Понимание телескопов

Первоначально опубликовано на веб-сайте Скотта Андерсона: «Наука для людей» в 2004 году

Вступление

Основные цели этой статьи - объяснить, как работают телескопы, каковы основные типы и категории, и как вы можете наилучшим образом выбрать телескоп для себя или начинающего молодого астронома в своей среде. Мы рассмотрим некоторые базовые принципы, основные типы оптических систем, крепления, производителей и, конечно, то, что вы действительно можете увидеть и сделать с любым конкретным телескопом.

Я думаю, что с самого начала важно указать на некоторые вещи: хотя астрономия может быть случайным хобби, она, как правило, не такова. Это быстро порождает страсть, и когда астро-гики собираются вместе, страсть усиливается. Планеты, звезды, скопления, туманности и само пространство - это глубокие вещи, переживание, которое должно произойти. Когда это случится с вами, будьте готовы к тому, что ваша жизнь и повседневная перспектива будут изменены общей природой космоса. Когда вы полностью поймете физический масштаб звезд и галактик и роль, которую свет (иначе называемый «электромагнитное излучение») играет в нашем понимании, вы будете изменены.

Когда у вас есть опыт знания того, что отдельный фотон путешествовал от Солнца в течение нескольких часов (со скоростью света), ударил ледяной кристалл в кольцах Сатурна, а затем отразился назад еще несколько часов, проходя через оптический телескоп вашего телескопа. Система, через окуляр, и на сетчатку, вы действительно будете в восторге. Вы только что испытали восприятие «первоисточника», не фотографию в Интернете или на телевидении, а реальную сделку.

Как только эта ошибка кусает вас, вам может потребоваться консультация, чтобы помешать вам продать все, что у вас есть, чтобы получить больший телескоп. Вы были предупреждены.

Правила участия

Прежде чем мы рассмотрим оборудование и принципы в деталях, есть несколько распространенных мифов, которые требуют уточнения и исправления. Вот некоторые правила, которым вы должны следовать:

· Не покупайте телескоп «универмаг»: хотя цена может показаться правильной, а фотографии на коробке выглядят убедительно, маленькие телескопы, найденные в розничных магазинах, имеют неизменно низкое качество. Оптические компоненты часто бывают пластмассовыми, опоры шаткими и на них невозможно ориентироваться, и нет «пути обновления» или возможности добавления аксессуаров.

· Речь не идет об увеличении: увеличение - это наиболее широко разрекламированный аспект, используемый для соблазнения неосведомленных покупателей. Это на самом деле один из наименее важных аспектов, и это то, что вы контролируете, основываясь на выборе окуляров. Ваше наиболее часто используемое увеличение будет окуляром малой мощности с широким полем зрения. Увеличение увеличивает не только объект, но и вибрации телескопа, его оптические недостатки и вращение Земли (что затрудняет отслеживание). Гораздо важнее, чем увеличение, является собирающая свет сила. Это мера того, сколько фотонов собирает ваш прицел и сколько попадает на сетчатку. Чем больше диаметр первичного оптического элемента (линзы или зеркала) телескопа, тем больше у него силы сбора света и тем слабее объекты, которые вы сможете увидеть. Подробнее об этом позже. Наконец, разрешение вашего телескопа также важнее, чем увеличение. Разрешение - это мера способности вашей оптической системы различать и отделять близкие элементы, такие как расщепление двойных звезд или видение деталей в поясах Юпитера. Хотя теоретическое разрешение определяется диаметром вашего основного оптического элемента (линзы или зеркала), оказывается, что атмосфера и даже ваш собственный глаз могут быть гораздо важнее. Подробнее об этом позже тоже.

· Компьютерное наведение не требуется: за последние несколько лет усовершенствованные крепления с GPS и компьютерными системами наведения и отслеживания достигли совершеннолетия. Эти системы значительно увеличивают стоимость телескопа и не представляют особой ценности для начинающих. На самом деле, они могут быть вредными. Частью награды этого хобби является развитие тесных отношений с небом - изучение созвездий, отдельных звезд и их названий, движения планет и местоположения многочисленных интересных объектов глубокого неба. Для тех, кто любит технологии, с ноутбуками, на которых установлено программное обеспечение для планирования наблюдений, компьютерные манипуляторы могут быть интересными. Но не считайте это критическим решением о покупке первого телескопа.

· Если вам просто любопытно: не спешите и купите телескоп. Есть много способов познакомиться с этим хобби, в том числе «публичные наблюдения» местной обсерватории, местные звездные вечеринки, проводимые астрономическими клубами, и друзья друзей, которые уже могут погрузиться в это хобби. Проверьте эти ресурсы и Интернет, прежде чем решить, стоит ли вам тратить сотни долларов на приобретение телескопа.

Оптические Системы

Телескопы работают, фокусируя свет от удаленных объектов, чтобы сформировать изображение. Затем окуляр увеличивает это изображение для вашего глаза. Существует два основных способа формирования изображения: преломление света через линзу или отражение света от зеркала. Некоторые оптические системы используют комбинацию этих подходов.

Рефракторы используют линзу для фокусировки света на изображение и, как правило, представляют собой длинные тонкие трубки, о которых люди думают, когда воображают телескоп.

Простая линза фокусирует параллельные световые лучи (идущие, по существу, от «бесконечности» к плоскости изображения

Отражатели используют вогнутое зеркало для фокусировки света.

Catadioptrics используют комбинацию линз и зеркал для формирования изображения.

Существуют различные типы катадиоптрий, которые будут рассмотрены позже.

Концепции

Прежде чем мы рассмотрим различные типы рефракторов и рефлекторов, есть несколько полезных концепций, которые помогают в общем понимании:

· Фокусное расстояние: расстояние от основной линзы или зеркала до фокальной плоскости.

· Диафрагма: причудливое слово для диаметра основного.

· Фокусное отношение: отношение фокусного расстояния, деленное на апертуру основного. Если вы знакомы с объективами фотоаппаратов, вы знаете о F / 2.8, F / 4, F / 11 и т. Д. Это фокусные отношения, которые в объективах фотоаппаратов изменяются путем регулировки «F-stop». Диафрагма - это регулируемая диафрагма в объективе, которая изменяет диафрагму (при этом фокусное расстояние постоянно). Низкие F-отношения называются «быстрыми», а большие F-отношения «медленными». Это мера количества света, попадающего на пленку (или ваш глаз) по сравнению с фокусным расстоянием.

