Dalekozor

Dalekozor.

Presjek kroz dalekozor koji koristi Schmidt-Pechanovu prizmu:
1 - objektiv 2 - Schmidt-Pechanova prizma 3 - okular.

Kopija Newtonovog reflektora iz 1672.

Veliki Refraktor (68 cm) u zvjezdarnici Sveučilišta u Beču.

Najveći optički teleskop na svijetu je europski Vrlo veliki teleskop (VLT) u Čileu. Čine ga četiri 8,2 metarska teleskopa.

Galilejev dalekozor je vrsta refraktora kojemu je objektiv sabirna (konveksna) leća, a okular rastresna (konkavna) leća.

Meridijanski krug u Kuffnerovoj zvjezdarnici u Beču.

Veliki Newtonov reflektor.

Najveći je satelitski reflektorski teleskop Hubbleov svemirski teleskop, sa zrcalom promjera 2,4 metra. Svemirski teleskop Hubble je katadiopter tipa Ritchey-Chrétien.

Gregorian teleskop iz 1735.

Cassegrainov reflektor.

Schmidt-Cassegrainov katadiopter.

Dalekozor je optički instrument za promatranje udaljenih predmeta, koji se kroz njega vide pod većim vidnim kutom, a to stvara dojam da se udaljenost predmeta smanjila. Prema tome da li se zrake svjetlosti u dalekozoru lome ili reflektiraju, dalekozori se dijele u dioptričke, katoptričke i katadioptričke. Prvi dalekozor konstruirao je vjerojatno u Italiji oko 1590. Giambattista della Porta. Saznavši za to otkriće, izradio ga je i Galileo Galilei i opisao način njegove izradbe. Godine 1609. otkrio je Galilei s pomoću dalekozora Jupiterove satelite, Saturnov prsten i pjege na Suncu. Po Keplerovoj teoriji o dalekozoru (1611.) izgrađen je prvi astronomski (Keplerov) dalekozor (teleskop), koji se u astronomiji održao do danas. Kako bi izbjegli aberaciju leća, astronomi su umjesto leće počeli stavljati sferno udubljeno zrcalo. Takvim dalekozorom (reflektorom), koji je sam konstruirao, prvi je promatrao nebo Isaac Newton (1671.). Prvo veliko zrcalo za reflektore s promjerom od 122 cm i žarišnom daljinom od 10 m izradio je William Herschel (1756.). U današnje doba za astronomske svrhe grade se uglavnom samo golemi reflektorski teleskopi, i to s paraboličnim zrcalima. Takvim su instrumentima u naše doba omogućeni novi prodori u daljine svemira.

Dalekozor s prizmama

Podrobniji članak o temi: Dvogled

Dalekozor s prizmama je tako konstruiran da se pomoću dviju prizama dobije uspravna slika. Na katetnim plohama svake prizme vrši se dvaput totalna refleksija zrake koja dolazi od objektiva, pa se slika okrene i postane uspravna. Zraka izlazi iz okulara paralelno pomaknuta prema svojem prvobitnom položaju. Ovaj dalekozor je binokularni, pa se može gledati s oba oka. Objektivi su jače razmaknuti od okulara, čime se postiže plastičnost, a duljina dalekozora je malena.

Svjetlosna jakost dalekozora

Podrobniji članak o temi: Svjetlosna jakost

Za dobro i jasno gledanje kroz svaki dalekozor važno je njegovo povećanje, jasnoća slike i vidno polje. Dalekozori prizmatične konstrukcije znatno su kraći od Galilejevih, a uz to i širi, omogućuju veća povećanja, a vidno polje im je do 3 puta veće. Na gornjoj strani dalekozora s prizmama označeno je povećanje i otvor objektiva u milimetrima. Na primjer 6 X 30, što znači da je povećanje 6 puta, a otvor objektiva 30 mm. Ima dalekozora s prizmama s raznim povećanjima od 3 do 12 puta, već prema svrsi za koju su određeni.

Kroz objektiv svakog dalekozora ulaze zrake svjetlosti, pa što je on širi, ući će u njega više svjetlosti i slika će biti jasnija i oštrija. Međutim kod sve većeg povećanja slika bi bila sve manje i manje jasna. To je zbog toga što se pri većem povećanju ista količina svjetlosti razdijeli na veću površinu slike. Odatle vidimo da treba povećanje, jasnoću i vidno polje dalekozora dovesti kod konstrukcije dalekozora u takav uzajamni sklad da slika bude što jasnija, a vidno polje dovoljno za onu svrhu za koju je dalekozor određen.

