Nasze Gwiazdozbiory

 

 

 

 

 

 

Teleskopy astronomiczne

 

        W czasie bezksiê¿ycowej nocy, przy dobrej przejrzystoœci powietrza, na niebie œwieci oko³o 2000 gwiazd do 6m. Pozosta³ych mniej jasnych gwiazd przeciêtnym okiem nie dostrze¿emy. Ludzie obdarzeni bardzo dobrym wzrokiem widz¹ w sprzyjaj¹cych warunkach gwiazdy do 6,5m, rzadko do 7m. Gwiazdy s³absze i inne mniej jasne obiekty mo¿emy dostrzec jedynie za pomoc¹ teleskopu.

        Teleskop zbiera œwiat³o du¿¹ p³aszczyzn¹ swojego obiektywu i zeœrodkowuje je na ma³ej powierzchni, w p³aszczyŸnie ogniskowej obiektywu. Tym sposobem zwiêksza jasnoœæ wytworzonego obrazu obserwowanego obiektu. Teoretycznie, zwiêkszenie jasnoœci gwiazdy widocznej w teleskopie w stosunku do jasnoœci, któr¹ ma ona przy obserwacji go³ym okiem, odpowiada stosunkowi powierzchni obiektywu do powierzchni Ÿrenicy oka. Poniewa¿ obie powierzchnie maj¹ kszta³t okr¹g³y, mo¿emy wyliczyæ wzrost jasnoœci gwiazdy w teleskopie jako stosunek D2/'64 (œrednica Ÿrenicy oka = 8 mm), co daje nam korzyœæ w wielkoœciach gwiazdowych: 5 log D - 4,51. W obu przypadkach œrednicê obiektu D wyra¿amy w milimetrach.

        Ze wzglêdu na straty w systemie optycznym teleskopu jest rzeczywiste zwiêkszenie jasnoœci gwiazdy o oko³o 0,5m mniejsze ni¿ wartoœæ obliczona teoretycznie. Gdy zamiast okularu u¿yjemy aparatu fotograficznego, mo¿emy zarejestrowaæ gwiazdy o 3m s³absze ni¿ przy wizualnych obserwacjach teleskopem. Na fotografii zbieramy œwiat³o z gwiazdy przez d³u¿szy czas. Zwiêkszenie jasnoœci obiektów rozci¹g³ych jest zawsze mniejsze ni¿ jasnoœæ gwiazd i zale¿y od powiêkszenia teleskopu. Im znaczniejsze powiêkszenie teleskopu, tym mniej jasny jest obraz obiektu rozci¹g³ego. W lunetach o œrednicy obiektywu 100 mm dostrze¿emy gwiazdy 156 razy s³absze ni¿ go³ym okiem, a zatem gwiazdy ll,5m—12m. Najwiêkszy obecnie teleskop, o œrednicy zwierciad³a 6 m, pozwala nam dostrzec gwiazdy a¿ 563 000 razy s³absze ni¿ okiem nieuzbrojonym, a zatem gwiazdy 20m - 2 lm, a przy zastosowaniu fotografii 23m - 24m.

        Powiêkszenie rozmiarów k¹towych obserwowanych obiektów jest drug¹ wa¿n¹ funkcj¹ teleskopu. ¯aden jednak teleskop nie powiêkszy nam obrazów gwiazd, gdy¿ znajduj¹ siê one zbyt daleko. W powiêkszeniu zobaczymy tylko obiekty rozci¹g³e, jak S³oñce (uwaga — S³oñca nie nale¿y nigdy obserwowaæ bezpoœrednio, zawsze na ekranie!), Ksiê¿yc, planety, komety, gromady gwiazd, mg³awice i galaktyki.

        Rozmiary k¹towe obserwowanych obiektów powiêkszamy okularem lunety, przez który patrzymy jak przez lupê na obraz obiektu wytworzony przez obiektyw lunety lub teleskopu. Powiêkszenie teleskopu mo¿emy obliczyæ mierz¹c d³ugoœci ogniskowe obiektywu i okularu. Im d³u¿sza ogniskowa obiektywu i krótsza ogniskowa okularu, tym powiêkszenie teleskopu jest wiêksze. Luneta o ogniskowej obiektywu 300 cm i ogniskowej okularu 3 cm powiêksza 100 razy.

