Jos ajattelet sitä, se oli vain ajan kysymys ennen kuin ensimmäinen kaukoputki keksittiin. Kristallit ovat kiehtoneet ihmisiä jo vuosituhansien ajan. Monet kiteet - esimerkiksi kvartsi - ovat täysin läpinäkyviä. Toiset - rubiinit - absorboivat jotkut valotaajuudet ja ohittavat toiset. Kiteiden muotoilu palloiksi voidaan tehdä katkaisemalla, vierimällä ja kiillottamalla - tämä poistaa terävät reunat ja pyörittää pintaa. Kristallin leikkaaminen alkaa löytää virhe. Puolipallon tai kidesegmentin luominen luo kaksi erilaista pintaa. Valo kootaan kuperan etusivun kautta ja projisoidaan tasomaisen taustapinnan kohti kohti konvergenssipistettä. Koska kidesegmenteillä on vaikeat käyrät, tarkennuspiste voi olla hyvin lähellä itse kidettä. Lyhyiden polttovälien takia kristallisegmentit tekevät parempia mikroskooppeja kuin kaukoputket.
Moderni kaukoputki ei ollut mahdollista kristallisegmentti - vaan lasilinssi. Kuperit linssit tulivat lasimaasta maaperän näkökyvyn korjaamiseksi. Vaikka sekä silmälasit että kristallisegmentit ovat kuperat, kaukonäköisillä linsseillä on vähemmän vakavat käyrät. Valonsäteet ovat taivutettu vain hiukan rinnakkaisesta. Tämän takia kohta, jossa kuva muodostuu, on paljon kauempana linssistä. Tämä luo kuvan mittakaavan, joka on riittävän suuri ihmisen tarkastusta varten.
Ensimmäinen linssien käyttö näkyvyyden lisäämiseksi voidaan jäljittää Lähi-itään 11. vuosisadalla. Arabialaisessa tekstissä (tutkijan-matemaatikon Al-Hazenin kirjoittama Opticae-tesaurus) todetaan, että kristallipallojen segmenttejä voitiin käyttää pienten esineiden suurentamiseen. 1300-luvun lopulla englanninkielisen munkin (mahdollisesti viitaten Roger Baconin Perspectivaan vuodelta 1267) sanotaan luoneen ensimmäiset käytännölliset tarkennuksen lähellä olevat silmälasit, jotka auttavat Raamatun lukemisessa. Vasta vuonna 1440, kun Kuusan Nikolaja maadoitti ensimmäisen linssin korjatakseen lähinäköisyyden -1. Ja se olisi vielä neljä vuosisataa ennen kuin linssin muodon virheisiin (astigmatismi) autettaisiin silmälasisarjaa. (Tämän suoritti brittiläinen tähtitieteilijä George Airy vuonna 1827 noin 220 vuotta toisen jälkeen - kuuluisampi tähtitieteilijä - Johann Kepler kuvasi ensin tarkasti linssien vaikutuksen valoon.)
Varhaisimmat kaukoputket muodostuivat heti, kun silmälasien jauhamisesta tuli vakiintunut keino korjata sekä likinäköisyys että presbyopia. Koska kaukonäköiset linssit ovat kuoria, ne tekevät hyvistä valon kerääjistä. Kupera linssi vie yhdensuuntaiset säteet etäisyydeltä ja taivuttaa ne yhteiseen tarkennuspisteeseen. Tämä luo virtuaalisen kuvan avaruuteen - sellaisen, joka voidaan tarkistaa tarkemmin toisella linssillä. Keräilylinssin hyve on kaksinkertainen: Se yhdistää valon yhdessä (lisää sen voimakkuutta) - ja vahvistaa kuvan mittakaavaa - molemmat siinä määrin, että se on mahdollisesti paljon suurempi kuin silmä yksin pystyy.
