От чего зависят зоркость и увеличение телескопа

 

У кошки днем зрачки узенькие, как щелочки. Ночью они расширяются и делаются круглыми, большими; поэтому‑то кошка и видит ночью очень хорошо. Так же устроены глаза у сов, у летучих мышей. И у людей ночью, в темноте, зрачки расширяются. Отверстие, через которое свет проникает в глаз, делается большим, и поэтому зоркость глаза увеличивается. Значит, зоркость зависит от величины зрачка – того отверстия, через которое поступает в глаз свет.

Это целиком относится и к телескопу. Чем больше его зрачок – объектив, тем он зорче. Поэтому линза в объективе должна быть возможно большей, чтобы собрать как можно больше световых лучей. А окуляр может быть очень маленьким, ведь его задача – лучи, собранные объективом, доставить нашему глазу. Поэтому окуляр не следует делать намного большим, чем зрачок нашего глаза.

Телескоп похож на воронку, у которой один конец широкий, а другой узенький. Телескоп – самая настоящая воронка для световых лучей. И, конечно, выгодно делать широкий его конец пошире, от этого зоркость телескопа возрастет, и все будет видно ясней и отчетливей.

Нетрудно даже подсчитать, во сколько раз телескоп зорче глаза. Наш зрачок имеет в поперечнике пять миллиметров, а небольшой любительский телескоп имеет объектив поперечником приблизительно сто миллиметров. Во сколько раз площадь объектива больше площади зрачка? Подсчитаем и получим: в четыреста раз.

Понимаете, какой могущественный инструмент телескоп! А есть гигантские трубы, у которых поперечник объектива равен двум с половиной метрам. В Америке строится телескоп с отверстием в пять метров. Зоркость этого астрономического гиганта будет в миллион раз больше зоркости глаза.

Не следует смешивать зоркость телескопа с его способностью увеличивать, приближать изображение далеких предметов. Оптика, наука об отражении и преломлении световых лучей, установила такой закон: телескоп увеличивает изображение во столько раз, во сколько фокусное расстояние объектива больше фокусного расстояния окуляра.

Значит, в объектив надо ставить слабо выпуклую линзу, почти плоскую, с длинным фокусным расстоянием, а в окуляр – маленькое стеклышко, сильно выпуклое, с коротким фокусным расстоянием. Такой телескоп будет давать большое увеличение.

Например, вы купили для объектива линзу с фокусным расстоянием в полтора метра. Для окуляра достали лупу с фокусным расстоянием в два сантиметра. Во сколько раз будет увеличивать ваш телескоп? Задача совсем простенькая: разделите 150 на 2. Делим, 150: 2 = 75; значит, ваш телескоп будет увеличивать в 75 раз.

Если это увеличение покажется вам недостаточным, достаньте для окуляра другую лупу, еще более выпуклую, с расстоянием в полтора сантиметра. Тогда телескоп даст увеличение в сто раз.

Теперь вы знаете о телескопах вполне достаточно, чтобы построить себе хороший самодельный телескоп.

Но, изготовив его, останетесь не совсем довольны– изображение светил в вашем инструменте получится окрашенным. Вокруг каждого предмета будет светиться радужная каемка. Она, конечно, помешает наблюдать, но избежать ее нельзя. Это неминуемое зло простых самодельных телескопов. Чтобы избавиться от цветной каймы, в настоящих астрономических приборах объективы делают составными из двух‑трех линз.

 

Братья‑соперники

 

Можно ли построить телескоп, увеличивающий в миллион раз? Отольем из стекла огромную, слабо выпуклую длиннофокусную линзу для объектива, изготовим трубу подлиннее, подберем маленький короткофокусный окуляр, и телескоп, увеличивающий во много тысяч раз, готов.

Так раньше и думали. Даже пытались строить такие телескопы. Делали трубы в пятьдесят метров длиной. Но такие трубы прогибались от собственного веса, как удочки, и в них, конечно, нарушался ход лучей, изображение получалось искаженное. Ученые пытались сделать надежные металлические крепления, но телескопы получались громоздкие, как железнодорожный мост, управлять такой махиной было невозможно.