        Dobrze wyposa¿ony teleskop do obserwacji nieba winien mieæ przynajmniej trzy okulary. Jeden z nich, o niewielkim powiêkszeniu u¿ytecznym, tzw. powiêkszeniu normalnym, wykorzystuje ca³e œwiat³o skupione przez obiektyw i szerokie pole widzenia. Okular ten jest potrzebny do obserwacji obiektów rozci¹g³ych, takich jak na przyk³ad komety, gromady otwarte gwiazd i mg³awice. Najmniejsze u¿yteczne powiêkszenie dla danej lunety lub teleskopu obliczymy, dziel¹c œrednicê obiektywu wyra¿on¹ w milimetrach przez œrednicê Ÿrenicy oka, czyli 8 mm. Drugi okular ma zapewniaæ najwiêksze wejœciowe powiêkszenie teleskopu. Przy wyborze okularu dla najwiêkszego powiêkszenia stosujemy regu³ê, by nie przekro czyæ 25-krotnego powiêkszenia na ka¿dy l cm œrednicy obiektywu. Du¿e powiêkszenie stosujemy przy obserwacji szczegó³ów na Ksiê¿ycu i planetach. Trzeci okular wybieramy tak, aby powiêkszenie teleskopu by³o poœrednie w stosunku do uzyskanych przez pierwsze dwa okulary. Jak zatem widzimy, luneta o œrednicy obiektywu 10 cm i ogniskowej 100 cm winna mieæ okulary powiêkszaj¹ce w przybli¿eniu 12, 120 i 250 razy.

        Trzeci¹ wa¿n¹ funkcj¹ teleskopu jest zwiêkszenie zdolnoœci rozdzielczej oka. Wskutek ugiêcia œwiat³a na brzegach obiektywu, obraz gwiazdy nie bêdzie w ¿adnym teleskopie punktem, ale wiêkszym lub mniejszym kr¹¿kiem. Zdolnoœæ rozdzielcz¹ teleskopu okreœla œrednica k¹towa kr¹¿ka dyfrakcyjnego, któr¹ dla œwiat³a widzialnego wyra¿amy w sekundach ³uku, dziel¹c 114" przez œrednicê obiektywu wyra¿on¹ w milimetrach. Im wiêksza œrednica obiektywu w teleskopie, tym kr¹¿ek dyfrakcyjny jest mniejszy, a teleskop ma wiêksz¹ zdolnoœæ rozdzielcz¹. Lunet¹ o œrednicy obiektywu 10 cm mo¿emy odró¿niæ dwa szczegó³y, które s¹ od siebie oddalone o k¹t 1,44". Teleskopem o œrednicy 5 m rozró¿niamy szczegó³y oddalone od siebie o 0,02". Gdy chcemy zobaczyæ sk³adniki gwiazdy podwójnej, oddalone o k¹t 0,5", musimy u¿yæ teleskopu o œrednicy obiektywu przynajmniej 23 cm.

 

Podstawowe typy telskopów

 

        Teleskopy, których obiektywem jest soczewka zbieraj¹ca, nazywamy refraktorami. Takim typem lunety by³a luneta Galileusza z roku 1609, której okular, soczewka rozpraszaj¹ca, wytwarza³ obraz prosty. W astronomii jednak u¿ywa siê lunet z okularami utworzonymi przez soczewkê skupiaj¹c¹ lub uk³ad soczewek skupiaj¹cych. Tworz¹ one obraz optyczny odwrócony. Pojedyncze soczewki obarczone s¹ licznymi b³êdami optycznymi, od których siê mo¿na uwolniæ tylko korzystaj¹c z kombinacji wiêkszej liczby soczewek i ró¿nych gatunków szk³a. Obiektywy sk³adaj¹ce siê z wiêkszej liczby soczewek s¹ jednak nie tylko bardzo drogie, ale tak¿e skomplikowany jest proces ich wytwarzania, ponadto gruba warstwa szk³a poch³ania znaczn¹ czêœæ przechodz¹cego œwiat³a. Rozmiarów obiektywów soczewkowych nie mo¿na te¿ dowolnie zwiêkszaæ, maksymalne rozmiary soczewek s¹ bowiem ograniczone ciê¿arem materia³u, z którego je wykonano. Najwiêkszy refraktor, o œrednicy obiektywu 102 cm i ogniskowej 1940 cm, zosta³ ustawiony w roku 1897 w Obserwatorium Yerkesa, w amerykañskim stanie Wisconsin.