Koverat linssit (joita käytetään lähinäköisyyden korjaamiseen) säteilevät valoa ulospäin ja tekevät asioista silmälle pienempiä. Kovera linssi voi kasvattaa silmän polttoväliä aina, kun silmän oma järjestelmä (kiinteä sarveiskalvo ja morfisoiva linssi) jää vähemmän tarkentamaan kuvaa verkkokalvolle. Koverat linssit tekevät hyvistä okulaareista, koska niiden avulla silmä voi tarkemmin tarkistaa kuperan linssin valettua virtuaalikuvaa. Tämä on mahdollista, koska keräyslinssin konvergenssisäteet taittuvat koveraan linssiin kohti rinnakkaista. Vaikutus on näyttää lähellä oleva virtuaalikuva ikään kuin suurella etäisyydellä. Yksi kovera linssi antaa silmälinssille rentoutua kuin keskittyen äärettömyyteen.
Kuperien ja koveraten linssien yhdistäminen oli vain ajan kysymys. Voimme kuvitella aivan ensimmäisen kerran, kun lapset leikkivät linssin jauhatuslaitteen päivän vaivalla - tai mahdollisesti silloin, kun optikko tunsi kutsunsa tarkastaa yhden linssin toisella. Tällaisen kokemuksen on pitänyt tuntua melkein maagiselta: Kaukainen torni mahtuu heti ikään kuin lähestyisi pitkän kävelymatkan lopussa; tunnistamattomien henkilöiden nähdään yhtäkkiä olevan läheisiä ystäviä; luonnolliset rajat - kuten kanavat tai joet - hyppäävät ikään kuin Mercuruksen omat siipit olisivat kiinnittyneet parannuksiin ...
Kun kaukoputki tuli, kaksi uutta optista ongelmaa esiintyi. Kevyt keräyslinssit luovat kaarevia virtuaalikuvia. Tämä käyrä on hiukan ”kulhon muotoinen” pohjan kääntyessä kohti tarkkailijaa. Tämä on tietysti juuri päinvastainen sille, kuinka silmä itse näkee maailman. Sillä silmä näkee asiat kuin järjestettyinä suurelle pallolle, jonka keskipiste on verkkokalvolla. Joten jouduttiin tekemään jotain kehällä olevien säteiden vetämiseksi takaisin silmää kohti. Tähtitieteilijä Christiaan Huygens ratkaisi tämän ongelman osittain 1650-luvulla. Hän teki tämän yhdistämällä useita linssejä yhtenä kokonaisuutena. Kahden linssin käyttö toi enemmän perifeerisiä säteitä keräyslinssistä kohti rinnakkaista. Huygenin uusi okulaari tasoitti kuvan tehokkaasti ja antoi silmän keskittyä laajempaan näkökenttään. Mutta tuo kenttä indusoisi edelleen klaustrofobian useimmissa tämän päivän tarkkailijoissa!
Viimeinen ongelma oli houkuttelevampi - taiteelliset linssit taivuttavat valoa aallonpituuden tai taajuuden perusteella. Mitä suurempi taajuus, sitä enemmän tietty valon väri taipuu. Tästä syystä esineitä, joilla on eri värejä (monikromaattinen valo), ei näy samalla tarkennuspisteellä koko sähkömagneettisella spektrillä. Pohjimmiltaan linssit toimivat samalla tavalla kuin prismat - luovat värejä, jokaisella on oma ainutlaatuinen polttopiste.
Galileon ensimmäinen kaukoputki ratkaisi vain ongelman saada silmä tarpeeksi lähelle suurentamaan virtuaalikuvaa. Hänen instrumentti koostui kahdesta linssistä, jotka voidaan erottaa valvotulla etäisyydellä tarkennuksen asettamiseksi. Objektiivilinssillä oli vähemmän vakava käyrä valon keräämiseksi ja sen saattamiseksi eri kohdistuspisteisiin väritaajuudesta riippuen. Pienempi linssi - jolla oli vakavampi käyrä, lyhyempi polttoväli - antoi Galileon tarkkailevalle silmälle mahdollisuuden lähestyä kuvaa riittävän lähelle suurennettuja yksityiskohtia.