· Эффективное фокусное расстояние: для сложных оптических систем (использующих активный вторичный элемент) эффективное фокусное расстояние оптической системы обычно намного больше, чем фокусное расстояние первичной. Это связано с тем, что кривизна вторичной обмотки оказывает умножающее влияние на первичку, своего рода оптический «рычаг», позволяющий установить оптическую систему с большим фокусным расстоянием в гораздо более короткую трубку. Это важное преимущество сложных оптических систем, таких как популярный Шмидт-Кассигрейн.

· Увеличение: увеличение определяется путем деления фокусного расстояния основного (или эффективного фокусного расстояния) на фокусное расстояние окуляра.

· Поле зрения: есть два способа рассмотреть поле зрения (FOV). Фактический угол обзора - это угловое измерение участка неба, который вы можете увидеть в окуляре. Кажущееся поле зрения - это угловое измерение поля, которое ваш глаз видит в окуляре. Фактическое поле зрения может составлять ½ градуса при низкой мощности, тогда как видимое поле может составлять 50 градусов. Другой способ рассчитать увеличение - разделить кажущееся поле зрения на фактическое значение поля зрения. Это приводит к тому же числу, что и метод фокусного расстояния, описанный выше. В то время как очевидные FOV легко получить из характеристик данного окуляра, фактическое FOV труднее найти. Большинство людей рассчитывают увеличение на основе фокусного расстояния, а затем вычисляют фактическое FOV, беря видимое FOV и деля его на увеличение. Для видимого поля зрения в 50 градусов при 100X фактическое поле составляет ½ градуса (примерно размер луны).

· Коллимация: коллимация относится к выравниванию всей оптической системы, обеспечивая правильное выравнивание, а свет формирует идеальный фокус. Хорошая коллимация имеет решающее значение для получения хороших изображений в окуляре. Различные конструкции телескопов имеют различные сильные и слабые стороны в отношении коллимации.

Типы рефракторов

Вы можете спросить: «Почему существуют разные типы рефракторов?» Причина в оптическом явлении, известном как «хроматическая аберрация».

«Хроматический» означает «цвет», а аберрация связана с тем, что свет, проходя через определенные среды, такие как стекло, подвергается «рассеиванию». Дисперсия - это мера того, как разные длины волн света преломляются на разные величины. Классический эффект рассеивания - действие призмы или кристалла, создающего радугу на стене. Поскольку световые волны различной длины преломляются в разной степени, (белый) свет распространяется, образуя радугу.

К сожалению, это явление также влияет на линзы в телескопах. Самые ранние телескопы, используемые Галилео, Кассини и т. П., Были простыми одноэлементными системами линз, которые страдали от хроматической аберрации. Проблема в том, что синий свет попадает в фокус в одном месте (на расстоянии от основного), в то время как красный свет попадает в фокус в другом месте. В результате, если вы сфокусируете объект на синем фокусе, вокруг него будет красный «ореол». Единственный известный в то время способ уменьшить эту проблему - сделать фокусное расстояние телескопа очень большим, возможно, F / 30 или F / 60. Телескоп, использованный Кассини, когда он обнаружил Дивизию Кассини в кольцах Сатурна, был длиной более 60 футов!

В 1700-х годах Честер Мур Холл использовал тот факт, что различные типы стекла имеют различное количество дисперсии, измеряемой их показателем преломления. Он объединил два элемента линзы, один из кремневого стекла и другой из короны, чтобы создать первую «ахроматическую» линзу. Ахроматическое означает «без цвета». Используя два типа стекла с различными показателями преломления и имея четыре кривизны поверхности для манипулирования, он добился значительного улучшения оптических характеристик рефракторов. Они больше не должны были быть очень длинными инструментами, и последующие разработки на протяжении веков еще более усовершенствовали технику и производительность.

В то время как ахромат значительно уменьшал ложные цвета на изображении, он не устранял их полностью. Дизайн может объединить красную и синюю фокальные плоскости, но другие цвета спектра все еще немного не в фокусе. Теперь проблема в фиолетовых / желтых ореолах. Опять же, увеличение отношения f (например, F / 15 или около того) очень помогает. Но это все еще длинный «медленный» инструмент. Даже 3-дюймовый ахромат F / 15 имеет трубку длиной около 50 ”.

В последние десятилетия ученые создали экзотические новые виды стекла с очень низкой дисперсией. Эти очки, известные под общим названием «ED», значительно уменьшают ложный цвет. Флюорит (который на самом деле является кристаллом) практически не имеет дисперсии и широко используется в приборах малых и средних размеров, хотя и по очень высокой цене. Наконец, теперь доступна расширенная оптика, использующая три или более элементов. Эти системы дают оптическому конструктору больше свободы, имея 6 поверхностей для манипулирования, а также, возможно, три показателя преломления. Результатом является то, что большее количество длин волн света может быть приведено к одному и тому же фокусу, почти полностью устраняя ложный цвет. Эти группы систем линз известны как «апохроматы», что означает «без цвета, и мы действительно подразумеваем это на этот раз». Короткая стрелка для апохроматических линз - «АПО». Конструкции преломляющих телескопов с использованием APO теперь могут достигать низких коэффициентов фокусировки (F / 5 - F / 8) с превосходными оптическими характеристиками и без ложного цвета; Тем не менее, будьте готовы потратить в 5-10 раз больше денег на покупку ахромата того же диаметра.

Как правило, некоторые преимущества рефрактора включают конструкцию «с закрытыми трубами», помогающую минимизировать конвекционные токи (что может ухудшить качество изображения), и предлагающую систему, которая редко нуждается в выравнивании. Распакуйте его, установите, и вы готовы к работе.

Типы Отражателей

Основным преимуществом конструкции отражающего телескопа является то, что он не страдает от ложного цвета - зеркало изначально ахроматично. Однако, если вы посмотрите на диаграмму выше для отражателя, вы заметите, что фокальная плоскость находится прямо перед основным зеркалом. Если вы поместите окуляр туда (и вашу голову), он будет мешать входящему свету.

