تلسکوپ

 تلسکوپ وسیله ای نوری است که جهت مشاهده ومطالعه اجسام سماوی وعکسبرداری از آنها بکاربرده می شود.در تلسکوپ پرتوهای موازی نور که از یک نقطه بسیار دور مانند ستاره می آیند همگراشده  یعنی به یک نقطه می رسند سپس بکمک یک عدسی دیگر می توان تصویری از آن نقطه مشاهده نمود که دارای ویژگیهای بزرگ وجالبی است.

داستان تلسکوپ از شهر میدلبورگ هلند جایی که یک عینک ساز بنام لیپرشی زندگی می کرد شروع می شود.گرچه عدسیها واصول کار آنها در اواخر قرن سیزدهم مورد تحقیق قرار گرفته بودند در سال 1608 بود که او یک روز بطور اتفاقی متوجه شد که اگر یک عدسی را درفاصله ای دور از چشم وعدسی دیگر را در فاصله نزدیک چشم قرار دهد واز میان آندو به جسمی دور نگاه کند آن جسم بزرگتر دیده خواهد شد.

خبر این کشف در سال 1609 به گوش گالیلئو گالیله منجم معلم ودانشمند 45 ساله ایتالیایی در پائودا رسید.بااینکه لیپرشی از این وسیله جدید به عنوان وسیله ای نظامی یاد می کرد گالیله از آن بعنوان ابزاری در جهت مشاهده آسمان استفاده نمود.

 تلسکوپ دارای سه ویژگی مهم است.

1-بزرگ نمودن زاویه ظاهری دیده شدن جسم یا توان بزرگنمایی.مقدار عددی بزرگنمایی با تقسیم نمودن فاصله کانونی عدسی شیئی یا آیینه اصلی (هردو حکم همان عدسی رادارند که از چشم دورتر است)بر فاصله کانونی عدسی چشمی(بطور کلی همان عدسی که به چشم نزدیکتر است) بدست می آید.بنابراین با داشتن چندین عدسی چشمی یک تلسکوپ چندین بزرگنمایی مختلف را دراختیار رصد کننده قرار می دهد.قدرت بزرگنمایی

2- افزایش مقدار نوری که از جسم وارد چشم انسان می شود.این افزایش بستگی به مساحت عدسی یا آیینه اصلی دارد وهرچه اندازه عدسی یا آیینه بزرگتر باشد میزان جمع آوری نور تلسکوپ بیشتر بوده ودر نتیجه قدرت آن در مشاهده اجرام کم نور بیشتر می شود.بحث مرتبط با قطر عدسی یا آیینه اصلی تلسکوپ

3- افزایش قدرت تفکیک یا جداسازی تصویر نقاط نورانی تشکیل دهنده جسم مانند ستاره های دوتایی .این افزایش به قطر و در واقع مساحت عدسی یا آیینه اصلی بستگی دارد.

مورد 1  متغییر وتابعی از فاصله کانونی آیینه یا عدسی اصلی تلسکوپ و عدسی چشمی بوده در حالیکه موارد 2 و3 ثابت بوده وفقط تابعی از قطر عدسی یا آیینه می باشند.

دو مبحث مهم دیگر در ارتباط با تلسکوپ ها پارامتر نسبت کانونی و میدان دید است.

چگونگی همگرا شدن پرتوهای نور مارا به دو دسته متفاوت از تلسکوپها رهنمون می کند که شامل تلسکوپهای شکستی  و تلسکوپهای بازتابی می باشد. البته تلسکوپهایی نیز اختراع شده اند که در حقیقت ترکیبی از دو نوع تلسکوپ یاد شده می باشند.این دسته با نام تلسکوپهای کاتادیوپتریک شناخته می شوند مانند تلسکوپ اشمیت-کاسگرین ،ماکستوف –کاسگرین   