Mutta Galileon laajuus voitiin saada keskittymään vain lähellä okulaarin näkökentän keskustaa. Ja tarkennus voidaan asettaa vain sen perusteella, mikä hallitseva väri säteilee tai heijastaa mitä Galileo katsoi tuolloin. Galileo havaitsi yleensä kirkkaita tutkimuksia - kuten Kuu, Venus ja Jupiter - käyttämällä aukonpysähdystä ja ylpeänä keksineestä idean!
Christiaan Huygens loi ensimmäisen - Huygenian - okulaarin Galileon ajan jälkeen. Tämä okulaari koostuu kahdesta tasokummaisesta linssistä, jotka ovat keräyslinssiä kohti - ei yhdestä koverasta linssistä. Kahden linssin poltotaso on objektiivin ja silmälinssielementtien välissä. Kahden linssin käyttö tasoitti kuvan käyrää - mutta vain pisteen tai muun asteen näkyvän näkökentän yli. Huygenin ajoista lähtien okulaarista on tullut paljon hienostuneempaa. Alkuperäisestä monimuotoisuuden käsitteestä alkaen nykypäivän okulaarit voivat lisätä vielä noin puoli tusinaa optisia elementtejä, jotka on järjestetty uudelleen sekä muotoon että sijaintiin. Amatööri-astronomit voivat nyt ostaa okulaareja hyllyltä, jolloin kohtuullisen tasaiset kentät ylittävät 80 astetta näennäishalkaisijaltaan -2.
Kolmatta ongelmaa - kromaattisen värisävitettyjen monivärikuvien ongelmaa - ei ratkaistu teleskoopilla, ennen kuin Sir Isaac Newton suunnitteli ja rakensi toimivan heijastavan kaukoputken 1670-luvulla. Tuo kaukoputki eliminoi keräyslinssin kokonaan - vaikka se vaati silti tulenkestävän okulaarin käyttöä (joka myötävaikuttaa ”väärään väriin” paljon vähemmän kuin objektiivi).
Sillä välin varhaiset yritykset kiinnittää refraktoria olivat yksinkertaisesti tehdä niistä pidempiä. Suunniteltiin ulottuvuuksia, joiden pituus olisi 140 jalkaa. Kummallakaan ei ollut erityisen kohtuuttomia linssin halkaisijoita. Tällaiset karsaiset dynasaurorit vaativat käyttämään todella seikkailunhaluista tarkkailijaa - mutta ”sävyyttivät” väriongelman.
Värivirheen poistamisesta huolimatta myös varhaisilla heijastimilla oli ongelmia. Newtonin laajuudessa käytettiin pallomaisesti jauhettua peilikuvapeiliä. Verrattuna nykyaikaisten heijastinpeilien alumiinipinnoitteeseen, spekulointi on heikko. Noin kolmella neljäsosalla alumiinin valonkeräyskyvystä spektri menettää noin yhden voimakkuuden valossa. Siten Newtonin suunnittelema kuuden tuuman instrumentti käyttäytyi enemmän kuin nykyaikainen 4 tuuman malli. Mutta se ei vaikuttanut Newtonin instrumentin myyntiin, vaan antoi vain heikon kuvanlaadun. Ja tämä johtui pallomaisesti maadoitetun ensiöpeilin käytöstä.
Newtonin peili ei tuonut kaikkia valonsäteitä yhteiseen tarkennukseen. Vika ei mahtunut kehykseen - se mahtui peilin muotoon, joka - jos sitä pidennetään 360 astetta - tekisi kokonaisen ympyrän. Tällainen peili ei kykene johtamaan keskivalonsäteitä samaan tarkennuspisteeseen kuin ne, jotka ovat lähempänä reunaa. Vasta 1740, kun skotlantilainen John Short korjasi tämän ongelman (akselin valossa) parabolisoimalla peili. Lyhyt saavutti tämän hyvin käytännöllisellä tavalla: Koska rinnakkaiset säteet ovat lähempänä pallopeilin keskustaa, ylittävät reunussäteet, miksi et vain syventää keskustaa ja ohjata niitä sisään?
