Телескоп полезное увеличение и фокусное расстояние

  Почему меньше лучше, чем больше.
  Телескоп позволяет увидеть миллионы объектов, которые слабо видны невооруженным глазом или не видны вообще. Первые телескопы казались волшебными устройствами для тех кто изучал звёздное небо. Сегодня мы не думаем о телескопах как о волшебстве, но важно понимать, что делают телескопы для нас.
  Телескопы делают небесные объекты видимыми для нас, осуществляя две функции:
1) с помощью линзы или зеркала (объектива) собирает гораздо больше света, чем глаз человека, тем самым делая очень тусклые объекты видимыми для нас. Причём, чем больше диаметр объектива, тем больше света он собирает.
2) увеличивают размеры объектов, таким образом, делая отдельные детали этих объектов больше и их можно лучше рассмотреть. Увеличение телескопа выражается в кратах (например, 50х — увеличение объекта в 50 раз больше, чем можно увидеть невооружённым глазом).
  Из этих двух функций, первая (собирать больше света) — очень важная. А насколько вторая функция (увеличение) является важной в телескопе? Многие могут подумать что, чем выше увеличение, тем лучше. Возможно, это будет сюрпризом для многих начинающих любителей астрономии, но это не так.
Относительно высокое увеличение используется в основном для наблюдения за планетами и Луной, и то только когда атмосфера благоприятная. Если вы спросите у опытных любителей-астрономов, какое увеличение они используют в своих телескопах, вы узнаете, что они предпочитают малому увеличению (до 50x) большую часть времени наблюдений, средним увеличением ( 50x — 150x) пользуются время от времени, а высоким увеличением (более 150x) относительно редко. Почему?
  Основная причина в том, что многие объекты в небе не так уж малы. Когда мы видим изображения красивых, но тусклых небесных объектов — туманность Андромеды, Большая туманность Ориона, туманность Лагуна — мы думаем, что они крошечные, так как плохо видны и нуждаются в большом увеличении. Но эти объекты не так уж и малы.
Слабый свет излучаемый этими объектами не означает, что эти объекты маленькие. Рассмотрим полную Луну. Это сравнительно крупный объект, её форма довольно подробно видна даже невооруженным глазом. Теперь рассмотрим, например, туманность Андромеды (M31). Свет от неё слабее, чем от Луны, и чтобы рассмотреть эту туманность требуется телескоп. Поэтому мы думаем, что она меньше Луны. Но если бы вы могли видеть их вместе и сравнить их размеры при одинаковом увеличении, то вы бы обнаружили, что туманность Андромеды гораздо больше, чем Луна, от одного края до другого почти шесть дисков Луны (на картинке — фотомонтаж, чтобы сравнить размеры). Но туманность Андромеды не доминирует на ночном небе, как Луна и это не потому, что она маленькая, а потому что, это очень тусклый объект. Этот объект, не нуждается в большом увеличении, а как раз наоборот. Чтобы увидеть его, требуется низкое увеличение, в противном случае вы сможете увидеть лишь небольшую её часть. Это всё равно что смотреть на большую картину в Эрмитаже через соломинку.
  И так со многими другими небесными объектами: Большая туманность Ориона немного больше, чем Луна; туманность Лагуна в три раза превышает размер Луны. Даже шаровые скопления, которые считаются небольшими объектами, часто достигают до половины размера диска Луны, и могли бы быть видны даже невооруженным глазом, если бы они были ярче. Именно, возможность большего захвата света телескопом делает эти объекты легко видимыми, а не его увеличение. Сбор света телескопом напрямую связан с диаметром его объектива. Чем больше диаметр, тем больше света он будет собирать, тем ярче будет виден объект.
Расчет кратности увеличения телескопа.
  Кратность увеличения = F/f, где F — фокусное расстояние объектива, f — фокусное расстояние окуляра. Фокусное расстояние телескопа (F) — мы изменить не можем, но имея сменные окуляры с разным фокусным расстоянием (f), мы можем менять кратность увеличения телескопа. Например, если вы используете телескоп с фокусным расстоянием 1000 мм и окуляр 25 мм, увеличение будет 40x (1000 мм / 25 мм = 40).

