Телескопы для любителей астрономии
Шрифт:
64. ПОЛЯРНЫЙ СОЛНЕЧНЫЙ ТЕЛЕСКОП
Рефлектор Ньютона можно легко превратить в полярный солнечный телескоп (рис. 80). Для этого труба телескопа направляется на полюс мира, для чего ее
ориентируют на север и наклоняют к горизонту на угол, равный широте места наблюдений с точностью до 1--2є. Перед верхним концом трубы устанавливается плоское зеркало, называемое сидеростатом. Сидеростат может наклоняться в вилке по склонению и поворачиваться на оси вилки по часовому углу. Лучше всего, если осью вилки будет служить ось часового механизма от суточного метеорологического самописца (барографа, термографа и др.). В этом случае зеркало, поворачиваясь вслед за Солнцем со скоростью 1 об/сут, будет удерживать изображение в центре поля зрения или на экране неопределенно долго.
Рис. 80. Полярный солнечный
Телескоп предназначен для полевых условий, когда он устанавливается на двух вкопанных в землю столбах и закрывается сверху растянутой палаткой. На данной фотографии телескоп установлен на случайном штативе.
Прежде чем устанавливать часовой механизм на место, надо его испытать. Для этого на конце оси часового механизма с помощью гайки укрепим бумажную стрелку. Разметив круглую крышку механизма на 24 равные части, заведем механизм и установим стрелку по часам. За сутки механизм не должен отставать или спешить более чем на 10--15 минут. В этом случае Солнце будет удерживаться в центре поля зрения в течение 1--1,5 часа, т. е. всего времени наблюдений. Если механизм сильно отстает, осторожно его разберем и на балансире вывернем пару симметрично расположенных винтиков-грузиков. Если механизм спешит, симметрично относительно центра насадим на балансир пару крошечных кусочков пластилина. Эти меры необходимы в случае, если механизм "грешит" на 1,5--2 часа в сутки. Если ошибка меньше, можно ограничиться регулировкой с помощью обычного регулятора.
Чтобы изображение Солнца спроецировать на горизонтальный столик, где его значительно удобнее наблюдать, установим сразу за окуляром 45-градусную призму или плоское оптически точное зеркало и направим пучок вниз *).
*) Чтобы 45-градусная призма отклонила лучи вниз, надо, чтобы оптическая ось окуляра была горизонтальна.
Еще лучше вместо обычной 45-градусной призмы внутри телескопа, отклоняющей свет в окуляр, установить плоское зеркало, которое сразу направит пучок вниз на стол. Окуляр в этом случае направлен вниз. Полярный телескоп нужно установить в темном помещении, чтобы снаружи оказался только сидеростат. Разумеется, помещение не должно отапливаться и в нем должна поддерживаться та же температура, что и на улице, иначе струи теплого воздуха совершенно испортят изображение. В полевых условиях полярный телескоп может устанавливаться в палатке, затеняющей экран. Для фотографирования групп пятен малоформатный фотоаппарат со шторным затвором кладется с вывернутым объективом на стол. Изображение фокусируется по листу бумаги, лежащему на столе, и фотоаппарат пододвигается к группе, чтобы она "провалилась" в аппарат. Выдержка осуществляется затвором аппарата.
Разумеется, вместо окуляров лучше применить фотографические или проекционные объективы, как уже говорилось раньше. Сравнивая изображения, даваемые различными окулярами и объективами, можно легко и быстро отобрать лучшие из них. Не нужно стремиться при фотографировании к очень большому масштабу. Дело в том, что струй теплого воздуха сильно портят
изображения, поэтому для прямого (без объектива) фотографирования пятен малоформатным аппаратом достаточно иметь на экране изображение Солнца диаметром не более 70--100 мм. Для визуальных же наблюдений подробностей нужный масштаб легко подобрать практически; он окажется значительно больше.
65. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПАТРУЛЬНЫЙ АСТРОГРАФ
Для организации любительской службы неба (регистрация вспышек новых звезд, полетов болидов и т. п.) В. И. Коваль предложил [25] использовать малоформатные аппараты, установленные на пружинном меха
Рис. 81. Патрульный астрограф любительской службы неба.
низме метеорологического самописца так же, как зеркало сидеростата. Эти самописцы относительно нетрудно достать в магазинах учебно-наглядных пособий, они недороги, неприхотливы в обслуживании. Отрегулированный, как было рассказано выше, такой механизм может поворачивать фотоаппарат типа "Зенит" или пару фотоаппаратов типа "Смена" за суточным вращением неба в течение 15--20 минут. Ошибка в ходе механизма в этом случае не должна превышать 10 минут в сутки. Если мы захотим применить с "Зенитом" объектив с фокусным расстоянием 100 мм, то ошибка не должна превышать 5 минут в сутки.