Vasta 1850-luvulla hopea korvasi keinot valitun peilipinnan. Tietenkin kaikissa John Shortin valmistamissa yli 1000 parabolisessa heijastimessa kaikissa oli spektripeilejä. Ja hopea, kuten speculum, menettää heijastavuutensa melko nopeasti ajan myötä hapettumiseen. Vuoteen 1930 mennessä ensimmäiset ammatilliset kaukoputket oli päällystetty kestävämmällä ja heijastavalla alumiinilla. Tästä parannuksesta huolimatta pienet heijastimet tuovat vähemmän valoa tarkennukseen kuin vastaavan aukon refraktorit.
Samaan aikaan myös refraktorit kehittyivät. John Shortin aikana optikot keksivat jotain, mitä Newtonilla ei ollut - kuinka saada punainen ja vihreä valo sulautumaan yhteiseen keskittymispisteeseen taittumisen avulla. Chester Moor Hall toteutti tämän ensimmäisen kerran vuonna 1725, ja John Dolland löysi sen uudelleen neljäsosaa myöhemmin. Hall ja Dolland yhdistivät kaksi erilaista linssiä - yhden kuperan ja toisen koveran. Jokainen koostui erityyppisestä lasityypistä (kruunu ja kivet), joka taikasi valoa eri tavalla (taitekertoimien perusteella). Kruunulasin kupera linssi teki välittömän tehtävän kerätä kaikkien värien valoa. Tämä taipui fotoneja sisäänpäin. Negatiivinen linssi räjäytti toisiinsa liittyvää sädettä hieman ulospäin. Jos positiivinen linssi aiheutti punaisen valon ylittävän tarkennuksen, negatiivinen linssi aiheutti punaisen alikuvauksen. Punainen ja vihreä sekoitettiin ja silmä näki keltaisen. Tuloksena oli akromaattinen refraktoriteleskooppi - tyyppi, jota nykyään suosivat monet amatööri-tähtitieteilijät halvalla, pienellä aukolla, laaja-alaisella, mutta - lyhyemmissä polttovälillä - vähemmän kuin ihanteellinen kuvanlaatu.
Vasta 1800-luvun puolivälissä optikot onnistuivat saamaan sinivioletin liittyäkseen punaiseksi ja vihreäksi painopisteessä. Tämä kehitys tuli alun perin eksoottisten materiaalien (jauhojen) käytöstä elementtinä suuritehoisten optisten mikroskooppien - ei kaukoputkien - kaksinkertaisiin tavoitteisiin. Kolme elementtiä kaukoputken malleissa, joissa käytetään tavanomaisia lasityyppejä - triplettejä - ratkaisi ongelman myös noin 40 vuotta myöhemmin (juuri ennen 1900-luvua).
Nykypäivän amatööri-tähtitieteilijät voivat valita laajasta valikoimasta soveltamisalatyyppejä ja valmistajia. Kaikille taivaan, silmien ja taivaan tutkimuksille ei ole yhtä laajuutta. Kentän tasaisuuteen (etenkin nopeisiin newtonilaisiin teleskooppeihin) ja mojovaisiin optisiin putkiin (liittyvät suuriin refraktoriin) liittyvät kysymykset on käsitelty 1930-luvulla kehitettyjen uusien optisten kokoonpanojen avulla. Laitetyyppejä - kuten SCT (Schmidt-Cassegrain-teleskooppi) ja MCT (Maksutov-Cassegrain-teleskooppi) sekä newton-esque Schmidt- ja Maksutov-variantit ja vinoheijastimet - valmistetaan nyt Yhdysvalloissa ja muualla maailmassa. Jokainen laajuustyyppi on kehitetty vastaamaan johonkin pätevään tai muuhun laajuuteen, joukkoon, kentän tasaisuuteen, kuvan laatuun, kontrastiin, kustannuksiin ja siirrettävyyteen liittyviin huolenaiheisiin.