Первый полезный дизайн для отражателя, и до сих пор наиболее популярный, был изобретен сэром Исааком Ньютоном, который теперь называется «ньютоновским» отражателем. Ньютон поместил небольшое плоское зеркало под углом 45 градусов, чтобы отклонить световой конус к боковой стороне оптической трубки, позволяя окуляру и наблюдателю оставаться вне оптического пути. Вторичное диагональное зеркало по-прежнему мешает входящему свету, но только минимально.

Сэр Уильям Гершель сконструировал несколько больших отражателей, в которых использовалась техника «внеосевых» фокальных плоскостей, то есть отклонение светового конуса от первичной в одну сторону, где окуляр и наблюдатель могли работать, не мешая поступающему свету. Эта техника работает, но только для длинных f-отношений, как мы увидим через минуту.

Самым крупным и самым известным из телескопов Гершеля был отражающий телескоп с основным зеркалом диаметром 1,22 м (1,26 м) и фокусным расстоянием 40 футов (12 м).

В то время как зеркало победило проблему цвета, у него есть свои интересные проблемы. Фокусировка параллельных лучей света на фокальной плоскости требует параболической формы на основном зеркале. Оказывается, что создавать параболы довольно сложно по сравнению с простотой создания сферы. Чистая сферическая оптика страдает от явлений «сферической аберрации», в основном, размытия изображений в фокальной плоскости, поскольку они не являются параболами. Однако, если отношение f системы достаточно велико (больше, чем примерно F / 11), разница между формой сферы и параболы меньше, чем доля длины волны света. Гершель создал приборы с длинным фокусным расстоянием, которые могли бы использовать простоту генерации сфер и использовать внеосевой дизайн для наблюдений. К сожалению, это означало, что его телескопы были довольно большими, и он проводил много часов, наблюдая за 40-футовой лестницей.

Несколько изобретателей создали дополнительные «составные» отражатели, используя вторичную для пропускания света обратно через отверстие в основном зеркале. Некоторые из этих типов - григорианский, кассегрейнский, долл-кирхамский и риччи-кретчинский. Все это складные оптические системы, где вторичная обмотка играет важную роль в создании длинных эффективных фокусных расстояний и отличается главным образом типами кривизны, применяемыми на первичной и вторичной обмотках. Некоторые из этих проектов все еще предпочитаются для профессиональных инструментов обсерватории, но очень немногие из них сегодня доступны для астронома-любителя.

Присутствие вторичного зеркала является важным аспектом ньютонов, и, фактически, почти все конструкции отражателей и катадиоптрий. Во-первых, вторичное устройство само по себе закрывает небольшую часть доступного отверстия. Во-вторых, что-то должно удерживать вторичную на месте. В чистых отражающих конструкциях это обычно достигается с помощью тонких металлических лопастей в кресте, называемых «пауком». Они сделаны максимально тонкими, чтобы минимизировать обструкцию. В катадиоптрических конструкциях вторичное устройство устанавливается на месте корректора, и поэтому в нем нет пауков. Небольшая потеря светосила в этих конструкциях практически не имеет значения, поскольку дюйм-на-дюйм, отражатели дешевле, чем рефракторы, и вы можете позволить себе купить инструмент немного большего размера. Однако эффект, называемый «дифракцией», является более важным, чем проблема рассеивания света. Дифракция возникает, когда свет проходит вблизи краев предметов на пути к первичному элементу, заставляя их изгибаться и слегка менять направление. Кроме того, вторичные и пауки вызывают рассеянный свет - свет, поступающий от вне оси (т. Е. Не являющийся частью участка неба, который вы просматриваете), и отражается от структур и внутри оптической системы и вокруг нее. Результатом дифракции и рассеяния является небольшая потеря контраста - фоновое небо не такое «черное», как было бы в рефракторе того же размера (с одинаковым оптическим качеством). Не волнуйтесь - требуется очень опытный наблюдатель, чтобы даже заметить разницу, и тогда это заметно только при идеальных обстоятельствах.

Типы катадиоптрики

Как отмечалось выше, одной из проблем с чисто отражающими оптическими конструкциями является сферическая аберрация. Целью разработки катадиоптрики является использование простоты создания сферической оптики, но решение проблемы сферической аберрации с помощью корректирующей пластины - линзы, слегка изогнутой (и, следовательно, генерирующей минимальную хроматическую аберрацию), для устранения проблемы.

Есть два популярных дизайна, которые достигают этой цели: Шмидта-Кассегрена и Максутова. Schmidt-Cassegrains (или «SC»), пожалуй, самый популярный тип составного телескопа сегодня. Тем не менее, российские производители в последние несколько лет добились значительных успехов с различными конструкциями «Мак», включая складные оптические системы и ньютоновский вариант - «Мак-Ньют».

Прелесть сложенного дизайна Мак заключается в том, что все поверхности сферические, а вторичная поверхность образована простым алюминированием пятна на задней стороне корректора. Он имеет большое эффективное фокусное расстояние в очень маленькой упаковке и является предпочтительной конструкцией для наблюдения за планетой. Мак-Ньют может достичь довольно быстрых фокусных отношений (F / 5 или F / 6), используя сферическую оптику, без необходимости (ручной) оптической обработки, необходимой для парабол. У Шмидта-Кассигрейна также есть ньютоновский вариант, что делает его шмидтово-ньютоновским. Они обычно имеют быстрые фокусные отношения, около F / 4, что делает их идеальными для астрографии - большая апертура и широкое поле зрения.

Наконец, обе конструкции Мак дают в результате закрытые трубки, сводя к минимуму конвекционные потоки и сбор пыли на основных участках.

Типы окуляров

Окуляров больше, чем телескопов. Важно помнить, что окуляр - это половина вашей оптической системы. Некоторые окуляры стоят столько же, сколько маленький телескоп, и в целом они того стоят. За последние два десятилетия появилось множество усовершенствованных конструкций окуляров с использованием многих элементов и экзотического стекла. Есть много соображений при выборе подходящего дизайна для вашего телескопа, вашего использования и вашего бюджета.

