ЧЕТЫРЕ ЖИВУЧИХ МИФА О ТЕЛЕСКОПАХ
Гари Сероник
Быть может, вы уже это слыхали, однако... Вот несколько идей, выглядящих весьма правдоподобно, но на самом деле – далеких от истины.
Где бы любители астрономии ни встречались – будь то в Сети или в поле – качество телескопов остается предметом горячего обсуждения.
Эти энтузиасты собрались на конференцию под Риверсайдом в Южной Калифорнии.
Фото S&T - Dennis di Cicco.
Любители астрономии – общительный народ. И на клубных собраниях, и в интернете они щедро делятся идеями и опытом наблюдений, частенько сдабривая это хорошим юмором. Как много новичков получило пользу от такого свободного обмена идей! Но у медали есть и обратная сторона. Эта среда представляет питательную почву для разного рода небылиц, которые широко распространяются и разрастаются, причем часто принимаются на веру. Я выбрал четыре весьма распространенных и живучих мифа о телескопах. Каждый из них содержит зерно истины. Но в целом они – ложные, и поэтому могут привести хозяина телескопа к бесплодным действиям, напрасным расходам или излишнему беспокойству.
Миф 1. «Зеркала из пирекса лучше обычных»
Сердце рефлектора – главное зеркало – может быть сделано как из обычного стекла, так и из пирекса. Из обоих материалов получаются прекрасные зеркала. Так почему обычно считается, что астроситалловые зеркала превосходят обычные? Тому есть две важные причины.
Во-первых, поскольку обычное зеркальное стекло дешевле, то предполагается его более низкое качество: что заплатишь – то и получишь, не так ли? Однако, в действительности стоимость материала составляет весьма малую часть цены зеркала телескопа. Гораздо дороже обходится превратить кусок стекла в работоспособную оптическую деталь.
Во-вторых, пирекс, в отличие от обычного стекла, обладает очень малым тепловым расширением. Это значит, что зеркало из пирекса менее склонно к деформациям при наличии разницы температур стекла и окружающего воздуха. Сверхточная поверхность такого зеркала меньше искажается, когда телескоп попадает из теплого помещения в ночной холод. | | 
Пирекс или зеркальное стекло? По фотографии вы, быть может, и сумеете определить материал – но только не в окуляр. Фото S&T - Craig Michael Utter. |
Эта меньшая чувствительность к перепаду температур дает также преимущества при тщательной фигуризации (или ретушировании) полированной поверхности зеркала. При обработке выделяется теплота вследствие трения между полировальником и зеркалом. Поскольку эта теплота приводит к меньшей деформации пирекса, чем обычного стекла, мастеру не приходится выжидать слишком долго для испытаний зеркала перед последующим этапом обработки. Предполагая, что при серийном выпуске изготовитель стремится сократить затраты времени, некоторые любители заключают, что зеркала из пирекса в этом смысле выигрывают перед обычными.
Звучит весьма логично, но я не нашел тому ни одного подтверждения, испытав за многие годы десятки зеркал. На самом деле, опубликованные результаты последних испытаний шести 8-дюймовых «добсонов» (Sky & Telescope, январь 2000, с. 60) не обнаруживают никакой связи между типом стекла и оптическим качеством зеркала. В данном случае выбор материала важен для изготовителя, а не для пользователя. Если вы производите зеркала, то пирекс показывает свои преимущества, но если вы просто покупаете зеркало, то свойства пирекса не играют никакой роли.
«Но разве зеркала из пирекса не остывают быстрее обычных»? Да, это так, но различие почти неощутимо для большинства зеркал любительских телескопов. Теоретически пирекс остывает примерно на 20 процентов быстрей зеркального стекла. Но другие факторы – особенно толщина зеркала и конструкция оправы – куда более важны.
Астроном и изобретатель Алан Эдлер наглядно показал, что активное охлаждение зеркала
является одним из способов улучшения качеств рефлектора, независимо от материала его
главного зеркала. На рисунке показаны два вентилятора от компьютера, обдувающие
8-дюймовое зеркало из обычного стекла толщиной 22 мм. Фото S&T - Craig Michael Utter.
