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.
Изучать далекие недостижимые небесные объекты можно одним способом - собрав и проанализировав их излучение. Для этой цели и служат телескопы. При всем своем многообразии телескопы, принимающие электромагнитное излучение, решают две основные задачи:
- собрать от исследуемого объекта как можно больше энергии излучения определенного диапазона электромагнитных волн;
- создать по возможности наиболее резкое изображение объекта, чтобы можно было выделить излучение от отдельных его точек, а также измерить угловые расстояния между ними.
В зависимости от конструктивных особенностей оптических схем телескопы делятся на: линзовые системы - рефракторы; зеркальные системы - рефлекторы; смешанные зеркально-линзовые системы, к которым относятся телескопы Б. Шмидта, Д. Д. Максутова и др.
Телескоп-рефрактор в основном используется для визуальных наблюдений. Он имеет объектив и окуляр. Телескоп-рефрактор, совмещенный с фотокамерой, называют астрографом или астрономической камерой. Астрограф по сути представляет собой большой фотоаппарат: в фокальной плоскости его устанавливается кассета с фотопластинкой. Диаметр объективов рефракторов ограничен из-за трудностей отливки крупных однородных блоков оптического стекла, их прогибов и светопоглощения. Наибольший диаметр объектива телескопа-рефрактора, применяемого в настоящее время, - 102 см (Йеркская обсерватория, США). Недостатками такого типа телескопов считаются их значительная длина и искажение изображения. Для устранения оптических искажений используют многолинзовые объективы с просветленной оптикой.
Телескоп-рефлектор имеет зеркальный объектив. В простейшем рефлекторе объектив - это одиночное, обычно параболическое зеркало; изображение получается в его главном фокусе.
По сравнению с рефракторами современные телескопы-рефлекторы имеют намного большие объективы. В рефлекторах с диаметром зеркала свыше 2,5 м в главном фокусе иногда устанавливают кабину для наблюдателя. С увеличением размеров зеркала в таких телескопах приходится применять специальные системы разгрузки зеркал, исключающие их деформации из-за собственной массы, а также принимать меры для предотвращения их температурных деформаций. Сооружение крупных рефлекторов (с диаметром зеркала 4–6 м) сопряжено с большими техническими трудностями. Поэтому разрабатываются конструкции с составными мозаичными зеркалами, отдельные элементы которых требуют точной настройки с помощью специальной следящей аппаратуры, либо конструкции, содержащие несколько параллельных телескопов, сводящих изображение в одну точку.
В небольших и средних по размерам рефлекторах для удобства наблюдения свет отражается дополнительным плоским (вторичным) зеркалом к стенке трубы, где находится окуляр. Рефлекторы используют преимущественно для фотографирования неба, фотоэлектрических и спектральных исследований.
В зеркально-линзовых телескопах изображение получается с помощью сложного объектива, содержащего как зеркала, так и линзы. Это позволяет значительно снизить оптические искажения телескопа по сравнению с зеркальными или линзовыми системами. В телескопах системы Б. Шмидта оптические искажения главного сферического зеркала устраняются с помощью специальной коррекционной пластинки сложного профиля, установленной перед ним. В телескопах системы Д. Д. Максутова искажения главного сферического или эллиптического зеркал исправляются мениском, установленным перед зеркалом. Мениск - это линза с мало отличающимися радиусами кривизны поверхности; такая линза почти не влияет на общий ход лучей, но заметно исправляет искажения оптического изображения.
Основными оптическими параметрами телескопа являются: видимое увеличение, разрешающая способность и проницающая сила.
Видимое увеличение (\(G\)) оптической системы - это отношение угла, под которым наблюдается изображение, даваемое оптической системой прибора, к угловому размеру объекта при наблюдении его непосредственно глазом. Видимое увеличение телескопа можно рассчитать по формуле: \ где \(F_{об}\) и \(F_{ок}\) - фокусные расстояния объектива и окуляра.
Для получения значительного увеличения объективы в телескопах должны быть длиннофокусными (фокусное расстояние в несколько метров), а окуляры - короткофокусными (от нескольких см до 6 мм). Неспокойная атмосфера Земли вызывает дрожание и искажение изображения, размывает его детали. Поэтому даже на крупных телескопах редко устанавливают увеличение более 500 раз.
