Все о телескопах-рефракторах

Какая ассоциация возникает у большинства людей со словом «телескоп»? Скорее всего, они представляют себе линзовый рефрактор — длинную трубку и объектив. Именно поэтому сегодня мы подробнее остановимся на этой разновидности оптической техники.

Для начала немного теории. Назначение телескопа сводится к максимальному увеличению и четкой визуализации объекта наблюдения. Все приборы подразделяются на рефлекторы и рефракторы. Самый простой вид техники — это рефрактор. Принцип их действия базируется на преломлении света в момент прохождения лучей сквозь линзы.

Простейшие модели включают пару линз. Одна из них выполняет роль объектива, который отвечает за преломление хода лучей и их последующую фиксацию в единой точке. Другая — это не что иное, как обычный окуляр, который позволяет рассматривать получаемую картинку.

Таким образом, объектив телескопического устройства дает сильно уменьшенную визуализацию находящегося вдалеке объекта. Оттуда картинка поступает в окуляр, который работает по аналогии с лупой. В отдельных моделях окуляр размещается не по линии оси трубки, а крепится перпендикулярно. В этом случае картинка от объектива идёт в окуляр сквозь преломляющую линзу.

Нужно понимать отличие рефрактора от телескопа-рефлектора. Основным составляющим элементом рефлектора является вогнутое зеркало. Оно объединяет все лучи в единый пучок, а затем при помощи системы дополнительных зеркал и призм перенаправляет его в окуляр. Ряд моделей здесь также предполагает перпендикулярный окуляр, снабженный преломляющей линзой.

Такие модели не нуждаются в дополнительной настройке. Все, что требуется от пользователя, — это наведение на резкость. При этом светосила оптики ограничена, это затрудняет наблюдение за слабо светящимися небесными телами. Лучше всего через рефрактор рассматривать Луну, парные звёзды и планеты в ясную ночь.

К преимуществам рефракторов относят ряд факторов.

• Способность донести до окуляра львиную долю собранных световых лучей. Этим они выгодно отличаются от зеркальных рефлекторов.

• При равном диаметре объектива картинка в рефракторах получается четче и ярче, нежели в рефлекторах. Это связано с более высокой светопроницаемостью.

• Рефракторы не предусматривают вторичного зеркала, оно скрадывает часть полезного пространства объектива. Более того, ход световых лучей тут направлен непосредственно в окуляр. Он не отражается многократно от зеркал, соответственно, четкость и контрастность картинки не ухудшается.

• Все детали крепко закреплены, потому линзы не надо подстраивать. Корпус прочно закрыт — это создает эффективную защиту от пыли. Рефлекторы такого преимущества лишены.

В то же время у рефракторов имеются и свои недостатки.

В первую очередь это так называемый хроматизм — хроматическая аберрация, то есть искажения. Эффект проявляется в появлении цветного сияния вокруг рассматриваемого объекта. Чем ярче светится небесное светило, тем более высоким будет это сияние. Кроме того, хроматизм растет прямо пропорционально от диаметра объектива, также он повышается при сокращении фокусного расстояния.

Это явление привело к тому, что на недорогих моделях рефракторов увеличение высокой кратности недоступно. Первые ученые-астрономы пытались бороться с хроматической аберрацией, создавая такие телескопы, в которых фокусное расстояние составляло несколько метров.

Для рефракторов характерна ограниченность апертуры. Поэтому желательно приобретать модель, диаметр которой начинается от 120 мм и более. Однако, начиная с этого порога, стоимость оптики резко подскакивает. А если апертура будет небольшой, то объекты дальнего космоса будут выглядеть тускло. Именно поэтому сфера применения рефракторов ограничивается яркими объектами, например, Луной.

Первая модель телескопического рефрактора была создана еще в 1609 году известным ученым Галилеем. Знаменитый астроном узнал о создании голландцами подзорной трубы, смог вычислить секрет ее устройства, и на его основе изобрел первый образец телескопа, который люди начали применять для знакомства с небесными светилами. Апертура этого устройства составляла 4 см, кратность увеличения — 3, а фокусное расстояние — порядка 50 см.

Конечно, назвать ту модель совершенной нельзя. По своим техническим параметрам она сильно отстает от современной оптики. Но, невзирая на это, уже за два первых года наблюдений за небом Галилей смог найти пятна на Солнце, горы на Луне, а также 4 спутника Юпитера. Он же увидел пару «придатков» у планеты Сатурн. Правда, природу столь удивительного явления ученый установить не сумел — уже позже было доказано, что это кольца, окружающие планету.

За 4 столетия телескопы-рефракторы неоднократно совершенствовались и модернизировались. Современные устройства сильно отличаются от первых моделей. Познакомимся с самыми известными версиями.

