Astronomy - Astrophotography - Τηλεσκόπια (Telescopes)

Τηλεσκόπια (Telescopes)

Κωνσταντίνος Κ. Ράμμος (12/07/2010)

________________ telescopes

Το τηλεσκόπιο είναι το βασικό αστρονομικό όργανο κάθε ερασιτέχνη αστρονόμου. Όσοι σκέφτονται να ασχοληθούν με την αστρονομία, το πρώτο πράγμα που αγοράζουν είναι ένα τηλεσκόπιο. Ακόμα και αν η αστρονομία δεν τους έχει κινήσει ποτέ το ενδιαφέρον, πολλοί είναι αυτοί που αν βρεθούν δίπλα σε κάποιον που διαθέτει τηλεσκόπιο και κοιτάξουν ένα βράδυ μέσα από αυτό, αμέσως μπαίνουν στον πειρασμό να αγοράσουν το δικό τους. Αυτό είναι καλό και πολύ όμορφο, όμως πρίν αγοράσουμε τηλεσκόπιο καλό είναι να μάθουμε κάποια πράγματα για το τί ακριβώς είναι και πώς λειτουργεί.

Το πρώτο πράγμα που πρέπει να προσέξουμε αγοράζοντας τηλεσκόπιο είναι το μέγεθος και η δυνατότητα μεταφοράς του. Πολλοί αγοράζουν τηλεσκόπιο και στη συνέχεια λόγω του μεγέθους, του βάρους και της δύσκολης μεταφοράς του το αφήνουν και δεν το χρησιμοποιούν. Γι’ αυτό άλλωστε το κατάλληλο τηλεσκόπιο για κάποιον είναι αυτό που θα το χρησιμοποιεί και δεν θα το φάει η σκόνη.

Τα τηλεσκόπια διακρίνονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες, τα οπτικά τηλεσκόπια και τα ραδιοτηλεσκόπια. Στην Ελλάδα έχουμε ερασιτέχνες αστρονόμους που ασχολούνται και με τις δύο μεγάλες αυτές κατηγορίες, όμως στο παρόν άρθρο θα περιοριστούμε στη μελέτη των οπτικών τηλεσκοπίων.

Τα οπτικά τηλεσκόπια χρησιμοποιούν φακούς και κάτοπτρα για να συλλέγουν το φώς και στη συνέχεια με τη βοήθεια του προσοφθάλμιου μεγενθύνουν τα αντικείμενα, τα οποία παρατηρούμε μέσα από αυτό. Αναλόγως την οπτική διάταξη και τη χρήση φακών ή κατόπτρων, τα τηλεσκόπια χωρίζονται σε Διοπτρικά (Refractor), Κατοπτρικά (ή Νευτώνια κατοπτρικά - Reflector) και τα Καταδιοπτρικά (Catadioptric).

Προσοχή ποτέ δεν κοιτάμε τον Ήλιο από το τηλεσκόπιο χωρίς τα απαραίτητα φίλτρα-υπάρχει σοβαρός κίνδυνος για τα μάτια μας!

Διοπτρικά (Refractor)

Τα διοπτρικά τηλεσκόπια είναι ίσως τα πιο γνωστά τηλεσκόπια στο ευρύ κοινό. Στο εμπρός μέρος έχουν έναν στρογγυλό κυρτό κρύσταλλο (φακό) που λέγεται και αντικειμενικός φακός, ο οποίος εστιάζει το φώς που εισέρχεται στο πίσω μέρος του τηλεσκοπίου. Εκεί, τοποθετώντας ένα προσοφθάλμιο φακό μόνο του ή σε συνδιασμό με ένα διαγώνιο κάτοπτρο μπορούμε να παρατηρήσουμε το είδωλο.