Под разрешающей способностью (\(\psi\)) оптического телескопа понимают наименьшее угловое расстояние между двумя звездами, которые могут быть видны в телескоп раздельно. Теоретически разрешающая способность (в секундах дуги) визуального телескопа для желто-зеленых лучей, к которым наиболее чувствителен глаз человека, может быть оценена при помощи формулы: \[\psi = \frac{{140}""}{D},\] где \(D\) - диаметр объектива телескопа в миллиметрах. На практике из-за постоянных перемещений воздушных масс разрешающая способность телескопов снижается. В итоге наземные телескопы, как правило, обеспечивают разрешающую способность около \({1}""\), и только в редких случаях при весьма благоприятных атмосферных условиях удается достичь разрешающей способности в несколько десятых долей секунды.
Также важной характеристикой телескопа является проницающая сила (\(m\)), которая выражается предельной звездной величиной светила, доступного наблюдению с помощью данного телескопа при идеальных атмосферных условиях.
Для телескопов с диаметром объектива \(D\) (мм) проницающая сила \(m\), выраженная в звездных величинах при визуальных наблюдениях, оценивается формулой: \
С 1995 г. работают два одинаковых 10-метровых телескопа «Кек-1» и «Кек-2» в обсерватории Мауна-Кеа (США). Каждое зеркало телескопа состоит из 36 сегментов. Качеством изображения телескопов руководит адаптивная оптика, управляющая каждым сегментом зеркала. По разрешающей способности такой телескоп приближается к космическому. Обсерватория расположена на высоте 4250 м над Тихим океаном на Гавайских островах.
Оптика космического телескопа им. Эдвина Хаббла приближается к идеальной оптической системе. Вне атмосферы зеркало этого телескопа диаметром 2,4 м позволяет достичь разрешения \({0,06}""\).
Значительными возможностями обладает телескоп VLT (англ. Very Large Telescope - очень большой телескоп), принадлежащий европейским странам и установленный на горе Параналь (высота 2635 м) на севере Чили. Телескоп VLT состоит из четырех телескопов, каждый из которых имеет диаметр 8,2 м. Крайние телескопы разнесены один от другого на расстояние 200 м, что позволяет всему комплексу работать в режиме оптического интерферометра . Это означает, что если телескопы направлены на одну и ту же звезду, то собранное ими излучение суммируется, а разрешающая способность совместно работающих телескопов эквивалентна применению зеркала диаметром 200 м.
Количество построенных во всем мире телескопов с диаметром зеркала больше шести метров приближается к двадцати.
Собранное объективом телескопа излучение регистрируется и анализируется приемником излучения. На протяжении первых двух с половиной веков с начала телескопической эры единственным приемником излучения служил человеческий глаз. Однако это не только не очень чувствительный, но и достаточно субъективный приемник излучения. С середины ХIХ в. в астрономии стали широко применяться фотографические методы. Фотографические материалы (фотопластинки, фотопленки) обладают рядом ценных преимуществ по сравнению с человеческим глазом. Фотоэмульсия способна суммировать падающую на нее энергию, т. е., увеличивая выдержку на негативе, можно собрать больше света. Фотография позволяет документировать события, так как негативы могут храниться в течение долгого времени. Фотопластинки обладают панорамностью, т. е. могут одновременно и точно фиксировать множество объектов.
Самые крупные современные телескопы управляются компьютерами, а полученные изображения космических объектов фиксируются в форме, которая обрабатывается компьютерными программами. Фотография почти вышла из употребления. В последние десятилетия получили широкое распространение фотоэлектрические приемники излучения , сведения от которых передаются непосредственно на компьютер. К таким приборам относятся ПЗС-матрицы (приборы с зарядовой связью). ПЗС-матрица - это интегральная схема, размещенная на полупроводниковом материале, которая превращает световую энергию излучения в энергию электрического тока. Сила тока пропорциональна интенсивности светового потока. Такие приборы обладают высокой эффективностью в регистрации световых квантов (квантовым выходом): используется до 80 % от общего их количества.
Компьютерная обработка изображения позволяет избавиться от помех и фона, создаваемых рассеянием света в атмосфере Земли и турбулентностью атмосферы.
