именно из-за этих трудностей, после изобретения компьютеров, крупные телескопы стали часто делать на азимутальной установке, а с доворотом сразу по двум осям поручили справляться электронике.
            Впрочем, любительских телескопов это практически не касается. Астрономические любительские телескопы всегда монтируются на экваториальной установке.

Мои вопросы на тему четких снимков, максимальных увеличений и сверхдлинных выдержек

            Да, проблема для слабых объектов, но только из-за дрожания воздуха и из-за того, что любой механизм слежения (часовой механизм) имеет (как и любые часы) погрешность работы. Чтобы снимок был четким надо:
           1) чтобы атмосфера не дрожала. Тут мы не властны. Остается ждать подходящей спокойной ночи.
           2) чтобы часовой механизм, вращая телескоп вокруг полярной оси экваториальной установки, не обгонял и не отставал от суточного вращения Земли.
           3) чтобы полярная ось экваториальной установки была точнейшим образом направлена на северный (в южном полушарии - южный) полюс мира (точка на небе, в которую "упирается" линия, проходящая через северный и южный полюса Земли).

1) Были ли попытки создать асферические зеркало?

            Да, были. В частности, насколько я помню, зеркало обсерватории Mount Wilson (D=5 метров) параболическое.
            Были совсем экзотические, но сработавшие попытки - известно, что поверхность жидкости принимает параболическую форму, если эту жидкость равномерно вращать вместе со стаканом. Так вот, в качестве жидкости применяли жидкий металл (ртуть). Вообще, асферические зеркала - отнюдь не экзотика, особенно в области больших диаметров. Максутова там не сделать. Мениск будет провисать.

2) Ставится камера или видео (для "фотографических" наблюдений)?

            Раньше - только фотопластинки (в соответствующей камере). Сейчас все больше - видеокамеры, особенно на основе светодиодных матриц. Меньше "выдержка", вечное хранение сразу оцифрованного результата, из-за "мгновенной" выдержки - возможность избавится от дрожания атмосферы. Самая удивительная дополнительная возможность - можно шагнуть за предел разрешения объектива! Специальными цифровыми (вычислительными) методами можно убрать дифракционное размытие. Теоретически - полностью, а практически - в 2 - 3 раза.
            С фотографией такой фокус не проходит, так как там любое пятнышко обусловлено не столько дифракцией на объективе, сколько дрожанием атмосферы.
            Упоминавшийся телескоп "Хаббл" (летает на спутнике) регистрирует изображения только фотоэлектрическим способом.

Наблюдения объектов - чего не надо делать

            Строго говоря, следующая характеристика в число официальных не входит, но при продаже любителям о ней ОБЯЗАТЕЛЬНО надо предупреждать.
            Эта характеристика - можно или нет с помощью данного телескопа рассматривать Солнце.
Здесь две опасности:
            1) (очевидная опасность) - на Солнце нельзя смотреть невооруженным глазом - слишком ярко. Тем более на Солнце нельзя смотреть сквозь телескоп. Весь свет, собранный объективом, попадет в окуляр, а из него - в глаз. Слепота мгновенно и, чаще всего, навсегда. С этой опасностью можно бороться двояко - применять темные фильтры или отбрасывать изображение на белый экран. Так даже удобнее!
            2) (менее очевидная опасность) - Свет, собранный и сфокусированный объективом, падает на окуляр. Ведь окуляр находится всего в нескольких миллиметрах за фокальной плоскостью объектива. Происходит сильный нагрев окуляра (для системы Максутова - то же самое относится к мениску, на котором находится второе зеркало, хотя и в меньшей степени - зеркало хорошо отражает, лучи сфокусированы меньше), который, к тому же, хорошо вычернен для уменьшения количества рассеянного света внутри трубы. Результатом может взрыв (буквально!!!) одной из линз окуляра. Минимум последствий - поврежден инструмент, максимум - повреж- дение глаза, или, даже, того, что расположено за ним - - мозга. Были случаи смертельного исхода. Во всех руководствах, которые я видел, соответствующие предупреждения были напечатаны жирным, часто красным, шрифтом.
            Тем не менее, некоторые телескопы снабжены темным стеклом, надеваемым на окуляр, а также специальной насадкой на объектив, уменьшающей поток солнечного света. С помощью таких телескопов рассматривать Солнце можно, но все равно, лучше на экране.

