Разбиране на телескопи

Първоначално публикуван на уебсайта на Скот Андерсън: Science for People през 2004 г.

Въведение

Основните цели на тази статия са да обяснят как работят телескопите, какви са основните типове и категории и как можете най-добре да изберете телескоп за себе си или начинаещ млад астроном в средата си. Ще разгледаме някои основни принципи, основните типове оптични системи, монтаж, производители и, разбира се, какво всъщност можете да видите и направите с всеки даден телескоп.

Мисля, че е важно да се посочат някои неща в самото начало: макар астрономията да е непринудено хоби, тя обикновено не е такава. Бързо се разраства страстта и когато астрогексите се съберат, страстта се засилва. Планетите, звездите, струпванията, мъглявините и самото пространство са дълбоки неща, опит, който чака да се случи. Когато ви се случи, бъдете подготвени за това, че животът и ежедневната ви перспектива ще бъдат променени от общия характер на Космоса. Когато разберете напълно физическия мащаб на звездите и галактиките и ролята, която светлината (известна още като „електромагнитно излъчване“) играе в нашето разбиране, вие ще бъдете променени.

Когато имате опит да знаете, че отделен фотон пътува от слънцето в продължение на няколко часа (със скоростта на светлината), удари леден кристал в пръстените на Сатурн и след това се отрази обратно още няколко часа, преминавайки през оптичния телескоп на вашия телескоп система, чрез окуляра и върху ретината ви, ще бъдете наистина страхопочитани. Току-що сте изпитали възприятието на „първичен източник“, не снимка в мрежата или телевизора, а истинската сделка.

След като тази грешка ви ухапе, може да ви е необходима консултация, която да ви попречи да продадете всичко, което притежавате, за да получите по-голям телескоп. Предупреден си.

Правила на годежа

Преди да разгледаме подробно оборудването и принципите, има няколко широко разпространени митове, които се нуждаят от изясняване и коригиране. Това са някои правила, които трябва да следвате:

· Не купувайте телескоп „универсален магазин“: докато цената може да изглежда правилна, а снимките на кутията изглеждат непреодолими, малките телескопи, намиращи се в магазините за продажба, са с постоянно лошо качество. Оптичните компоненти често са пластмасови, приспособленията са колебливи и невъзможни за насочване и няма „път за надграждане“ или възможност за добавяне на аксесоари.

· Не става дума за увеличение: увеличението е най-свръхспецифичният аспект, използван за примамване на неинформирани купувачи. Всъщност това е един от най-малко важните аспекти и е нещо, което вие контролирате въз основа на вашия избор на окуляри. Най-използваното ви увеличение ще бъде окуляр с ниска мощност с широко зрително поле. Увеличаването увеличава не само обекта, но и вибрациите на телескопа, неговите оптични недостатъци и въртенето на земята (затруднява проследяването). Далеч по-важно от увеличението е силата за събиране на светлина. Това е мярка за това колко фотона събира вашият обхват и колко го правят към вашата ретина. Колкото по-голям е диаметърът на основния оптичен елемент (леща или огледало) на телескопа, толкова по-голяма сила за събиране на светлина има и по-слабите предмети, които ще можете да видите. Повече за това по-късно. И накрая, разделителната способност на вашия телескоп също е по-важна от увеличението. Разделителната способност е мярка за способността на вашата оптична система да различава и отделя функции, които са близо една до друга, като разделяне на двойни звезди или виждане на детайли в коланите на Юпитер. Въпреки че теоретичната разделителна способност се определя от диаметъра на вашия основен оптичен елемент (леща или огледало), се оказва, че атмосферата и дори собственото ви око могат да бъдат много по-важни. Повече за това също.

· Компютърното насочване не е необходимо: през последните няколко години напредналите устройства с GPS и компютърни системи за насочване и проследяване навършиха възрастта. Тези системи увеличават значително цената на телескопа и не добавят голяма стойност за начинаещи. Всъщност те могат да бъдат пагубни. Част от наградата на това хоби е да се развие интимна връзка с небето - изучаване на съзвездията, отделните звезди и техните имена, движението на планетите и местоположенията на множество интересни обекти в дълбоко небе. За технологичните наркомани със софтуер за планиране на спортни наблюдения за лаптопи компютърните насочващи елементи могат да бъдат забавни. Но не го считайте за критично решение за покупка на първи телескоп.

· Ако сте просто любопитни: Не бързайте и купувайте телескоп. Има много начини да се запознаете по-добре с хобито, включително местна обсерватория „сесии за обществено наблюдение“, местни звездни партита, организирани от астрономически клубове, и приятели на приятели, които вече могат да бъдат потопени в хобито. Вижте тези ресурси и мрежата, преди да решите дали трябва да похарчите стотици долари за получаване на телескоп.

Оптични системи

Телескопите работят, като фокусират светлината от отдалечени обекти, за да образуват изображение. След това окуляр увеличава това изображение за вашето око. Има два основни начина за образуване на изображение: пречупване на светлина през обектив или отразяване на светлина от огледало. Някои оптични системи използват комбинация от тези подходи.

Рефракторите използват леща за фокусиране на светлина в изображение и обикновено са дългите тънки тръби, за които повечето хора се сещат, когато си представят телескоп.

Прост фокус на лещите, паралелни светлинни лъчи (по същество, идващи от

Отражателите използват вдлъбнато огледало за фокусиране на светлината.

Catadioptrics използват комбинация от лещи и огледала, за да образуват изображение.

Има най-различни видове катадиоптрики, които ще бъдат разгледани по-късно.

Концепции

Преди да разгледаме различни видове рефрактори и отражатели, има някои полезни концепции, които помагат за цялостното разбиране:

· Фокусно разстояние: разстоянието от основната леща или огледалото до фокусната равнина.

· Бленда: модна дума за диаметъра на първичния.

· Фокусно съотношение: съотношението на фокусното разстояние, разделено на блендата на първичния. Ако сте запознати с обектива на камерата, знаете за F / 2.8, F / 4, F / 11 и т.н. Това са фокусни съотношения, които в обектива на камерата се променят чрез регулиране на „F-stop“. F-стопът е регулируем ирис в лещата, който променя блендата (докато фокусното разстояние е постоянно). Ниските F-съотношения се наричат ​​"бързи", докато големите F-съотношения са "бавни". Това е мярка за количеството светлина, удряща филма (или окото ви), в сравнение с фокусното разстояние.