Есть еще одна причина, по которой разница в типе стекол малосущественна: главный враг во время термостабилизации – это конвективные потоки теплого воздуха вокруг главного зеркала. В статье Брайана Грира (Sky & Telescope, сентябрь 2000, с. 125) показано, что ни одно зеркало, независимо от типа стекла, не может показать свои возможности, пока не успокоится этот «пограничный слой». Температурные деформации зеркала влияют существенно меньше, чем конвекция в пристеночной зоне. Обдув главного зеркала – в идеальном случае с помощью вентиляторов, показанных на рисунке – помогает быстро справиться с этой проблемой.
Вывод? Пирекс теоретически немного лучше обычного стекла, но на практике вентиляция трубы гораздо важней.
Миф 2. «Крупные телескопы более чувствительны к засветке, чем маленькие»
Эта сплетня не имеет под собой никакого основания, но легко догадаться, как она возникла. «Логика» этого мифа в том, что крупные телескопы действительно собирают больше света, чем малые. Следовательно, они собирают и больше нежелательного света, порожденного световым загрязнением. Это так, но реальная характеристика изображения – это контраст. Отношение яркостей объекта (к примеру, галактики М31) и фона не зависит от апертуры телескопа. Все телескопы в равной степени чувствительны к общей засветке неба. Вот почему преимущества крупных телескопов – проницающая сила и разрешающая способность – сохраняются и под темным, и под засвеченным небом.
Слева: поскольку контраст между объектом дипскай (подобно М42) и фоном не зависит от
апертуры, то даже на засвеченном небе большая апертура дает преимущество. Справа: на
темном небе все телескопы показывают себя по-настоящему. Фото S&T - Dennis di Cicco.
Миф 3. «Короткофокусным «ньютонам» требуется большее вторичное зеркало, чем длиннофокусным»
В 6-дюймовом f/9 «ньютоне» редактора Sky & Telescope Г. Сероника, предназначенном для планетных наблюдений, применяется
вторичное зеркало с малой осью размером всего 19 мм. Это показывает, что в длиннофокусном рефлекторе может употребляться
очень маленькая диагональ. Однако, малое центральное экранирование заставляет пожертвовать освещенностью на краю поля.
Диагональ большего размера лучше подойдет для обзора неба. Фото S&T – Gary Seronik.
Телескопостроители мучительно выискивают размер вторичного зеркала, подобно игрокам в гольф, подбирающим подходящий клуб. Вот им совет. Каждый, пытающийся определить размер вторичного зеркала «ньютона», может ознакомиться с моей статьей в августовском номере Sky & Telescope за 2000 г. (с. 120) и потом найти программу Алана Эдлера SEC. Эта программа показывает, что оптимальный размер вторичного зеркала весьма слабо зависит от относительного отверстия главного зеркала телескопа. Например, при прочих равных условиях, 1-дюймовое вторичное зеркало обеспечивает в 6-дюймовых рефлекторах с относительным отверстием от 1:4 до 1:10 практически одинаковую освещенность на краю поля – наиболее важный параметр, влияющий на выбор размера диагонали. Важное замечание: влияние размера вторичного зеркала слабо сказывается только при визуальных наблюдениях, а не в астрофотографии.
График показывает, как одно и то же диагональное зеркало работает в телескопах с различным относительным отверстием. В этом примере даны зависимости освещенности поля для четырех 6-дюймовых рефлекторов с 1-дюймовой диагональю. Хотя размер невиньетированного (полностью освещенного) поля изменяется, наиболее важная величина – освещенность на краю поля – сохраняется почти постоянной. Рис. S&T.
Это наглядно показано на рисунке. Диаметр невиньетированного поля у длиннофокусного рефлектора оказывается больше, чем у короткофокусного, однако падение освещенности к краю происходит у длиннофокусного более резко, стоит выйти за границу невиньетированной центральной зоны (в которую полностью попадает свет, собранный главным зеркалом). Что это значит для строителей длиннофокусных «ньютонов»? Если они стремятся избежать потерь света на краю поля, то им следует раздувать вторичное зеркало до размера, более подходящего светосильным короткофокусным инструментам.