_____ διοπτρικά τηλεσκόπια ____Το διαγώνιο κάτοπτρο είναι ένα κάτοπτρο το οποίο τοποθετείται σε γωνία 45 μοιρών στο πίσω μέρος του τηλεσκοπίου και εκτρέπει το φώς 90 μοίρες έτσι ώστε να είναι πιό εύκολη και ξεκούραστη η παρατήρηση.

Τα διοπτρικά τηλεσκόπια τα συναντάμε σε δύο τύπους, τα Αχρωματικά (Achromatic) και τα Αποχρωματικά (Apochromatic). Στα αχρωματικά, ο αντικειμενικός φακός αποτελείται από δύο φακούς που τα χωρίζει ένα μικρό κενό με αέρα.

Στα αχρωματικά με αντικειμενικό φακό μεγαλύτερο από 100mm συνήθως συναντάμε το λεγόμενο χρωματικό σφάλμα. Το χρωματικό σφάλμα οφείλεται στο ότι οι φακοί διαθλούν και εστιάζουν το κάθε μήκος κύματος (κάθε χρώμα) από το οποίο αποτελείται το φώς σε διαφορετική απόσταση. Το χρωματικό σφάλμα μπορούμε να το καταλάβουμε παρατηρώντας γύρω από λαμπρά αντικείμενα, ακόμα και τη σελήνη ένα βαθύ κόκκινο δακτύλιο.

____________ αχρωματικά

Στα αποχρωματικά διοπτρικά τηλεσκόπια ο αντικειμενικός φακός αποτελείται από δύο ή και τρεις φακούς αλλά από πολύ καλύτερης ποιότητας γυαλί από ότι τα αχρωματικά με αποτέλεσμα να διορθώνεται το χρωματικό σφάλμα σε μεγάλο βαθμό (το χρωματικό σφάλμα γίνεται αμελητέο) ειδικότερα σε διαμέτρους άνω των 100mm.

_____________ αποχρωματικά διοπτρικά τηλεσκόπια
Ωστόσο τα αποχρωματικά είναι πολύ πιο ακριβά από ότι τα αχρωματικά και απευθύνονται κυρίως σε αυτούς που θέλουν να κάνουν αστροφωτογράφηση.

Τα αποχρωματικά είναι σαφώς καλύτερα, όμως αυτό δε σημαίνει ότι τα αχρωματικά δεν είναι καλά τηλεσκόπια. Ένα πολύ καλό αχρωματικό τηλεσκόπιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για παρατήρηση όσο και για αστροφωτογράφηση με καταπληκτικά αποτελέσματα.

Ακόμα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα μέτριο αχρωματικό σαν οδηγητικό τηλεσκόπιο χρησιμοποιώντας μια camera και να φωτογραφίζουμε με ένα άλλο καλύτερο τηλεσκόπιο.
Σε κάθε περίπτωση, κάποιος ο οποίος θέλει πολύ καλή ποιότητα στην παρατήρηση αλλά και να χρησιμοποιεί το τηλεσκόπιο για αστροφωτογράφηση με πάρα πολύ καλής ποιότητας αποτελέσματα θα ήταν καλύτερο να προτιμήσει αποχρωματικό. Φυσικά, η διαφορά στην τιμή είναι αισθητή.

Νευτώνια κατοπτρικά – (Reflector)

Τα κατοπτρικά ή Νευτώνια κατοπτρικά τηλεσκόπια είναι αυτά που προτιμάνε ώς πρώτο τηλεσκόπιο οι περισσότεροι ερασιτέχνες αστρονόμοι.