  Но имейте в виду, чем больше увеличение, тем меньше яркость изображения, меньше поле зрения телескопа, заметнее дефекты и искажения изображения. И наоборот, чем увеличение меньше, тем больше поле зрения телескопа, больше яркость изображения — оно выглядит более контрастным и резким.Какое увеличение достаточно для наблюдений?
  Для крупных тусклых объектов увеличение должно быть небольшим, потому что более высокое увеличение не будет позволять Вам держать весь объект в поле зрения. Для небольших объектов общее руководство заключается в использовании более высокого увеличении только тогда, когда это позволяет видеть детали объекта более чёткими. Если переключение на более высокое увеличение окуляра приводит к потере видимости деталей, то вернитесь к меньшему увеличению.
  Максимальное полезное увеличение самого телескопа рассчитывается как удвоенный диаметр объектива. Обычно нет смысла ставить увеличения выше этого значения. Так, для 60-мм рефрактора, максимальная полезная кратность составляет 120x (т. е. увеличение в 120 раз больше, чем невооруженным глазом). Большее увеличение не имеет смысла, потому что изображение, видимое в окуляр будет тусклым и расплывчатым.
При увеличениях, больше максимального, будет сложно сфокусировать изображение, усилятся вибрации изображения, при этом никакого выигрыша по качеству рассматриваемых деталей не будет.

Сатурн при низком, высоком и чрезмерно высоком увеличении.

  С практической точки зрения, бывают редкие ночи, когда турбулентность в атмосфере («видимость») позволяет видеть хорошее изображения с увеличением от 200x до 300x даже с большими любительскими
телескопами, и есть много ночей, когда даже 150x увеличение сомнительно. Даже увеличение 150x — слишком высокое для многих слабых объектов глубокого космоса, большинство которых более легко увидеть с увеличением от 50x до 100x. А для крупных объектов глубокого космоса, можно снизить увеличение вплоть до 15x — 20x, если есть такая возможность. Не ведитесь на рекламу недорогих телескопов, которые дают увеличение до 475x (или больше!). Все, что вы увидите, будет тусклым размытым пятном.
  Для планет желательно высокая кратность увеличение. Ведь даже гигантский Юпитер виден в обычный окуляр как маленький диск.
Для планет самое низшее полезное увеличение — 100x или около того, если позволит атмосфера и телескоп. Луна, Юпитер, Сатурн, Марс и Венера и являются достаточно яркими объектами, и вы можете сделать увеличение высоким, но только если изображение не станет слишком тусклым и размытым. Делайте большее увеличение, только если вы видите большее количество деталей объекта чёткими; очень большое увеличение фактически ухудшает изображение.
  Имейте в виду, что цель астрономии состоит не только в исследовании самых маленьких объектов космоса, пытаясь их увеличить до максимума, но также наслаждаться размахом звёздного неба. Время от времени посматривайте в окуляр с меньшим увеличением и охватывайте обзор с большим полем зрения, упиваясь великолепием звёздного неба.
  Опыт действительно может быть волшебным.

Далекие неизведанные миры и яркие звезды, загадочные небесные тела и бесконечная Вселенная… Что может быть интереснее? И разве легко найти более интригующую тему? Звездное небо – зрелище всегда завораживающее, способное увлечь и пытливый детский ум, и пылких юных романтиков, и людей постарше. А потому неудивительно, что почти каждый из нас порой обращает взор ввысь, пусть даже неосознанно пытаясь проникнуть в тайны мироздания. И лучшим помощником в таком исследовании может стать телескоп.

Что мы обычно представляем при упоминании подобного устройства? Как правило, на ум приходит образ эдакой подзорной трубы увеличенного размера, поставленной для устойчивости на специальную треногу. При этом с помощью термина «телескоп» обозначают целый класс разнообразных технических средств, предназначенных для исследования космоса. И многие из них далеки от привычного стереотипа.

В основе конструкции многих телескопов лежат линзы и зеркала различного размера, а также всевозможные варианты их комбинирования. Это так называемые оптические телескопы. Линзы и зеркала необходимы им для сбора света и увеличения изображения таким образом, чтобы его можно было рассмотреть в окуляр. Именно на оптических телескопах, которые можно использовать в домашних условиях или взять с собой за город, мы и остановимся подробнее. Они предназначены для тех, кто увлекается астрономией, и позволяют начать знакомство со звездным небом или оттачивать отдельные навыки изучения небесных объектов, светил и явлений.

ВИДЫ ТЕЛЕСКОПОВ. ИХ ОСОБЕННОСТИ

Оптические телескопы можно разделить на несколько групп:

— линзовые телескопы (рефракторы);

— зеркальные телескопы (рефлекторы);

— зеркально-линзовые телескопы (катадиоптрики).

Рефракторы отличает классическая конструкция. Они больше всего похожи на подзорную трубу. Изображение в таких телескопах строится с помощью двух линз. Рефракторы предпочтительнее использовать для наблюдения ярких небесных объектов (например, Луны, планет Солнечной системы, двойных звезд), а также для дневных земных наблюдений. Заглянуть в глубины космоса с помощью таких телескопов более проблематично, так как они не умеют концентрировать слабое свечение от удаленных небесных объектов. Преимущества рефракторов: качество изображения (благодаря высокой контрастности), простота эксплуатации (нет необходимости в частом техническом обслуживании), терпимость к смене температуры (это важно при использовании устройства как в помещениях, так и на улице). Недостатки: «окрашивание» рассматриваемых объектов (при наблюдении может быть заметно синее или фиолетовое окаймление ярких объектов), высокая цена для моделей с диаметром объектива более 100 мм. Ниже приведен пример изображения в телескоп-рефрактор (явно заметна синяя кайма по кромке объекта).