  در شکستی ها، که ساختاری به سادگی تلسکوپ گالیله دارند، کانون تلسکوپ و محل قرارگیری چشم انسان در انتهای لوله است. در این تلسکوپ ها برای دیدن اجرام بالای سر نیاز است که یک منشور یا آینه تخت با زاویه ۴۵ درجه، نور را به سمت بالا بفرستد. به این ابزار جانبی چپقی می گوییم. در بازتابی های ساده (نیوتنی) که اغلب تلسکوپهایی با فاصله کانونی کم (سریع) هستند، به جای عدسی شیی در سر لوله، آینه ای در انتهای لوله مسوول گردآوری نور است. در عوض کانون تلسکوپ و محل قرارگیری چشم در سر لوله است و دیگر نیازی به استفاده از چپقی برای دیدن مناظر بالای سر نیست.
تلسکوپ‌های شکستی کوچک برپایه سمت - ارتفاعی برای رصد مناظر زمینی نیز استفاده می‌شوند، اما کاربری تلسکوپ‌های بازتابی بیشتر رصد آسمان است. وقتی با دوربین دوچشمی به آسمان یا مناظر زمینی نگاه می‌کنید تصاویر وارونه یا برگردان نیستند، همان طور که با چشم می‌بینید دیده می‌شوند اما در تلسکوپ این طور نیست و هم وارونگی و هم برگردان بودن تصویر اتفاق می افتد. در تلسکوپ های شکستی، چپقی قرار گرفته در انتهای لوله تصویر وارونه را درست می کند اما تصویر، برگردان جانبی است. در بازتابی های نیوتنی، هم وارونه و هم برگردان جانبی است و در کاسگرین ها (نوع ترکیبی) نیز از چپقی استفاده می شود فقط برگردان جانبی است (البته برای رفع این موضوع عدسی مستقیم کننده وجود دارد تا در نیوتنی ها نیز بتوان تصویر مستقیم را برای مشاهده مناظر زمینی دید اما در رصدهای نجومی کاربرد چندانی ندارد).
اما نوع ترکیبی تلسکوپ‌ها، یعنی کاتادیوپتریک، تقریبا" از دهه 1930 وارد جامعه نجوم آماتوری شد و در یکی دو دهه اخیر منجمان آماتوری که توان خرید تلسکوپ‌های گران‌تر را دارند بسیار از آن استقبال کرده‌اند. متداول‌ترین نوع تلسکوپ ترکیبی، تلسکوپ‌های کاسگرین است. در طراحی خلاقانه آنها نور به آینه اولیه در انتهای لوله می‌رسد. سپس در سر لوله به آینه ثانویه محدب می‌رسد و به سوی آینه اصلی باز می‌گردد تا از سوراخی در مرکز آن به محل کانون و قرارگیری چشم در انتهای لوله تلسکوپ در پشت آینه اولیه برسد؛ یعنی محل قرارگیری چشم مانند تلسکوپ‌های شکستی است و در نتیجه برای رصد بالای سر به چپقی نیاز است. مزیت این تلسکوپ‌ها ارائه f بالا با لوله‌ای کوتاه، دقت و امکان حمل و نقل آسان است اما نورانیت تصویر اغلب از اپتیک بازتابی‌ای به همان اندازه کمتر است و از سوی دیگر بهای زیاد تلسکوپ‌های کاسگرین بزرگ به نسبت نیوتنی‌های بزرگ، منجمان آماتور با بودجه محدود را از خرید آنها منصرف می‌کند.

امروزه بدلیل سختی وسنگینی ساختن آیینه بزرگ ویکپارچه از آیینه های چند تکه در ساختن تلسکوپ های بزرگ استفاده می شود.یک نمونه آن تلسکوپ بزرگ ماژلان می باشد.

شکستی یا بازتابی؟

انتخاب تلسکوپ شکستی یا بازتابی وابسته به موضوعات رصدی، محل رصدهای شما و بودجه‌تان است.

کاستی‌های تلسکوپ شکستی:
از زمانی که نخستین تلسکوپ‌‌های شکستی در دوران گالیله وارد عرصه نجوم شدند، مشکل بزرگی پیش روی رصدگران بود: خطای رنگ. خطا یا ابیراهی رنگی حاصل شکست نور در عدسی شیئی تلسکوپ است. چون ضریب شکست طول موج‌های مختلف نور مرئی از بنفش تا سرخ فرق می‌کند، آنها به جای این که در یک نقطه کانونی شوند، چند کانون ایجاد می‌کنند.
اکنون بسیاری از تلسکوپ‌های شکستی آماتوری از نوع آکروماتیک ‌اند که عدسی شیئی ترکیبی منجر به خطای رنگی کمتر می‌شود اما حمل و نقل و کار با تلسکوپ نیز به دلیل لوله بلند آن دشوارتر می‌شود. برای رفع کامل خطای رنگی، عدسی‌های ترکیبی آپوکروماتیک ساخته شدند. تلسکوپ‌های آپوکروماتیک (یا به اختصار آپو) بهترین انتخاب برای عکاسان نجومی و رصدگرانی است که تصویر بسیار دقیق می‌خواهند. اما بهای یک تلسکوپ آپوکروماتیک معادل تلسکوپ آکروماتیک یا نیوتنی با دهانه 2 تا 3 برابر آن است. به همین دلیل تلسکوپهای شکستی آپو بین رصدگران تازه کار چندان جایی ندارند.