Существует три основных стандарта формата для окуляров телескопов: 0,956 ”, 1,25” и 2 ”. Они относятся к диаметрам оправы окуляра и типу фокусировщика, в который они вписываются. Самый маленький формат 0,965 дюйма чаще всего встречается на азиатских импортированных телескопах для начинающих, которые можно найти в розничных сетях. Обычно они низкого качества, и когда приходит время обновить вашу систему, вам не повезло. Не покупайте телескоп универмага! Два других формата являются предпочтительной системой, используемой сегодня большинством астрономов-любителей по всему миру. Большинство промежуточных или продвинутых телескопов оснащены 2-дюймовым фокусировщиком и простым адаптером, который также принимает 1,25-дюймовые окуляры. Если вы ожидаете получить телескоп небольшого размера и перенести его в темное небо для наблюдения за туманностями и скоплениями, вам понадобятся некоторые из лучших 2-дюймовых окуляров, и вы должны убедиться, что у вас есть 2-дюймовый фокусировщик.

Окуляры построены из линз, и поэтому мы имеем ту же проблему хроматической аберрации, что и в случае с рефрактором. Дизайн окуляров эволюционировал на протяжении веков в ногу с общими достижениями оптики и стекла. В современных конструкциях окуляров используются ахроматы («дублеты») и более продвинутые конструкции (включая «тройки» и более), а также стекло ED для максимизации их характеристик.

Один из оригинальных оптических образцов был создан Кристианом Гюйгенсом в 1700-х годах, в котором использовались две простые (неахроматические) линзы. Позже, Келлнер использовал дублет и простой объектив. Этот дизайн все еще популярен в недорогих телескопах для начинающих. Orthoscopic был популярным дизайном в течение 1900-х годов, и до сих пор пользуется популярностью со стороны злостных планетарных наблюдателей. Совсем недавно Плоссилс приобрел благосклонность из-за немного большего видимого поля зрения.

За последние два десятилетия, используя достижения в области стекла, оптического дизайна и программного обеспечения для трассировки лучей, производители представили широкий спектр новых конструкций, большинство из которых пытаются максимально увеличить видимое поле зрения (что также увеличивает фактическое поле зрения). просмотр при заданном увеличении). Окуляры до этого были ограничены 45 или 50 градусами видимого поля зрения.

Первым из них является «Наглер» (разработанный Аль Наглером из TeleVue), который также называют окуляром «Space-Walk». Он обеспечивает видимый угол обзора более 82 градусов, создавая ощущение погружения. FOV на самом деле больше, чем то, что может заметить ваш глаз за один взгляд. В результате вы должны «осмотреться», чтобы увидеть все на поле. За последние пять лет многие другие производители выпускали аналогичные очень широкие полевые окуляры, варьирующиеся от 60 до 75 градусов при видимом поле зрения. Многие из них предлагают превосходную ценность и дают гораздо лучший опыт для случайных наблюдателей, чем модели низкого уровня, которые поставляются в комплекте с большинством начинающих телескопов (где ощущение похоже на просмотр через трубку оберточной бумаги).

И последнее, что следует учитывать при выборе окуляра, это «облегчение зрения» Рельеф глаз относится к расстоянию, на которое ваш глаз должен находиться от линзы окуляра, чтобы видеть все видимое поле зрения. Одним из недостатков таких конструкций, как Kellner и Orthoscopic, является ограниченное облегчение глаз, иногда даже 5 мм. Обычно это не беспокоит людей с нормальным зрением или тех, кто просто близорук или дальнозорок, потому что они могут снять очки и использовать телескоп, чтобы идеально сфокусироваться на зрении. Но для некоторых людей, страдающих астигматизмом, их очки нельзя просто снять, и это приводит к необходимости учесть дополнительное расстояние, необходимое их очкам, и все же позволить им видеть все поле. Как правило, рельеф глаз более 16 мм подходит для большинства пользователей очков. Многие из новых дизайнов с широким полем зрения обеспечивают облегчение глаз от 20 мм и более. Опять же, окуляр - это половина вашей оптической системы. Удостоверьтесь, что вы подбираете выбор окуляра в соответствии с общим качеством вашей оптики и вашими потребностями в качестве отдельного наблюдателя.

Популярные конструкции телескопов

Ахроматические рефракторы популярны в диапазоне от F / 9 до F / 15 с апертурой от 2 ”до 5” по разумной цене. Существует несколько быстрых ахроматов (F / 5), предлагаемых в качестве телескопов с «богатым полем», поскольку они дают широкие поля зрения при низкой мощности, идеально подходящие для движения по Млечному пути. Эти рисунки покажут существенный ложный цвет на луне и ярких планетах, но это не будет заметно на объектах глубокого неба. Чтобы получить как быструю оптику, так и отсутствие ложного цвета, вы должны использовать дизайн APO со значительными затратами. APO доступны от избранных производителей (часто с длинными листами ожидания) в исполнении от F / 5 до F / 8, в отверстиях от 70 мм до 5 ”или 6”. Большие стоят очень дорого (более 10000 долларов) и являются областью настоящих фанатиков в хобби.

Популярные ньютоновские модели варьируются от 4,5-дюймовых F / 4 с богатыми полями до классических 6 / F-8, вероятно, самых популярных телескопов начального уровня. Большие отражатели (8 ”F / 6, 10” F / 5 и т. Д.) Приобретают все большую популярность из-за низкой стоимости и портативности крепления «Добсон» (подробнее об этом позже) и увеличения доступности от многочисленных производителей, включая предложения комплекта. Большие ньютоновцы, как правило, имеют более быстрые f-отношения, чтобы держать длину трубки под контролем. Мак-тритоны в основном встречаются в диапазоне F / 6.

Schmidt-Cassegrain - вероятно, самый популярный дизайн с более продвинутыми любителями - почтенный 8 ”F / 10 SC был классикой в ​​течение 3 десятилетий. Большинство SC являются F / 10, хотя некоторые F / 6.3 находятся на рынке. Проблема с быстрыми SC заключается в том, что вторичное значение должно быть значительно больше, мешая 30% или более. В целом, дизайн F / 10 идеально подходит для общего сочетания наблюдений в глубоком небе, а также для планет и лун.

Восходящие Максутовы, как правило, находятся в диапазоне от F / 10 до F / 15, что делает их несколько медленными оптическими системами, которые, как правило, не идеальны для широкого обзора Млечного Пути и глубокого обзора неба. Тем не менее, они являются идеальными системами для наблюдения за планетой и Луной, конкурируя с гораздо более дорогими APO с той же апертурой.

