Ak sa nad tým zamyslíte, bolo len otázkou času, ako bude vynájdený prvý ďalekohľad. Po tisícročia boli kryštály fascinované kryštálmi. Mnoho kryštálov - napríklad kremeň - je úplne priehľadných. Iní - rubíny - absorbujú niektoré frekvencie svetla a prechádzajú okolo ostatných. Tvarovanie kryštálov do guľôčok sa môže uskutočňovať štiepaním, omieľaním a leštením - tým sa odstránia ostré hrany a zaoblí povrch. Rozklad kryštálu začína hľadaním chyby. Vytvorenie polovice gule - alebo kryštálového segmentu - vytvorí dva rôzne povrchy. Svetlo je zhromažďované konvexným predným povrchom a premietané smerom k bodu zbližovania pomocou rovného zadného povrchu. Pretože segmenty kryštálov majú silné krivky, bod zaostrenia môže byť veľmi blízko samotnému kryštálu. Vďaka krátkej ohniskovej vzdialenosti vytvárajú kryštálové segmenty lepšie mikroskopy ako ďalekohľady.
Moderný ďalekohľad neumožnil krištáľový segment - ale šošovka zo skla. Konvexné šošovky vyšli zo sklenenej zeme tak, aby korigovali videnie na dohľad. Aj keď okuliare aj krištáľové segmenty sú konvexné, šošovky s miernym zrakom majú menej krivky. Lúče svetla sú iba mierne ohnuté od rovnobežky. Z tohto dôvodu je bod, v ktorom sa obraz vytvára, vzdialený od objektívu. Takto sa vytvorí dostatočne veľká mierka obrázka na podrobnú ľudskú inšpekciu.
Prvé použitie šošoviek na zväčšenie zraku sa dá vysledovať až na Blízky východ 11. storočia. Arabský text (Opticae Thesaurus napísaný vedcom-matematikom Al-Hazenom) poznamenáva, že segmenty kryštálových guličiek by sa mohli použiť na zväčšenie malých objektov. Koncom 13. storočia sa hovorí, že anglický mních (pravdepodobne odkazujúci na perspektívu Rogera Bacona z roku 1267) vytvoril prvé praktické okuliare s blízkym zameraním, ktoré pomáhajú pri čítaní Biblie. Až do roku 1440, keď Nicholas z Cusa uzemnil prvú šošovku na opravu krátkozrakosti -1. A bolo by to ďalšie štyri storočia, kým by defektom samotného tvaru šošoviek (astigmatizmus) pomohla sada okuliarov. (To urobil britský astronóm George Airy v roku 1827 asi 220 rokov po tom, čo iný - slávnejší astronóm - Johann Kepler prvýkrát presne opísal účinok šošoviek na svetlo.)
Najstaršie ďalekohľady sa vytvorili ihneď po tom, čo sa brúsenie okuliarov stalo osvedčeným ako prostriedok na korekciu krátkozrakosti aj presbyopie. Pretože šošovky s krátkym zrakom sú vypuklé, vytvárajú dobré „kolektory“ svetla. Konvexná šošovka berie rovnobežné lúče z diaľky a ohýba ich do spoločného bodu zaostrenia. Takto sa vytvorí virtuálny obraz vo vesmíre - obraz, ktorý je možné bližšie skontrolovať pomocou druhého objektívu. Prednosť zbernej šošovky je dvojaká: kombinuje svetlo spolu (zvyšuje jeho intenzitu) - a zosilňuje mierku obrazu - oboje do stupňa potenciálne oveľa väčšieho, ako dokáže samotné oko.
Konkávne šošovky (používané na korekciu krátkozrakosti) rozptyľujú svetlo smerom von a spôsobujú, že sa veci javia ako oko menšie. Konkávna šošovka môže zväčšiť ohniskovú vzdialenosť oka vždy, keď vlastný systém oka (fixná rohovka a morfingová šošovka) nedosiahne zaostrenie obrazu na sietnici. Konkávne šošovky vytvárajú dobré okuláre, pretože umožňujú, aby oko podrobnejšie preskúmalo virtuálny obraz prenášaný konvexnou šošovkou. Je to možné, pretože konvergentné lúče zo zbernej šošovky sú lícujú k rovnobežke konkávnou šošovkou. Účinkom je ukázať blízky virtuálny obraz, akoby na veľkú vzdialenosť. Jediná konkávna šošovka umožňuje, aby sa očné šošovky uvoľnili, akoby boli zaostrené na nekonečno.