Рефлекторы строят изображение при помощи вогнутого и диагонального зеркал (в более дорогих моделях используется параболическое зеркало). Производство таких телескопов обходится дешевле, что связано с особенностями конструкции. Именно поэтому за сопоставимую сумму можно приобрести рефлектор с большей апертурой (диаметром объектива), чем у рефракторов. Это влияет на производительность устройства. В частности, рефлекторы с большой апертурой хорошо концентрируют свет, поэтому часто предпочтительнее рефракторов при наблюдении небесных объектов и явлений за пределами Солнечной системы, испускающих слабое свечение. Кроме стоимости к достоинствам таких телескопов можно отнести их компактность, отсутствие дефектов изображения, устойчивость. Особенности конструкции можно считать и относительным недостатком. Телескоп такого типа массивнее рефрактора. В него необходимо смотреть под углом, что может быть непривычно для начинающих астрономов. Еще один недостаток — относительно низкая контрастность изображения. Ниже приведены примеры изображений Туманности Андромеды (слева), Звездного скопления Плеяды (по центру) и Туманности Ориона (справа) в телескоп-рефлектор.

Катадиоптрики сочетают особенности конструкции как рефлекторов, так и рефракторов, а также преимущества и недостатки моделей этих типов. Катадиоптрики, как правило, отличаются относительной компактностью. Еще одно преимущество зеркально-линзовых телескопов — качество изображения (без искажений, свойственных рефлекторам, и «окрашиваний», как у рефракторов). Модели подобного типа не нуждаются в частом техническом обслуживании. Недостатки: низкая контрастность изображения (по сравнению с рефракторами), достаточно высокая стоимость. Ниже приведено изображение Луны в телескоп-катадиоптрик.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Выбор телескопа зависит не только от предполагаемого бюджета покупки, но и от планируемых сценариев наблюдения. При этом важно учитывать не только принадлежность телескопа к одной из групп, но и отдельные технические характеристики каждой модели. При покупке телескопа часто возникают дилеммы. На какие характеристики следует обращать внимание в первую очередь? Учитывать возможности устройства концентрировать свет от далеких небесных объектов или увеличивать эти объекты? Казалось бы, ответ на поверхности: всего и побольше. Впрочем, на практике такое сочетание не всегда возможно, чему преградой в том числе ценовые ограничения.

Рассмотрим основные технические характеристики телескопов подробнее.

Диаметр объектива (апертура) — важнейший параметр, влияющий на возможности телескопа. От него зависят уровень концентрации света устройством, что в свою очередь влияет на способность телескопа показывать тонкие детали объектов, а также минимальное и максимальное полезное увеличение. Кстати, именно на возможности телескопа концентрировать свет мы рекомендуем обращать особое внимание. Логика проста: чтобы рассмотреть кошку в темной комнате, человеку нужен скорее фонарь, чем лупа. Такой подход справедлив и в случае изучения звездного неба. Многие небесные объекты имеют значительные размеры, позволяющие созерцать их без дополнительного увеличения. В этом случае важна именно функция концентрации тусклого света от этих объектов. Именно поэтому телескоп с увеличенной апертурой, хорошо концентрирующей слабый свет, теоретически позволяет детальнее рассмотреть звездное небо, отдельные объекты и явления на нем (в частности тусклые объекты). Именно поэтому справедливо правило, согласно которому при прочих равных характеристиках оправдан вариант покупки телескопа с большей апертурой. При этом важно иметь ввиду, что увеличение главного зеркала или объектива неизбежно влечет увеличение габаритов всего устройства, что одновременно сокращает количество сценариев его использования. Слишком большой телескоп сложнее взять с собой. А ведь именно на природе, вдали от городских огней, открываются дополнительные возможности для изучения звездного неба. Поэтому при покупке любительского или полупрофессионального оптического телескопа оптимальным представляется вариант выбора моделей с апертурой от 70 до 130 мм.

Фокусное расстояние объектива — это расстояние, на котором линзы или зеркало объектива строят изображение изучаемого объекта. От фокусного расстояния объектива зависит максимальное полезное увеличение и светосила объектива. Светосила, в свою очередь, определяет возможности устройства концентрировать свет, позволяет разглядеть в телескоп тусклые небесные объекты. Важно учитывать, что при увеличении фокусного расстояния увеличивается максимальное полезное увеличение, а одновременно падает светосила. Здесь важен баланс характеристик.