кронштейны

Крепление телескопа определенно так же важно, если не более важно, чем оптическая система. Лучшая оптика бесполезна, если вы не можете удерживать ее ровно, точно направлять и точно регулировать направление, не устраняя вибрации и люфт. Существуют различные варианты крепления, некоторые из которых оптимизированы для портативности, а другие оптимизированы для моторизованного и компьютеризированного трекинга. Существуют две основные категории конструкций крепления: альтиазимут и экваториальная.

Алты-Азимут

Альти-азимутальные крепления имеют две оси движения: вверх-вниз (alti) и из стороны в сторону (азимут). Типичная головка штатива для камеры - это своего рода альти-азимутальное крепление. Многие небольшие рефракторы на рынке используют этот дизайн, и он имеет преимущества, заключающиеся в том, что он удобен как для наземного, так и для небесного обзора. Возможно, наиболее важным альтиазимутальным креплением является «Добсон», почти исключительно используемый для средних и больших ньютоновских отражателей.

Джон Добсон - легендарная фигура в астрономическом сообществе Сан-Франциско. Двадцать лет назад Джон искал конструкцию телескопа, которая была бы очень портативной и предлагала общественности возможность показывать достаточно большие инструменты (от 12 до 20 дюймов), буквально на тротуарах Сан-Франциско. Его методы проектирования и строительства создали революцию в любительской астрономии. «Большие Добы» в настоящее время являются одним из самых популярных дизайнов телескопов, которые можно увидеть на звездных вечеринках во всем мире. Большинство поставщиков телескопов сегодня предлагают линейку добсонианских конструкций. До этого даже 10-дюймовый отражатель на экваториальном креплении считался инструментом «обсерватория» - обычно его не перемещали из-за тяжелого крепления.

Как правило, альтиазимутальные конструкции меньше и легче, чем экваториальные крепления, обеспечивающие такой же уровень устойчивости. Однако для отслеживания объектов при вращении Земли требуется движение по двум осям крепления, а не только по одной, как для экваториальных конструкций. С появлением компьютерного управления многие производители теперь предлагают альтиазимутные крепления, которые могут отслеживать звёзды, с некоторыми оговорками. Двухосевое крепление страдает от «поворота поля» в течение длительных периодов отслеживания, что означает, что эта конструкция не подходит для астрофотографии.

экваториальный

Экваториальные горы также имеют две оси, но одна из осей («полярная» ось) совмещена с осью вращения Земли. Другая ось называется осью «склонения» и расположена под прямым углом к ​​полярной оси. Основным преимуществом этого подхода является то, что крепление может отслеживать объекты в небе, вращая только полярную ось, упрощая отслеживание и избегая проблемы поворота поля. Экваториальные крепления довольно обязательны для астрофотографии и работы с изображениями. Экваториальные горы также должны быть «выровнены» по отношению к полярной оси Земли, когда они установлены, что делает их использование несколько менее удобным, чем альтиазимутальные конструкции.

Существует несколько типов экваториальных креплений:

· Немецкий Экваториальный: самый популярный дизайн для малых и средних прицелов, предлагающий большую стабильность, но требующий противовесов, чтобы сбалансировать телескоп вокруг полярной оси.

· Вилочные крепления: популярный дизайн для Schmidt-Cassegrains, с основанием вилки, являющейся полярной осью, и плечами вилки, являющейся склонением. Противовесы не нужны. Конструкции вил могут хорошо работать, но обычно они большие по сравнению с телескопом; конструкции небольших вилок подвержены вибрации и изгибу. Проекты вил имеют трудность, указывающую около северного небесного полюса.

· Крепления желтка: аналогичны конструкции вил, но вилы проходят мимо телескопа и соединяются вместе над телескопом во втором полярном подшипнике, обеспечивая улучшенную устойчивость вилки, но в результате получается довольно массивная конструкция. Дизайны желтка использовались во многих великих обсерваториях мира в 1800-х и 1900-х годах.

· Подковообразные крепления: вариант крепления на желток, но с использованием очень большого полярного подшипника с U-образным отверстием на верхнем конце, позволяющим трубке телескопа указывать на северный небесный полюс. Это конструкция, используемая на телескопе Hale 200 ”на горе. Palomar.

Ключевые соображения для крепления

Как уже говорилось, крепление телескопа является важной частью всей системы. При выборе телескопа соображения, связанные с монтажом, играют важную роль в вашей способности и желании использовать его и в конечном итоге определяют виды деятельности, которые вы можете выполнять (например, астрофотография и т. Д.). Ниже приведены некоторые ключевые соображения, которые вы должны сделать.

· Переносимость: если у вас нет обсерватории на заднем дворе, вы будете перемещать и транспортировать свой телескоп на место наблюдения. Если у вас темное небо с минимальным световым загрязнением, где вы живете, это может означать только перемещение телескопа из шкафа или гаража на задний двор. Если у вас значительное световое загрязнение, вы захотите перенести свой прицел на участок темного неба, предпочтительно где-нибудь на вершине горы. Это подразумевает транспортировку прицела в вашем автомобиле. Большое, тяжелое крепление может сделать это рутиной. Кроме того, если астрофотография не является основным фактором, задача настройки и выравнивания экваториального крепления может не стоить усилий.

· Стабильность: устойчивость крепления измеряется количеством вибраций, которые телескоп испытывает при «подталкивании», при фокусировке, смене окуляров или при слабом ветре. Время, необходимое для ослабления этих вибраций, должно быть около 1 секунды или около того. Добсонские горы обычно имеют отличную устойчивость. Немецкие экваториалы и вилочные опоры, при правильном подборе к телескопу, также демонстрируют хорошую устойчивость, хотя они имеют тенденцию весить больше, чем сам телескоп, со значительным запасом.

· Наведение и слежение: чтобы действительно получать удовольствие от наблюдения, телескоп должен легко указывать и прицеливаться, а крепление должно позволять вам тщательно отслеживать объект, который вы наблюдаете, либо подталкивая телескоп, используя ручное управление замедленным движением, либо с двигателем слежения («часовой привод»). Чем выше увеличение, которое вы используете (например, для планетарных наблюдений или расщепления двойных звезд), тем критичнее отслеживание поведения горы. Люфт - это хорошая мера способности слежения за монтировкой: когда вы слегка подталкиваете или перемещаете инструмент, он остается там, где вы его нацелили, или он немного отодвигается назад? Люфт может вызывать разочарование держателя и обычно означает, что крепление либо плохо изготовлено, либо слишком мало для установленного телескопа.