Jasnoća slike ovisi o takozvanoj svjetlosnoj jakosti objektiva. Svjetlosna jakost objektiva ovisi o promjeru leće d i o žarišnoj daljini f. Što je veći promjer leće prema žarišnoj daljini, to je veća svjetlosna jakost objektiva, jer će u dalekozor ući više zraka svjetlosti. Imaju li dva objektiva isti promjer, onda je za svjetlost jači objektiv manje žarišne daljine. Imaju li pak jednake žarišne daljine, jači je za svjetlost objektiv većega promjera.

Svjetlosna jakost F objektiva izražava se omjerom:

[math]\displaystyle{ F = \frac{d}{f} }[/math]

taj se omjer zove relativni otvor objektiva. Ako je na primjer promjer leće 10 mm, a žarišna daljina 120mm, onda je relativni otvor objektiva:

[math]\displaystyle{ \frac{d}{f} = \frac{10}{120} = \frac{1}{12} }[/math]

Što je manji nazivnik, to je veća svjetlosna jakost objektiva. Ako je na primjer svjetlosna jakost objektiva 1 : 6,3 to znači da je kod promjera leće od 10 mm žarišna daljina 63 mm. Najveća dosada postignuta svjetlosna jakost objektiva je 1 : 1,5 za fotografske kamere, a 1 : 0,9 za kino projektore.

Optički teleskop

Optički teleskop sastoji se od objektiva i okulara povezanih s pomoću cijevi (tubusa) i, po potrebi, od malog dalekozora (tražioca), uređaja za praćenje promjene položaja nebeskih tijela zbog rotacije Zemlje, te od uređaja za snimanje, analiziranje i pretvorbu slike u elektronički oblik. Najveći su optički teleskopi na Zemlji: Južnoafrički Veliki Teleskop (eng. Southern African Large Telescope), promjera 11 metara, postavljen 2005. u Južnoafričkoj Republici; GTC (špa. Gran Telescopio Canarias), promjera 10.4 metra, postavljen 2006. na Kanarskom otoku La Palma; Keck 1 i Keck 2 (Teleskopi Keck), promjera 10 metara, postavljeni 1993. i 1996. na Havajskom otoku Hawaii (Opservatoriji Mauna Kea), i četiri Vrlo velika teleskopa ili VLT (engl. Very Large Telescope), promjera 8.2 metra, postavljena 1998., 1999., 2000. i 2001. u pustinji Atacama u Čileu (Europski južni opservatorij). U Hrvatskoj optički teleskopi su u zvjezdarnicama u Zagrebu, Višnjanu, Tićanu, Puli i dr., uglavnom služe za edukaciju i popularizaciju astronomije.

Posebnu vrstu optičkih teleskopa čine teleskopi za promatranje Sunca, koji se rabe danju, obično su robusne izvedbe i nepokretni, a svjetlost se usmjerava prema pretvorniku slike u elektronički oblik s pomoću celostata (moderniji oblik heliografa). Najveći je Sunčev teleskop McMath-Pierce (eng. McMath-Pierce Solar Telescope) promjera 1.6 metra, postavljen 1962. u Arizoni, SAD, a u Hrvatskoj Opservatorij Hvar. Opservatorij Hvar Geodetskoga fakulteta Sveučilišta u Zagrebu je zvjezdarnica za astrofizička istraživanja, smještena iznad grada Hvara (visina smještaja kupola između 173 i 245 metara nad morem). Otvoren je 1972. i u njem se obavljaju istraživanja u području fizike Sunca, fotometrije zvijezda, posebno promjenljivih zvijezda razreda Be, te se istražuju zvjezdani skupovi i galaktike. Za opažanje Sunca služi dvostruki teleskop; jednim se snima fotosfera (otvor leće 217 mm, žarišna duljina 2450 mm), a drugim kromosfera (130 mm, odnosno 1950 mm), koja se snima s uskopojasnim spektralnim filtrom. Za opažanje zvijezda koristi se reflektor Cassegrainova sustava, otvora 65 cm, te od 1997. zajednički austrijsko-hrvatski teleskop, sa zrcalom promjera 1 m, također tipa Cassegrainova reflektora.

Najpoznatiji optički teleskop u svemiru je Svemirski teleskop Hubble. Hubbleov svemirski teleskop (po Edwinu Hubbleu) je prvi veliki teleskop na umjetnom satelitu u gotovo kružnoj putanji na visini od 600 km. Konstrukcija sadrži Cassegrainov reflektor s glavnim zrcalom promjera 2.4 m. Postavljen je 1990., a pogrešno izvedena optika popravljena je 1993. izravno u putanji. S kamerama za snimanje slika u više spektralnih područja s pomoću spektrografa, namijenjen je proučavanju površina planeta, zvijezda, međuzvjezdanoga materijala i galaktika. Dobivaju se slike s velikom moći razlučivanja kutova (0,1") i spektri velike moći razlučivanja.