Тяжесть телескопа и всех его частей, и особенно стекол, – основное и непреодолимое препятствие. Представьте себе огромную стеклянную линзу в форме чечевицы, утолщенную в середине и тонкую по краям. Как бы ни было стекло крепко и прочно, края этой линзы начнут гнуться, и она будет провисать под действием собственной тяжести. А через прогнувшееся стекло астроном увидит не звезды, а какие‑то уродливые запятые. Проку от такого телескопа, разумеется, не будет.

Есть и другое препятствие. Отлить большую линзу очень трудно. Нужно получить кусок идеально чистого стекла, совершенно одинакового состава, одинаковой плотности, без каких‑либо искривлений или других недостатков. Трудно отлить такое стекло, а еще труднее из куска этого стекла выточить линзу, затем отшлифовать и укрепить ее в оправе. Нигде нельзя допустить даже самой маленькой, самой ничтожной неровности.

Еще в 1912 году, до первой мировой войны, Пулковская обсерватория заказала знаменитой английской фирме Гребб большой телескоп с объективом, имеющим поперечник в 41 дюйм, или 103 сантиметра. Фирма заказ приняла. Но прошло больше десяти лет, а объектив все еще не был готов. Так и не выполнила фирма нашего заказа, потому что он оказался для нее слишком трудным. Делать линзу для телескопа поручили молодой советской оптической промышленности.

Не сразу удалось изготовить линзу на нашем заводе: несколько пробных отливок постигла неудача. Но, в конце концов, на оптическом заводе в Ленинграде изготовили кусок прекрасного оптического стекла для линзы телескопа Пулковской обсерватории.

Стекло это было передано в Государственный оптический институт в Ленинграде для шлифовки. Но в 1941 году, когда немецкие фашисты напали на нашу Родину, Оптический институт должен был эвакуироваться на восток, для того чтобы разрабатывать и давать нашей Красной Армии новые боевые оптические приборы.

Неоконченный объектив остался лежать в Ленинграде, надежно спрятанный в глубоком подвале.

Кончилась война. Из подвала был извлечен неоконченный объектив. Скоро он займет свое место в восстановленной Пулковской обсерватории. Новый пулковский телескоп будет по величине третьим в мире.

Вот список самых больших телескопов:

Иеркский в США, близ Чикаго – 102,0 см.

Ликский в США, в Калифорнии – 91,5 см.

Будущий пулковский – 81,0 см.

Потсдамский 80,0 см.

 

Самый большой телескоп – иеркский – имеет объектив поперечником в сто два сантиметра.

Длина трубы иеркского телескопа‑рефрактора равна девятнадцати метрам. Свой огромный стеклянный глаз телескоп поднимает выше четырехэтажного дома. Вес всего прибора – шестьдесят тысяч килограммов, а вес объектива – четыреста килограммов. Если иеркский телескоп направить круто вверх, то у него начинает прогибаться и оседать линза объектива, и, следовательно, изображение получится искаженным. Поэтому астрономы не поднимают его слишком высоко. И все‑таки увеличение этот гигант дает только в три тысячи раз.

Телескоп‑рефрактор. Объектив приближает изображение к лупе‑окуляру, а окуляр увеличивает его.

 

Кроме телескопов с линзами, или, как их называют астрономы, рефракторов, существует и другой тип телескопа. Это родной брат рефрактора – телескоп зеркальный, или рефлектор. У рефлекторов вместо линзы объективом служит большое вогнутое зеркало. Вогнутое зеркало, как огромная воронка, собирает лучи в пучок и посылает их к объективу.

Телескоп‑рефлектор. Вогнутое зеркало при помощи плоского зеркальца приближает изображение к окуляру, а окуляр увеличивает его.

 

Рефлектор на пятьдесят лет моложе рефрактора. Он изобретен английским профессором‑математиком Грегори в 1661 году.

В сущности, устройство братьев‑телескопов имеет много общего. Только у рефрактора собирает лучи линза, а у рефлектора – вогнутое зеркало. С момента изобретения рефлектора между братьями‑телескопами началось соперничество, так как у каждого из них есть свои преимущества и свои недостатки.