Samaan aikaan refraktorit ovat keskittyneet optofiilien joukkoon - ihmiset, jotka haluavat korkeimman mahdollisen kuvanlaadun muista rajoituksista riippumatta. Täysin apokromaattiset (värikorjatut) refraktorit tarjoavat upeimpia kuvia, joita on saatavana optiseen, valokuvaukseen ja CCD-kuvankäyttöön. Mutta valitettavasti tällaiset mallit rajoittuvat pienempiin aukkoihin, jotka johtuvat huomattavasti korkeammista materiaalikustannuksista (eksoottiset matalan dispersion kiteet ja lasi), valmistuksesta (korkeintaan kuusi optista pintaa on muotoiltava) ja suuremmista kantavuusvaatimuksista (johtuen raskaista lasilevyistä) ).
Kaikki nykypäivän erilaiset laajuustyypit alkoivat havainnosta, että kahta epätasaisen kaarevuuden linssiä voitiin pitää silmän edessä kuljettamaan ihmisen havaintoa suurilla etäisyyksillä. Kuten monet suuret teknologiset edistykset, myös moderni tähtitieteellinen kaukoputki tuli esiin kolmesta perusaineesta: tarpeellisuus, mielikuvitus ja kasvava ymmärrys tavasta, jolla energia ja aine ovat vuorovaikutuksessa.
Joten mistä moderni tähtitieteellinen kaukoputki tuli? Tietysti teleskooppi läpäisi pitkän ajanjakson jatkuvaa parantamista. Mutta ehkä, vain ehkä, kaukoputki on pohjimmiltaan lahja itse maailmankaikkeudelle, jota ihmettelee syvällä ihmisen silmissä, sydämissä ja mielessä ...
-1 Kysymyksiä on siitä, kuka ensin loi silmälasit, jotka korjaavat kaukais- ja lähinäköisyyden. On epätodennäköistä, että Abu Ali al-Hasan Ibn al-Haitham tai Roger Bacon olisi koskaan käyttänyt linssiä tällä tavalla. Lähestymiskysymyksen hämmentäminen on kysymys siitä, kuinka silmälaseja todella käytettiin. On todennäköistä, että ensimmäinen visuaalinen apuväline pidettiin yksinkertaisesti silmällä monokkelina - välttämättömyydenä sieltä. Mutta pitäisikö tällainen primitiivinen menetelmä historiallisesti katsoa "spektaakkelin alkuperäksi"?
-2-Erityisen okulaarin kykyä kompensoida välttämättä kaareva virtuaalikuva on rajoitettu perusteellisesti tehokkaalla polttosuhteella ja laajuusarkkitehtuurilla. Siten teleskoopit, joiden polttoväli on moninkertainen niiden aukkoon nähden, muodostavat vähemmän hetkellisen käyrän “kuvan tasossa”. Samaan aikaan valot taistelevat alun perin valot (katadioptikot ja refraktorit) ovat etuna paremmasta akselin ulkopuolella olevan valon käsittelystä. Molemmat tekijät lisäävät projisoidun kuvan kaarevuussädettä ja yksinkertaistavat okulaarin tehtävää esittää tasainen kenttä silmälle.
Kirjailijasta:
1900-luvun alun mestariteoksen innoittamana: “Taivas kolmen, neljän ja viiden tuuman teleskooppien läpi”, Jeff Barbour sai aloittaa tähtitieteen ja avaruustieteen seitsemän vuotiaana. Jeff omistaa tällä hetkellä suuren osan ajastaan taivaan tarkkailuun ja Astro.Geekjoy-verkkosivuston ylläpitämiseen.