В этом разделе мы постарались собрать воедино ту обрывочную информацию, которую можно найти в Интернете. Информации много, но она не систематизирована и разрознена. Мы же, руководствуюясь многолетним опытом, систематизировали наши знания для того, чтобы упростить выбор начинающим любителям астрономии.
Основные характеристики телескопов:
Обычно в наименовании телескопа указано его фокусное расстояние, диаметр объектива и тип монтировки.
Например Sky-Watcher BK 707AZ2 , где диаметр объектива - 70 мм, фокусное расстояние - 700 мм, монтировка - азимутальная, второго поколения.
Впрочем фокусное расстояние часто не указывается в маркировке телескопа.
Например Celestron AstroMaster 130 EQ .
Телескоп — это более универсальный оптический прибор чем зрительная труба. Ему доступен больший диапазон кратностей. Максимально доступная кратность определяется фокусным расстоянием (чем больше фокусное расстояние, тем больше кратность).
Чтобы демонстрировать четкое и детализированное изображение на большой кратности, телескоп должен обладать объективом большого диаметра (апертуры). Чем больше, тем лучше. Большой объектив увеличивает светосилу телесокопа и позволяет рассматривать удаленные объекты слабой светимости. Но с увеличением диаметра объектива, увеличиваются и габариты телескопа, поэтому важно понимать в каких условия и для наблюдения каких объектов Вы хотите его использовать.
Как рассчитать кратность (увеличение) телескопа?
Смена кратности в телескопе достигается использованием окуляров с разным фокусным расстоянием. Чтобы рассчитать кратность, нужно фокусное расстояние телескопа разделить на фокусное расстояние окуляра (например телескоп Sky-Watcher BK 707AZ2 c 10 мм окуляром даст кратность 70x).
Кратность нельзя увеличивать бесконечно. Как только кратность превышает разрешающую способность телескопа (диаметр объектива x1.4), изображение становится темным и размытым. Например телескоп Celestron Powerseeker 60 AZ с фокусным расстоянием 700 мм, не имеет смысла использовать с 4 мм окуляром, т.к. в этом случае он даст кратность 175x, что существенно превышает 1.4 диаметра телескопа - 84).
Распространенные ошибки при выборе телескопа
- Чем больше кратность — тем лучше
Это далеко не так и зависит от того, как и в каких условиях будет использоваться телескоп, а также от его апертуры (диаметра объектива).
Если Вы начинающий астролюбитель, не стоит гнаться за большой кратностью. Наблюдение удаленных объектов требует высокой степени подготовки, знаний и навыков в астрономии. Луну и планеты солнечной системы можно наблюдать на кратности от 20 до 100x. - Покупка рефлектора или большого рефрактора для наблюдений с балкона или из окна городской квартиры
Рефлекторы (зеркальные телескопы) очень чувствительны к атмосферным колебаниям и к посторонним источникам света, поэтому в условиях города использовать их крайне непрактично. Рефракторы (линзовые телескопы) большой апертуры всегда имеют очень длинную трубу (напр. при апертуре 90 мм, длина трубы будет превышать 1 метр), поэтому использование их в городских квартирах не представляется возможным. - Покупка телескопа на экваториальной монтировке в качестве первого
Экваториальная монтировка довольно сложна в освоении и требует некоторой подготовки и квалификации. Если вы начинающий астролюбитель, мы бы рекомендовали приобрести телескоп на азимутальной монтировке или на монтировке Добсона. - Покупка дешевых окуляров для серьезных телескопов и наоборот
Качество получаемого изображения определяется качеством всех оптических элементов. Установка дешевого окуляра из бюджетного оптического стекла отрицательно скажется на качестве изображения. И наоборот, установка профессионального окуляра на недорогой прибор, не приведет к желаемому результату.
Часто задаваемые вопросы
- Я хочу телескоп. Какой мне купить?
Телескоп - не та вещь, которую можно купить без всякой цели. Очень многое зависит от того, что с ним планируется делать. Возможности телескопов: показывать как наземные объекты, так и Луну, а также галактики, удаленные на сотни световых лет (только свет от них добирается до Земли за годы). От этого зависит и оптическая схема телескопа. Поэтому нужно сначала определиться с приемлемой ценой и объектом наблюдений. - Я хочу купить телескоп для ребенка. Какой купить?