· Ефективно фокусно разстояние: за сложни оптични системи (използващи активен вторичен елемент), ефективната фокусна дължина на оптичната система обикновено е много по-голяма от фокусното разстояние на първичната. Това е така, защото кривината на вторичния ефект има мултиплициращ ефект върху първичната, един вид оптична „лоста за рамо“, което ви позволява да поставите оптична система с дълго фокусно разстояние в много по-къса тръба. Това е важно предимство на сложните оптични системи като популярната Schmidt-Cassigrain.

· Увеличение: увеличението се определя чрез разделяне на фокусното разстояние на основната (или ефективната фокусна дължина) на фокусното разстояние на окуляра.

· Поле на видимост: има два начина за разглеждане на зрителното поле (FOV). Действителният FOV е ъгловото измерване на небесния пластир, който можете да видите в окуляра. Привидната FOV е измерването на ъглите на полето, което вашето око вижда в окуляра. Действителното зрително поле може да бъде ½ от градус при ниска мощност, докато видимото поле може да бъде 50 градуса. Друг начин за изчисляване на увеличението е да се раздели видимият FOV от действителния FOV. Това води до точно същия брой като описания по-горе метод за фокусно разстояние. Докато очевидните FOV лесно се получават от спецификациите на даден окуляр, действителната FOV е по-трудна. Повечето хора изчисляват увеличението въз основа на фокусното разстояние и след това изчисляват действителната FOV, като вземат очевидната FOV и я делят на увеличението. За привидна FOV от 50 градуса при 100X, действителното поле е ½ градуса (около размера на Луната).

· Колимация: Колимацията се отнася до изравняването на цялостната оптична система, като се гарантира, че нещата са правилно подравнени и светлината оформя идеален фокус. Добрата колимация е от решаващо значение за получаването на добри изображения в окуляра. Различните конструкции на телескопа имат различни силни и слаби страни по отношение на колимацията.

Видове рефрактори

Може би се чудите: „Защо има различни видове рефрактори?“ Причината е поради оптични явления, известни като "хроматична аберация".

„Хроматичен“ означава „цвят“, а отклонението се дължи на факта, че светлината, преминавайки през определени среди като стъкло, претърпява „дисперсия“. Дисперсията е мярка за това как различните дължини на вълната светлина се пречупват от различни количества. Класическият ефект на дисперсията е действието на призма или кристал, създаващ дъги на стената. Тъй като различните дължини на вълната на светлината се пречупват от различни количества, (бялата) светлина се разпространява навън, образувайки дъгата.

За съжаление, това явление засяга и лещите в телескопите. Най-ранните телескопи, използвани от Галилео, Касини и други подобни, бяха прости, едноелементни лещи, които страдаха от хроматична аберация. Проблемът е, че синята светлина стига до фокус на едно място (разстояние от първичния), докато червената светлина стига до фокус на друго място. Резултатът е, че ако фокусирате обект върху синия фокус, той ще има червен „ореол“ около него. Единственият известен по това време начин за намаляване на този проблем е фокусното разстояние на телескопа да е много дълго, може би F / 30 или F / 60. Телескопът, използван от Касини, когато откри дивизията на Касини в пръстените на Сатурн, беше дълъг над 60 фута!

През 1700-те години Честър Мур Хол използва факта, че различните видове стъкло имат различно количество дисперсия, измерено чрез индекса им на пречупване. Той комбинира два елемента от лещи, един от кремъчно стъкло и друг от корона, за да създаде първата „ахроматична“ леща. Achromatic означава „без цвят“. Използвайки два вида стъкло с различни показатели на пречупване и имащи четири повърхностни кривини за манипулиране, той постигна значително подобрение в оптичните характеристики на рефракторите. Вече не им се налагаше да бъдат масово дълги инструменти и последвалите разработки през вековете допълнително усъвършенстват техниката и представянето.

Докато ахроматът значително намалява фалшивия цвят в изображението, той не го елиминира напълно. Дизайнът може да обедини червените и сини фокусни равнини заедно, но останалите цветове от спектъра все още са леко извън фокуса. Сега проблемът е лилави / жълти ореоли. Отново, увеличаването на съотношението f дълго (като F / 15 или по-малко), помага драматично. Но това все още е дълъг „бавен“ инструмент. Дори 3 "F / 15 ахромат има тръба с дължина около 50".

През последните десетилетия учените създадоха екзотични нови видове стъкло, които имат изключително ниска дисперсия. Тези очила, известни заедно като "ED", значително намаляват фалшивия цвят. Флуоритът (който всъщност е кристал) практически няма дисперсия и се използва широко в инструменти с малки и средни размери, макар и с много голяма цена. И накрая, сега са налични усъвършенствана оптика, използваща три или повече елемента. Тези системи дават повече свобода на оптичния дизайнер, като имат 6 повърхности за манипулиране, както и евентуално три показателя на пречупване. Резултатът е, че повече дължини на вълната на светлината могат да бъдат доведени до един и същи фокус, почти напълно премахвайки фалшивия цвят. Тези групи лещи са известни като „апохромати“, което означава „без цвят, и този път наистина имаме предвид“. Кратката ръка за апохроматични лещи е „APO“. Рефрактиращите конструкции на телескопите, използващи APO, вече са в състояние да постигнат ниски фокусни съотношения (F / 5 до F / 8) с отлични оптични характеристики и без фалшив цвят; въпреки това, бъдете готови да похарчите 5 до 10 пъти повече от парите, които биха закупили ахромат със същия диаметър.

Като цяло, някои предимства на рефрактора включват дизайн със затворена тръба, спомагащ за минимизиране на конвекционните токове (които могат да влошат образите) и предлагаща система, която рядко се нуждае от подравняване. Разопаковайте го, настройте го и сте готови да тръгнете.

Видове рефлектори

Основното предимство на дизайна на отразяващия телескоп е, че той не страда от фалшив цвят - огледалото е присъщо ахроматично. Ако обаче погледнете диаграмата по-горе за отражателя, ще отбележите, че фокусната равнина е директно пред първичния огледало. Ако поставите окуляр там (и главата ви), той ще пречи на входящата светлина.