Можно выбирать размер вторичного зеркала соответственно программе наблюдений. Наблюдатели планет изо всех сил стремятся сократить размер диагонали, дабы уменьшить дифракционные эффекты, порожденные центральным экранированием, тогда как наблюдателям переменных звезд больше сгодится увеличенная диагональ, создающая широкое невиньетированное поле, в котором можно надежно определять блеск переменных по звездам сравнения. Но в целом утверждение, что светосильные рефлекторы всегда требуют диагональ большого размера, а длиннофокусные - маленького, представляется чрезмерно упрощенным.
Миф 4. «Крупные телескопы более чувствительны к условиям наблюдений, чем маленькие»
Этот миф основан на опыте наблюдений планет, свидетельствующем о том, что большая апертура не дает ощутимого преимущества, если условия наблюдений не являются превосходными. Некоторые даже утверждают, что маленькие телескопы могут превзойти большие при посредственном состоянии атмосферы.
Я называю это мнение мифом по двум причинам. Во-первых, мои собственные наблюдения его не подтверждают. Во-вторых, никто не предложил данному эффекту правдоподобного объяснения. [ Многие авторы объясняют эффект характерным масштабом атмосферной турбулентности: если в малых телескопах изображение целиком «прыгает», то в больших – «замывается» - прим. пер.] Разрешение телескопа ограничивается слабейшим звеном цепи, включающем качество оптики, состояние атмосферы, конструкцию телескопа и опыт наблюдателя. Несомненно, отдельные небольшие телескопы могут показать лучшее изображение, чем крупные, но это легко может быть объяснено факторами, не имеющими ничего общего с состоянием атмосферы. В частности, большие рефлекторы сильней подвержены разъюстировке и дольше остывают.
Обе фотографии района кратера Ариадей были получены в течение одной минуты на одном и том же телескопе. Левый снимок сделан с низким разрешением, маскирующим влияние атмосферы, которое опытный наблюдатель обнаружит на правом снимке, выполненном с большим увеличением. Похожим образом объясняется разница между малыми и крупными телескопами: невысокое разрешение первых скрадывает влияние атмосферной турбулентности, заметное в большие телескопы, поскольку они способны разрешить более мелкие детали. Фото Г. Сероника.
Когда я впервые услыхал, что маленькие телескопы могут превзойти большие, то решил сам это проверить. В то время я в основном наблюдал в 12,5-дюймовый f/5 рефлектор с хорошей оптикой. Я смастерил 5-дюймовую внеосевую диафрагму, которую можно было легко установить спереди трубы, превращая ее в неэкранированный 5-дюймовый рефлектор. В течение нескольких лет я брал эту маску на каждые наблюдения и сравнивал виды планет в телескоп с полной апертурой и с диафрагмой. Я проделывал это при и отличном, и при удовлетворительном, и при отвратительном состоянии атмосферы. Ни разу диафрагмированный телескоп не показал больше деталей, чем труба полной апертуры.
Примечательно, что когда спокойствие атмосферы было ниже среднего, то внеосевая маска помогала получить эстетически более приятное изображение. Но это не означает появления большего числа деталей, хотя легко понять, почему может сложиться такое первое впечатление. Чаще всего я наблюдал с полной апертурой, поскольку даже при посредственных условиях случаются краткие моменты успокоения атмосферы, позволяющие разглядеть детали, просто недоступные телескопу с апертурной диафрагмой.
Верхушка айсберга
Представленные здесь мифы – лишь верхушка айсберга. Множество подобных небылиц сопровождается анекдотичными комментариями и ошибочными сравнениями. Чтобы разобраться в таких безосновательных утверждениях, лучше всего подкрепить теоретическую базу опытом непосредственных наблюдений. От этого, в конечном счете, выиграют все любители астрономии.
Гари Сероник – внештатный редактор журнала Sky & Telescope и опытный телескопостроитель.
Gary Seronik
Four Infamous Telescope Myths
(с) Sky & Telescope
перевод Михаила Ощепкова
oschepkov@mtu-net.ru
для сайта «Астрономия и телескопостроение»
|
Пользователь
Обновления
Доска объявлений
Астротека
Статьи - выбор категории
