Текст книги "Азбука звездного неба. Часть 1"

Автор книги: Сторм Данлоп

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 7 страниц)

Рис. 35. Для исследования областей неба, богатых звездами (такова окрестность β и δ Центавра), необходимы большое увеличение и длительные экспозиции; это предъявляет повышенные требования к оптическим качествам астрономических инструментов.

Рис. 36. Оптические аберрации могут привести к сильным искажениям формы изображений небесных тел на краю поля зрения телескопа; о характере таких искажений можно судить по данной фотографии, полученной методом аэрофотосъемки.

Проверки механических узлов телескопов и их монтировка в основном имеют общий характер. Для хорошей работы необходимо добиться жесткости конструкции как самой трубы телескопа, так и его монтировки. Лучше всего это достигается твердым креплением осей телескопа – каждая закрепляется на двух достаточно разнесенных опорах. Вращение вокруг осей должно быть плавным, а на экваториальных установках обе оси следует снабдить стопорными винтами. Все приводы, фокусирующая оправа окуляров и другие механизмы регулировки телескопа должны действовать без люфтов. Чтобы обеспечить точную соосность всех оптических систем телескопа, искатели (с. 80), гидирующие телескопы (с. 18) и сама монтировка телескопа должны иметь устройства для тонкой юстировки и крепления.

Правила пользования телескопом

Итак, вы вынесли телескоп на улицу и собираетесь приступить к наблюдениям. Не начинайте их до тех пор, пока температура телескопа не сравняется с температурой окружающего воздуха. Обычно это происходит минут через 15-20, качество изображения в течение этого промежутка времени очень плохое. Рефлекторы с их массивными зеркалами приходят в тепловое равновесие с окружающим воздухом значительно медленнее, но если их оптические системы достаточно совершенны, то, как показывает опыт, качественного изображения легко добиться простой фокусировкой. При визуальных наблюдениях последнее не представляет особой трудности, однако при фотографировании с большими экспозициями необходимо дождаться выравнивания температур.

От многих хлопот при подготовке телескопа к наблюдениям избавляет простое приспособление – так называемый противоросник; изготавливается он из любого теплоизолирующего материала. Противоросники необходимо использовать в рефлекторах и катадиоптрических телескопах (и даже в биноклях некоторых типов). Они представляют собой короткие полые цилиндры, укрепляемые перед объективом наподобие оправы линзы, но таким образом, чтобы не ограничивать поле зрения телескопа.

Одним из важных условий для проведения качественных наблюдений является чистота всех оптических поверхностей телескопа. Для защиты от пыли объектив рефрактора и открытый конец трубы рефлектора необходимо закрывать плотной крышкой, при этом для рефлекторов следует иметь плотные крышки на каждое зеркало телескопа. Нельзя закрывать оптические элементы крышками, пока с их поверхности не испарятся малейшие следы росы. Телескопы желательно хранить в специальном ящике, но, как правило, это нужно только для рефракторов и катадиоптрических телескопов. Окуляры должны быть съемными и храниться вместе с другими мелкими принадлежностями в плотных, предохраняющих от проникновения пыли и ударов коробках. Хотя этим часто и пренебрегают, но фокусирующее устройство телескопа также нужно защитить от проникновения пыли и насекомых, особенно пауков, которые предпочитают селиться в этой части телескопов. Нельзя прикасаться пальцами к оптическим поверхностям телескопа.

Рис. 37. Фотография Марса, полученная с помощью небольшого любительского катадиоптрического телескопа, показывает, каких результатов можно достичь при заботливом отношении к инструменту и тщательном проведении наблюдений.

Если вы выполните все перечисленные рекомендации, то не будет надобности часто очищать оптические поверхности от загрязнений. Обычно эту процедуру проводят не чаще одного раза в год. Следует помнить, что любая царапина наносит огромный вред оптическим поверхностям; даже явный налет пыли и слабые пятна меньше сказываются на качестве оптики, чем царапины. Проводить чистку оптических поверхностей рекомендуется только в крайнем случае – когда загрязнение настолько велико, что сказывается на качестве изображения. Помните, частая очистка оптических элементов телескопа приносит больше вреда, чем пользы!

