Jak to się dzieje, że patrząc przez okular teleskopu stojącego w naszym ogródku jesteśmy w stanie zobaczyć odległe galaktyki? W tym artykule zajmiemy się podstawami działania teleskopu.
Zadaniem teleskopu jest zbieranie światła lecącego do nas z odległych obiektów i skupianie go, tak aby trafiło bezpośrednio do naszych oczu. Narzędziami skupiającymi dla nas światło są lustra lub soczewki. Rozmiar użytej przez nas soczewki lub lustra determinuje, jak dużo światła możemy zebrać, a tym samym jaki obiekt możemy dostrzec.
Soczewka czy lustro?
Czym zatem różnią się soczewki od luster? Okazuje się, że niezwykle łatwo jest się zorientować, które z nich znajduje się w naszym domowym teleskopie. Rozróżniamy dwa rodzaje teleskopów: refraktory (teleskopy soczewkowe) oraz teleskopy zwierciadlane.
Refraktory
Refraktory, czyli teleskopy soczewkowe, działają na podobnej zasadzie do naszych okularów. Soczewka skupiająca zagina przechodzące przez nią światło. Światło to jest zbierane i zależnie od jej parametrów, obserwowany obraz będzie mieć różny rozmiar, dostosowany do możliwości obserwacyjnych naszego oka.
Refraktor składa się z dwóch szklanych soczewek pełniących rolę obiektywu i okularu. Soczewka obiektywu łapie światło i skupia je. Zależnie od odległości od ogniska, w której umieścimy drugą soczewkę, obraz będzie pomniejszony bądź powiększony. Ta druga soczewka ma za zadanie „prostować” wiązkę światła, aby znów była równoległa, zanim trafi do naszego oka.
Możemy dokładniej prześledzić drogę światła w wyżej opisywanym refraktorze. Na powyższej ilustracji, patrząc od lewej, widzimy promienie światła wpadające do soczewki skupiającej pod pewnym kątem alfa. Promienie światła są zaginane przez soczewkę, przecinając się w punkcie, który determinuje wysokość obrazu naszego obiektu, wewnątrz refraktora. Obraz po przejściu przez okular jest oznaczony fioletową strzałką. Następnie promienie światła przechodzą przez kolejną soczewkę skupiającą i trafiają do naszego oka. Wiedząc, że powiększenie obiektu jest ilorazem ogniskowej obiektywu i okularu, możemy wywnioskować, że aby otrzymać maksymalne powiększenie, potrzebujemy jak największej ogniskowej obiektywu i jak najmniejszej ogniskowej okularu.
Większość teleskopów, które możecie mieć w swoim ogródku, są to zapewne właśnie refraktory. Nie nadają się one jednak do obserwacji kosmicznych. Aby zaobserwować dalekie obiekty, znajdujące się tysiące lat świetlnych od Ziemi, potrzebowalibyśmy niezwykle dużych i ciężkich soczewek, które niestety trudno wynieść w kosmos.
Teleskopy zwierciadlane
Teleskopy zwierciadlane doskonale nadają się do użytku w kosmosie. Duże zwierciadła mogą być wykonane tak, aby były cieńsze i lżejsze niż soczewki tych samych rozmiarów. Wszystkie lustra teleskopowe są projektowane na podstawie paraboloidy – wersji 3D znanej paraboli, obróconej wokół własnego środka. Kształt lustra tworzy się, zależnie od tego co ma badać, na podstawie fragmentu takiej paraboloidy. W teleskopach zwierciadlanych chcemy mieć jak największą powierzchnię zbierającą (zwierciadła), która będzie określać, jak ciemne obiekty możemy dostrzec.
Wyróżniamy kilka rodzajów teleskopów zwierciadlanych. Podział zależy głównie od ich budowy wewnętrznej i rozlokowania soczewek. Przykładowo, poniżej mamy schematycznie porównaną budowę teleskopów Newtona i Cassegraina:
W teleskopie Cassegraina mamy duże paraboliczne zwierciadło, oraz drugie mniejsze, hiperboliczne, od którego światło odbite trafia do ogniska.
W teleskopie Newtona światło przelatuje przez całą długość teleskopu. Finalnie odbija się od lustra głównego o parabolicznym kształcie. Lustro główne ma za zadanie skupić światło i przekierować je w stronę drugiego, płaskiego lustra, nachylonego pod kątem 45 stopni względem głównego.
Wady optyczne
Nasze metody obserwacji wciąż jednak pozostawiają wiele do życzenia. Podczas obserwacji nocnego nieba musimy wziąć pod uwagę techniczne niedogodności, które możemy napotkać. Najczęściej występującymi wadami optycznymi są aberracja sferyczna i chromatyczna.
Aberracja chromatyczna jest konsekwencją faktu, że współczynnik załamania światła zależy od długości fali. Jeżeli na soczewkę będzie padała wiązka światła, która jest mieszanką kilku kolorów, nie będą one miały tego samego punktu skupienia. W konsekwencji obraz może wyglądać na rozmyty, możemy też zaobserwować kolorową otoczkę wokół obserwowanego obiektu. Ta aberracja jest dobrze korygowana w przypadku apochromatów czy achromatów, które składają się z układów wielu soczewek.
Natomiast aberracja sferyczna występuje, kiedy promienie światła wchodzące do soczewki skupiają się w innych punktach po przejściu przez nią. Promienie światła przechodzące przez soczewkę dalej od jej osi optycznej są mniej załamywane niż te przechodzące bliżej. Innymi słowy, wiązka równoległych promieni świetlnych wpadających do teleskopu może nie skupić się w jednym punkcie za soczewką, przez co trudniej uzyskać ostry obraz.promienie przecinają się w miejscu oznaczonym zieloną linią, co psuje ostrość finalnego obrazu.
Na tej ilustracji środkowa linia symbolizuje oś optyczną. Im bliżej czarnej linii czerwone promienie światła wpadają do soczewki, tym większy kąt ich załamania. W konsekwencji tego, nie wszystkie promienie przecinają się w tym samym punkcie, co psuje ostrość finalnego obrazu.
Jaki teleskop wybrać?
Podsumowując, to jaki teleskop wybierzemy, zależy głównie od obiektów, które zamierzamy nim obserwować. Jeżeli chcemy obserwować odległe ciemne obiekty głębokiego nieba, to lepszym wyborem będzie reflektor. Nie występuje w nim również aberracja chromatyczna, za to problemem może być obstrukcja centralna. Ponadto obraz w nich uzyskany jest mniej wyraźny niż w teleskopach soczewkowych, a sam teleskop jest bardziej podatny na zabrudzenia. Największym problemem refraktora jest za to cena – soczewki i dobrej jakości szkło jest bardzo drogie. Jeśli jednak zainwestujemy w dobrej jakości sprzęt, możemy liczyć na dobry kontrast i dużą odporność.
Więcej o tym, jaki teleskop wybrać w kolejnym, dedykowanym artykule serii.
Korekta – Zofia Lamęcka
Zgłoś naruszenie/Błąd
Pozytywnie
Neutralnie 
Negatywnie
Lubię to!
Super
Ekscytujący 
Ciekawy
Smieszny
Smutny
Wściekły
Przerażony
Szokujący
Wzruszający
Rozczarowany
Zaskoczony
Prawda
Manipulacja
Fake news
Oryginalne źródło ZOBACZ
Dodaj kanał RSS
Musisz być zalogowanym aby zaproponować nowy kanal RSS