برتری‌های تلسکوپ شکستی:
با وجود خطای رنگ در انواع متداول شکستی‌ها، تضاد نوری قابل توجه تصویر، نماهای دلنشین‌تری را از آسمان ارائه می‌کند. چون مانند بازتابی‌ها آینه ثانویه‌ای بر سر تلسکوپ‌ نیست از تمام دهانه استفاده می‌شود و علاوه بر این در اپتیک‌های مرغوب شکستی میزان افت نور در عدسی شیئی کمتر از این مقدار در آینه اصلی تلسکوپ بازتابی است. به همین دو دلیل شاید یک تلسکوپ 8 سانتیمتری شکستی را بتوان معادل 10 سانتیمتری بازتابی در گردآوری نور و روشنایی تصویر دانست و همین‌طور می‌توان تناسباتی را برای اپتیک‌های کوچک‌تر یا بزرگتر ارائه کرد.
علاوه بر این شکستی‌هایی با f کم آسان‌تر حمل و نقل می‌شوند و به دلیل شکل یکپارچه تلسکوپ آسان‌تر می‌توان با آنها کار کرد. در کار با شکستی‌ها بر خلاف نیوتنی‌ها دیگر نیازی به هم‌خط کردن آینه ثانویه و اولیه یا نگرانی از بین رفتن پوشش آلومینیوم سطح آینه پس از چند سال نیست. در واقع این تلسکوپ‌ها وقتی خریداری می‌شوند دیگر نیازی به تنظیم، تصحیح یا تغییرات ندارند و رصدها با آن ساده  است.
اگرچه خطای رنگی در برخی رصدها و به ویژه در عکاسی نجومی آزار دهنده است، تلسکوپ‌های شکستی عاری از خطای کروی آینه‌ها هستند.

کاستی‌های تلسکوپ‌ بازتابی:
خطا یا ابیراهی کروی نیز سبب می‌شود نور گردآوری شده از آینه اولیه درست در یک نقطه کانونی نشود زیرا لبه‌های آینه نسبت به نواجی مرکزی آن نور را به یک نقطه مشترک نمی‌فرستند. به این ترتیب وقتی به میدان دید نگاه می‌کنید در حالی که وسط تصویر واضح است، ستاره‌های لبه تصویر کشیده و گیسو مانند دیده می‌شوند؛ به همین دلیل آنها را خطای گیسو نیز می‌نامند. وقتی سعی می‌کنید با چرخاندن آرام پیج فوکوس لبه‌های تصویر را واضح کنید مرکز تصویر ناواضح می‌شود. شدت خطای کروی وابسته به نوع اپتیک اینه اولیه است. در آینه‌های کروی بیشترین حد است، در آینه‌های سهموی کمتر و در آینه‌های هذلولوی (با بیشترین انحنا و گودی) کمترین حد است. اغلب تلسکوپ‌های بازتابی مرغوب دارای آینه‌های سهموی‌اند (معمولا فقط تلسکوپ‌های ترکیبی گران‌بهای نوع ریچی - کریتین در حیطه آماتوری با آینه هذلولوی ساخته می‌شوند). شدت خطای کروی همچنین می‌تواند به نسبت کانونی وابسته باشد. معمولا تلسکوپ‌هایی با f کم که مناسب عکاسی اعماق آسمان و رصدهای بیرون شهرند خطای کروی بیشتری دارند. از سوی دیگر بازتابی‌های با f زیاد نیز دلخواه نیستند. زیرا بیشتر از حد بزرگ‌اند. پس باید با خطای کروی آنها کنار آمد.
وجود آینه ثانویه کمی باعث کاهش نور می‌شود اما آن قدرها تاثیرگذار نیست. مهم‌ترین دردسر در بازتابی‌ها و تلسکوپ‌های ترکیبی مثل اشمیت - کاسگرین، تنظیم آینه ثانویه است. اگر در یک شب رصدی به کشیدگی نور ستاره‌ها در سراسر میدان دید یا قرص سفید مشتری بدون اینکه کمربندها و عوارضی روی آن مشخص باشد برخوردید، احتمالا مشکل شما در هم خط نبودن آینه ثانویه با اولیه است. سه پیچ تنظیم ( و یک پیچ بزرگ که نگهدارنده اصلی آینه است و تا حد امکان سراغ آن نروید) روی اینه ثانویه قرار دارد. وقتی بسیار آرام آنها را حرکت دهید می‌بینید که تصویر چگونه دقیق می‌شود (برای این کار ستاره را از فکوس خارج کنید تا حلقه‌هایی از آن تشکیل شود. در حالت هم خطی کامل حلقه‌ها همه دایره‌ای و هم مرکزند). هم خط نبودن گرچه در رصد اجرام غیر ستاره‌ای محو اثر چندانی ندارد برای رصدهای سیاره‌ای و ستارگان دوتایی بسیار مهم است.
مشکل دیگری که به مرور برای نیوتنی‌ها رخ می‌دهد هوازدگی اندود آلومینیوم آینه است که در حالت عادی معمولا 10 سال دوام می‌آورد. در شهرهای آلوده یا نواحی بسیار مرطوب کمتر می‌شود، مگر انواع بسیار مرغوب بازتابی‌ها. البته این مشکل چندان جدی نیست و می‌توان آینه‌ را در کارگاه های اپتیک دوباره اندود کرد (در ایران بخش اپتیک جهاد دانشگاهی دانشگاه تهران و صنعتی شریف و صنایع اپتیک ایران صاایران این کار را انجام می‌دهند). همچنین می‌توان آینه غبار گرفته یا چربی گرفته را شست. آینه اولیه باز می‌شود و در محلولی با 70 درصد الکل و 30 درصد آب مقطر شسته می‌شود و بعد به مرور خشک می‌گردد