Refraktorski teleskop

Refraktorski teleskop je s optičkom lećom kao objektivom. Prvi refraktori imali su jednostavne leće s pogrješkama. Veće akromatske leće izrađivane su od 18. stoljeća, pošto je Joseph von Fraunhofer svladao tehniku izradbe optičkih stakala. Najveći objektiv, promjera 102 cm, ima Zvjezdarnica Yerkes u SAD-u. Refraktori su omiljeni za vizualna opažanja u amaterskoj astronomiji; upotrebljavaju se za opažanje Sunca i u astrometriji.

Galilejev dalekozor

Galilejev dalekozor je vrsta refraktora kojemu je objektiv sabirna (konveksna) leća, a okular rastresna (konkavna) leća. Galilejev dalekozor se sastoji od sabirne leće s velikom žarišnom daljinom i rastresne leće s malom žarišnom daljinom. Prva leća služi kao objektiv, a druga kao okular. Pri promatranju predmeta namjesti se razmak leća tako da se stražnje žarište jedne i druge leće podudara. Ako je f₁ žarišna daljina objektiva, a f₂ žarišna daljina okulara, onda je razmak objektiva i okulara:

[math]\displaystyle{ l = f_1 - f_2 }[/math]

a to je ujedno duljina dalekozora. Objektiv od sitnog dalekog predmeta načini realnu i obrnutu sliku. No prije negoli ta slika nastane, udare zrake na okular. Za okular je zamišljen (imaginaran) svjetli predmet od kojeg nastane prividna (virtualna), uspravna i povećana slika.

Meridijanski krug

Meridijanski krug je najvažniji instrument za određivanje koordinata zvijezda (deklinacija i rektascenzija) s najvećom točnošću, te za mjerenje zvjezdanoga vremena. Postavlja se u altazimutnoj montaži, tako da se može pomicati duž nebeskoga meridijana, pa se zvijezde promatraju pri prolazu kroz taj meridijan.

Pasažni instrument

Pasažni instrument (prema franc. passage: prolaz) je astrometrijski teleskop za određivanje vremena i koordinata nebeskih tijela. Postavlja se na osovinu u smjeru istok–zapad, te se pokreće samo u smjeru sjever–jug. Objekti se promatraju pri prolazu kroz nebeski meridijan. Koristi se sve rjeđe, jer je od njega svestraniji i precizniji meridijanski krug.

Univerzalni instrument

Univerzalni instrument je vrsta teleskopa s altazimutnom montažom koji služi za mjerenje kutne visine i azimuta nebeskih tijela (horizontski koordinatni sustav). Posebnost mu je u tome što je okularni dio teleskopa u vodoravnoj osi okomit na objektivni dio, tj. na smjer promatranja i na visinski krug. Za očitavanje kutne visine i azimuta služe okomiti i vodoravni krug s preciznom kutnom podjelom koja se očitava s pomoću mikroskopa. Teodolit je oblik prijenosnog univerzalnog instrumenta.

Vertikalni krug

Vertikalni krug je astrometrijski teleskop za vrlo točno mjerenje kutne visine nebeskih tijela. Učvršćen je tako da se pokreće u bilo kojoj vertikalnoj ravnini.

Zenitni teleskop

Zenitni teleskop je astrometrijski teleskop za vrlo točno mjerenje razlika zenitnih daljina zvijezda i određivanje zemljopisne širine. Jednostavno postavljanje u vertikalnoj ravnini dopušta korištenje zrcala velike mase. Koristio se za mjerenje kolebanja zemljopisnog pola, što su danas preuzela mnogo točnija radioastronomska mjerenja položaja kvazara. Veliki zenitni teleskop s udubljenom površinom rotirajuće žive kao zrcalom (promjera 6 m i mase oko 3 tone) izgrađen je 2004. u Kanadi (70 km istočno od Vancouvera). Koristi se za astrofizička promatranja (mjerenje crvenoga pomaka galaktika i kvazara, te za otkrivanje dalekih supernova).