Специально для детей многие производители ввели в свой ассортимент детские телескопы. Это не игрушка, а полноценный телескоп, обычно длиннофокусный рефрактор-ахромат на азимутальной монтировке: его легко установить и настроить, он неплохо покажет Луну и планеты. Такие телескопы не слишком мощны, но они недороги, а купить более серьезный телескоп для ребенка - всегда успеется. Если, конечно, ребенок заинтересовался астрономией. - Я хочу смотреть на Луну.
Понадобится телескоп «для ближнего космоса». По оптической схеме лучше всего подойдут длиннофокусные рефракторы, а также длиннофокусные рефлекторы и зеркально-линзовые телескопы. Выбирайте телескоп этих видов на свой вкус, ориентируясь на цену и другие нужные вам параметры. Кстати, в такие телескопы можно будет разглядывать не только Луну, но и планеты Солнечной системы. - Хочу смотреть на далекий космос: туманности, звезды.
Для этих целей подойдут любые рефракторы, короткофокусные рефлекторы и зеркально-линзовые телескопы. Выбирайте на свой вкус. А еще некоторые виды телескопов одинаково неплохо подходят и для ближнего космоса, и для дальнего: это длиннофокусные рефракторы и зеркально-линзовые телескопы. - Хочу телескоп, который бы умел все.
Мы рекомендуем зеркально-линзовые телескопы. Они хороши и для наземных наблюдений, и для Солнечной системы, и для глубокого космоса. У многих таких телескопов более простая монтировка, есть компьютерная наводка, и это отличный вариант для начинающих. Но у таких телескопов цена выше, чем у линзовых или зеркальных моделей. Если цена имеет определяющее значение, можно присмотреться к длиннофокусному рефрактору. Для начинающих лучше выбирать азимутальную монтировку: она проще в использовании. - Что такое рефрактор и рефлектор? Какой лучше?
Зрительно приблизиться к звездам помогут телескопы различных оптических схем, которые по результату схожи, но различны механизмы устройства и, соответственно, различны особенности применения.
Рефрактор - телескоп, в котором используются линзы из оптического стекла. Рефракторы дешевле, у них закрытая труба (в нее не попадет ни пыль, ни влага). Зато труба такого телескопа длиннее: таковы особенности строения.
В рефлекторе используется зеркало. Такие телескопы стоят дороже, но у них меньше габариты (короче труба). Однако зеркало телескопа со временем может потускнеть и телескоп «ослепнет».
У любого телескопа есть свои плюсы и минусы, но под любую задачу и бюджет можно найти идеально подходящую модель телескопа. Хотя, если говорить о выборе в целом, более универсальны зеркально-линзовые телескопы. - Что важно при покупке телескопа?
Фокусное расстояние и диаметр объектива (апертура).
Чем больше труба телескопа, тем больше будет диаметр объектива. Чем больше диаметр объектива, тем больше света соберет телескоп. Чем больше света соберет телескоп, тем лучше будет видно тусклые объекты и больше деталей можно будет разглядеть. Измеряется этот параметр в миллиметрах или дюймах.
Фокусное расстояние - параметр, который влияет на увеличение телескопа. Если оно короткое (до 7), большое увеличение получить будет тяжелее. Длинное фокусное расстояние начинается с 8 единиц, такой телескоп больше увеличит, но угол обзора будет меньше.
Значит, для наблюдения Луны и планет нужна большая кратность. Апертура (как важный параметр для количества света) важна, но эти объекты и так достаточно яркие. А вот для галактик и туманностей как раз важнее именно количество света и апертура. - Что такое кратность телескопа?
Телескопы зрительно увеличивают объект настолько, что можно рассмотреть на нем детали. Кратность покажет, насколько можно зрительно увеличить нечто, на что направлен взгляд наблюдателя.
Кратность телескопа во многом ограничена его апертурой, то есть границами объектива. К тому же чем выше кратность телескопа, тем более темным будет изображение, поэтому и апертура должна быть большой.
