Ако размислите, само је било питање времена када ће бити изумљен први телескоп. Људи су миленијима фасцинирани кристалима. Многи кристали - на пример, кварц - потпуно су прозирни. Други - рубин - апсорбују неке фреквенције светлости и преносе друге. Обликовање кристала у сфере може се извршити цепањем, превртањем и полирањем - то уклања оштре ивице и заокружује површину. Сецирање кристала почиње проналаском недостатка. Стварање сегмента полу-сфере - или кристала - ствара две различите површине. Светлост се скупља конвексним предњим делом и пројицира се према тачки конвергенције равнинском површином. Будући да сегменти кристала имају оштре кривине, тачка фокуса може бити врло близу самог кристала. Због кратке жаришне дуљине, кристални сегменти чине боље микроскопе од телескопа.
Савремени телескопи нису омогућили сегмент кристала - већ стакло сочива. Конвексна сочива изашла су из стаклене земље на начин да исправе вид далековидности. Иако су и наочали и кристални сегменти конвексни, далековидна сочива имају мање оштре кривине. Зраци светлости су само мало савијени од паралеле. Због тога је тачка у којој се слика формира много даље од објектива. Ово ствара довољно велику скалу слике за детаљан преглед људи.
Прва употреба сочива за повећање вида може се пратити до Блиског Истока 11. века. Арапски текст (Оптицае тезаурус написао научник-математичар Ал-Хазен) напомиње да би сегменти кристалних куглица могли користити за увећање малих предмета. У касном 13. веку, енглески монах (вероватно се односи на Перспецтива Рогера Бацона из 1267.) створио је прве практичне спектакле блиског фокусу који ће им помоћи у читању Библије. Тек 1440. године, када је Ницхолас од Куса приземљио прву сочиву за исправљање виђења -1. И прошло би још четири века, пре него што би дефектима самог облика сочива (астигматизам) помогао скуп наочара. (То је учинио британски астроном Георге Аири 1827. године, 220 година након што је други - познатији астроном - Јоханн Кеплер први тачно описао утицај сочива на светлост.)
Најранији телескопи су се формирали тек након што је натапање наочара постало добро успостављено као средство за исправљање кратковидности и презбиопије. Будући да су далековидна сочива конвексна, они чине добре „колекторе“ светлости. Конвексна сочива узима паралелне зраке из даљине и савија их ка заједничкој тачки фокуса. Ово ствара виртуелну слику у простору - ону коју је могуће пажљивије прегледати помоћу другог сочива. Врлина колекционарског сочива је двострука: она комбинује светлост заједно (повећавајући свој интензитет) - и појачава скалирање слике - обоје до степена који је потенцијално далеко већи него што је само око способно.
Конкавне леће (које се користе за исправљање слабовидности) преусмеравају свјетлост према ван и чине да ствари изгледају мање за око. Конкавно сочиво може повећати жаришну дуљину ока кад год његов систем (фиксна рожница и леће морфирања) не успије усмјерити слику на мрежницу. Конкавна сочива чине добре окуларе јер омогућавају оку да детаљније прегледају виртуелну слику коју испушта конвексна сочива. То је могуће зато што се конвергентни зраци сакупљајућег сочива прелазе у паралелу конкавном лећом. Ефекат је приказивање виртуелне слике у близини као да се налази на великој удаљености. Једно конкавно сочиво омогућава очној лећи да се опусти као да је фокусирано на бесконачност.
Комбиновање конвексних и конкавних сочива било је само питање времена. Можемо замислити прву прилику која се дешава како се деца играју са млазом лећа током дана - или могуће када се оптичар осетио позваним да прегледа једну лећу помоћу друге. Такав доживљај мора да се чинио готово чаробним: далека кула се одмах надима као да му се приближава крај дуге шетње; непрепознатљиве фигуре изненада се виде као блиски пријатељи; природне границе - попут канала или река - прескачу се као да су сопствена крила Меркура била причвршћена за исцељења ...
Једном када је телескоп настао, представила су се два нова оптичка проблема. Сочива за сакупљање светлости стварају закривљене виртуелне слике. Та кривина је благо „кугластог облика“ са дном окренутим према посматрачу. Ово је наравно супротно од тога како око око види свет. Јер око види ствари као да су распоређене на великој сфери чији центар лежи на мрежници. Значи требало је нешто учинити да се ободне зраке повуку према оку. Овај проблем је делимично решио астроном Цхристиаан Хуигенс из 1650-их. Учинио је то комбинујући неколико сочива заједно као јединицу. Употреба два сочива донела је више периферних зрака од сакупљачке леће према паралели. Хуиген-ов нови окулар ефикасно је спљостио слику и омогућио очима да постигне фокус кроз шире видно поље. Али то би поље и даље изазвало клаустрофобију код већине посматрача данашњице!