Совместимость "искателей"

            То, что Вы назвали "искателем" или "видоискателем" (по аналогии с фотоаппаратом?) называется "окуляр". Как в микроскопе, появившемся примерно тогда же, когда и телескопы.
            Так вот, окуляры рассчитываются под конкретный объектив (под его фокусное расстояние и диаметр). Поэтому о совместимости говорить, вообще говоря, не приходится. К каждому телескопу фирма прилагает (часто в виде дополнительных (option) принадлежностей) наборы окуляров. Естественно, что в целях удешевления затрат, при выпуске новой модели, фирма старается рассчитать ее так, чтобы использовать максимум имеющихся (рассчитанных, отлаженных и запущенных в производство) деталей. Хороший окуляр – вещь сложная и дорогая и очень хочется пореже рассчитывать их заново.
            Поэтому не исключено, что в каких-то случаях можно использовать окуляр от одного телескопа с другим телескопом (особенно от одной и той же фирмы). Но это надо конкретно смотреть по спецификациям на каждый телескоп. Берем списки окуляров от одного телескопа и от другого и сравниваем. Если получится – хорошо, если нет, то ничего не поделаешь.
            Если же, вопреки сравнению (или вообще без такового), взять окуляр от другого телескопа и попробовать применить его, то может так получиться, что изображение не будет занимать всей видимой площади.
            Не знаю – доводилось ли Вам когда-нибудь смотреть в оптический (не диоптрический, а оптический - тот, который увеличивает) прицел винтовки? Если да, то, может быть, Вы помните, что изображение цели занимало всю площадь выходной линзы только в том случае, если Вы смотрели в прицел с определенного расстояния. Если Вы смотрели с более близкого или с более далекого расстояния, то смотреть было плохо, так как видимое изображение занимало только небольшую часть выходной линзы. То же самое может быть и с "чужим" окуляром.

            Тип применяемого окуляра определяется не только вносимыми им искажениями, но и чисто конструктивными соображениями. Разные оптические схемы позволяют получить заданное фокусное расстояние окуляра с разным трудом (при заданном уровне искажений). Некоторые хороши при фокусном расстоянии 4 мм, а некоторые при фокусном расстоянии 25 мм. Конечно, это не единственный критерий.

Кратность - увеличение

            Увеличение телескопа равно отношению фокусных расстояний объектива и окуляра. Но этот параметр важен больше для любителей астрономии, предпочитающих заниматься наблюдениями глазом (и для тех, кто любит окна соседних домов). Для фотографических наблюдений этот параметр не важен, так как при фотографировании окуляр снимается, а на его место устанавливается камера. Увеличения выше 500x бессмысленны, так как при таких увеличениях дрожание атмосферы делает наблюдения глазом невозможными. Все дрожит, змеится, пульсирует.

Зачем маленькая трубка?
            "Видоискателем" или, чаще, "визиром" называется маленькая "подзорная трубочка" прикрепленная сбоку к телескопу. Она служит для грубой наводки телескопа на объект. Увеличение визира гораздо меньше, чем у телескопа, а поле зрения – больше. Часто в визире установлено перекрестье.

Модели телескопов Meade
Автоматические наводящие устройства/фотоприемники ПЗС серии Meade Pictor XT
Астротелескопы MEADE ETX-90EC, ETX-125EC


 
Rambler's Top100
 @Mail.ru
Администрирование: webmasterphotoweb.ru
Все материалы: © 1995-2003 PhotoWeb.ru
Разработка: ©2002-2003 Илья Елисеев/Вадим Супрун
Сайт живет и работает под управлением СУС версии 1.1.1
Вернуться наверх
Rambler's Top100 Н о в о е ! Статьи Помощь Магазин Корзина
Поиск:  


dmtoy.ru