Конструкция телескопа Галилея была основана на использовании двух линз. Рассеивающая выступала как окуляр, собирающая применялась в качестве объектива. Такое строение позволяло получить неперевёрнутую прямую картинку. Однако она была с сильными искажениями. На сегодняшний день такая модель не востребована, хотя её можно встретить в театральных биноклях.

В 1611 году Иоганн Кеплер немного усовершенствовал изобретение Галилея. Для этого он поменял рассеивающую линзу в окуляре на собирающую — таким образом было увеличено поле зрения, но изображение передавалось перевернутым. К достоинствам рефрактора Кеплера можно отнести наличие промежуточной картинки, ее плоскость позволила разместить в устройстве шкалу измерений.

По своей сути, все современные модели телескопов строятся по типу трубок Кеплера. К их минусам относится только эффект хроматической аберрации, который долгие годы пытались нивелировать при помощи уменьшения величины относительного отверстия трубы.

Ситуация изменилась в 1758 году, когда в Англии были созданы рефракторы-ахроматы. За основу взяли схему Галилея, но заменили линзы — конструкция ахроматической оптики предусматривает специальную парную линзу с разными параметрами преломления. Это позволило во многом устранить хроматическую аберрацию.

Самыми современными приборами являются апохроматические телескопы. Они стоят намного дороже ахроматов, поэтому вплоть до ХХ столетия их никто не использовал. Они дают высокое качество картинки, такой эффект достигается за счёт применения специальных дорогостоящих материалов. Усовершенствованная техника позволила свести к минимуму ахроматизм. Только наметанный глаз человека, часто наблюдающего за космосом, может увидеть тонкую окантовку – и то, лишь при неблагоприятных условиях наблюдения.

Остановимся подробнее на характеристиках самых популярных моделей телескопов-рефракторов.

Этот телескоп станет отличным презентом для людей, делающих свои первые шаги в астрономии. Он даёт неперевернутое изображение и крепится на простой в эксплуатации азимутальной монтировке. Модель подходит для знакомства с планетами Солнечной системы, изучения лунных кратеров и ознакомления с наземными ландшафтами. Позволяет рассмотреть дальний космос, но картинка получается менее детализированной.

Еще одна модель для детей или начинающих астрономов, оптимальна для первого знакомства с небесными светилами. Телескоп легко собрать, в комплект входят все основные аксессуары управления рефрактором, а обслуживание могут освоить даже дети. Мощная оптика позволяет наблюдать за планетами, Луной и рассматривать наземные объекты.

Линзы просветленные, изготовлены из стекла. За счёт этого картинка даже при значительном увеличении получается контрастной и четкой. Для изучения космических объектов применяется оптический искатель в пятикратном приближении. Этот рефрактор переворачивает картинку сверху вниз. Поэтому в комплект дополнительно включается диагональное электрозеркало, позволяющее исправить искажение изображения.

Азимутальная монтировка проста в управлении, позволяет максимально быстро наводить рефрактор на объект изучения. Оптическая техника фиксируется на металлической треноге с регулируемой высотой ножек, поэтому наблюдатель любого роста может подстроить телескоп под себя. Дополнительно к треноге крепится блок для аксессуаров, в нем можно размещать компас, карту звёздного неба, а также дополнительные окуляры и другие предметы, необходимые в работе.

Простой в эксплуатации телескоп, который можно использовать как обычную подзорную трубу. Позволяет хорошо рассмотреть Луну и наземные объекты. Преимущество модели заключается в большом количестве виниров и других аксессуаров, поэтому дополнительно покупать их необходимости не возникает.

Большой популярностью пользуется модель PolarStar II 700/80AZ.

Рекордсменом по габаритам среди всех телескопов-рефракторов признана модель, собранная в Париже в 1900 году ко Всемирной выставке. Диаметр его объектива составил 1,25 м, а длина самой трубки превышала 60 м. Однако из-за неподъемной массы и колоссальных габаритов оптическое устройство было закреплено горизонтально и статично — это не позволяло выполнять наблюдения, поэтому уже спустя 9 лет изделие было разобрано.

Самым крупным современным телескопом является модель, размещенная в Йеркской обсерватории города Чикаго. Размер линзы объектива соответствует 1,1 м, такая техника позволяет изучать даже весьма отдаленные от Земли объекты Солнечной системы. Рефрактор был изготовлен в 1897 году, тогда же была открыта Йеркская обсерватория.

Крупные рефракторные телескопы также располагаются в: Потсдамском астрофизическом институте, Ликской, Пулковской, Гринвичской обсерваториях, а также в Ницце, Архенхольде и Аллегейни. Большую известность получил телескоп Джеймса Кларка Максвелла, расположенный в штате Гавайи, США на высоте 4200 м.