Značilnosti zrcalnih teleskopov

Reflektor se imenuje katera koli naprava, katere glavna funkcija je refleksija. Tako je bil z uporabo tega optičnega pojava ustvarjen odsevni teleskop. Namesto leče ima leča naprave konkavno zrcalo, ki odbija in usmerja svetlobne žarke v okular za opazovanje ali fotografiranje slike. Oglejmo si glavne značilnosti reflektorskega teleskopa.

Zrcalni teleskop se od drugih vrst refrakcijskih teleskopov razlikuje po tem, da je vanj namesto sistema leč vgrajeno konkavno zrcalo iz kovine ali stekla. Pogosto se takšne naprave imenujejo "zrcalni" teleskopi.

Precej enostavno je ločiti reflektorski teleskop od refraktorskega, tudi če nimate izkušenj z astronomijo. Druga shema je precej preprosta. To je cev, katere premer je odvisen od premera leče objektiva, ki se nahaja na koncu, ki je obrnjen proti opazovanemu predmetu. Na drugem koncu cevi je okular - leča manjšega premera, skozi katero se izvaja opazovanje. Dolžina cevi takšne naprave je določena z goriščno razdaljo leče in trdnostjo materiala, iz katerega je lahko izdelana.

Teleskop s konkavnim zrcalom izgleda drugače, saj ima popolnoma drugačen princip delovanja in napravo. Na koncu cevi, ki gleda proti nebu, taka naprava na splošno morda nima ničesar, saj je ogledalo pritrjeno na drugem koncu. Toda okular je praviloma ob strani v zgornjem delu cevi. Pot žarkov, za razliko od refraktorja, do neke mere blokira prizma ali ravno zrcalo, nameščeno vzdolž središčne osi cevi, v katerem se zbira svetloba, da se odbije v okular. Struktura reflektorja ne zahteva obvezne uporabe cevi, zato je brez omejitev, ki nastanejo pri reflektorjih. Vsi sodobni veliki teleskopi, tudi vesoljski, urejeni po naslednji shemi: cev v njih nadomesti lahka mrežasta struktura, katere namen je držati vse elemente optičnega sistema.

Ljubiteljski astronomi uspešno uporabljajo obe vrsti teleskopov, obe pa imata svoje prednosti in slabosti, ki jih povzroča v enem primeru lom svetlobnega toka, ki prehaja skozi lečo, v drugem pa njegov odboj od površine, ki ima lahko različno ukrivljenost. Za opazovanja, povezana s potovanjem in gibanjem instrumenta, je bolje uporabiti refraktor, njegova zasnova je močnejša.Prevoz reflektorja je nezaželen, saj lahko povzroči premik konstrukcijskih elementov glede na središčno črto, po katerem bo treba njihov položaj prilagoditi z vijaki - nastavitev. Takšen teleskop lahko postavimo v amaterski observatorij.

Uporaba konkavnega zrcala kot leče je bila rezultat znanstvenih raziskav, namenjenih zmanjšanju popačenja, ki ga povzročajo leče (kromatske in sferične aberacije). Raziskave v tej smeri so potekale v številnih evropskih državah, še posebej uspešni so bili britanski znanstveniki. Leta 1663 je James Gregory prvi predlagal uporabo odbojnega konkavnega zrcala namesto lomne leče (očitno je izumil prvi odsevni teleskop), leta 1673 je opisani sistem optične naprave utelesil slavni Robert Hooke.

Vendar pa je prvi delujoči teleskop z zrcalno lečo ustvaril veliki Isaac Newton leta 1668.

Pot reflektorjev ni bila lahka, lečne naprave, ki so bile hkrati izboljšane, so dajale jasnejšo in svetlejšo sliko. K njihovemu razvoju so pomembno prispevali znanstveniki iz celinske Evrope (Nemci, Francozi, Italijani). Kazalo je, da bo reflektor ostal na ravni eksperimentalne naprave.

Iskanje je šlo v smeri izboljšave premazov in izdelave ogledal. V prihodnosti so bile za zmanjšanje popačenj v sistem, ki ga je predlagal Newton, večkrat uvedene različne novosti, kar je privedlo do nastanka bistveno različnih shem odsevnih teleskopov, vključno s hibridnimi različicami, ko so bile v enem izdelku uporabljene leče in ogledala.Pojav novih materialov in tehnologij je omogočil ustvarjanje vedno bolj popolnih sistemov, odsotnost potrebe po obsežni cevi v zasnovi teleskopa pa je omogočila večjo učinkovitost.

Vsem reflektorjem je skupno eno - uporaba konkavnega zrcala kot leče. Toda nadaljnji potek žarkov, ki jih zbira zrcalo, je bilo predlagano na različne načine usmeriti v okular.

Reflektorski sistem, ki ga je razvil Isaac Newton, velja za klasičen. Glavno ogledalo nima lukenj in je relativno enostavno za izdelavo. Ravno zrcalo, ki se nahaja blizu njegovega žarišča, odbija svetlobni tok pravokotno na središčnico. Okular je ob strani.