Първият полезен дизайн за рефлектор, и все още най-популярен, е изобретен от сър Исак Нютон, сега наречен „нютонов” рефлектор. Нютон постави малко, плоско огледало под ъгъл 45 градуса, за да отклони светлинния конус към страната на оптичната тръба, което позволява на окуляра и наблюдателя да останат извън оптичния път. Вторичното диагонално огледало все още пречи на входящата светлина, но само минимално.

Сър Уилям Хершел конструира няколко големи отражателя, използващи техниката на „фокални равнини извън ос“, тоест пренасочване на светлинния конус от първичната към едната страна, където окулярът и наблюдателят могат да работят, без да пречат на входящата светлина. Тази техника работи, но само за дълги f-съотношения, както ще видим след минута.

Най-големият и най-известният телескоп на Herschel беше отразяващ телескоп с 49 1⁄2-инчов диаметър (1,26 m) първично огледало и фокусно разстояние 40 фута (12 m).

Докато огледалото завладя проблема с цвета, то има някои свои интересни проблеми. Фокусирането на паралелни светлинни лъчи върху фокална равнина изисква параболична форма на първичното огледало. Оказва се, че параболите са доста трудни за генериране в сравнение с лекотата на генериране на сфера. Чистата сферична оптика страда от явленията на „сферична аберация“, основно замъгляване на образите във фокалната равнина, защото те не са параболи. Ако обаче съотношението f на системата е достатъчно дълго (повече от около F / 11), разликата между формата на сферата и параболата е по-малка от част от дължината на вълната на светлината. Herschel изгради инструменти с дълго фокусно разстояние, които биха могли да се възползват от лекотата на генериране на сфери, и да използват дизайна извън оста за наблюдение. За съжаление, това означаваше, че телескопите му бяха доста огромни и той прекарваше много часове, наблюдавайки на 40-фута стълба.

Няколко изобретатели създадоха допълнителни „сложни“ отражатели, използвайки вторичен, за да предадат светлината обратно през дупка в първичното огледало. Някои от тези видове са григорианският, касеграйнският, дал-киркамският и ритхийският-кретенски. Всичко това са сгънати оптични системи, където вторичният играе важна роля за създаване на дълги ефективни фокусни разстояния и се различават главно по видовете кривина, използвани на първичната и вторичната. Някои от тези дизайни все още са предпочитани за професионални инструменти за наблюдение, но много малко се предлагат в търговската мрежа за астронома аматьори днес.

Наличието на вторично огледало е важен аспект на нютонианците и всъщност почти всички рефлекторни и катадиоптрични дизайни. Първо, самата вторична част пречи на малка част от наличната бленда. Второ, нещо трябва да задържи вторичното на място. В чисто отразяващи дизайни това обикновено се осъществява с използването на тънки метални лопатки в кръст, наречен „паяк“. Те са направени възможно най-тънки, за да се сведе до минимум запушването. При катадиоптричните дизайни вторичният се монтира на мястото на коректора и следователно няма паяк. Малката загуба на мощност за събиране на светлина в тези дизайни почти не е последица, тъй като рефлекторите за инч за инч са по-евтини от рефракторите и можете да си позволите да закупите малко по-голям инструмент. Ефектът, наречен „дифракция“, обаче е по-важен от загрижеността за захранването на светлината. Дифракцията се получава, когато светлината преминава близо до краищата на нещата по пътя към първичното, което ги кара да се огъват и леко променят посоката. Освен това вторичните и паяците причиняват разсеяна светлина - светлина, идваща от извън оста (т.е. не част от небесното петно), и отскача от структурите, в и около оптичната система. Резултатът от дифракцията и разсейването е малка загуба на контраст - фоновото небе не е толкова "черно", колкото би било в същия размер на рефрактор (с еднакво оптично качество). Не се притеснявайте - необходимо е много опитен наблюдател дори да забележи разликата и тогава това е забележимо само при идеални обстоятелства.

Видове катадиоптрики

Един от проблемите с чисто отразяващите оптични дизайни е сферичната аберация, както бе отбелязано по-горе. Целта на дизайна на катадиоптриките е да се възползват от лекотата на генериране на сферична оптика, но да отстранят проблема с сферичната аберация с коректорна плоча - леща, тънко извита (и следователно генерираща минимална хроматична аберация), за да коригират проблема.

Има два популярни дизайна, които постигат тази цел: Schmidt-Cassegrain и Maksutov. Schmidt-Cassegrains (или „SCs“) са може би най-популярният тип сложен телескоп днес. Въпреки това, през последните няколко години руските производители направиха значителни постъпки с различни дизайни „Mak“, включително сгънати оптични системи и нютонов вариант - „Mak-Newt“.

Красотата на сгънатия дизайн на Mak е, че всички повърхности са сферични, а вторичните се образуват чрез просто осветяване на петно ​​на гърба на коректора. Той има дълго ефективно фокусно разстояние в много малък пакет и е предпочитан дизайн за планетарно наблюдение. Mak-Newt може да постигне сравнително бързо фокусно съотношение (F / 5 или F / 6), използвайки сферична оптика, без да е необходимо (на ръка) оптично фигуриране, необходимо за параболи. Шмид-Касигрейн по подобен начин има нютонов вариант, което го прави Шмид-Нютонов. Обикновено те имат бързо фокусно съотношение, около F / 4, което ги прави идеални за астрография - голяма бленда и широко зрително поле.

И накрая, и двата дизайна на Мак водят до затворени тръби, минимизирайки конвекционните токове и събирането на прах върху праймерите.

Видове окуляри

Има повече дизайни на окуляри, отколкото има модели на телескопи. Най-важното, което трябва да имате предвид е, че окулярът е половината от вашата оптична система. Някои окуляри струват колкото малък телескоп и като цяло си заслужават. През последните две десетилетия сме свидетели на появата на разнообразни модерни окулярни дизайни, използващи много елементи и екзотично стъкло. Има много съображения за избор на подходящ дизайн за вашия телескоп, вашите приложения и бюджет.