Τα κατοπτρικά τηλεσκόπια χρησιμοποιούν ένα κοίλο κάτοπτρο (αντικειμενικό), το οποίο βρίσκεται στο κάτω μέρος του σωλήνα. Το κάτοπτρο αυτό αντανακλά το φώς που εισέρχεται και το εστιάζει σε ένα μικρότερο επίπεδο κάτοπτρο το οποίο βρίσκεται στο πάνω μέρος του τηλεσκοπίου με κλίση 45 μοιρών. Το επίπεδο κάτοπτρο με τη σειρά του ανακλά το φώς πρός τον εστιαστή και στη συνέχεια στο προσοφθάλμιο που βρίσκεται στο πάνω μέρος και στο πλάι του τηλεσκοπίου. Το καλό που έχουν τα κατοπτρικά τηλεσκόπια είναι ότι με τον οπτικό σχεδιασμό που έχουν δεν παρουσιάζουν χρωματικό σφάλμα όμως είναι πολύ εύκολο να απευθυγραμμιστούν. Αυτό μπορεί να συμβεί είτε από κραδασμούς κατά τη μεταφορά του τηλεσκοπίου είτε από τη συχνή χρήση. Όταν το τηλεσκόπιο έχει απευθυγραμμιστεί το καταλαβαίνουμε κατά την παρατήρηση όταν τα είδωλα παρουσιάζουν μια ασάφεια. Η επανευθυγράμμιση του τηλεσκοπίου είναι μία αρκετά δύσκολη και επίπονη διαδικασία.
Τα Νευτώνια κατοπτρικά μπορούμε να τα βρούμε με δύο τύπους στηρίξεως, ισημερινή (ή αλταζιμουθιακή) και Dobson.

_____ Reflector

Καταδιοπτρικά – (Schmidt Cassegrain (SCT) και Maksutov Cassegrain)

Τα καταδιοπτρικά χρησιμοποιούν και φακούς και κάτοπτρα. Συναντάμε δύο κύριους τύπους τηλεσκοπίων, τα Schmidt Cassegrain και τα Masksutov Cassegrain.

Τα Schmidt Cassegrain χρησιμοποιούν ένα κοίλο σφαιροειδές κάτοπτρο ώς πρωτεύον στο πίσω μέρος του σωλήνα ενώ στο μπροστινό μέρος έχει ένα φακό που στηρίζει ένα δευτερεύον κυρτό, μη σφαιροειδές κάτοπτρο. Ο φακός αυτός διορθώνει τις οπτικές παρεκκλίσεις και το δευτερεύον κάτοπτρο ανακλά το φώς πάλι στο πίσω μέρος του σωλήνα σε μία οπή και στη συνέχεια στο προσοφθάλμιο ή πρώτα στο διαγώνιο κάτοπτρο και στη συνέχεια στο προσοφθάλμιο.

_____ Schmidt

Τα Maksutov Cassegrain είναι στην ουσία μια παραλλαγή των Schmidt Cassegrain. Έχουν παρόμοιο σχεδιασμό και τρόπο λειτουργίας μόνο που χρησιμοποιούν δευτερεύον κάτοπτρο με μεγάλη καμπυλότητα για να διορθώνει τα οπτικά σφάλματα.

_____ Maksutov-Cassegrain

Τα Schmidt Cassegrain και τα Makssutov Cassegrain καταφέρνουν να είναι βραχύσωμα λόγω του σχεδιασμού τους. Έτσι, καταφέρνουν να έχουν μικρό σε μήκος σωλήνα και να είναι πιο εύκολα στη μεταφορά από ότι ένα Νευτώνιο. Τέλος, αυτού του τύπου τα τηλεσκόπια είναι κατάλληλα και αποδίδουν καλά τόσο στην παρατήρηση όσο και στη φωτογράφιση.

Εδώ, πρέπει να σημειώσουμε ότι υπάρχουν και άλλοι τύποι τηλεσκοπίων, όπως τα τύπου Ritchey-Chretien, Schmidt-Newtonian και τα Maksutov-Newtonian. Στα Schmidt-Newtonian η σχεδίαση είναι ίδια με ένα Νευτώνιο μόνο που χρησιμοποιούν ένα ακόμα κάτοπτρο στο εμπρός μέρος του τηλεσκοπίου το οποίο διορθώνει τα οπτικά σφάλματα. Αντίστοιχα, και στα Maksutov-Newtonian χρησιμοποιείται ένα κάτοπτρο με διορθωτή, όμως με μεγάλη καμπυλότητα.