برتری‌های تلسکوپ بازتابی:

نداشتن خطای رنگی مهمتر از همه است. اگر خطای رنگ شدید در تصویر دیده شد می تواند دو دلیل داشته باشد :یا از چشمی نامرغوبی استفاده می‌کنید یا به جای آینه ثانویه ،منشور نامطلوبی به کار رفته است.
برای بیشتر رصدگران آسمان، آنچه بازتابی‌ها را متداول‌تر کرده است، کمترین هزینه به ازای افزایش دهانه تلسکوپ است. به طور مثال با بودجه‌ای که یک تلسکوپ شکستی 10 سانتیمتری خریداری می‌شود می‌توان یک تلسکوپ 20 سانتیمتری (8 اینچی) بازتابی با پایه دابسونی تهیه کرد. نسبت کانونی کم تلسکوپ‌های نیوتنی برتری دیگری است که آنها را به ابزار ایده‌آلی برای رصدهای اعماق آسمان تبدیل کرده است. از رصد سحابی‌ها و کهکشان‌ها تا جستجوی دنباله‌دارهای جدید و ناشناخته، کشف ابرنواخترها و عکسبرداری از اعماق آسمان با این ابزارها انجام می‌شود و کماکان برای رصد سیارات و ماه نیز تا زمانی که هم‌خط باشند، مطلوبند؛ یعنی آنها ابزارهایی همه کاره‌ برای بودجه‌های محدود است که انتخاب بهتری را نمی‌توان برای رصدگرانی یافت که تلسکوپی با دهانه متوسط یا بزرگ را جستجو می‌کنند.
قرارگیری کانون آینه در سر لوله تلسکوپ مزیت دیگری است که نیاز به چپقی یا خم شدن در زیر تلسکوپ را بر طرف می‌کند و همین موضوع امکان قرارگیری لوله تلسکوپ بر پایه‌های ساده، سبک و کم‌هزینه‌ای مانند پایه دابسونی را میسر می‌کند تا امکان تهیه تلسکوپ‌های بزرگ برای علاقه‌مندانی با بودجه کم میسر شود.

منبع : مجله نجوم

واژه های مرتبط:

استقرار استوایی

استقرار سمت ارتفاعی

استقرار نعل اسبی

استقرار yoke   یا انگلیسی

 استقرار دابسونی

استقرار اسپرینگ فیلد

تلسکوپ فضایی

تلسکوپ رادیویی

 تلسکوپ با میدان دید  گسترده

منظر یاب

در سایت زیر اطلاعاتی درباره محاسبات عددی مربوط به تلسکوپ و ccd آمده است:

http://www.wilmslowastro.com/software/formulae.htm

در سایت زیر حداکثر قدر قابل مشاهده توسط تلسکوپ با در نظر گرفتن کیفیت جوی،سن رصدکننده ،اندازه بزرگنمایی وقطر تلسکوپ آورده شده است.در نظر دشته باشید این رابطه تقریبی است:

http://www.nature1st.net/bogan/astro/optics/maglimit.html

در دو آدرس زیر اطلاعات جالبی درباره تلسکوپ البته به زبان انگلیسی وجود دارد:

http://www.telescope-optics.net/

http://www.stargazing.net/naa/scope2.htm