Има три основни стандарта за окуляри на телескопа: 0.956 ”, 1.25” и 2 ”. Те се отнасят до диаметрите на цевта на окуляра и вида на фокусника, в който се вписват. Най-малкият 0,965 ”формат най-често се намира на азиатски телескопи за начинаещи, които се намират в търговските вериги. Те обикновено са с ниско качество и когато дойде време за надграждане на системата ви, нямате късмет. Не купувайте телескоп за универсален магазин !. Другите два формата са предпочитаната система, която се използва днес от повечето астрономи любители по света. Повечето междинни или усъвършенствани телескопи се предлагат с 2 ”фокусник и прост адаптер, който приема и окуляри 1,25”. Ако очаквате да получите телескоп със скромни размери и да го заведете в тъмно небе, за да наблюдавате мъглявините и клъстерите, ще искате някои от по-добрите 2-инчови окуляри и трябва да сте сигурни, че ще получите 2-инчов фокус.

Окулярите са изградени от лещи и по този начин имаме същия проблем с хроматичната аберация, който имахме в случая с рефрактора. Дизайнът на окулярите се развива през вековете в крачка с цялостния напредък на оптиката и стъклото. Съвременните окулярни дизайни използват ахромати („дублети“) и по-усъвършенствани дизайни (включващи „тройници“ и други), заедно с ED стъкло, за да увеличат възможностите си.

Един от оригиналните оптични дизайни идва от Christian Huygens през 1700 г., който използва два прости (не ахроматични) лещи. По-късно Kellner използвал дублет и обикновен обектив. Този дизайн все още е популярен в нискотарифните, за начинаещи телескопи. Ортоскопичният е популярен дизайн през 1900 г. и все още е предпочитан от твърди планетни наблюдатели. Съвсем наскоро Плосили спечелиха благосклонност поради малко по-голямо видимо зрително поле.

През последните две десетилетия, използвайки напредъка на стъклото, оптичния дизайн и софтуера за проследяване на лъчите, производителите въведоха голямо разнообразие от нови дизайни, повечето от които се опитват да увеличат максимално видимото зрително поле (което също увеличава реалното поле на изглед при дадено увеличение). Окулярите преди това са били ограничени до 45 или 50 градуса привидно FOV.

Първото и най-важното от тях е „Nagler“ (проектиран от Al Nagler от TeleVue), който също е наречен окуляр „Space-Walk“. Той осигурява очевидна FOV от над 82 градуса, придавайки усещането за потапяне. FOV всъщност е по-голям от това, което може да поеме окото ви по време на всеки един поглед. Резултатът е, че всъщност трябва да се "огледате", за да видите всичко на полето. Множество други производители са произвели подобни, много широки полеви окуляри само през последните пет години, вариращи от 60 градуса до 75 градуса при очевидна FOV. Много от тях предлагат отлична стойност и създават далеч по-добро преживяване за случайни наблюдатели, отколкото проектите от нисък клас, които се предлагат в комплект с повечето телескопи за начинаещи (където усещането е като да погледнеш през обвивна хартиена тръба).

Последното съображение при избора на окуляр е „облекчаване на очите“. Облекчението на очите се отнася до разстоянието, което вашето око трябва да бъде от лещата на окуляра, за да можете да видите цялата видима FOV. Един от недостатъците на дизайните като Kellner и Orthoscopic е ограничен релеф на очите, понякога малък до 5 mm. Това обикновено не притеснява хората с нормално зрение или тези, които са просто зрящи или далновидни, защото могат да свалят очилата си и да използват телескопа, за да се фокусират идеално за зрението си. Но за някои хора с астигматизъм очилата им не могат да бъдат просто свалени и това въвежда необходимостта да се настанят допълнителното разстояние, необходимо за техните очила, и все пак им позволяват да видят цялото поле. Обикновено облекчението на очите над 16 мм е подходящо за повечето носители на очила. Много от новите, широко полеви дизайни имат релеф за очите от 20 мм или повече. Отново, окулярът е половината от вашата оптична система. Уверете се, че съответствате на избора си на окуляр с общото качество на вашата оптика и с вашите нужди като индивидуален наблюдател.

Популярни дизайни на телескоп

Ахроматичните рефрактори са популярни в диапазона F / 9 до F / 15, с отвори от 2 ”до 5” на разумна цена. Има няколко бързи ахромати (F / 5), предлагани като телескопи с богато поле, защото те дават широки зрителни полета с ниска мощност, идеални за метене на Млечния път. Тези дизайни ще покажат значителен фалшив цвят на луната и ярките планети, но това няма да се забележи на обекти с дълбоко небе. За да получите както бърза оптика, така и без фалшив цвят, трябва да преминете с APO дизайн на значителни разходи. APO се предлагат от избрани производители (често с дълги списъци на чакащи) в дизайни от F / 5 до F / 8, в отворите от 70 мм до 5 ”или 6”. По-големите са много скъпи (повече от 10 000 долара) и са домейнът на истинските фанатици в хобито.

Популярните дизайни на Нютон варират от 4,5-инчови F / 4 с богато поле до класическия 6 ”F / 8, вероятно най-популярният телескоп за начално ниво. По-големите рефлектори (8 ”F / 6, 10” F / 5 и т.н.) набират широка популярност поради ниската цена и преносимостта на “добсоновския” монтаж (повече за това по-късно) и увеличаването на достъпността от много производители, включително предложения за комплекти. Големите нютонианци са склонни да имат по-бързи съотношения f, за да поддържат дължината на тръбата под контрол. Mak-Newts се срещат най-вече в гамата F / 6.

Schmidt-Cassegrain е може би най-популярният дизайн с по-напреднали любители - честният 8 ”F / 10 SC е класика от 3 десетилетия. Повечето SC са F / 10, въпреки че някои F / 6.3 са на пазара. Проблемът с бързите SC е, че вторичният трябва да бъде значително по-голям, възпрепятствайки 30% или повече. Като цяло дизайнът F / 10 е идеален за обща комбинация от наблюдаване на дълбоко небе, както и за планетарни и лунни.

Настоящите Максутови обикновено са в диапазона F / 10 до F / 15, което ги прави донякъде бавни оптични системи, които не са идеални за разширен Млечен път и гледане на дълбоко небе. Те обаче са идеални системи за планетарно и лунно наблюдение, конкуриращи се далеч по-скъпи APO с една и съща бленда.