Коначни проблем био је неупоредивији - ватросталне леће савијају светлост на основу таласне дужине или фреквенције. Што је већа фреквенција, то је више савијена одређена боја светлости. Из тог разлога, предмети који показују светлост различитих боја (поликроматска светлост) се не виде на истој тачки фокуса у електро-магнетном спектру. У основи леће делују на сличне призме - стварајући ширење боја, свака са својим јединственим жариштем.
Први Галилеов телескоп решио је проблем приближавања ока да би увећао виртуелну слику. Његов инструмент био је састављен од два сочива која се могу раздвајати контролисаном даљином за подешавање фокуса. Објектив је имао мање оштру криву за сакупљање светлости и довођење до различитих тачака фокуса у зависности од фреквенције боје. Мањи објектив - посједован оштријом кривином краће жаришне дуљине - омогућио је Галилеовом проматрачком оку да се довољно приближи слици да види увећане детаље.
Али Галилеов домет могао би се усредсредити само на средину видног поља окулара. А фокус се могао поставити само на основу доминантне боје коју емитује или рефлектује оно што је Галилео гледао у то време. Галилео је обично посматрао сјајне студије - попут Месеца, Венере и Јупитера - користећи отвор бленде и поносио се што је дошао до те идеје!
Цхристиаан Хуигенс створио је први - Хуигениан - окулар након Галилеовог времена. Овај окулар се састоји од две плано-конвексне леће окренуте према сабирној лећи - нити једне конкавне леће. Фокална равнина двају сочива налази се између елемената објектива и ока. Употреба два сочива изравнала је криву слике - али само преко степена отприлике или толико степена очигледног видног поља. Од Хуиген-овог времена, окулари су постали много софистициранији. Почевши од овог оригиналног концепта вишеструкости, данашњим окуларима могу додати још пола туцета или тако оптичких елемената преуређених у облику и положају. Аматерски астрономи сада могу да набаве окуларе са полица и дају прилично равна поља већа од 80 степени у очигледном пречнику-2.
Трећи проблем - проблем хроматизираних вишебојних слика - није решен телескопијом све док Сир Исаац Невтон није дизајнирао и конструисао радни рефлекторски телескоп 1670-их. Тај телескоп је у потпуности елиминисао сабирно сочиво - мада је и даље захтевао употребу ватросталног окулара (који много мање доприноси „лажној боји“ него што је циљ).
У међувремену, рани покушаји поправљања рефрактора били су да их једноставно продуже. Измишљени су облици дужине до 140 стопа. Ниједан није имао нарочито претјеране промјере сочива. Такви вретенасти династери захтевали су заиста авантуристичког посматрача да употреби - али је „умањио“ проблем у боји.
Упркос уклањању грешке у боји, и рани рефлектори су имали проблема. Њутнов опсег користио је сферно уземљено огледало. У поређењу са алуминијумским премазом модерних рефлекторских огледала, спекулум је слаба карактеристика. На отприлике три четвртине способности алуминијума за скупљање светлости, спекулум губи приближно једну магнитуду. Тако се шест инчни инструмент који је осмислио Невтон понашао се више попут сувременог 4-инчног модела. Али то није оно што је Невтонов инструмент тешко продало, он је једноставно пружио веома лош квалитет слике. А то је последица употребе тог сферно уземљеног примарног огледала.
Њутно огледало није довело све зраке светлости у заједнички фокус. Грешка није била у спекулу - лежала је у облику огледала који би - ако би био продужен за 360 степени - створио потпуни круг. Такво огледало није у стању да доведе централне зраке до исте тачке фокуса као оне ближе ободу. То је било тек 1740. године, када је шкотски Џон Корт исправио овај проблем (за ос на ос) светлом параболизујући огледало. Кратко је то постигло на врло практичан начин: Будући да паралелне зраке ближе центру сферног огледала прекривају маргиналне зраке, зашто једноставно не продубити средиште и поново их угурати?
Тек је 1850. сребро заменио спекулум као зрцалну површину по избору. Наравно, више од 1000 параболичних рефлектора које је израдио Јохн Схорт имали су огледала. И сребро, попут спекулума, временом губи рефлективност до оксидације. До 1930. године први професионални телескопи су обложени издржљивијим и рефлективним алуминијумом. Упркос овом побољшању, мали рефлектори дају мање светлости у односу на рефраторе упоредивог отвора.