Максимальное полезное увеличение. Безусловно, этот параметр играет серьезную роль. Увеличение важно при изучении любых объектов и явлений звездного неба, но первостепенно при условии их достаточной яркости. Например, при изучении планет Солнечной системы можно рассмотреть большее число деталей этих объектов, используя значительное увеличение. Впрочем, ограничивать себя только пределами нашей системы, пожалуй, нелогично. Именно поэтому обращать внимание исключительно на максимальное полезное увеличение неправильно. Важно учитывать, что чрезмерное увеличение еще и накладывает дополнительные ограничения на использование телескопа. В этом случае становится ощутима вибрация трубы при прикосновении к ней, становятся заметны искажения, вызванные турбулентностью атмосферы, и др. Использование телескопа – это всегда умение найти оптимальное увеличение рассматриваемого объекта или явления с целью минимизации искажений.

Тип монтировки телескопа — особенности его установки на поверхности для направления на небесные объекты и явления с целью их изучения. Подобные манипуляции обусловлены вращением Земли и перемещением небесных объектов. То есть при длительном наблюдении за одним и тем же объектом требуется постоянная подстройка с учетом его текущего расположения. Выделяют азимутальные и экваториальные монтировки. Первая позволяет поворачивать телескоп в двух направлениях: по вертикальной и горизонтальной осям (схоже с поворотом камеры на штативе). Особенности конструкции монтировки второго типа подразумевают необходимость поворота телескопа вокруг лишь одной оси, что удобно при наведении телескопа по координатам объекта на звездном небе. Заметим, что вне зависимости от типа монтировки крайне важны ее вес, прочность и надежность. Неустойчивый телескоп, вибрирующий от малейшего прикосновения или дуновения, бесполезен. Кстати, существуют и так называемые моторизованные монтировки, позволяющие автоматически осуществлять подстройку устройства.

Другие параметры телескопов, по сути, являются производными от указанных выше. К ним относятся, например:

— диаметр и максимальное увеличение окуляров;

— относительное отверстие (показывает светосилу объектива);

— предельная звездная величина (характеризует оптическую мощь телескопа, его возможности показать звезду определенной величины в случае оптимальных условий наблюдения) и др.

КРИТЕРИИ ВЫБОРА

Подведем итоги. При покупке оптического телескопа важно определиться не только с бюджетом покупки, но и с целью приобретения. При этом нужно учитывать, что грамотно выбранный телескоп способен прослужить долгие годы. Этот вид устройств, по сути, не устаревает. Даже несмотря на то, что технологии не стоят на месте, и современные исследователи звездного неба могут использовать телескопы с такими дополнительными функциями, как моторизованная монтировка или аудиосопровождение (что, безусловно позволяет наблюдать небесные объекты и явления подчас с большим интересом), с не меньшим успехом долгие годы можно пользоваться и моделями без дополнительных «наворотов». Хороший телескоп часто покупается один раз и на всю жизнь. Именно поэтому к его покупке нужно подойти с должной серьезностью, не ограничивать выбор минимальным бюджетом. Вместе с тем, справедлив и другой подход: составить корректное мнение о возможностях телескопа и сделать оптимальный выбор часто можно ли самостоятельно опробовав возможности данных устройств. И именно поэтому не всегда целесообразна покупка сразу дорогой модели.

Так, при покупке телескопа в подарок начинающему любителю астрономии, который лишь знакомится со звездным небом хорошим выбором будут модели начального ценового диапазона (до 10 тыс. руб.) рефракторного типа с диаметром объектива (апертуры) от 50 до 70 мм и экваториальной или азимутальной монтировкой.

Такой выбор позволит без чрезмерной переплаты увлечь ребенка темой изучения звездного неба, а взрослому любителю астрономии определиться с требуемым функционалом телескопа.

Желающим заглянуть в глубины космоса и не ограничивающим себя лишь пределами Солнечной системы подойдут модели среднего ценового диапазона (от 10 до 20 тыс. руб.), использующие оптическую схему типа «рефлектор» с диаметром апертуры 110-120 мм и азимутальной или экваториальной монтировкой. Такой телескоп сможет стать надежным другом для астронома-любителя во многих ситуациях, связанных с его хобби, и позволит развить навыки изучения звездного неба.

Наконец, исследователи космоса, желающие получить устройство с дополнительными возможностями, могут рассмотреть варианты покупки телескопа-катадиоптрика (в значительной степени подходит любителям выезжать за город или даже путешествовать с телескопом),

а также телескопов рефракторного и рефлекторного типа с диаметром апертуры 90-130 мм (в том числе с моторизованной монтировкой) в верхнем ценовом диапазоне (более 20 тыс. руб.).