Kombinácia vypuklých a konkávnych šošoviek bola len otázkou času. Vieme si predstaviť prvú príležitosť, keď sa deti pohrávajú s dennou toaletnou brúskou na šošovky - alebo keď optik cíti, že volá, aby skontroloval jednu šošovku pomocou inej. Takýto zážitok sa musel zdať takmer magický: vzdialená veža sa okamžite vyvíja, akoby sa priblížila na konci dlhej prechádzky; k nepoznateľným postavám sa zrazu pristupuje ako k blízkym priateľom; prírodné hranice - ako sú kanály alebo rieky - sú preskočené, akoby sa k uzdraveniu pripevnili krídla Merkúrovej ...
Keď sa objavil ďalekohľad, predstavili sa dva nové optické problémy. Svetlo zbierajúce šošovky vytvárajú zakrivené virtuálne obrázky. Táto krivka je mierne „v tvare misky“, so spodkom otočeným smerom k pozorovateľovi. Toto je, samozrejme, opak toho, ako samotné oko vidí svet. Oko vidí veci akoby rozmiestnené na veľkej gule, ktorej stred leží na sietnici. Muselo sa teda niečo urobiť, aby sa obvodové lúče nasmerovali späť do oka. Tento problém čiastočne vyriešil astronóm Christiaan Huygens v 50. rokoch 20. storočia. Urobil to kombináciou viacerých šošoviek do jedného celku. Použitie dvoch šošoviek prinieslo viac periférnych lúčov zo zbernej šošovky smerom k rovnobežke. Nový okulár od spoločnosti Huygen účinne vyrovnal obraz a umožnil, aby oko dosiahlo zaostrenie v širšom zornom poli. Ale toto pole by u väčšiny dnešných pozorovateľov stále vyvolalo klaustrofóbiu!
Posledný problém bol nevyliečiteľnejší - refrakčné šošovky ohýbali svetlo na základe vlnovej dĺžky alebo frekvencie. Čím vyššia je frekvencia, tým konkrétnejšia farba svetla je ohnutá. Z tohto dôvodu nie sú objekty zobrazujúce svetlo rôznych farieb (polychromatické svetlo) videné v rovnakom bode zaostrenia cez elektromagnetické spektrum. Šošovky v podstate fungujú podobným spôsobom ako hranoly - vytvárajú farebnú škálu, z ktorých každá má svoj vlastný jedinečný ohnisko.
Prvý ďalekohľad Galilea vyriešil iba problém, keď sa oko priblíži tak, aby zväčšilo virtuálny obraz. Jeho nástroj sa skladal z dvoch šošoviek, ktoré boli oddeliteľné riadenou vzdialenosťou na zaostrenie. Objektív objektívu mal menej krivku na zachytenie svetla a na rôzne zaostrovacie body v závislosti od farebnej frekvencie. Menší objektív - ktorý mal ostrejšiu krivku s kratšou ohniskovou vzdialenosťou - umožnil Galileovi pozorovacie oko priblížiť sa k obrázku tak, aby bolo vidieť zväčšené detaily.
Rozsah pôsobnosti programu Galileo sa však mohol sústrediť iba na stred zorného poľa okulára. A zameranie bolo možné nastaviť iba na základe dominantnej farby emitovanej alebo odrážanej tým, čo Galileo v tom čase sledoval. Galileo zvyčajne pozoroval jasné štúdie - ako Mesiac, Venuša a Jupiter - pomocou clony a prišiel s hrdosťou, že prišiel s týmto nápadom!
Christiaan Huygens vytvoril prvý okulár - Huygénsky okulár po Galileo. Tento okulár pozostáva z dvoch rovnoramenných šošoviek smerujúcich k zbernej šošovke - nie z jednej konkávnej šošovky. Ohnisková rovina týchto dvoch šošoviek leží medzi prvkami objektívu a očných šošoviek. Použitie dvoch šošoviek sploštilo krivku obrazu - ale len nad alebo nad stupňom viditeľného zorného poľa. Od doby Huygenu sa okuláre stali sofistikovanejšími. Počnúc týmto originálnym konceptom multiplicity môžu okuláre pridať ďalšie asi tucet optických prvkov usporiadaných tak do tvaru, ako aj do polohy. Amatérski astronómovia si teraz môžu kúpiť okuláre z police, pričom poskytujú primerane ploché polia, ktoré majú zdanlivý priemer-2 nad 80 stupňov.
