Глава первая. НЕМНОГО ТЕОРИИ

 

§ 10. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕЛЕСКОПА

 

Количество света, прошедшего через объектив, зависит только от его диаметра. Но видимая яркость протяженного объекта в телескоп падает с ростом увеличения. Это и понятно: при большом увеличении одно и то же количество световой энергии распределяется на большую площадь сетчатки и субъективное ощущение яркости падает. Чем меньше увеличение данного телескопа, тем больше визуальная яркость протяженного объекта. Как мы видели, при зрачке выхода больше зрачка глаза часть света бессмысленно теряется. Поэтому максимальная видимая яркость ночью получается при выходном зрачке 6 мм. Очень важно то, что при увеличении диаметра объектива (или зеркала) видимая яркость протяженного объекта не увеличивается. Так равнозрачковое увеличение 100-миллиметрового телескопа равно 17х. Если теперь взять телескоп диаметром 200 мм, то количество прошедшего через объектив света будет в 4 раза больше. Но для 200-миллиметрового телескопа равнозрачковое увеличение равно 34х. В последнем случае изображение объекта, например туманности, увеличится вдвое, а площадь, которую оно займет на сетчатке, возрастет в 4 раза. Ясно, что вчетверо уменьшится освещенность сетчатки и вчетверо упадет видимая наблюдателем яркость. Иначе говоря, все телескопы при равнозрачковом (минимальном разумном) увеличении показывают протяженные объекты одинаковой яркости, и эта яркость та же, что и яркость для невооруженного глаза.

Почему же в более крупный телескоп слабые объекты видны явно более эффектно?. Дело в том, что при наблюдении в крупный телескоп возрастают видимые размеры объекта, и глаз начинает различать детали, которые он не видел при меньших увеличениях (см. конец § 7).

В течение десятилетий существует одно из самых нелепых утверждений, что светосильные телескопы, т. е. телескопы с большим относительным отверстием, предпочтительнее для наблюдений комет и туманностей. Предыдущие рассуждения показывают, что телескоп с большим относительным отверстием потребует для равнозрачкового увеличения короткофокусный окуляр, а телескоп с малым относительным отверстием — длиннофокусный. В общем случае

,

для равнозрачкового увеличения нужен окуляр с фокусным расстоянием

.

Например, при относительном отверстии объектива 1/10 (относительное фокусное расстояние " =10) потребуется окуляр с фокусным расстоянием fок=10х6=60 мм.

Если под светосилой понимать большие возможности телескопа при рассматривании слабых протяженных объектов, то ясно, что только телескоп с большим диаметром и меньшими световыми потерями можно с натяжкой назвать светосильным. Относительное отверстие здесь ни при чем.

Рассмотрим вопрос о предельно слабых звездах, видимых в телескоп. Большой объектив соберет больше света, и точечные изображения звезд будут ярче. С другой стороны, при возрастании увеличения небо, являясь слабым протяженным объектом, будет выглядеть более темным, и на его фоне слабые точечные звезды выступят заметнее. Так будет до тех пор, пока увеличение не достигнет разрешающего, когда появятся первые признаки дифракционной картины. Тогда звезды станут видны, как крошечные, но уже протяженные объекты, и при дальнейшем росте увеличения их яркость начнет падать. И. Боуэн и Р. Колман дают эмпирическую формулу, которая учитывает и увеличение телескопа и размывание звездных изображений атмосферной турбулентностью,

,

где D-диаметр объектива в см, Г-увеличение телескопа между равнозрачковым и разрешающим, С-качество изображения. При отличных изображениях С=3,9, при хороших С=3,3-3,9, при средних 2,5-3,3, при плохих С=1,8-2,5, при очень плохих С<1,8.

Для практического определения проницающей силы телескопа существует несколько природных тест-объектов. Например, Плеяды содержат 28 звезд ярче 7,5m, и по ним можно испытать бинокль или подзорную трубу. Приложение 1 показывает в Плеядах звезды до 11m. Этого достаточно для испытаний труб диаметром до 75-80 мм. Зная, что в шаровом скоплении М 13 в созвездии Геркулеса имеется около 30 звезд ярче 13,6m, можно испытать и 150-миллиметровый телескоп. В его поле зрения должно быть видно не только туманное пятно скопления, но и “мелкая звездная пыль” внутри него.

Нужно ли говорить, что для подобных испытаний нужны ночи с исключительно прозрачным и черным небом, когда невооруженным глазом видны звезды до 6,2—6,5m.

 

Предыдущий параграф

Глава первая

Следующий параграф