Оптические части телескопа требуют особо осторожного обращения; наиболее уязвимы отражающие покрытия зеркал и просветляющие покрытия линз. Никогда не вытирайте пыль с оптической поверхности тканью, лучше сдувать ее специальным приспособлением или аккуратно сметать мягкой (фотографической) кисточкой. При сильном загрязнении линз с прочными покрытиями вначале удалите с их поверхностей пыль, а затем с помощью специальной мягкой ткани промойте их жидкостью для очистки оптических поверхностей. Следует отметить, что окулярные линзы меньше загрязняются, если их хранить в специальных ящиках. Неизбежны и более серьезные загрязнения оптических поверхностей, а также ухудшение качества отражательных покрытий; в этом случае их очистку (за исключением, быть может, удаления пыли) лучше поручить специалистам, а замену отражательного покрытия провести в специальных мастерских.

Различные типы монтировок телескопов

Один из простейших и самых дешевых способов монтировки телескопов – азимутальная установка, при которой вращение телескопа вокруг вертикальной и горизонтальной осей обеспечивает его наведение по азимуту и высоте небесного тела. Однако при такой установке в процессе наведения телескопа в разные участки неба меняется ориентация его поля зрения, что затрудняет поиск слабых объектов, особенно в случае использования звездных карт. По мере накопления опыта на азимутальной установке можно с успехом проводить самые разнообразные наблюдения, за исключением фотографических.

Другая форма монтировки телескопа – экваториальная установка, при которой одна из его осей направлена параллельно оси мира (полярная ось), а другая – параллельно плоскости небесного экватора (ось склонения). Поворотом вокруг полярной оси со скоростью, соответствующей суточному вращению небесной сферы, можно автоматически следить за исследуемым объектом, что особенно важно при фотографических наблюдениях.

Одна из разновидностей экваториальной установки – вилочная конструкция, которую применяют при монтировках промышленных катадиоптрических телескопов. Из-за расположения окуляра такая монтировка очень удобна для рефлекторов системы Ньютона. Другая разновидность монтировки – немецкая конструкция – наиболее часто применяется для рефракторов и рефлекторов системы Кассегрена, так как в этом случае удобно расположена окулярная часть. Довольно часто такая монтировка используется в рефлекторах системы Ньютона, выпускаемых для широкой продажи.

В качестве опоры телескопов часто используют треноги, особенно это относится к небольшим телескопам-рефракторам как с азимутальной, так и с экваториальной монтировкой. Благодаря своей портативности треноги нашли широкое применение, прежде всего для крупных катадиоптрических телескопов с апертурой 150-200 мм; при этом сочетаются портативность и достаточная устойчивость установки. Если после каждого наблюдения вам приходится убирать треногу, то отмечайте на земле положение ее ног, чтобы при последующих наблюдениях можно было бы быстро установить телескоп в нужное положение.

В Северном полушарии портативный телескоп легко сориентировать по Полярной звезде с точностью, достаточной для проведения различных визуальных и некоторых фотографических наблюдений. С этой целью наведите искатель на Полярную звезду, закрепите положение телескопа по склонению, а затем, перемещая его вперед-назад по прямому восхождению. Регулируя положение осей телескопа, добейтесь, чтобы звезда все время находилась в пределах 1° от центра поля зрения искателя.

В Южном полушарии процедура установки телескопа значительно сложнее, так как вблизи Южного полюса мира нет яркой звезды; в качестве ориентира здесь может служить слабая звезда (примерно пятой величины) δ Октанта, которая также находится в пределах 1° от полюса.

При фотографировании с большими экспозициями требуются более точные методы юстировки телескопа. Условия и качество наблюдений значительно улучшаются, если телескоп установить на неподвижную стационарную опору. Это относится не только к крупным телескопам, для которых она просто необходима, но и к таким портативным, как телескопы системы Шмидта, Кассегрена и Максутова. Подобной опорой может служить металлический или бетонный столб. Его высота должна соответствовать типу телескопа с учетом всевозможных положений окулярной части при различных условиях наблюдений. Особенно важно, чтобы любая постоянная опора позволяла регулировать расположение телескопа по высоте и азимуту, а также устанавливать ось в направлении полюса мира. Часто проводить такую регулировку довольно трудно. Если телескоп приходится снимать и хранить в другом месте, фиксируйте с помощью специальной пластины его положение на вершине столба, чтобы при последующих наблюдениях не нужно было бы тратить много времени на установку и юстировку телескопа.