Tretí problém - problém chromaticky zafarbených viacfarebných obrazov - nebol v teleskopii vyriešený, kým v 70. rokoch 20. storočia neusmrtil funkčný reflektor ďalekohľad Sir Isaac Newton. Tento teleskop úplne odstránil zbernú šošovku - hoci si stále vyžadoval použitie žiaruvzdorného okulára (čo prispieva oveľa menej k „falošnej farbe“ ako objektív).
Medzitým prvé pokusy opraviť žiarič mali jednoducho predĺžiť. Vymysleli sa rozsahy do 140 stôp. Žiadny nemal zvlášť prehnané priemery šošoviek. Takíto laskaví dynasaurs vyžadovali použitie skutočne dobrodružného pozorovateľa - ale „zoslabili“ farebný problém.
Napriek eliminácii farebných chýb mali problémy aj skoré reflektory. Newtonov rozsah používal sféricky mleté zrkadlo zrkadla. V porovnaní s hliníkovým poťahom moderných zrkadiel je zrkadlo slabé. Približne o tri štvrtiny schopnosť hliníka zhromažďovať svetlo, zrkadlo stráca okolo jednej veľkosti ľahkého uchopenia. Šesťpalcový nástroj navrhnutý Newtonom sa tak správal skôr ako moderný štvorpalcový model. To však nie je dôvod, prečo sa Newtonov nástroj ťažko predáva, jednoducho poskytol veľmi zlú kvalitu obrazu. A to bolo spôsobené použitím toho sféricky mletého primárneho zrkadla.
Newtonovo zrkadlo neprinášalo všetky lúče svetla do spoločného zamerania. Porucha nespočívala v zrkadle - spočívala v tvare zrkadla, ktoré - ak je predĺžené o 360 stupňov - by vytvorilo úplný kruh. Takéto zrkadlo nie je schopné priviesť stredové svetelné lúče do rovnakého bodu zaostrenia ako tie, ktoré sa nachádzajú bližšie k okraju. Až v roku 1740 škótsky John Short vyriešil tento problém (pre osové svetlo) parabolizáciou zrkadla. Krátko to dosiahlo veľmi praktickým spôsobom: Pretože paralelné lúče bližšie k stredu sférického zrkadla prekračujú okrajové lúče, prečo nie len prehlbovať stred a znovu ich upevniť?
Až do 50. rokov 20. storočia nahradilo zrkadlo zrkadlový povrch. Samozrejme, viac ako 1000 parabolických reflektorov vyrobených spoločnosťou John Short malo zrkadlá zrkadielka. A striebro, podobne ako zrkadlo, v priebehu času stráca odrazivosť pomerne rýchlo na oxidáciu. Do roku 1930 boli prvé profesionálne teleskopy potiahnuté odolnejším a reflexnejším hliníkom. Napriek tomuto zlepšeniu malé reflektory zaostrujú menej svetla ako refraktory s porovnateľnou clonou.
Medzitým sa vyvinuli aj refraktory. Počas obdobia Johna Shorta optici prišli na to, čo Newton nemal - ako získať červené a zelené svetlo, aby sa zlúčili v spoločnom bode lomu lomom. To bolo prvýkrát dosiahnuté Chester Moor Hall v roku 1725 a znovuobjavil o štvrť storočia neskôr John Dolland. Hall a Dolland kombinovali dva rôzne šošovky - jeden vypuklý a druhý vypuklý. Každý z nich pozostával z iného typu skla (koruna a pazúrik), ktorý lámal svetlo odlišne (na základe indexov lomu). Konvexná šošovka z korunového skla urobila okamžitú úlohu zhromaždiť svetlo všetkých farieb. Toto ohýbalo fotóny dovnútra. Záporná šošovka rozprestierala konvergujúci lúč mierne smerom von. Ak pozitívna šošovka spôsobila prekročenie zaostrenia červeného svetla, negatívna šošovka spôsobila podsvetlenie červeného svetla. Zmes červenej a zelenej farby a oko boli žlté. Výsledkom bol achromatický refraktorový ďalekohľad - typ, ktorý dnes uprednostňujú mnohí amatérski astronómovia pre lacný malý otvor, široké pole, ale - v kratších ohniskových pomeroch - menej ako ideálne využitie kvality obrazu.