Формула для расчета кратности: F (фокусное расстояние объектива) разделить на f (фокусное расстояние окуляра). К одному телескопу обычно прилагаются несколько окуляров, и кратность увеличения, таким образом, можно менять. - Что я смогу увидеть в телескоп?
Это зависит от таких характеристик телескопа, как апертура и увеличение.
Итак:
апертура 60-80 мм, увеличение 30-125х - лунные кратеры от 7 км в диаметре, звездные скопления, яркие туманности;
апертура 80-90 мм, увеличение до 200х - фазы Меркурия, лунные борозды 5,5 км в диаметре, кольца и спутники Сатурна;
апертура 100-125 мм, увеличение до 300х - лунные кратеры от 3 км в диаметре, облачности Марса, звездные галактики и ближайшие планеты;
апертура 200 мм, увеличение до 400х - лунные кратеры от 1,8 км в диаметре, пылевые бури на Марсе;
апертура 250 мм, увеличение до 600х - спутники Марса, детали лунной поверхности размером от 1,5 км, созвездия и галактики. - Что такое линза Барлоу?
Дополнительный оптический элемент для телескопа. Фактически он в несколько раз наращивает кратность телескопа, увеличивая фокусное расстояние объектива.
Линза Барлоу действительно работает, но ее возможности не безграничны: у объектива есть физический предел полезной кратности. После его преодоления изображение станет действительно больше, но детали видны не будут, в телескопе будет видно только большое мутное пятно. - Что такое монтировка? Какая монтировка лучше?
Монтировка телескопа - основание, на котором закрепляется труба. Монтировка поддерживает телескоп, а ее специально спроектированное крепление позволяет не жестко закрепить телескоп, но и двигать его по различным траекториям. Это пригодится, например, если нужно будет следить за движением небесного тела.
Монтировка так же важна для наблюдений, как и основная часть телескопа. Хорошая монтировка должна быть устойчивой, уравновешивать трубу и фиксировать ее в нужном положении.
Есть несколько разновидностей монтировок: азимутальная (полегче и попроще в настройке, но тяжело удержать звезду в поле зрения), экваториальная (сложнее в настройке, тяжелее), Добсона (разновидность азимутальной для напольной установки), GoTo (самонаводящаяся монтировка телескопа, потребуется только ввести цель).
Мы не рекомендуем начинающим экваториальную монтировку: она сложна в настройке и использовании. Азимутальная для начинающих - самое то. - Есть зеркально-линзовые телескопы Максутов-Кассегрена и Шмидт-Кассегрена. Какой лучше?
С точки зрения применения они примерно одинаковы: покажут и ближний космос, и дальний, и наземные объекты. Между ними разница не столь значительна.
Телескопы Максутов-Кассегрена за счет конструкции не имеют побочных бликов и их фокусное расстояние больше. Такие модели считаются более предпочтительными для изучения планет (хотя это утверждение практически оспаривается). Зато им понадобится чуть больше времени для термостабилизации (начала работы в жарких или холодных условиях, когда нужно уравнять температуру телескопа и окружающей среды), да и весят они чуть больше.
Телескопы Шмидт-Кассегрена меньше времени потребуют для термостабилизации, будут весить чуть меньше. Но у них есть побочные блики, фокусное расстояние меньше, и меньше контрастность. - Зачем нужны фильтры?
Фильтры понадобятся тем, кто хочет более внимательно взглянуть на объект изучения и лучше его рассмотреть. Как правило, это люди, которые уже определились с целью: ближним космосом или дальним.
Выделяют планетные фильтры и фильтры для глубокого космоса, которые оптимально подходят для изучения цели. Планетные фильтры (для планет Солнечной системы) оптимально подобраны для того, чтобы рассмотреть в деталях определенную планету, без искажений и с наилучшей контрастностью. Дипскайные фильтры (для дальнего космоса) позволят сосредоточиться на отдаленном объекте. Есть также фильтры для Луны, чтобы во всех деталях и с максимальным удобством рассмотреть земной спутник. Для Солнца фильтры тоже есть, но мы бы не рекомендовали без должной теоретической и вещественной подготовки наблюдать Солнце в телескоп: для неопытного астронома велик риск потери зрения. - Какая фирма-производитель лучше?