________________Χαρακτηριστικά τηλεσκοπίων

Διάμετρος (D) - (Aperture)

Η διάμετρος του αντικειμενικού φακού είναι το σημαντικότερο χαρακτηριστικό των τηλεσκοπίων. Όσο μεγαλύτερη διάμετρο έχει, τόσο περισσότερο φώς μπορεί να εισέλθει στο τηλεσκοπίο, κάτι το οποίο μας βοηθάει να βλέπουμε πιο ευκρινεί και λαμπρά είδωλα. Η διάμετρος αναγράφεται συνήθως σε mm ή σε ίντσες. Για να κάνετε τη μετατροπή θυμηθείτε ότι 1 ίντσα ισούται με 25,4 χιλιοστά (mm).
Αυτό που πρέπει να θυμάστε είναι ότι η μεγέθυνση που έχει ένα τηλεσκόπιο δεν εξαρτάται μόνο από τη διάμετρο του τηλεσκοπίου αλλά και από το προσοφθάλμιο που χρησιμοποιούμε.

Εστιακή Απόσταση (F) - (Focal length)

Η εστιακή απόσταση είναι η απόσταση, μετρούμενη σε χιλιοστά, που έχει το πρωτεύον κάτοπτρο ή ο αντικειμενικός φακός του τηλεσκοπίου από το σημείο που εστιάζει, δηλαδή εκεί που είναι το προσοφθάλμιο. Η εστιακή απόσταση είναι πολύ σημαντική όσον αφορά στη μεγέθυνση που μπορούμε να έχουμε με το τηλεσκόπιο μας. Γενικά, όσο μεγαλύτερη εστιακή απόσταση έχει το τηλεσκόπιο, τόσο μεγαλύτερη η μεγέθυνση που μπορεί να μας δώσει το τηλεσκόπιο. Έτσι ένα διοπτρικό ή ένα κατοπτρικό τηλεσκόπιο έχει εστιακή απόσταση όσο είναι περίπου και το μήκος του σωλήνα. Δεν συμβαίνει όμως το ίδιο και με τα Schmidt Cassegrain ή τα Makssutov Cassegrain. Αυτά διπλώνουν τη διαδρομή που ακολουθεί το φώς ώσπου να φτάσει στον προσοφθάλμιο με αποτέλεσμα ο σωλήνας τους να είναι κοντός αλλά να έχουν μεγάλη εστιακή απόσταση. Για παράδειγμα, ένα Schmidt Cassegrain 8 ιντσών έχει εστιακή απόσταση F 2032mm ενώ το μήκος του σωλήνα είναι πιο μικρό.

ΕστιακόςΛόγος (f) - (Aperture ratio)

Ο Εστιακός Λόγος είναι πολύ σημαντικός γι’ αυτούς που θέλουν να ασχοληθούν με την αστροφωτογράφιση. Άν κοιτάξετε στα χαρακτηριστικά του τηλεσκοπίου θα δείτε κάπου να γράφει έναν αριθμό με τη μορφή για παράδειγμα f/10. Θα ακούσετε δε πολλούς να λένε για παράδειγμα «αυτό το τηλεσκόπιο είναι γρήγορο»’. Αυτό σημαίνει ότι το τηλεσκόπιο έχει μικρό εστιακό λόγο, για παράδειγμα f/6.

Για τον αστροφωτογράφο ένα τηλεσκόπιο με μικρό εστιακό λόγο σημαίνει ότι θα χρησιμοποιήσει μικρότερο χρόνο έκθεσης για να φωτογραφίσει κάτι. Αντίθετα χρησιμοποιώντας ένα τηλεσκόπιο με μεγάλο ετιακό λόγο θα πρέπει να αυξήση το χρόνο έκθεσης. Δεν ισχύει όμως το ίδιο άν το τηλεσκόπιο το χρησιμοποιεί κάποιος μόνο για παρατήρηση, όπου ο εστιακός λόγος δεν έχει πολύ σημασία. Άν τώρα κάποιος θέλει να χρησιμοποιήσει ένα τηλεσκόπιο για αστροφωτογράφιση και θέλει να του μειώσει τον εστιακό λόγο μπορεί να χρησιμοποιήσει ένα μειωτή (διορθωτή )εστιακού λόγου (Reducer) κατά τη διάρκεια της φωτογράφισης.