Mounts

Монтажът на телескопа определено е толкова важен, ако не и по-важен от оптичната система. Най-добрата оптика е безполезна, освен ако не можете да ги държите стабилно, да ги насочвате точно и да правите фина настройка в посоката, без да отменяте вибрации или противодействие. Има различни дизайни на монтиране, някои оптимизирани за преносимост, а други оптимизирани за моторизирано и компютърно проследяване. Има две основни категории дизайни за монтиране: алти-азимут и екваториален.

Alti-Азимут

Монтирането на Alti-азимут има две оси на движение: нагоре-надолу (alti) и отстрани (azimuth). Типичната глава за триножник на камерата е вид монтиране на алти-азимут. Много малки рефрактори на пазара използват този дизайн и той има предимства, че е удобен както за наземно, така и за гледане на небето. Може би най-важният монтиран алти-азимут е „добсоновият”, почти изключително използван за средни до големи нютонови отражатели.

Джон Добсън е легендарна фигура в общността на астрономите на тротоарите в Сан Франциско. Преди 20 години Джон търсеше дизайн на телескоп, който беше много преносим, ​​и предлагаше възможността да извежда на публиката доста големи инструменти (от 12 до 20 инча), буквално по тротоарите на Сан Франциско. Неговите дизайнерски и конструктивни техники създадоха революция в любителската астрономия. „Big Dobs“ вече са един от най-популярните телескопски дизайни, наблюдавани на звездни партита по цял свят. Повечето доставчици на телескопи днес предлагат линия от добсонски дизайни. Преди това дори 10-инчов рефлектор на екваториален монтаж се считаше за „наблюдателен“ инструмент - по принцип не бихте го премествали поради тежкия монтаж.

Като цяло дизайните на алти-азимут са по-малки и по-леки от екваториалните стойки, предлагащи същото ниво на стабилност. Въпреки това, за проследяване на обекти, докато Земята се върти, се изисква движение по две оси на планината, а не само по една, както при екваториалните проекти. С появата на компютърен контрол, много доставчици вече предлагат алти-азимутни стойки, които могат да проследяват звездите, с някои предупреждения. Двуосният носач страда от "въртене на полето" за дълги периоди на проследяване, което означава, че този дизайн не е подходящ за астрофотография.

екваториален

Екваториалните опори също имат две оси, но една от осите („полярната“ ос) е подравнена с оста на въртене на Земята. Другата ос се нарича ос на деклинация и е под прав ъгъл спрямо полярната ос. Основното предимство на този подход е, че монтирането може да проследява обекти в небето чрез завъртане само на полярната ос, опростяване на проследяването и избягване на проблема с въртенето на полето. Екваториалните опори са доста задължителни за астрофотографията и изображенията. Екваториалните опори също трябва да бъдат "подравнени" към полярната ос на Земята, когато са поставени, което прави използването им малко по-малко удобно от проектите на алти-азимут.

Има няколко типа екваториални опори:

· Немски екваториален: най-популярният дизайн за малки и средни обхвати, предлагащ голяма стабилност, но изискващ противотежести за балансиране на телескопа около полярната ос.

· Закрепване на вилици: популярен дизайн за Schmidt-Cassegrains, като основата на вилката е полярната ос, а раменете на вилката са склоняване. Не са необходими противотежести. Конструкциите на вилиците могат да работят добре, но обикновено са големи в сравнение с телескопа; малките дизайни на вилици страдат от вибрации и огъване. Дизайнът на вилиците е трудно да се насочи близо до северния небесен полюс.

· Закрепване на жълтъка: подобно на дизайна на вилицата, но вилиците продължават покрай телескопа и се съединяват заедно над телескопа във втори полюсен лагер, което предлага подобрена стабилност над вилката, но води до доста масивна структура. Конструкциите с жълтъци са били използвани в много от големите световни обсерватории през 1800-те и 1900-те.

· Подковни приспособления: вариант на монтажа на Yolk, но използващ много голям полюсен лагер с U-образен отвор в горния край, позволяващ тръбата на телескопа да сочи към северния небесен полюс. Това е дизайнът, използван в телескопа Hale 200 ”на Mt. Palomar.

Основни съображения за монтирането

Както бе посочено, монтажът на телескопа е критична част от цялостната система. Когато избирате телескоп, съображенията за монтиране играят важна роля във вашата способност и желание да го използвате и в крайна сметка урежда видовете дейности, които можете да предприемете (напр. Астрофотография и т.н.). По-долу са някои от основните съображения, които трябва да направите.

· Преносимост: ако приемем, че нямате обсерватория в задния двор, ще се движите и транспортирате вашия телескоп до наблюдателен обект. Ако имате тъмно небе с минимално замърсяване на светлината там, където живеете, това може да означава само преместване на телескопа от килера или гаража в задния двор. Ако имате значително светлинно замърсяване, ще искате да пренесете обхвата си на място с тъмно небе, за предпочитане на планински връх някъде. Това предполага транспортиране на обхвата във вашия автомобил. Голям, тежък монтаж може да направи това скучно дело. Освен това, ако астрофотографията не е основно внимание, задачата за настройка и подравняване на екваториален монтаж може да не си струва усилията.

· Стабилност: стабилността на монтажа се измерва от количеството вибрации, които телескопът изпитва при „натискане“, при фокусиране, смяна на окуляри или когато духа лек бриз. Времето, което отнема на вибрациите, за да се заглушат, трябва да е около 1 секунда. Добсоновите опори обикновено имат отлична стабилност. Германските екваториали и опори за вилици, когато са правилно оразмерени към телескопа, също показват добра стабилност, въпреки че те са склонни да тежат повече от самия телескоп със значителен запас.

· Посочване и проследяване: за да се насладите наистина да наблюдавате, телескопът трябва да е лесен за насочване и насочване, а монтирането трябва да ви позволява внимателно да проследявате обекта, който наблюдавате, или чрез натискане на телескопа, чрез ръчно управление на бавно движение, или с проследяващ двигател („задвижване на часовника“). Колкото по-голямо увеличение използвате (например за планетарни наблюдения или разделяне на двойни звезди), толкова по-критично е поведението за проследяване на монтажа. Обратната връзка е една добра мярка за способността за проследяване на монтажа: когато натиснете или преместите инструмента леко, остава ли там, където сте го насочили, или леко се движи назад? Обратната връзка може да бъде смущаващо поведение на монтажа и обикновено означава, че монтажът е или лошо произведен, или е твърде малък за телескопа, който сте монтирали.

