Основне призначення телескопів - зібрати якомога більше випромінювання від небесного тіла. Це дозволяє бачити неяскраві об'єкти. У другу чергу телескопи служать для розглядання об'єктів під великим кутом або, як кажуть, для збільшення. Дозвіл дрібних деталей - третє призначення телескопів. Кількість збираного ними світла і доступне дозвіл деталей сильно залежить від площі головною деталі телескопа - його об'єктива. Об'єктиви бувають дзеркальними і лінзовими.
Лінзові телескопи.
Лінзи, так чи інакше, завжди використовуються в телескопі. Але в телескопах-рефракторах лінзою є головна деталь телескопа - його об'єктив. Згадаймо, що рефракція - це переломлення. Лінзовий об'єктив переломлює промені світла, і збирає їх у точці, іменованої фокусом об'єктива. У цій точці будується зображення об'єкта вивчення. Щоб його розглянути використовують другу лінзу - окуляр. Вона розміщується так, щоб фокуси окуляра і об'єктива збігалися. Так як зір у людей різний, то окуляр роблять рухомим, щоб було можливо домогтися чіткого зображення. Ми це називаємо настройкою різкості. Всі телескопи мають неприємними особливостями - абераціями. Аберація - це спотворення, які виходять при проходженні світла через оптичну систему телескопа. Головні аберації пов'язані з неідеальної об'єктива. Лінзові телескопи (та й телескопи взагалі) грішать кількома абераціями. Назвемо лише дві з них. Перша пов'язана з тим, що промені різних довжин хвиль заломлюються трохи по-різному. Через це для синіх променів існує один фокус, а для червоних - інший, розташований далі від об'єктива. Промені інших довжин хвиль збираються кожен у своєму місці між цими двома фокусами. В результаті ми бачимо забарвлені в веселку зображення об'єктів. Така аберація називається хроматичної. Другий сильної аберацією є аберація сферична. Вона пов'язана з тим, що об'єктив, поверхнею якого є частина сфери, на Насправді, не збирає всі промені в одній точці. Промені йдуть на різних відстанях від центру об'єктива збираються в різних точках, через що зображення виходить нечітким. Цією аберації не було б, якби об'єктив мав поверхню параболоїда, але таку деталь складно виготовити. Щоб зменшити аберації виготовляють складні, зовсім не двухлінзовие системи. Додаткові частини вводяться для виправлення аберацій об'єктива. Давно тримає першість серед лінзових телескопів - телескоп Йеркской обсерваторії з об'єктивом 102 сантиметри діаметром.
Дзеркальні телескопи.
У простих дзеркальних телескопів, телескопів-рефлекторів, об'єктив - це сферичне дзеркало, яке збирає світлові промені і відбиває їх за допомогою додаткового дзеркала в бік окуляра - лінзи, у фокусі якої будується зображення. Рефлекс - це відображення. Дзеркальні телескопи не грішать хроматичної аберацією, так як світло в об'єктиві не переломлюється. Зате у рефлекторів сильніше виражена сферична аберація, яка, до речі кажучи, сильно обмежує поле зору телескопа. У дзеркальних телескопах так само використовуються складні конструкції, поверхні дзеркал, відмінні від сферичних і прочее.
Дзеркальні телескопи виготовляти легше і дешевше. Саме тому їх виробництво в останні десятиліття бурхливо розвивається, в той час як нових великих лінзових телескопів вже дуже давно не роблять. Найбільший дзеркальний телескоп має складний об'єктив з декількох дзеркал, еквівалентний цілої дзеркала діаметром 11 метрів. Найбільший монолітний дзеркальний об'єктив має розмір трохи більше 8-ми метрів. Найбільшим оптичним телескопом Росії є 6-ти метровий дзеркальний телескоп БТА (Великий Телескоп Азимутальний). Телескоп довгий час був найбільшим в світі.
Характеристики телескопів.
Збільшення телескопа. Збільшення телескопа дорівнює відношенню фокусних відстаней об'єктиву і окуляра. Якщо, скажімо, фокусна відстань об'єктива два метри, а окуляра - 5 см, то збільшення такого телескопа буде 40 крат. Якщо поміняти окуляр, можна змінити і збільшення. Так астрономи і надходять, адже не міняти ж, у самому справі, величезний об'єктив?!