Рис. 38. Экваториальная установка, на которой укреплены две фотокамеры с апертурами 230 мм (9 дюймов) и 150 мм (6 дюймов) [фокальные отношения соответственно f/4 и f/6,3] вместе с гидирующими 75-миллиметровым (3 дюйма) рефрактором и 150-миллиметровым рефлектором.

Механизмы привода телескопов

Проведение наблюдений значительно упрощается и становится более удобным, если вы имеете возможность вращать телескоп вокруг каждой из осей установки, даже если вращение приходится осуществлять вручную. Окончательное наведение на объект достигается путем слежения за ним в окуляр телескопа. В экваториальной установке слежение значительно упрощается, поскольку можно компенсировать суточное вращение небесной сферы вращением телескопа в ту же сторону вокруг полярной оси со скоростью вращения небесной сферы. В настоящее время для приведения телескопа в движение используют главным образом электрические приводы, причем не только в стационарных установках, но и в портативных переносных телескопах. В целях безопасности приводы питаются током низкого напряжения (12-24 В). При хорошей балансировке для приведения в движение даже крупного телескопа требуется небольшая мощность, поэтому в качестве источника тока довольно часто применяют автомобильные аккумуляторы. При работе от сети необходимо использовать хорошо изолированный трансформатор.

Рис. 39. Немецкая установка – наиболее распространенный способ монтировки телескопов; особенно удобен для небольших рефлекторов (типа показанного здесь), рефракторов и катадиоптрических телескопов.

Рис. 40. Длиннофокусный рефлектор с зеркалом диаметром 100 мм (фокальное отношение f/15), специально изготовленный для наблюдений Луны с большим увеличением.

Рис. 41. Фотография шарового скопления со Центавра, полученная с длительной экспозицией. При таких экспозициях значительно повышаются требования к точности системы наведения и сопровождения телескопов.

Многие приводы позволяют менять скорость вращения, что особенно важно при гидировании телескопа, при фотографировании с длительными экспозициями или наблюдениях Солнца и Луны, которые вследствие собственного движения перемещаются с меньшей скоростью, чем скорость суточного вращения небесной сферы. Фотографирование облегчается, если ось склонения снабжена приводом, позволяющим корректировать положение изображения объекта при его гидировании.

Искатели

Большинство телескопов имеет малое поле зрения, и даже при наличии разделенных проградуированных кругов, позволяющих наводить установку на объект по координатам, для наведения требуется соосный искатель с широким полем зрения. Диаметр объектива и увеличение такого искателя, как и у биноклей, не столь существенны, хотя предпочтительнее, чтобы диаметр был 40-50 мм. Увеличение и размер поля зрения искателей примерно такие же, как у биноклей. Эти характеристики измеряются одним и тем же способом. При настройке искателя старайтесь ориентировать его поле зрения так же, как у самого телескопа.

Для удобства наведения в рефлекторах нередко используют искатели с треугольными и пятиугольными призмами, меняющие ход лучей в направлении, перпендикулярном оптической оси телескопа. В этих искателях изображение прямое. Обычные призмы меняют ориентацию поля зрения в зависимости от положения телескопа, что создает определенные затруднения при поисках слабых объектов в областях с высокой плотностью звезд.

Для определения центра поля зрения все искатели снабжены крестом, состоящим из одинарных или двойных нитей. Следует предусмотреть возможность корректировки соосности телескопа и искателя. Если телескопом пользуются несколько наблюдателей, неплохо было бы снабдить его простым фокусирующим устройством.

Рекомендуем сделать для искателя такие же пылезащитные крышки, как и для телескопа, а при наблюдениях Солнца искатель следует закрывать темным, хорошо подогнанным светофильтром.