Трудно е да придобиете усещане за поведение на монтажа от каталог или уеб сайт. Ако можете, отидете в магазин за телескопи (няма ги много) или в автокъща на висококачествени камери, която носи телескопи на голяма марка за оценка на допир и усещане. Освен това има много ресурси, табла за съобщения и прегледи на оборудване, достъпно в мрежата и в списанията за астрономия. Може би най-добрата форма на изследване е да присъствате на местно звездно парти, което се провежда от вашия квартален астрономически клуб, където можете да видите различни телескопи, да говорите със собствениците им и да имате възможност да ги наблюдавате чрез тях. Помощ при намирането на тези ресурси е предоставена в по-късен раздел.

Области на търсене

Обхватът на Finder са малки телескопи или насочващи устройства, прикрепени към основната тръба на вашия телескоп, за да подпомогнат намирането на обекти, които са твърде слаби, за да се видят с просто око (т.е. почти всички от тях). Зрителното поле на вашия телескоп като цяло е доста малко, около един или два диаметра на Луната, в зависимост от вашия окуляр и увеличение. Като цяло използвате първокласен окуляр с ниска мощност, за да намерите обект (дори ярък), след което смените окулярите на по-големи увеличения, както е подходящо за дадения обект.

Исторически обхватът на търсачките винаги е бил малък пречупващ телескоп, подобен на бинокъл, предлагащ широко зрително поле (5 или повече градуса) при ниска мощност (5X или 8X). През изминалото десетилетие се появи нов подход за насочване с помощта на светодиоди за създаване на „червени точки” или осветени системи за прожектиране на сетча, които проектират точка или мрежа върху небето без увеличение. Този подход е много популярен, тъй като преодолява няколко трудности при използването на традиционните области на търсене.

Традиционните обхвати на търсача са трудни за използване поради две основни причини: изображението в обхвата на търсачката обикновено е обърнато, което прави трудното съпоставяне на гледката с невъоръжено око (или звездата) на звездния модел с това, което се вижда в търсача, и също затруднява извършването на корекции наляво / надясно / нагоре / надолу. Освен това, привличането на поглед към окуляра на търсача може да бъде предизвикателство на моменти, тъй като е сравнително близо до главната тръба на телескопа и в много ориентации ще напрягате врата си в неудобни позиции. Макар да е вярно, че с практиката проблемът с ориентацията може да бъде смекчен и също така е възможно да се закупят обхвати за търсене на правилно изображение (при повишена цена), журито на астрономическата общност ясно каза - търсещите проекции са по-лесни за използване и много по-евтино.

Филтри

Последната част от оптичната система за разбиране е използването на филтри. Съществуват голямо разнообразие от видове филтри, използвани за различни наблюдателни нужди. Филтрите са малки дискове, монтирани в алуминиеви клетки, които се вписват в стандартните окулярни формати (друга причина за получаване на 1.25 ”и 2” окуляр, а не телескоп за универсален магазин!). Филтрите попадат в следните основни категории:

· Цветни филтри: червени, жълти, сини и зелени филтри са полезни за разкриване на детайли и характеристики на планети като Марс, Юпитер и Сатурн.

· Филтри с неутрална плътност: най-полезни за наблюдение на луната. Луната е наистина ярка, особено когато очите ви са адаптирани към тъмно. Типичен филтър с неутрална плътност изрязва 70% от лунната светлина, което ви позволява да виждате подробности за кратери и планински вериги с по-малък дискомфорт в очите.

· Филтри за замърсяване на светлината: светлинното замърсяване е повсеместен проблем, но има начини да смекчите ефекта му върху вашето наблюдение. Някои общности изискват улични светлини от Меркурий-Натрий (особено в близост до професионални обсерватории), тъй като тези видове светлини излъчват светлина само при една или две дискретни дължини на вълната на светлината. По този начин е лесно да се произведе филтър, който елиминира само тези дължини на вълната и позволява на останалата светлина да премине към вашата ретина. По-общо, както широколентовите, така и теснолентовите филтри за замърсяване на светлината са достъпни от големите доставчици, които помагат значително в общия случай на замърсена със светлина зона на метрото.

· Филтри на мъглявините: ако фокусът ви е върху обекти и мъглявини с дълбоко небе, са на разположение други видове филтри, които подобряват специфичните емисионни линии на тези обекти. Най-известният е OIII (Oxygen-3) филтър, който се предлага от Lumicon. Този филтър елиминира почти цялата светлина на други дължини на вълната, различни от линиите на емисиите на кислород, генерирани от много междузвездни мъглявини. Голямата мъглявина в Орион (M42) и Мъглявината на Завесите в Cygnus придобиват изцяло нов аспект, когато се гледат през OIII филтър. Други филтри в тази категория включват H-бета филтър (идеален за мъглявината на конната глава) и различни други по-общо предназначение филтри „дълбоко небе“, които подобряват контраста и разкриват слаби детайли в много обекти, включително кълбовидни клъстери, планетарна мъглявина и др. и галактики.

Наблюдавайки

Как да наблюдаваме: Най-важният аспект на една качествена наблюдателна сесия е тъмното небе. След като изпитате наистина наблюдение на тъмно небе, виждайки Млечния път да изглежда като бурни облаци (докато не погледнете внимателно), никога повече няма да се оплаквате от товарене на превозното средство и шофиране може би един или два часа, за да стигнете до добър сайт. Планетите и луната обикновено могат да бъдат наблюдавани успешно от почти навсякъде, но по-голямата част от небесните скъпоценни камъни изискват отлични условия за наблюдение.

Дори ако се концентрирате само върху Луната и планетите, вашият телескоп трябва да бъде настроен на тъмно място, за да се сведе до минимум бездомната, отразена светлина, попадаща във вашия телескоп. Избягвайте уличните светлини, халогените на съседите и изключете всички външни / закрити светлини, които можете.

Важно е, помислете за тъмното адаптиране на собствените ви очи. Визуалният лилав, химикал, отговорен за повишаване на остротата на очите при условия на слаба осветеност, отнема 15-30 минути, но може да бъде елиминиран веднага с една добра доза ярка светлина. Това означава още 15–30 минути време за адаптация. Освен че избягват ярки светлини, астрономите използват фенерчета с наситени червени филтри, за да се ориентират в заобикалящата ги среда, да видят стартови графики, да проверят монтажа им, да сменят окулярите и т.н. Червената светлина не унищожава визуално лилаво, както бялата светлина. Много продавачи продават фенерчета с червена светлина за наблюдение, но обикновено парче червен целофан над малко фенерче работи отлично.