На рис. 81 дана фотография патрульного астрографа, построенного в клубе им. Максутова. Фокусное расстояние объектива не должно превышать 100-- 135 мм, иначе масса аппарата окажется велика. Однако если вместо подшипников скольжения, в которых вращается главная ось часового механизма, установить шарикоподшипники, а всю монтировку хорошо сбалансировать, то можно применить и 200-миллиметровый объектив. С такими объективами можно получить замечательные фотографии крупных туманностей и скоплений. Применив высокочувствительные пленки, можно получить изображения звезд до 13--14-й звездной величины. Если же на фотоаппарате стоит "штатный" объектив с фокусным расстоянием 40--50 мм, то на фотографиях получатся большие области неба и звезды до 10--11-й звездной величины. Эти объективы интересны для поиска новых звезд, фотографирования астероидов, переменных звезд, составления фотографических атласов неба. Нужно только помнить, что обычные фотообъективы имеют на краю поля зрения плохие изображения, поэтому надо использовать примерно 50--70% площади кадра. КАМЕРА ШМИДТА
Там, где необходимы большие поля зрения, описанный астрограф незаменим. Однако, когда мы хотим получать фотографию туманности, звездного скопления, галактики или кометы в большом масштабе, необходим астрограф с большим фокусным расстоянием. В качестве такого астрографа можно применить малоформатную камеру с объективами типа "Таир-3", "МТО-500", "МТО-1000", укрепленную на трубе телескопа, снабженного часовым механизмом или хотя бы микрометренными винтами по обеим осям. К сожалению, эти объективы имеют малое относительное отверстие и, следовательно, малую светосилу. Поэтому даже для получения сравнительно ярких протяженных
объектов требуется выдержки порядка часа и более.
Можно получить гораздо большее относительное отверстие с единственной оптической деталью -- сферическим зеркалом, перед которым установлена кассета с пленкой. К сожалению, полевые аберрации сильно портят изображения сразу вне оптической оси зеркала.
Рис. 82. Схема камеры Шмидта и конструкция кассеты.
а) Камера Шмидта, б) кассета. 1 -- барабан, 2--фокусировочный винт. 3 -растяжки, 4 -- магнитное кольцо, 5--выпуклое дно кассеты, 6 -- фотопленка, 7 -- прижимное кольцо, 8 -- крышка, 9 -- склейки эпоксидной смолой.
Вот если бы каждая точка фокальной поверхности оказалась на оси зеркала! На первый взгляд это явный абсурд. Но это только на первый взгляд. Эстонский оптик Бернард Шмидт, работая в Гамбургской обсерватории, изобрел систему, где это условие выполнено. В центре кривизны сферического зеркала он установил диафрагму, которая на 30--40% меньше диаметра зеркала. Рассмотрим, как действует эта система (Рис. 82).
Пучок света, идущий от звезды, падает на зеркало точно вдоль оси симметрии зеркала и диафрагмы, значит этот пучок центральный и после отражения от участка 1 зеркала он упадет на пленку в точке а. Разумеется, что ни комы, ни астигматизма не возникнет, так как пучок центральный. Рассмотрим пучок от другой звезды, падающий на участок 2 зеркала и отражающийся относительно своей оси симметрии в точку b на пленке. Центр диафрагмы, центр освещенного пучком участка зеркала 2 и изображение точки лежат точно на оси симметрии этого пучка, следовательно, и здесь не возникнут краевые аберрации кома и астигматизм. Можно рассмотреть любой, не срезанный краем сферического зеркала пучок, и все они окажутся совершенно равноправными друг перед другом. Следовательно, ни кома, ни астигматизм не возникнут в пределах пленки на участках от точки b до точки с. В действительности и за пределами этого участка кома не возникнет, но освещенность пленки начнет падать и тем больше, чем сильнее будут срезаться краем зеркала очень наклонные пучки.
Итак, грамотно разместив перед простым зеркалом диафрагму, Б. Шмидт сумел создать камеру, свободную сразу от хроматической аберрации, комы и астигматизма. Остается неисправленной сферическая аберрация. На первый взгляд достаточно заменить сферическое зеркало на параболическое и можно свести к нулю и сферическую аберрацию, но на самом деле это не так, потому, что параболоид имеет различную кривизну на разных зонах. Поэтому падающие на края зеркала пучки не будут равноправными с центральным пучком, и здесь возникнут аберрации.