Až v polovici devätnásteho storočia sa optikom podarilo dostať modrofialovú farbu, aby sa mohli sústrediť na červenú a zelenú. Tento vývoj spočiatku vyplynul z použitia exotických materiálov (flourit) ako prvku v dubletových cieľoch vysoko výkonných optických mikroskopov - nie teleskopov. Tento problém vyriešili aj trojprvkové teleskopické modely využívajúce štandardné typy skla - trojčatá - približne o štyridsať rokov neskôr (tesne pred dvadsiatym storočím).
Dnešní amatérski astronómovia si môžu vybrať zo širokého sortimentu typov a výrobcov. Neexistuje žiadny priestor pre všetky nebesia, oči a nebeské štúdie. Problémy plochosti polí (najmä rýchlych newtonských ďalekohľadov) a statných optických trubíc (spojených s veľkými žiaruvzdornými materiálmi) sa riešili novými optickými konfiguráciami vyvinutými v 30. rokoch 20. storočia. Typy prístrojov - ako napríklad SCT (Schmidt-Cassegrain telescope) a MCT (Maksutov-Cassegrain ďalekohľad) plus newtonské varianty Schmidt a Maksutov a šikmé reflektory - sa teraz vyrábajú v USA a na celom svete. Každý typ rozsahu vyvinutý s cieľom riešiť niektoré platné obavy alebo iný súvisiaci s veľkosťou rozsahu, objemom, rovinnosťou poľa, kvalitou obrazu, kontrastom, nákladmi a prenosnosťou.
Medzitým sa refraktori dostali medzi optofily do centra pozornosti - ľudia, ktorí chcú najvyššiu možnú kvalitu obrazu bez ohľadu na iné obmedzenia. Úplne apochromatické (korigované farby) refraktory poskytujú niektoré z najúžasnejších obrazov dostupných pre optické, fotografické a CCD použitie. Ale bohužiaľ, také modely sú obmedzené na menšie otvory kvôli výrazne vyšším nákladom na materiály (exotické kryštály s nízkym rozptylom a sklo), výrobe (musí byť tvarovaných až šesť optických povrchov) a väčším požiadavkám na zaťaženie (kvôli ťažkým skleneným diskom) ).
Celá dnešná rozmanitosť typov rozsahu sa začala objavom, že dve šošovky nerovnakého zakrivenia by mohli byť držané do očí, aby prenášali ľudské vnímanie na veľké vzdialenosti. Rovnako ako mnoho veľkých technologických pokrokov, aj moderný astronomický ďalekohľad vyšiel z troch základných zložiek: nevyhnutnosť, predstavivosť a rastúce porozumenie spôsobu interakcie energie a hmoty.
Odkiaľ pochádza moderný astronomický teleskop? Teleskop určite prešiel dlhým obdobím neustáleho zlepšovania. Ale možno, len možno, je ďalekohľad v podstate darom samotného Vesmíru, ktorý obdivuje hlboký obdiv ľudskými očami, srdcami a mysľami ...
- Existujú otázky o tom, kto ako prvý vytvoril okuliare korigujúce videnie na krátku a krátkozrakú víziu. Je nepravdepodobné, že by Abu Ali al-Hasan Ibn al-Haitham alebo Roger Bacon niekedy používali šošovky týmto spôsobom. Zmätenie otázky pôvodu je otázkou, ako sa okuliare skutočne nosili. Je pravdepodobné, že prvá vizuálna pomoc bola jednoducho držaná za oko ako monokl - nutnosť odtiaľto. Bola by však takáto primitívna metóda historicky popísaná ako „pôvod spektaklu“?
-2 Schopnosť konkrétneho okulára kompenzovať nevyhnutne zakrivený virtuálny obraz je zásadne obmedzená účinným ohniskovým pomerom a archetektúrou rozsahu. Teleskopy, ktorých ohnisková vzdialenosť je mnohonásobne väčšia ako ich clona, tak predstavujú „okamžitú krivku“ v „obrazovej rovine“. Medzitým rozsahy, ktoré pôvodne lámu svetlo (katadioptické aj žiaruvzdorné), majú výhodu lepšej manipulácie mimo osového svetla. Obidva faktory zvyšujú polomer zakrivenia premietaného obrazu a zjednodušujú úlohu okulára predstavovať do oka ploché pole.
O autorovi:
Inšpirovaný začiatkom 19. storočia majstrovským dielom: „Obloha cez tri, štyri a päť palcové ďalekohľady“, Jeff Barbour začal vo veku siedmich rokov začať s astronómiou a vesmírnou vedou. V súčasnej dobe Jeff venuje väčšinu času pozorovaniu nebies a udržiavaniu webovej stránky Astro.Geekjoy.