При липса на компютърно насочен телескоп (и дори ако имате такъв), получете качествена звездна карта и научете съзвездията. Това ще направи ясно ясно кои обекти са планети и кои са просто ярки звезди. Това също ще увеличи способността ви да намирате интересни обекти, използвайки метода „звездния скачане“. Например, остатъкът от свръхнова, известен като Мъглявината от раци, е само умален на север от левия рог на Телеца Бик. Познаването на съзвездията е ключът към отключването на огромния набор от чудеса, които са на разположение на вас и вашия телескоп.

И накрая, запознайте се с техниката на използване на „отклонено зрение“. Човешката ретина е съставена от различни сензори, наречени „конуси“ и „пръчки“. Центърът на вашето зрение, фовеята, се състои главно от пръчки, които са най-чувствителни към ярка, цветна светлина. Периферията на вашето зрение е доминирана от шишарки, които са по-чувствителни към ниско ниво на осветеност, с по-малко цветова дискриминация. Отклоненото зрение концентрира светлината от окуляра върху по-чувствителната част на ретината и води до способността да се различават по-слаби предмети и по-големи детайли.

Какво да се наблюдава: задълбоченото третиране на видовете и местоположението на обектите в небето е далеч извън обхвата на тази статия. Въпреки това, кратко въведение ще бъде полезно при навигирането на различните ресурси, които ще ви помогнат да намерите тези зрелищни обекти.

Луната и планетите са доста очевидни обекти, след като познаете съзвездията и започнете да разбирате движението на планетите в „еклиптиката“ (равнината на нашата Слънчева система) и прогресията на небето с течение на сезоните. По-трудни са хилядите обекти на дълбоко небе - струпвания, мъглявини, галактики и т.н. Обърнете се към моята другарска статия за наблюдаване на дълбокото небе.

През 1700 и 1800 г. ловецът на комети на име Чарлз Месие прекара нощ в нощ, търсейки небето за нови комети. Непрекъснато се сблъскваше със слаби петна, които не се движеха от нощ на нощ и не бяха комети. За удобство и за да се избегне объркване, той създаде каталог с тези слаби петна. Докато той откриваше шепа комети през живота си, сега той е известен и най-добре запомнен с каталога си от над 100 обекта на дълбоко небе. Тези обекти сега носят най-използваното им наименование, произтичащо от каталога на Messier. „M1“ е мъглявината на Раците, „M42“ е голямата мъглявина Орион, „M31“ е галактиката Андромеда и др. Картите и книгите за обектите на Messier са достъпни от много издателства и са силно препоръчителни, ако имате скромни наличие на телескоп и тъмно небе. Освен това нов каталог „Колдуел“ събира още 100 обекта, които са с подобна яркост на M-обектите, но са пренебрегнати от Messier. Това са идеални изходни места за начинаещ наблюдател на дълбоко небе.

В началото на половината на 20 век професионалните астрономи конструират Новия галактически каталог, или „NGC“. В този каталог има приблизително 10 000 обекта, по-голямата част от които са достъпни от скромни любителски телескопи в тъмно небе. Има няколко ръководства за наблюдение, наблягащи на най-зрелищните от тях, а висококачествена звездна диаграма ще показва хиляди NGC обекти.

Когато разберете огромния масив от обекти нагоре, от галактическите клъстери в Кома Валути и Лъв, до емисионната мъглявина в Стрелец, до обхвата на кълбовидните клъстери (като невероятния М13 в Херкулес) и планетарната мъглявина (като М57, „ мъглявината на пръстена ”в Лира), вие ще започнете да осъзнавате, че всеки пластир на небето съдържа чудни гледки, ако знаете как да ги намерите.

Imaging

Подобно на раздела за наблюдение, лечение на изображения, астрофотография и видеоастрономия е далеч извън обхвата на тази статия. Важно е обаче да разберете някои основи в тази област, за да ви помогнем да вземете информирано решение кой тип телескоп и система за монтаж е подходящ за вас.

Най-простата форма на астрофотография е да заснемете „звездни следи“. Поставете камера с типичен обектив на статив, насочете го към звездно поле и излагайте филма за 10 до 100 минути. Докато земята се върти, звездите оставят „следи“ върху филма, изобразяващ въртенето на небето. Те могат да бъдат много красиви на цвят и особено ако са насочени към Поларис („северната звезда“), показващ как цялото небе се върти около него.

Основната настройка на астрофотографията на автора, изобразена в Glacier Point, Yosemite. На немския екваториален мост на Losmandy G11 се намира по-малкият рефрактор от лявата страна за направляване и 8

Вече има няколко вида подходи за изобразяване на астрономически обекти, благодарение на появата на CCD-та, цифрови фотоапарати и видеокамери и непрекъснат напредък във филмовите техники. Във всеки от тези случаи е необходимо екваториално монтиране за точно проследяване. Всъщност най-добрите астрофотографии, взети днес, използват екваториална планина, няколко пъти по-масивна и стабилна, отколкото би било необходимо за просто визуално наблюдение. Този подход е свързан с необходимостта от стабилност, устойчивост на вятър, точност на проследяване и минимизирани вибрации. Обикновено доброто астро-изображение също изисква някакъв ръководен механизъм, което често означава използването на втори направляващ обхват на същия монтаж. Дори ако монтирането ви има задвижване на часовник, то не е идеално. Необходими са постоянни корекции по време на дълго излагане, за да се гарантира, че обектът остава в центъра на полето, до точност, която е близо до границата на разделителна способност на използвания телескоп. В този сценарий играят както ръчни подходи за ръководство, така и CCD „авто-водачи“. За филмовите подходи „продължителната експозиция“ може да означава от 10 минути до повече от час. Отлично ръководство е необходимо по време на цялата експозиция. Това не е за слабите.