        Znacznie prostszy uk³ad optyczny mamy w teleskopach zwierciad³owych, czyli reflektorach. Obiektyw takiego teleskopu tworzy wklês³e zwierciad³o paraboloidalne, wykonane ze szk³a i pokryte cienk¹ warstw¹ srebra lub aluminium. Taki obiektyw nie wykazuje ani aberracji sferycznej, ani chromatycznej i - co najwa¿niejsze - niemal nie poch³ania œwiat³a. D³ugoœæ ogniskowej obiektywu reflektora zale¿y nie tylko od krzywizny zwierciad³a, ale tak¿e od miejsca, w którym promienie obserwowanego obiektu odbijaj¹ siê od zwierciad³a. Umieszczaj¹c przed obiektywem, na drodze odbitych promieni, jedno lub dwa pomocnicze zwierciad³a, mo¿na uzyskaæ kilka ogniskowych o ró¿nych d³ugoœciach. Pierwszy reflektor skonstruowa³ Isaak Newton w 1671 roku.

        Specjalnym typem teleskopów o szerokim polu widzenia i wielkiej zdolnoœci skupiania œwiat³a s¹ teleskopy Schmidta i Maksutowa. Jako obiektyw stosuje siê tu zwierciad³o sferyczne, którego b³êdy optyczne koryguje umieszczona przed nim szklana p³yta korekcyjna o skomplikowanym kszta³cie.

        Chocia¿ zwierciad³om mo¿na nadaæ znacznie wiêksze rozmiary ni¿ obiektywom soczewkowym, ich wielkoœæ jest równie¿ ograniczona przez ciê¿ar materia³u, z którego s¹ wykonane. Do najwiêkszych reflektorów nale¿y 508 cm teleskop ustawiony w 1948 roku na Mount Palomar w Kalifornii i 600 cm teleskop uruchomiony w 1975 roku w pobli¿u miejscowoœci Zielenczukskaja na Kaukazie. Zwierciad³o 600 cm tego teleskopu wa¿y 42 tony. W Polsce najwiêkszy teleskop, o œrednicy 90 cm, znajduje siê w miejscowoœci Piwnice, ko³o Torunia.

        Trudnoœci techniczne i olbrzymie nak³ady finansowe, zwi¹zane z wytwarzaniem du¿ych zwierciade³, sprawiaj¹, ¿e obecnie konstruuje siê nowe typy teleskopów o obiektywach sk³adaj¹cych siê z kilku mniejszych zwierciade³. Dziêki skomplikowanemu uk³adowi elektronicznemu w po³¹czeniu z laserem, kontroluj¹cemu w sposób ci¹g³y wzajemne po³o¿enie zwierciade³, ich uk³ad ma takie w³asnoœci optyczne, jakby by³ jednym du¿ym zwierciad³em. Od roku 1979 w Mount Hopkins w Arizonie dzia³a szeœciozwierciad³owy teleskop. Ka¿de z jego zwierciade³ ma œrednicê 1,8 m, tak ¿e tworz¹ one uk³ad optyczny równowa¿ny zwierciad³u o œrednicy 4,5 m.

        Na podobnej zasadzie jak optyczne teleskopy zwierciad³owe dzia³aj¹ radioteleskopy. Promieniowanie radiowe przechwytuje powierzchnia olbrzymiego metalowego paraboloida³nego zwierciad³a i skupia je w swoim ognisku, w którym jest umieszczony odbiornik fal radiowych. Du¿¹ zdolnoœæ rozdzielcz¹ w obserwacjach radiowych osi¹ga siê przez równoczesne obserwowanie tego samego Ÿród³a promieniowania radiowego dwoma oddalonymi od siebie radioteleskopami, dzia³aj¹cymi jak interferometr radiowy.

 

STRONA G£ÓWNA

 

 

ASTROFOTOGRAFIA

 

PÓ£NOCNY CI¥G BIEGUNOWY

 

JASNOŒCI GWIAZD

 

TELESKOPY ASTRONOMICZNE

 

ZJAWISKA ŒWIETLNE W ATMOSFERZE

 

JEDNOSTKI CZASU

 

RUCH S£OÑCA

 

RUCH KSIʯYCA

 

ZAÆMIENIA

 

POWRÓT

 

 

 

 

Opracowano na podstawie ksi¹¿ki E.Pittich D.Kalmancok - "Niebo na d³oni"