У међувремену су се развили и рефрактори. За време Џона Кратта, оптичари су схватили нешто што Невтон није имао - како напрезање црвеним и зеленим светлима на заједничку тачку фокуса рефракцијом. То је први пут постигла Цхестер Моор Халл 1725. године, а поново је открила четврт века касније Јохн Долланд. Халл и Долланд комбиновали су два различита сочива - једно конвексно и друго конкавно. Свака се састојала од различитог типа стакла (круна и кремен) који различито рефрактира светлост (на основу индекса лома). Конвексна сочива од крунског стакла урадила је непосредан задатак прикупљања светлости свих боја. Ово је савијено фотоне према унутра. Негативна сочива помало је кренула према ван. Тамо где је позитивно сочиво проузроковало да црвено светло претерано фокусира, негативно сочиво је проузроковало да црвено пређе. Црвено и зелено стапали су се, а око је било жуто. Резултат је био телескоп акроматског рефрактора - тип који данас многи астрономи аматери фаворизују за јефтин, мали отвор, широко поље, али - у краћим фокусним односима - мање од идеалне употребе квалитета слике.
Тек средином деветнаестог века оптичари су успели да добију плаво љубичасту боју која се придружила црвеној и зеленој боји. Тај развој је у почетку настао из употребе егзотичних материјала (бразде) као елемента двоструких циљева снажних оптичких микроскопа - а не телескопа. Дизајни телескопа са три елемента користећи стандардне типове стакла - троструке - решили су проблем и четрдесет година касније (нешто пре двадесетог века).
Данашњи астрономи аматери могу бирати између широког асортимана врста и произвођача. Не постоји ниједан опсег за сва неба, очи и небеске студије. Питања равнања поља (посебно са брзим Њутоновим телескопима) и огромних оптичких цеви (повезаних са великим рефракторима) су решавали нове оптичке конфигурације, развијене 1930-их. Типови инструмената - као што су СЦТ (Сцхмидт-Цассеграин телескоп) и МЦТ (Максутов-Цассеграин телескоп) плус нев-ескуе Сцхмидт и Максутов варијанте и коси рефлектори - сада се производе у САД-у и широм света. Свака врста опсега развијена је како би се одговорила на неке важне забринутости или неке друге које се односе на величину обима, великост, равност поља, квалитет слике, контраст, трошкове и преносивост.
У међувремену, рефрактори су заузели средишње место међу оптофилима - људи који желе највиши могући квалитет слике без обзира на друга ограничења. Потпуно апохроматски (исправљени у боји) рефрактори пружају неке од најневероватнијих слика доступних за оптичку, фотографску и ЦЦД употребу. Али, нажалост, такви модели су ограничени на мање отворе због знатно већих трошкова материјала (егзотични кристали са ниском дисперзијом и стаклом), израде (до шест оптичких површина морају бити обликовани) и већих потреба за ношењем (због тешких дискова од стакла ).
Сва данашња разноликост врста обухвата започела је открићем да би се две леће неједнаке закривљености могле држати до ока како би превозиле људску перцепцију на велике удаљености. Попут многих великих технолошких достигнућа, и модерни астрономски телескоп појавио се из три основна састојка: Нужност, машта и растуће разумевање начина на који делују енергија и материја.
Па одакле је дошао савремени астрономски телескоп? Сигурно је да је телескоп пролазио кроз дуги период сталног унапређења. Али, можда, само можда, телескоп је у суштини дар самог Универзума који одише дубоким дивљењем људским очима, срцима и умовима ...
-1 Постоје питања ко је први створио наочаре исправљајући далековидну и визију. Мало је вероватно да су Абу Али ал-Хасан Ибн ал-Хаитхам или Рогер Бацон икада користили сочиво на овај начин. Збуњујуће питање порекла питање је како су наочаре заправо носили. Вероватно је да је прва визуелна помоћ била једноставно стављена на око као монокл - нужност преузимања одатле. Али да ли би се такав примитивни метод у историји могао назвати "пореклом спектакла"?
-2 Способност одређеног окулара да надокнади нужно закривљену виртуелну слику у основи је ограничена ефективним жаришним омјером и опсегом архетектуре. Тако телескопи чија је жаришна дуљина вишеструко већа од бленде представљају мање тренутне кривуље на „равнини слике“. У међувремену примене које у почетку пребијају светло (катадиоптици, као и рефрактори) имају предност у бољем руковању вансезонском светлошћу. Оба фактора повећавају радијус закривљености пројектоване слике и поједностављују задатак окулара за представљање равног поља оку.
О аутору:
Инспирисан ремек-делом из раних 1900-их: "Небо кроз телескопе три, четири и пет инча", Јефф Барбоур добио је почетак астрономије и свемирске науке у доби од седам година. Тренутно Јефф посвећује већину свог времена посматрајући небеса и одржавајући веб страницу Астро.Геекјои.