Снимането с обратен гръб е значително по-лесно и може да даде отлични резултати. Идеята е да се монтира нормална камера със средно или широко поле на обектива на гърба на телескоп. Използвате телескопа (със специален осветен насочващ окуляр за сетча), за да проследявате „водеща звезда“ в полето. Междувременно камерата прави 5 - 15-минутна експозиция на голям пластир на небето при бърза настройка, F / 4 или по-добра. Този подход е идеален за гледки на Млечния път или други звездни полета.

По-долу са няколко снимки, направени с 35-милиметров Olympus OM-1 (някога предпочитан фотоапарат сред астрофотографите, но този и филмът обикновено се изместват от CCD-тата, особено сред по-сериозните любители) с експонации от 25 минути до 80 минути на сравнително стандартен филм Fuji ASA 400.

Горна лява: М42, Голямата мъглявина в Орион; Горе вдясно, Звездно поле на Стрелец (прасен гръб); Долно вляво: Мъглявината на Плеядите и отражението; Долно вдясно, M8, мъглявината Лагуна в Стрелец.

По-усъвършенстваните техники за изобразяване включват хиперсенсибилизиращ филм за повишаване на неговата чувствителност към светлина, като се използват сложни астро-CCD камери и авто-водачи и извършване на голямо разнообразие от техники за пост-обработка (като "подреждане" и "подравняване на мозайка") на цифрови изображения.

Ако харесвате изображения, сте технофил и имате търпение, полето на астро-изображенията може да е за вас. Днес много аматьорски изображения дават резултати, които съперничат на постиженията на професионалните обсерватории само преди няколко десетилетия. Едно кратко търсене в мрежата ще даде десетки сайтове и фотографи.

Производители

С неотдавнашния ръст на популярността на астрономията, сега има повече производители и търговци на телескопи от всякога. Най-добрият начин да разберете кои са, като слезете до местния, висококачествен багажник за списания и вземете копие на списанията Sky и Telescope или Astronomy. Оттам, Мрежата ще ви помогне да получите повече подробности за техните предложения.

Има два основни производителя, които доминират на пазара през последните две десетилетия: Meade Instruments и Celestron. Всяка от тях има няколко линии телескопни предложения в категориите за рефрактор, Dobsonian и Schmidt-Cassegrain, както и други специални дизайни. Всяка от тях има и изчерпателни комплекти окуляри, опции за електроника, аксесоари за снимки и CCD и много други. Вижте www.celestron.com и www.meade.com. И двете работят чрез дилърски мрежи, а ценообразуването се определя от производителя. Не очаквайте да се пазарите или да получите специална сделка, различна от приключения и секунди.

В близост до петите на големите двама са телескопи Orion и бинокли. Те внасят и препродават няколко марки телескопи, заедно с препродажба на избрани други марки. Уебсайтът на Orion (www.telescope.com) е пълен с информация за това как работят телескопите и кой тип телескоп е подходящ за вашите нужди и бюджет. Orion е може би най-добрият източник за богат избор от висококачествени телескопи. Освен това е чудесен източник на аксесоари, като окуляри, филтри, калъфи, звездни атласи, аксесоари за монтаж и други. Регистрирайте се за каталога на техния уеб сайт - той също е пълен с полезна, общонационална информация.

Televue е доставчик на много висококачествени рефрактори (APO) и първокласни окуляри („Naglers“ и „Panoptics“). Такахаши произвежда световно известни флуоритни APO рефрактори. В Америка Astro-Physics е произвела може би най-висококачествените, най-търсените APO рефрактори; обикновено имат 2-годишен списък на чакащите и техните телескопи действително са оценили стойността си на използвания пазар през последното десетилетие.

Авторът и приятел, подравнявайки основното огледало на своя 20-инчов телескоп F / 5 Добсониан преди наблюдателна сесия на връх Фремонт, Калифорния, на 100 мили южно от Сан Франциско.

Обсесивните телескопи бяха първият и все още най-високо оценен производител на премиум големи добсони. Размери варират от 15 ”до 25”. Бъдете готови да вземете ремарке, за да преместите един от тези телескопи към тъмно небе.

ресурси

Мрежата е пълна с астрономически ресурси, от уеб сайтове на производители до издатели, обяви и форуми за съобщения. Много от отделните астрономи поддържат сайтове, показващи своята астрофотография, спазване на доклади, съвети и техники за оборудване и т.н. Изчерпателен списък ще бъде много страници. Най-добрият залог е да започнете с Google и да търсите с различни термини, като „техники за наблюдение на телескоп“, „прегледи на телескоп“, „аматьорски телескоп“ и др. Също така търсете в „астрономически клубове“, за да намерите такъв във вашия ■ площ.

Два сайта си струва да бъдат споменати изрично. Първият е уебсайтът Sky & Telescope, който е пълен с чудесна информация за наблюдението като цяло, какво се случва в небето в момента и минали прегледи на оборудване. Вторият е Astromart, сайт за обяви, посветен на астрономическото оборудване. Висококачествените телескопи всъщност не се износват или имат много проблеми поради използването им и обикновено са внимателно обгрижвани. Можете да помислите за получаване на използван инструмент, особено ако продавачът е във вашия район и можете да го проверите лично. Този подход също работи добре за получаване на аксесоари като окуляри, филтри, калъфи и др. Astromart също има дискусионни форуми, където най-новото бъбриво оборудване и техники е в изобилие.

Телескопи и бинокли Orion е голям търговец на телескопи както на техните собствени марки, така и на други производители. Те имат всичко - от начинаещи до някои много висок клас обхвати и аксесоари. Техният уеб сайт, и по-специално техният каталог, е пълен с обяснителни резултати, обсъждащи оптични и механични принципи, свързани с телескопите и аксесоарите.

Следващия?

Ако все още не сте го направили, излезте там и направете някои наблюдения с приятели или местен астрономически клуб. Астрономите-аматьори са сладък куп и като им се даде шанс, обикновено ще ви разкажете повече за всяка дадена тема, отколкото евентуално можете да усвоите в едно заседание. След това се информирайте с източниците на списанията, търсенията в мрежата и сайтовете и посещението на книжарницата. Ако откриете, че наистина имате грешката, тогава решете параметрите и ограниченията си, за да стесните избора на телескопа си по отношение на размер, дизайн и бюджет. Ако това е твърде много работа и просто искате да вземете телескоп вчера, тогава отидете в Орион и купете почитаемия 6 ”F / 8 Добсонян.

Щастливи звездни пътеки!