Окуляры

Окуляры предназначены для увеличения первичного изображения, которое строится объективом в фокальной плоскости. В зависимости от светосилы и размеров поля зрения телескопа рекомендуется применять окуляры различных конструкций.

Рис. 42. Телескоп системы Ньютона с объективом диаметром 150 мм (6 дюймов), установленный на монтировке Добсона, снабжен хорошим искателем, диаметр объектива которого равен 50 мм (2 дюйма).

Рис. 43. Для наведения на слабые объекты, особенно на галактики (показана галактика М 81 в созвездии Большая Медведица) требуется высокая степень соосности искателя с основным телескопом.

Для короткофокусных светосильных рефлекторов системы Ньютона, создающих большие аберрации, нужны более сложные окуляры, которые могли бы уменьшить искажения изображений. Требования к окулярам для рефракторов, рефлекторов системы Кассегрена и катадиоптрических телескопов менее строги. В телескопах с широким полем зрения часто используют окуляры Эрфла и Кёнига. При малых увеличениях (в телескопах различных типов) можно довольствоваться менее сложными (и потому более дешевыми) окуляром Рамсдена и его разновидностью – хроматическим окуляром Рамсдена, который нередко путают с несколько иным по конструкции окуляром Кельнера. Окуляры более сложной конструкции, например ортоскопический окуляр и окуляр Плёсла, создают качественное изображение в телескопах, фокусные расстояния которых меняются в широких пределах; эти окуляры также более удобны для тех, кто носит очки. Как обычно, для уменьшения потерь света и достижения максимальной контрастности линзы окуляра следует покрывать просветляющей пленкой.

Увеличение телескопов и окуляров

Основная характеристика окуляра – фокусное расстояние; поделив фокусное расстояние объектива на фокусное расстояние окуляра, можно определить увеличение телескопа. Например, если фокусное расстояние окуляра равно 25 мм, а объектива – 1 м, то увеличение телескопа – 40 раз.

Нередко значения фокусных расстояний окуляров (и телескопов), указанные на их корпусах, слегка отличаются от реальных, поэтому увеличение телескопа лучше измерять самим. Для этого направьте телескоп на равномерно освещенную поверхность, например на небо, и возможно точнее определите диаметр d светящегося изображения выходного зрачка. Чтобы получить увеличение, поделите диаметр линзы объектива (или первичного зеркала телескопа) на диаметр выходного зрачка. Этот сравнительно простой метод позволяет довольно точно определить увеличение телескопа.

Нетрудно вычислить и поле зрения телескопа. Приближенно оно равно 30°, деленным на увеличение окуляра, но это значение несколько варьируется в зависимости от типа окуляра. На практике диаметр поля зрения телескопа можно определить по времени, в течение которого изображение звезды пересекает поле зрения неподвижного телескопа. Это время, выраженное в угловых единицах (см. таблицу на с. 27), указывает размер поля зрения телескопа. Для таких измерений следует выбирать звезду, находящуюся возможно ближе к небесному экватору, например 6 Ориона. При использовании биноклей и искателей с широким полем зрения эта процедура занимает немного времени, к тому же при работе с такими приборами редко возникает необходимость в точном знании размера их поля зрения. Для его оценки рекомендуется одновременное наблюдение двух звезд, угловое расстояние между которыми известно. Это могут быть две звезды, расположенные на экваторе, две звезды с одинаковыми прямыми восхождениями и разными склонениями либо скопления звезд, в которых хорошо известны положения ярких звезд – идеальным в этом отношении является скопление Плеяды.

Рис. 44. Увеличения, которые обычно применяют при наблюдении Луны: прямое изображение Луны в бинокль с 7-кратным увеличением (вверху); перевернутое изображение, полученное при увеличении в 35 (внизу слева) и 105 раз (внизу справа).

Целесообразно записать значения увеличений и размеров поля зрения вашего телескопа при использовании различных окуляров; эти записи особенно пригодятся, когда вы попытаетесь обнаружить слабые небесные объекты. Не менее полезны также зарисовки в масштабе поля зрения бинокля или искателя; эти рисунки делают на кальке или прозрачной пленке, которые затем можно прикладывать к построенным вами звездным картам.