Трудно понять поведение монтирования из каталога или веб-сайта. Если вы можете, отправляйтесь в магазин телескопов (их не так много) или в дилерский центр по продаже высококачественных камер, в котором вы найдете телескопы крупных брендов, чтобы оценить их на ощупь. Кроме того, в Интернете и в журналах по астрономии доступно множество ресурсов, досок объявлений и обзоров оборудования. Возможно, наилучшей формой исследования является посещение местной звездной вечеринки, проводимой вашим местным астрономическим клубом, где вы можете увидеть различные телескопы, поговорить с их владельцами и иметь возможность наблюдать за ними. Помощь в поиске этих ресурсов предоставляется в следующем разделе.

Finder Scopes

Области видоискателя - это маленькие телескопы или указательные устройства, прикрепленные к основной трубе вашего телескопа, чтобы помочь в обнаружении объектов, которые слишком бледны, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом (то есть почти все из них). Поле зрения вашего телескопа, как правило, довольно мало, примерно один или два диаметра луны, в зависимости от вашего окуляра и увеличения. Как правило, вы используете маломощные окуляры с широким полем зрения сначала для определения местоположения объекта (даже яркого), а затем меняете окуляры на более высокие увеличения в соответствии с заданным объектом.

Исторически, видоискатели всегда были маленькими преломляющими телескопами, похожими на бинокль, предлагая широкое поле зрения (5 градусов или около того) при низкой мощности (5X или 8X). В последнее десятилетие появился новый подход к наведению с использованием светодиодов для создания «искателей с красными точками» или проекционных систем с подсветкой, которые проецируют точку или сетку на небо без увеличения. Этот подход очень популярен, потому что он преодолевает несколько трудностей использования традиционных областей поиска.

Традиционные области видоискателя трудно использовать по двум основным причинам: изображение в области видоискателя обычно инвертируется, что затрудняет корреляцию невооруженным глазом (или звездной карты) звездного рисунка с тем, что видно в видоискателе, и также затрудняет настройку влево / вправо / вверх / вниз. Кроме того, время от времени заглядывать в окуляр искателя может быть непросто, поскольку он находится довольно близко к основной трубе телескопа, и во многих ориентациях вы будете напрягать шею в неловких положениях. Хотя это правда, что с практикой, проблема ориентации может быть смягчена, и также возможно купить правильные области видоискателя изображений (с увеличенной стоимостью), жюри астрономического сообщества ясно высказалось - проекционные искатели легче использовать и намного дешевле

фильтры

Последняя часть оптической системы, которую нужно понять, - это использование фильтров. Существует большое разнообразие типов фильтров, используемых для различных нужд наблюдения. Фильтры - это небольшие диски, установленные в алюминиевых ячейках, которые вписываются в стандартные форматы окуляров (еще одна причина получения окуляра 1,25 ”и 2”, а не телескоп универсального магазина!). Фильтры попадают в эти основные категории:

· Цветовые фильтры: красный, желтый, синий и зеленый фильтры полезны для выделения деталей и функций на планетах, таких как Марс, Юпитер и Сатурн.

· Фильтры нейтральной плотности: наиболее полезны для лунных наблюдений. Луна действительно яркая, особенно когда ваши глаза адаптированы к темноте. Типичный фильтр нейтральной плотности отсекает 70% света Луны, позволяя вам видеть детали кратеров и горных цепей с меньшим дискомфортом для глаз.

· Фильтры светового загрязнения: световое загрязнение является распространенной проблемой, но есть способы смягчить его влияние на ваши наблюдения. Некоторые сообщества требуют использования уличных фонарей с парами ртути и натрия (особенно вблизи профессиональных обсерваторий), потому что эти типы ламп излучают свет только на одной или двух отдельных длинах волн света. Таким образом, легко изготовить фильтр, который устраняет только эти длины волн и позволяет остальному свету проходить через сетчатку. В более широком смысле, как широкополосные, так и узкополосные фильтры для светового загрязнения доступны от крупных поставщиков, которые существенно помогают в общем случае в зоне загрязненного светом метро.

· Фильтры туманности: если вы фокусируетесь на объектах и ​​туманностях глубокого неба, доступны другие типы фильтров, которые усиливают определенные эмиссионные линии этих объектов. Наиболее известным является фильтр OIII (Oxygen-3) от Lumicon. Этот фильтр устраняет почти весь свет на других длинах волн, кроме линий излучения кислорода, генерируемых многими межзвездными туманностями. Большая туманность в Орионе (M42) и туманность Вуаль в Лебеде приобретают совершенно новый аспект при просмотре через фильтр OIII. Другие фильтры в этой категории включают H-бета-фильтр (идеально подходит для туманности Конская Голова) и различные другие фильтры «глубокого неба» более общего назначения, которые усиливают контраст и выявляют слабые детали во многих объектах, включая шаровые скопления, планетарную туманность, и галактики.

Наблюдение

Как наблюдать: самый важный аспект качественного сеанса наблюдения - темное небо. После того, как вы по-настоящему понаблюдаете за темным небом, видя, что Млечный Путь выглядит как грозовые тучи (пока вы не присмотритесь), вы никогда больше не будете жаловаться на загрузку автомобиля и, возможно, за один или два часа езды до хорошего места. Планеты и луна, как правило, можно успешно наблюдать практически из любого места, но большинство небесных камней требуют отличных условий наблюдения.

Даже если вы концентрируетесь только на Луне и планетах, ваш телескоп должен быть установлен в темном месте, чтобы минимизировать попадание рассеянного, отраженного света в ваш телескоп. Избегайте уличных фонарей, соседских галогенов и выключайте все наружное / внутреннее освещение, какое только можете.

Важно учитывать темную адаптацию ваших глаз. Визуальному пурпуру, химическому веществу, отвечающему за повышение остроты зрения в условиях слабого освещения, требуется 15–30 минут для развития, но он может быть немедленно устранен одной хорошей дозой яркого света. Это означает еще 15–30 минут времени адаптации. Помимо избегания яркого света, астрономы используют фонарики с темно-красными фильтрами, чтобы помочь ориентироваться в окружающей обстановке, просматривать стартовые карты, проверять свое крепление, менять окуляры и так далее. Красный свет не разрушает визуальный пурпур, как белый свет. Многие производители продают фонарики красного света для наблюдения, но простой кусок красного целлофана над маленьким фонариком работает просто отлично.