Shema Newtonovega teleskopa je najenostavnejša za izvedbo in je postala zelo razširjena med amaterskimi astronomi, ki sami izdelujejo svoja opazovalna orodja. In podjetja, ki proizvajajo opremo za amatersko astronomijo, proizvajajo takšne naprave v velikih količinah.

Zrcalni teleskop, predlagan leta 1663, se je izkazal za zelo uspešnega, saj daje neposredno sliko in se lahko uporablja ne samo za astronomska opazovanja, ampak tudi v zemeljskih razmerah. V središču konkavnega zrcala je narejena luknja, svetlobo, ki se odbije od nje, usmeri v luknjo drugo, prav tako konkavno zrcalo, okular je nameščen vzdolž središčne črte teleskopa, kot refraktor ali običajni teleskop.

Shema, ki jo je zasnoval in izvajal Laurent Cassegrain v 70. letih 17. stoletja, je podobna Gregoryjevi shemi. Konkavno zrcalo ima v osrednjem delu tudi luknjo. Naprave se razlikujejo po obliki drugega ogledala - v obravnavanem sistemu je konveksno. Teleskopi, zgrajeni po tej shemi, z značilnostmi, podobnimi Gregoryjevim instrumentom, so veliko krajši. Sistem Cassegrain, ki ga je izboljšal sovjetski astronom Dmitry Maksutov, se zdaj uporablja po vsem svetu za izdelavo amaterskih reflektorjev.

Druga modifikacija teleskopa Cassegrain je bil sistem Ritchey-Chrétien, razvit v dvajsetih letih prejšnjega stoletja. Zahvaljujoč drugačni obliki zrcal je bilo mogoče pridobiti večje vidno polje, kar se je izkazalo za priročno za opazovanje premikajočih se objektov (asteroidov, kometov, planetov). In tudi v tem sistemu je bilo mogoče zmanjšati nekatera popačenja.

Večkrat so poskušali uporabiti konkavno ogledalo brez reflektorja, ki blokira svetlobni tok. V zgodnjih 70. letih 17. stoletja je William Herschel zasnoval tak reflektorski teleskop, katerega okular ni v ničemer zakrival glavnega zrcala. To je omogočilo znatno povečanje moči naprave, vendar je povzročilo močna izkrivljanja v obliki kome. V šestdesetih letih 17. stoletja je podobno zasnovo razvil in implementiral M. V. Lomonosov. Trenutno se naprave, ki temeljijo na takšni optični shemi, uporabljajo za posebna opazovanja, v amaterski astronomiji niso bile razširjene zaradi zapletenosti naprave in prilagoditve.

Sistem Dietrich Korsch je bil razvit v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Odlikuje ga prisotnost ne dveh, ampak treh ogledal, kar vam omogoča, da popravite večino popačenja.

Naprave tega sistema se pogosto uporabljajo za izdelavo različnih optičnih instrumentov - od daljnogledov in monokularjev do amaterskih teleskopov. Njihova glavna prednost je znatno zmanjšanje dolžine naprave ob ohranjanju goriščne razdalje. Zrcala so razporejena pod kotom glede na optično os, ne da bi se medsebojno blokirala.

Razširjen je postal Cassegrainov sistem, ki ga je v začetku 20. stoletja izboljšal Bernhard Schmidt. To je hibridna shema, v kateri se poleg konkavnega zrcala uporablja objektiv leče.

V 20. stoletju so reflektorji trdno nadomestili refraktorje vseh pomembnejših astronomskih observatorijev. Skupaj z razvojem proizvodnih tehnologij je premer ogledal, nameščenih v teleskope, začel rasti.

Leta 1917 je reflektor observatorija v ZDA (država Washington) postal največji na svetu, njegovo ogledalo je doseglo premer 100 palcev (2,5 metra). Po drugi svetovni vojni je bila izdelana naprava s 5-metrskim ogledalom, nameščena tudi v Kaliforniji.

Največji v starem svetu ostaja Veliki azimutni teleskop, ustvarjen v ZSSR sredi 70. let prejšnjega stoletja, nameščen v Karačajsko-Čerkeški republiki na visokogorskem observatoriju.

Največji sodobni teleskop s trdnim zrcalom na svetu je nameščen v Arizoni v ZDA. To je veliki binokularni teleskop. Opremljen je z dvema enakima ogledaloma s premerom 8,4 metra. Naprava je bila izdelana leta 2005.

Največje doslej so naprave z montažnimi segmentnimi ogledali: veliki kanarski teleskop, veliki južnoafriški teleskop, teleskop Hobby-Eberle (ZDA).

Uporaba zrcalnega teleskopa ni tako težka. Vendar pa za razliko od refraktorja tak instrument zahteva zelo previdno ravnanje. Ker je reflektorska cev vedno odprta, lahko v reflektor vdre prah. Ko se usede na površino ogledala, zelo opazno zmanjša njegovo odbojnost.

Težava je tudi premikanje reflektorja, saj se strukturni elementi pod vplivom tresljajev radi premikajo. Običajno se manipulacije z zrcalnimi teleskopi končajo z napornim prilagajanjem (prilagoditvijo). Teleskop lahko nastavite s pomočjo nastavitvenih vijakov, katerih vrtljaji povzročijo premikanje zrcala, kar je brez ustreznih izkušenj nemogoče storiti hitro.