Вихідний зіниця. Зображення, яке будує для ока окуляр, може в загальному випадку бути як більше очного зіниці, так і менше. Якщо зображення більше, то частина світла в око не потрапить, тим самим, телескоп буде використовуватися не на всі 100%. Це зображення називають вихідним зіницею і розраховують за формулою: p = D: W, де p - вихідний зіницю, D - діаметр об'єктива, а W - збільшення телескопа з даними окуляром. Якщо прийняти розмір очного зіниці рівним 5 мм, то легко розрахувати мінімальне збільшення, яке розумно використовувати з даними об'єктивом телескопа. Отримаємо ця межа для об'єктива в 15 см: 30 крат.
Дозвіл телескопів
В причини того що, світло - це хвиля, а хвилях властиво не тільки заломлення, але і дифракція, ніякої навіть найдосконаліший телескоп не дає зображення точкової зірки у вигляді крапки. Ідеальне зображення зірки виглядає у вигляді диска з кількома концентричними (із загальним центром) кільцями, які називають дифракційними. Розміром дифракційного диска і обмежується дозвіл телескопа. Все, що закриває собою цей диск, в даний телескоп ніяк не побачиш. Кутовий розмір дифракційного диска в секундах дуги для даного телескопа визначається з простого співвідношення: r = 14/D, де діаметр D об'єктива вимірюється в сантиметрах. Згаданий трохи вище п'ятнадцятисантиметрової телескоп має граничне дозвіл трохи менше секунди. З формули випливає, що дозвіл телескопа цілком залежить від діаметра його об'єктива. Ось ще одна причина будівництва як можна більш грандіозних телескопів.
Відносне отвір. Відношення діаметра об'єктива до його фокусної відстані називається відносним отвором. Цей параметр визначає світлосилу телескопа, тобто, грубо кажучи, його здатність відображати об'єкти яскравими. Об'єктиви з відносним отвором 1:2 - 1:6 називають світосильні. Їх використовують для фотографування слабких за яскравістю об'єктів, таких, як туманності.
Телескоп без ока.
Однією з самих ненадійних деталей телескопа завжди було око спостерігача. У кожного людини - своє око, зі своїми особливостями. Одне око бачить більше, інший - менше. Кожне око по-різному бачить кольору. Око людини і його пам'ять не здатні зберегти всю картину, пропоновану для споглядання телескопом. Тому, як тільки стало можливим, астрономи стали замінювати очей приладами. Якщо подсоіденіть замість окуляра фотоапарат, то зображення, одержуване об'єктивом можна відобразити на фотопластини або фотоплівці. Фотопластина здатна накопичувати світлове випромінювання, і в цьому її незаперечна і важлива перевагу перед людським оком. Фотографії з великою витримкою здатні відобразити незрівнянно більше, ніж під силу розглянути людині в той же самий телескоп. Ну і звичайно, фотографія залишиться як документ, до якого неодноразово можна буде в наслідку звернутися. Ще більш сучасним засобом є ПЗЗ - камери з полярно-зарядовим зв'язком. Це світлочутливі мікросхеми, які підміняють собою фотопластину і передають накапливаемую інформацію на ЕОМ, після чого можуть робити новий знімок. Спектри зірок і інших об'єктів досліджуються за допомогою приєднаних до телескопа спектрографів і спектрометрів. Жоден око не здатне так чітко розрізняти кольори і вимірювати відстані між лініями в спектрі, як це з легкістю роблять названі прилади, які ще й збережуть зображення спектра і його характеристики для подальших досліджень. Нарешті, жодна людина не зможе подивитися одним оком у два телескопи одночасно. Сучасні системи з двох і більше телескопів, об'єднаних однією ЕОМ і рознесених, деколи на відстані в десятки метрів, дозволяють добитися приголомшливо високих дозволів. Такі системи називають інтерферометрами. Приклад системи з 4-х телескопів - VLT. Цілих чотири виду телескопів ми об'єднали в один підрозділ невипадково. Земна атмосфера пропускає відповідні довжини електромагнітних хвиль неох...