В отсутствие компьютерного телескопа (и даже если он у вас есть), получите качественную звездную карту и изучите созвездия. Это совершенно ясно даст понять, какие объекты являются планетами, а какие - просто яркими звездами. Это также повысит вашу способность находить интересные объекты, используя метод «прыжок по звездам». Например, остаток сверхновой, известный как Крабовидная туманность, находится всего в нескольких шагах к северу от левого рога Тельца Быка. Знание созвездий является ключом к открытию огромного множества чудес, доступных вам и вашему телескопу.

Наконец, ознакомьтесь с техникой использования «предотвращенного зрения». Сетчатка человека состоит из разных датчиков, называемых «колбочками» и «палочками». Центр вашего зрения, фовеа, в основном состоит из стержней, которые наиболее чувствительны к яркому цветному свету. На периферии вашего видения преобладают колбочки, которые более чувствительны к слабому освещению с меньшей цветовой дискриминацией. Отвращенное зрение концентрирует свет от окуляра на более чувствительную часть сетчатки и дает возможность различать более слабые объекты и более детальные детали.

На что следует обратить внимание: тщательная обработка типов и расположения объектов на небе выходит далеко за рамки этой статьи. Тем не менее, краткое введение будет полезно при навигации по различным ресурсам, которые помогут вам найти эти впечатляющие объекты.

Луна и планеты являются довольно очевидными объектами, если вы знаете созвездия и начинаете понимать движение планет в «эклиптике» (плоскости нашей Солнечной системы) и прогрессию неба по мере прохождения сезонов. Более сложными являются тысячи объектов глубокого неба - скопления, туманности, галактики и так далее. Обратитесь к моей сопутствующей статье Medium по наблюдению за глубоким небом.

В 1700-х и 1800-х годах охотник за кометами по имени Шарль Месье проводил ночь за ночью в поисках новых комет. Он продолжал сталкиваться со слабыми пятнами, которые не двигались из ночи в ночь, и поэтому не были кометами. Для удобства и во избежание путаницы он составил каталог этих слабых пятен. В то время как он действительно обнаружил горстку комет в течение своей жизни, он теперь известен и запомнился своим каталогом более 100 объектов глубокого неба. Эти объекты теперь имеют свое наиболее часто используемое обозначение, вытекающее из каталога Мессье. «M1» - это Крабовидная туманность, «M42» - это великая туманность Ориона, «M31» - это галактика Андромеды и т. Д. Карты поиска и книги по объектам Мессье доступны от многих издателей, и мы настоятельно рекомендуем их, если вы скромны наличие телескопа и темного неба. Кроме того, новый каталог «Колдуэлл» собирает еще около 100 объектов, которые имеют яркость, аналогичную М-объектам, но были пропущены Мессье. Это идеальные стартовые места для начинающего наблюдателя глубокого неба.

В начале половины 20-го века профессиональные астрономы создали Новый Галактический Каталог, или «NGC». В этом каталоге содержится около 10 000 объектов, подавляющее большинство из которых доступны скромным любительским телескопам в темном небе. Есть несколько руководств по наблюдению, подчеркивающих наиболее впечатляющие из них, и высококачественная звездная карта покажет тысячи объектов NGC.

Когда вы понимаете огромное количество объектов наверху, от скоплений галактик в Кома Беренис и Лео, до эмиссионной туманности в Стрельце, до диапазона шаровых скоплений (например, удивительного М13 в Геркулесе) и планетарной туманности (например, М57), « Туманность Кольцо »(Лира), вы начнете понимать, что каждый кусочек неба содержит изумительные достопримечательности, если вы знаете, как их найти.

обработки изображений

Как и в разделе наблюдения, обработка изображений, астрофотография и видеоастрономия выходят далеко за рамки этой статьи. Тем не менее, важно понять некоторые основы в этой области, чтобы помочь вам принять обоснованное решение о том, какой тип телескопа и системы крепления вам подходит.

Самая простая форма астрофотографии - запечатлеть «звездные следы». Установите камеру со стандартным объективом на штатив, наведите ее на звездное поле и выставьте пленку на 10-100 минут. Когда Земля вращается, звезды оставляют «следы» на пленке, изображающей вращение неба. Они могут быть очень красивыми по цвету, особенно если они направлены в сторону Поляриса («северной звезды»), показывающего, как вокруг него вращается все небо.

Первичная астрофотографическая установка автора, изображенная в Glacier Point, Yosemite. На немецком экваториальном креплении Losmandy G11 слева расположен меньший рефрактор для направления и 8-дюймовый шмидт-ньютоновский F / 4 для фотографии.

В настоящее время существует несколько типов подходов к съемке астрономических объектов благодаря появлению ПЗС, цифровых камер и видеокамер и постоянному прогрессу в технике кинематографии. В любом из этих случаев для точного отслеживания требуется экваториальное крепление. На самом деле, лучшие астрофотографии, сделанные сегодня, используют экваториальное крепление, в несколько раз более массивное и устойчивое, чем требуется для простого визуального наблюдения. Этот подход связан с необходимостью стабильности, устойчивости к бризу, точности отслеживания и минимизации вибраций. Как правило, для хорошей астро-визуализации также требуется какой-то направляющий механизм, часто подразумевающий использование второго направляющего прицела на том же креплении. Даже если у вашего маунта есть часовой привод, он не идеален. При длительной экспозиции требуются постоянные корректировки, чтобы убедиться, что объект находится в центре поля с точностью, близкой к пределу разрешения используемого телескопа. В этом сценарии используются как подходы к ручному руководству, так и «авто-гиды» CCD. Для киносъемок «длительная экспозиция» может означать от 10 минут до более часа. На протяжении всей экспозиции необходимо отличное руководство. Это не для слабонервных.

Фотосъемка с обратной связью значительно проще и может дать отличные результаты. Идея состоит в том, чтобы установить обычную камеру со средним или широкоугольным объективом на задней части телескопа. Вы используете телескоп (со специальным направляющим окуляром с подсветкой), чтобы отследить «направляющую звезду» в поле. Между тем, камера быстро снимает с 5 до 15 минут большой площади неба, F / 4 или выше. Этот подход идеально подходит для съемки перспектив Млечного Пути или других звездных полей.