Άν θέλουμε να υπολογίσουμε τον εστιακό λόγο αρκεί να διαιρέσουμε την εστιακή απόσταση του τηλεσκοπίου προς τη διάμετρό του.

___________________________ ρεδθψερ

Ο Μειωτής εστιακού λόγου στην ουσία μειώνει την εστιακή απόσταση του τηλεσκοπίου μας. Έτσι, μειώνεται και ο εστιακός λόγος με αποτέλεσμα ένα τηλεσκόπιο f/10 να γίνεται για παράδειγμα f/6. Έτσι, ο αστροφωτογράφος μπορεί να μειώσει το χρόνο έκθεσης για να φωτογραφίσει ένα αντικείμενο. Όσον αφορά στην παρατήρηση όμως οι διαφορές είναι μικρές.

Μέγιστη Ωφέλιμη Μεγέθυνση και Μεγέθυνση (Max. useful magnification - Magnification)

Όπως είπαμε πιο πριν ,η μεγέθυνση εξαρτάται από το συνδυασμό διαμέτρου τηλεσκοπίου και προσοφθάλμιου. Όμως, όσο μεγενθύνουμε ένα αντικείμενο τόσο χαλάει και η ποιότητα της εικόνας που παρατηρούμε. Έτσι υπάρχουν κάποια όρια στη μεγέθυνση, τα οποία καθορίζονται από τους νόμους της οπτικής και τη φύση των ματιών μας. Αυτό σημαίνει ότι μια πολύ μεγάλη μεγέθυνση με ένα μικρό σε διάμετρο τηλεσκόπιο δεν θα μας προσφέρει απαραίτητα και καλή εικόνα. Μάλιστα σε συνδυασμό και με άλλους παράγοντες, όπως η ατμόσφαιρα, το αποτέλεσμα της υπερβολικής μεγέθυνσης είναι κακό.

Για να υπολογίσετε τη Μέγιστη Ωφέλιμη Μεγέθυνση (ή μέγιστη ισχύ)που μπορείτε να έχετε με το τηλεσκόπιό σας αρκεί να πολλαπλασιάσετε τη διάμετρο του τηλεσκοπίου σας επί 50 για ίντσες ή επί 2 για mm. Για παράδειγμα, ένα τηλεσκόπιο με διάμετρο 200mm έχει μέγιστη ωφέλιμη μεγέθυνση 400x.
Για να υπολογίσετε τη μεγέθυνση που μπορείτε να έχετε με το τηλεσκόπιό σας σε συνδυασμό πάντα με το προσοφθάλμιο που χρησιμοποιείται αρκεί να διαιρέσετε την εστιακή απόσταση του τηλεσκοπίου σε χιλιοστά προς την εστιακή απόσταση του προσοφθάλμιου πάλι σε χιλιοστά.Για παράδειγμα, ένα τηλεσκόπιο με εστιακή απόσταση 2032mm χρησιμοπούμενο με ένα προσοφθάλμιο που έχει εστιακή απόσταση 13mm θα μας δώσει μεγέθυνση 156x.

Από αυτό καταλαβαίνουμε ότι αν θέλουμε να αυξήσουμε την μεγέθυνση ενός αντικειμένου που παρατηρούμε θα πρέπει να αλλάξουμε το προσοφθάλμιο και να βάλουμε κάποιο με μικρότερη εστιακή απόσταση.