Выбор увеличения. Как уже отмечалось в разделе, посвященном биноклям, минимальное полезное увеличение достигается, когда выходной зрачок телескопа равен по размеру расширенному зрачку глаза (он составляет около 8 мм). Поэтому при наблюдениях в телескоп с объективом диаметром 150 мм минимальное необходимое увеличение должно равняться 150:8 = 18,75. На практике допустимо большое увеличение, за исключением очень специфических наблюдений, например поиска комет и новых звезд.

Рис. 45. Поле зрения бинокля и телескопа при обычных увеличениях. Телескоп строит увеличенное перевернутое изображение, которое в зависимости от размера апертуры позволяет увидеть довольно слабые звезды.

Выбор того или иного окуляра зависит от требований к величине поля зрения. Начинающие астрономы-любители стремятся проводить наблюдения при максимально возможном увеличении, но, как показывает опыт, это редко способствует улучшению разрешения: далеко не всегда большее увеличение позволяет увидеть больше деталей. К тому же изображения протяженных объектов, подобных планетам или туманностям, при больших увеличениях становятся более слабыми, поскольку одно и то же количество света распределяется по большей поверхности. Как утверждает теория, изображение звезды в хороший телескоп представляет собой точку независимо от увеличения, однако на практике это не всегда так. При некоторых видах наблюдений желательно возможно большее увеличение: так, при наблюдениях переменных звезд большое увеличение ослабляет яркость мешающего фона неба и расширяет плотные звездные поля.

Рис. 46. При наблюдениях планет существенную роль играет увеличение. Дальнейшее повышение увеличения данного изображения Юпитера не приведет к улучшению разрешения деталей поверхности планеты.

Довольно точную оценку нормального увеличения телескопа дает диаметр объектива, выраженный в миллиметрах; предельно допустимое увеличение вдвое больше этой величины. Временами, когда условия видимости исключительно благоприятны, можно работать и с несколько большим увеличением. Для рефлектора с D = 150 мм и f/6 и рефрактора с D = 75 мм и f/12 (при фокусном расстоянии обоих 900 мм) целесообразно использовать окуляры с фокусными расстояниями 25 (или 24), 18 12 и 6 мм, которые обеспечивают увеличение соответственно в 36, 50, 75 и 150 раз. В зависимости от типа эти телескопы должны иметь поле зрения около 50', 36', 24' и 12' соответственно.

Приспособления к окуляру

Рассеивающая линза Барлоу увеличивает фокусное расстояние объектива, что позволяет вынести фокус телескопа на расстояние, удобное для установки фотокамеры, кроме того, эта линза позволяет расширить диапазон применений некоторых окуляров. Однако ее применение не повышает максимально допустимого (для данного телескопа) увеличения; к тому же, несмотря на использование просветляющих покрытий, линза Барлоу увеличивает общие потери света в телескопе. При покупке линзы убедитесь, что она действительно расширяет возможности ваших окуляров, а не просто дублирует уже имеющееся увеличение телескопа.

Фокальный уменьшитель (или, как его иногда называют, телекомпрессор) в отличие от линзы Барлоу укорачивает фокус телескопа. Его применение значительно расширилось с введением в практику астрономических наблюдений катадиоптрических телескопов. Благодаря этому приспособлению возрастает эффективная светосила телескопа (уменьшается эффективное фокальное отношение), что существенно ускоряет фотографические наблюдения.

При наблюдениях высоко расположенных небесных тел иногда бывает неудобно подобраться к окуляру таких телескопов, как рефракторы и рефлекторы системы Шмидта-Кассегрена. В этих случаях целесообразно использовать прямоугольную призму (окуляр, снабженный такой призмой, называется зенитным), изменяющую направление светового пучка на 90°, правда, при этом изображение переворачивается, что очень неудобно при наблюдении и вызывает различные трудности, в частности при зарисовках. От этого недостатка избавлена пятиугольная призма, хотя ее применение еще более увеличивает световые потери. Существует много других приспособлений, расширяющих возможности телескопов, но не все из них можно рекомендовать для использования при наблюдениях, поскольку в отличие от окуляра или прямоугольной призмы их следует располагать ближе к объективу.