Ниже приведены несколько снимков, сделанных с помощью 35-мм Olympus OM-1 (когда-то предпочитаемой камерой среди астрофотографов, но этот и фильм обычно вытесняются ПЗС, особенно среди более серьезных любителей) с выдержками от 25 минут до 80 минут на довольно стандартная пленка Fuji ASA 400.

Вверху слева: M42, Большая туманность в Орионе; Вверху справа, Звездное поле Стрельца (свиная спина); Слева внизу: Плеяды и отражательная туманность; Справа внизу, M8, туманность Лагуна в Стрельце.

Более продвинутые методы визуализации включают гиперчувствительную пленку для повышения ее чувствительности к свету, использование сложных астро-ПЗС-камер и авто-направляющих и выполнение широкого спектра методов постобработки (таких как «укладка в стопку» и «выравнивание мозаики») на цифровые изображения.

Если вам нравится работать с изображениями, вы технофил и терпеливы, область астро-изображений может быть для вас. Сегодня многие фотографы-любители дают результаты, которые конкурируют с достижениями профессиональных обсерваторий всего несколько десятилетий назад. Беглый поиск в сети даст десятки сайтов и фотографов.

Производители

С недавним ростом популярности астрономии стало больше производителей и продавцов телескопов, чем когда-либо прежде. Лучший способ узнать, кто они, - это зайти в местный высококачественный магазин журналов и взять копию журналов Sky and Telescope или Astronomy. Оттуда, Интернет поможет вам получить более подробную информацию о своих предложениях.

За последние два десятилетия на рынке доминировали два основных производителя: Meade Instruments и Celestron. У каждого есть несколько линий предложений телескопов в категориях дизайна рефрактора, Добсона и Шмидта-Кассегрена, наряду с другими специальными проектами. В каждом из них также имеются обширные наборы окуляров, опции электроники, аксессуары для фото и ПЗС-матрицы и многое другое. Смотрите www.celestron.com и www.meade.com. Оба работают через дилерские сети, а цены устанавливаются производителем. Не ждите, чтобы торговаться или получить специальную сделку, кроме закрытия и секунд.

Близко по пятам за двумя большими телескопами и биноклями Ориона. Они импортируют и повторно маркируют несколько линий телескопов, а также перепродают некоторые другие бренды. Веб-сайт Orion (www.telescope.com) полон информации о том, как работают телескопы, и какой тип телескопа соответствует вашим потребностям и бюджету. Орион, пожалуй, лучший источник для широкого выбора качественных телескопов начального уровня. Это также отличный источник аксессуаров, таких как окуляры, фильтры, футляры, звездные атласы, монтажные аксессуары и многое другое. Подпишитесь на каталог на их веб-сайте - он также полон полезной, универсальной информации.

Televue является поставщиком высококачественных рефракторов (APO) и окуляров премиум-класса («Naglers» и «Panoptics»). Такахаши производит флюоритовые рефракторы APO с мировым именем. В Америке компания Astro-Physics произвела, возможно, самые востребованные рефракторы APO самого высокого качества; у них, как правило, есть двухлетний лист ожидания, и их телескопы действительно выросли в цене на рынке подержанных за последнее десятилетие.

Автор и его друг выровняли главное зеркало на своем 20-дюймовом Добсонском телескопе F / 5 до сеанса наблюдений на пике Фримонт, штат Калифорния, в 100 милях к югу от Сан-Франциско.

Телескопы Obsession были первым и все еще наиболее высоко оцененным производителем крупных добсоний премиум-класса. Размеры варьируются от 15 "до 25". Будьте готовы получить трейлер, чтобы переместить один из этих телескопов в темное небо.

Ресурсы

Сеть полна астрономических ресурсов, от сайтов производителей до издателей, объявлений и форумов. Многие отдельные астрономы ведут сайты, показывающие их астрофотографии, отчеты о наблюдениях, советы и методики по оборудованию и т. Д. Полный список будет состоять из множества страниц. Лучше всего начать с Google и выполнять поиск по различным терминам, таким как «методы наблюдения за телескопом», «обзоры телескопов», «создание любительских телескопов» и т. Д. Также выполните поиск по «астрономическим клубам», чтобы найти его в своем списке. площадь.

Два сайта стоит упомянуть явно. Первый - это веб-сайт Sky & Telescope, который полон отличной информации о наблюдениях в целом, о том, что сейчас в небе, и прошлых обзорах оборудования. Второй - Astromart, сайт объявлений, посвященный астрономическому оборудованию. Высококачественные телескопы на самом деле не изнашиваются или имеют много проблем из-за использования, и о них обычно тщательно заботятся. Возможно, вы захотите приобрести подержанный инструмент, особенно если продавец находится в вашем районе, и вы можете проверить его лично. Этот подход также хорошо подходит для получения аксессуаров, таких как окуляры, фильтры, футляры и т. Д. В Astromart также есть дискуссионные форумы, на которых много информации об оборудовании и технике.

Orion Telescopes and Binoculars - крупный розничный продавец телескопов как своих брендов, так и других производителей. У них есть все, от новичка до некоторых очень высококачественных прицелов и аксессуаров. Их веб-сайт и особенно их каталог заполнены пояснительными материалами, в которых обсуждаются оптические и механические принципы, касающиеся телескопов и аксессуаров.

Следующий?

Если вы еще этого не сделали, отправляйтесь на экскурсию с друзьями или в местный астрономический клуб. Астрономы-любители - общительная компания, и, если у нее есть такая возможность, она, как правило, расскажет вам больше на любую тему, чем вы можете освоить за один присест. Затем ознакомьтесь с источниками в журналах, поиском в Интернете и сайтами, а также посетите книжный магазин. Если вы обнаружите, что у вас действительно есть ошибка, тогда решите ваши параметры и ограничения, чтобы сузить выбор телескопа с точки зрения размера, дизайна и бюджета. Если это слишком много работы, и вы просто хотите вчера получить телескоп, то отправляйтесь в Орион и купите почтенного 6 ”F / 8 Dobsonian.

Счастливые Звездные Тропы!