Διακριτική Ικανότητα (Resolving capacity)

Η διακριτική ικανότητα είναι η ικανότητα ενός τηλεσκοπίου να διαχωρίσει δύο πολύ κοντινά άστρα και να μην φαίνονται σαν ένα άστρο. Στην ουσία αυτό επιτυγχάνει μεγαλύτερης διαμέτρου τηλεσκόπιο.

Δηλαδή ένα τηλεσκόπιο 8 ιντσών έχει διπλάσια διακριτική ικανότητα και μπορεί να δει κανείς δυο φορές περισσότερο λεπτομέρειες από ένα τηλεσκόπιο των τεσσάρων ιντσών. Αυτό σημαίνει ότι ένα τηλεσκόπιο με μεγάλη διάμετρο μπορεί να ξεχωρίσει δυο αστέρια τα οποία είναι πολύ κοντά μεταξύ τους και να μπορούμε να τα παρατηρήσουμε.

Ο εμπειρικός κανόνας για τον υπολογισμό της διακριτικής ικανότητας διατυπώθηκε από τον William Dawes και γι’ αυτό το λόγο λέγεται και όριο του Dawes. Διαιρούμε τον αριθμό 4,56 προς τη διάμετρο του τηλεσκοπίου σε ίντσες ή τον αριθμό 116 προς τη διάμετρο του τηλεσκοπίου σε χιλιοστά. Η μονάδα μέτρησης είναι δευτερόλεπτα της μοίρας (arc sec).

Όπως καταλαβαίνουμε όσο μεγαλύτερη διάμετρο έχει ένα τηλεσκόπιο τόσο μεγαλύτερη διακριτική ικανότητα έχει. Και σε αυτή τη περίπτωση όμως η διακριτική ικανότητα δεν εξαρτάται μόνο από τη διάμετρο αλλά και από άλλους παράγοντες όπως η φωτορύπανση, οι ατμοσφαιρικές συνθήκες την ώρα της παρατήρησης ακόμα και από την ίδια μας την όραση.

Ερευνητής (Finder scope)

Ο ερευνητής είναι στην ουσία ένα πολύ μικρό τηλεσκόπιο το οποίο ειναι ευθυγραμμισμένο με το τηλεσκόπιο και μας προσφέρει μια ευρεία άποψη του ουρανού έτσι ώστε να μπορούμε να οδηγηθούμε εύκολα στο στόχο που θέλουμε να παρατηρήσουμε.

Ο ερευνητής έχει δύο αριθμούς πάνω για παράδειγμα 6x30. ‘Οπως και στα κιάλια ο πρώτος αριθμός μας λέει τη μεγέθυνση που μας δίνει και ο δεύτερος τη διάμετρο που έχει.

Συνήθως οι ερευνητές έχουν ένα σταυρόνημα στο μπροστινό μέρος για να μπορούμε να στοχεύουμε, ενώ υπάρχουν και ερευνητές με κόκκινη κουκίδα για πιο εύκολη στόχευση.

_______________________ΒΑΣΙΚΟ ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΤΗΛΕΣΚΟΠΙΩΝ
Εστιακός Λόγος	f =F/D	Όπου F= Εστιακή Απόσταση τηλεσκοπίου και D=Διάμετρος αντικειμενικού φακού ή κατόπτρου.
Μέγιστη Ωφέλιμη Μεγέθυνση	Μ=Dx50 για (inches) M=Dx2 για (mm)	Όπου D=Διάμετρος αντικειμενικού φακού ή κατόπτρου σε inches και mm αντίστοιχα.
Μεγέθυνση	M= F/Fπρ. (mm)	Όπου F= Εστιακή Απόσταση τηλεσκοπίου σε mm και Fπρ.=Εστιακή απόσταση προσοφθάλμιου σε mm.
Διακριτική Ικανότητα	Θ=4,56/D για (inches) Θ=116 /D για (mm)	D=Διάμετρος αντικειμενικού φακού ή κατόπτρου σε inches και mm αντίστοιχα.