Из того, что представлено в нашем магазине, рекомендуем обратить внимание на Celestron, Levenhuk, Sky-Watcher. Есть простые модели для начинающих, отдельные дополнительные аксессуары. - Что можно докупить к телескопу?
Варианты есть, и они зависят от пожеланий владельца.
Светофильтры для планет или глубокого космоса - для лучшего результата и качества изображения.
Переходники для астрофотографии - для документирования того, что удалось увидеть в телескоп.
Рюкзак или сумка для переноски - для транспортировки телескопа к месту наблюдений, если оно отдалено. Рюкзак позволит защитить хрупкие детали от повреждений и не потерять мелкие элементы.
Окуляры - оптические схемы современных окуляров различаются, соответственно, сами окуляры различны по цене, углу обзора, весу, качеству, а главное - фокусному расстоянию (а от него зависит итоговое увеличение телескопа).
Конечно, перед такими покупками стоит уточнить, подходит ли дополнение к телескопу. - Где нужно смотреть в телескоп?
В идеале для работы с телескопом нужно место с минимумом освещения (городской засветки фонарями, световой рекламой, светом жилых домов). Если нет известного безопасного места за городом, можно найти место в черте города, но в достаточно малоосвещенном месте. Для любых наблюдений понадобится ясная погода. Глубокий космос рекомендуется наблюдать в новолуние (плюс-минус несколько дней). Слабому телескопу понадобится полнолуние - все равно дальше Луны что-то увидеть будет сложно.
Основные критерии при выборе телескопа
| Оптическая схема . Телескопы бывают зеркальные (рефлекторы), линзовые (рефракторы) и зеркально-линзовые. | |
| Диаметр объектива (апертура) . Чем больше диаметр, тем больше светосила телескопа и его разрешающая способность. Тем более далекие и тусклые объекты в него можно увидеть. С другой стороны, диаметр очень сильно влияет на габариты и вес телескопа (особенно линзового). Важно помнить, что максимальное полезное увеличение телескопа физически не может превышать 1.4 его диаметров. Т.е. при диаметре 70 мм максимальное полезное увеличении такого телескопа будет ~98x. |  |
| Фокусное расстояние — то, как далеко телескоп может сфокусироваться. Большое фокусное расстояние (длиннофокусные телескопы) означает большую кратность, но меньшее поле зрения и светосилу. Подходит для подробного рассматривания малых удаленных объектов. Малое фокусное расстояние (короткофокусные телескопы) означают малую кратность, но большое поле зрения. Подходит для наблюдения протяженных объектов, например, галактик и для астрофотографии. |  |
Монтировка
— это способ крепления телескопа к штативу.
|
Плюсы и минусы оптических схем
Длиннофокусные рефракторы-ахроматы (линзовая оптическая система)
Короткофокусные рефракторы-ахроматы (линзовая оптическая система)
Длиннофокусные рефлекторы (зеркальная оптическая система)
Короткофокусные рефлекторы (зеркальная оптическая система)
Зеркально-линзовая оптическая система (катадиоптрик)
Шмидт-Кассегрен (разновидность зеркально-линзовой оптической схемы)
Максутов-Кассегрен (разновидность зеркально-линзовой оптической схемы)
Что можно увидеть в телескоп?
Апертура 60-80 мм
Лунные кратеры от 7 км в диаметре, звездные скопления, яркие туманности.
Апертура 80-90 мм
Фазы Меркурия, лунные борозды 5,5 км в диаметре, кольца и спутники Сатурна.
Апертура 100-125 мм
Лунные кратеры от 3 км изучать облачности Марса, сотни звёздных галактик, ближайших планет.
Апертура 200 мм
Лунные кратеры 1,8 км, пылевые бури на Марсе.
Апертура 250 мм
Спутники Марса, детали лунной поверхности 1,5 км, тысячи созвездий и галактик с возможностью изучения их структуры.
> 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.
*При заказе телескопа напишите в комментарии "сайт" и получите скидку 3%
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:
- Мобильность и компактность;
- Высокая эффективность при наблюдении тусклых объектов в глубоком космосе: туманностей, галактик, звездных скоплений;
Доступная цена;
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.
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).
- Солнечные.
- Лунные.
- Цветные (зеленые, оранжевые, красные, желтые, фиолетовые).
- 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.