Reflektorski teleskop

Podrobniji članak o temi: Reflektorski teleskop

Reflektorski teleskop je teleskop kojem je objektiv zrcalo (primarno zrcalo), a razlikuju se prema položaju i svojstvima sekundarnog zrcala i ostalih elemenata kojima se svjetlost dovodi u položaj povoljan za gledanje, snimanje (registriranje) ili spektralnu i polarizacijsku analizu svjetlosti. Tako postoje Gregoryjevi, Newtonovi, Cassegrainovi, Nasmythovi, Ritchey-Chrétienovi načini postave. Reflektori su najveći teleskopi jer su zrcala optički i mehanički pogodnija, upotrebljavaju se u infracrvenom, vidljivom i ultraljubičastom području, a na satelitima se rabe i za stvaranje slike rendgenskih izvora. Najveće cjelovito zrcalo promjera je 8 metara, a mozaik-zrcalo sastavljeno od heksagonalnih elemenata promjera je 10 m (Teleskopi Keck na Havajima). Najveći je satelitski teleskop Hubbleov svemirski teleskop, sa zrcalom promjera 2,4 m. Nove generacije teleskopa upotrebljavaju aktivnu optiku (dijelovi tankog ili mozaičnog zrcala pomiču se servo polugama radi podržavanja točnog oblika površine) i tzv. adaptivnu optiku (optički se prate nehomogenosti u atmosferi pred teleskopom, a njihov se utjecaj u dijelovima sekunde kompenzira malim savitljivim zrcalom postavljenim na put zraka). Svojstva teleskopa znatno se poboljšavaju novim tehnikama detekcije (elektronički uređaj CCD, zapravo poluvodička fotografija) i računalnom obradbom slike, koja također omogućuje automatsko dobivanje podataka. Kombinacija refraktora i reflektora (Schmidtova i Maksutovljeva izvedba) omogućuje konstrukciju s velikim vidnim poljem, što je pogodno za astrografe, a imaju i široku primjenu kao teleobjektivi.

Newtonov reflektor

Podrobniji članak o temi: Newtonov reflektor

Kako bi izbjegao kromatsku aberaciju u lećama, za koju je smatrao da se ne može ukloniti, Isaac Newton je 1668. konstruirao prvi teleskop s konkavnim zrcalom. Teleskop, koji je 1671. prilikom primanja u članstvo darovao Royal Societyju, čuva se do danas. Najveći suvremeni teleskopi koriste konkavna zrcala.

Gregorian reflektor

Gregorian reflektor se sastoji od dva ogledala: primarno veliko ogledalo (konkavni paraboloid) skuplja svjetlost i dovodi ga skoro u žarište, da bi da sekundarno malo ogledalo (konkavni elipsoid) reflektirao nazad, kroz otvor u centru primarnog ogledala, do okulara. U Gregoryjevu teleskopu s provrtanim paraboloidnim zrcalom, opisanim u djelu Napredna optika (Optica Promota, 1663.), sekundarno je zrcalo elipsoidno udubljeno, čime se dobiva uspravna slika. Zbog maloga vidnog polja nije ušlo u širu upotrebu. Ova konstrukcija je uglavnom istisnuta sa Cassegrainovim reflektorom, ali za astronome amatere ipak je lakše izraditi Gregorian teleskop, jer je lakše napraviti i testirati sekundarno malo ogledalo. Gregorian reflektor je vrsta reflektorskog teleskopa, koji je konstruirao škotski matematičar i astronom James Gregory u 17. stoljeću, a prvi je sagradio Robert Hooke 1673. Jedino prije toga je napravljen Newtonov reflektor, kojeg je sagradio Isaac Newton, 1668.

Cassegrainov reflektor

Cassegrainov reflektor je dalekozor nazvan po francuskom svećeniku Laurentu Cassegrainu (oko 1629. — 1. rujna 1693.), koji ga je izumio 1672. Svjetlost odbijena od paraboloidnog objektiva (glavnoga zrcala) pada na otklonsko zrcalo oblika hiperboloida, od kojega se pak odbija tako da prođe kroz otvor glavnog zrcala u žarište. Primjenjuje se u astronomiji i kod fotografskih teleobjektiva.

Katadiopteri

Katadiopteri za skupljanje svjetlosti koriste sustav leća i zrcala. Takva konstrukcija omogućava veliku žarišnu daljinu unutar relativno kratke optičke cijevi. Ovisno o položajima leća i zrcala postoje mnoge vrste katadioptera. U amaterskoj astronomiji najčešće se koriste Schmidt-Cassegrain, Maksutov-Massegrain te Ritchey-Chretien. Najveći svjetski teleskopi su većinom katadiopteri. Svemirski teleskop Hubble je katadiopter tipa Ritchey-Chrétien.

Schmidtov teleskop

Schmidtov teleskop  je refleksijski teleskop koji se sastoji od sfernoga zrcala i leće oblikovane tako da korigira sfernu aberaciju zrcala čime se postiže veliko vidno polje bez kome, astigmatizma i distorzije (aberacija). Izumio ga je estonsko-njemački optičar Bernhard Schmidt 1930. Koristi se za snimanje velikih područja nebeske sfere. Astrograf je astronomski instrument širokoga vidnog polja namijenjen fotografiranju neba radi određivanja koordinata položaja nebeskih tijela, izradbe zvjezdanih karata, te otkrivanja planetoida, meteoroida, kometa, promjenljivih zvijezda, supernovih i drugo. Većina su istraživačkih astrografa Schmidtovi teleskopi.