تراش آینه و ساخت تلسکوپ قسمت سوم: ویژگیهای اساسی تلسکوپ
تلسکوپ چه کار انجام میدهد؟ چه انتظاری از یک تلسکوپ داریم؟ چه تلسکوپی برای ما مفیدتر است؟
برای پاسخ به پرسشهای فوق، نیاز به مرور ویژگیهای اساسی تلسکوپ داریم. مرور این موارد، همچنین در انتخاب مشخصات اولین و ساده ترین آینهای که خواهیم تراشید، راهگشا خواهد بود.
گشودگی یا قطر دهانه(Aperture) تلسکوپ بازتابی
دو کار عمده یک تلسکوپ صرفنظر از نوع و ساختار آن، اول فراهم کردن بزرگنمایی و سپس فراهم آوردن توان جمعآوری نور است.
گشودگی دهانه تلسکوپ شکستی
بزرگنمایی عبارتست از افزایش اندازه زاویهای اجرامی که با تلسکوپ میبینیم. به عنوان مثال ماه با چشم غیرمسلح کوچک بوده و چنانچه دست خود را به سمت ماه بصورت کشیده دراز کنیم اندازه ظاهری ماه کمتر از نوک یک انگشت را پوشش میدهد. ولی با بزرگنمایی 50x تلسکوپ، زاویهای به اندازه یک توپ فوتبال پوشش داده میشود که در فاصلهای به اندازه طول دست و بازو قرار گرفته باشد.
بزرگنمایی
فاصله کانونی شیئی تقسیم بر فاصله کانونی چشمی برابر بزرگنمایی تلسکوپ است.
در این تصویر فاصله کانونی شیئی( که یک آینه مقعر است) یعنی از سطح آینه و در راستای محور نوری تا Fo (ویا از سطح آینه مقعر تا F’o) ,تقسیم بر فاصله کانونی چشمی، یعنی از مرکز عدسی چشمی تا F’o، برابر است با بزرگنمایی.
بزرگنمایی تلسکوپ از تقسیم فاصله کانونی شیئی بر فاصله کانونی چشمی بدست میآید. این طور به نظر میرسد که هرچه فاصله کانونی شیئی بزرگتر و از آن چشمی، کوچکتر باشد، بزرگنمایی بیشتر و بیشتر میشود. گرچه این از نظر تئوری صحیح است ولی در عمل فقط تا حدی صحیح است و از حدی به بعد، که وابسته به قطر شیئی است، مفید نبوده و در مواردی حتی مضر خواهد بود. علت آن این است که بزرگنمایی بدون افزایش قدرت تفکیک، سبب کاهش وضوح تصاویر میشود.
از طرفی بسیاری از اجرام نجومی بسیار کم نور هستند و با بزرگنمایی، نور کم این اجرام در وسعت بزرگنمایی شده توسط تلسکوپ، توزیع شده، باز هم کم نورتر میشوند به حدی که ممکن است حتی دیگر قابل مشاهده نباشند. این حد باز هم به وسعت سطح شیی بستگی دارد.
از طرفی با بزرگنمایی بیشتر، میدان دید تلسکوپ کوچکتر و کوچکتر میشود و مثلا در بزرگنمایی بیشتر از 100xفقط قسمتی از سطح ماه دیده میشود. در بزرگنماییهای بیشتر از500x قرار دادن اجرام نجومی در میدان دید بسیار کوچک تلسکوپ، فوقالعاده مشکل میشود.
قدرت تفکیک گودال های سطح ماه
عکس پایین با توان تفکیک پایین،جزئیات واضح نیستند.
عکس بالا با همان بزرگنمایی ولی توسط تلسکوپی با توان تفکیک بالاتر،جزئیات بیشتری با وضوح بیشتر مشاهده میشوند.
همچنین با بزرگنمایی، لرزشهای تلسکوپ ناشی از تماس دست یا جریان هوا، نیز بزرگتر میشوند و لذا در بزرگنماییهای خیلی زیاد نور کاهش مییابد مثلا یک ستاره، آن چنان میلرزد که رصد گر را ناامید میسازد. حداکثر بزرگنمایی مفید یک تلسکوپ ۵۰ برابر قطر شیئی آن به اینچ محاسبه میشود.
توان جمعآوری نور
بزرگنمایی فقط نیمی یا قسمتی از کار یک تلسکوپ است. اکثر اجرام نجومی چنان کم نورند که به سختی با چشم برهنه دیده میشوند و یا آن قدر کم نورند که اصلا با چشم قابل مشاهده نیستند.
یکی از مهمترین اعمال یک تلسکوپ این است که نسبت به چشم نور بسیار بیشتری از یک شی جمعآوری میکند و لذا با تلسکوپ، اجرام نجومی علاوه بر اینکه بزرگتر میشوند، پرنورتر نیز دیده میشوند.
قدرت جمعآوری نور در یک تلسکوپ عبارتست از نسبت سطح شیئی به سطح مردمک چشم انسان. قطر مردمک افراد جوان ۷ میلیمتر و در سن بیشتر از ۵۰ سالگی فقط ۵ میلیمتر خواهد بود. بهتر است به طور متوسط ۶ میلیمتر را برای قطر مردمک انسان به عنوان متوسط در محاسبات منظور کنیم. یک تلسکوپ با قطر شیئی ۶۰ میلیمتر ، ۱۰ برابر قطر مردمک بوده ، ۱۰۰ برابر چشم انسان نور بیشتری از یک شئ نجومی جمعآوری میکند.
در مقایسه با بزرگنمایی که معمولا کمتر از انتظار بسیاری از مردم است توان جمعآوری نور یک تلسکوپ بسیار بیشتراست. مثلا توان جمعآوری نور یک تلسکوپ 8 اینچ بیش از یک هزار و صد برابر از چشم انسان بیشتر است در که بزرگنمایی مفید آن حداکثر 400 میشود که از نصف توان جمع اوری نور آن کمتر است.
توان جمع آوری نور یک تلسکوپ جهت خنثی کردن کم نوری حاصل از بزرگنمایی لازم است.تلسکوپ به موازات میزان بزرگنمایی به علت توزیع نور جمع آوری شده، در یک سطح بزرگتر ،سبب کاهش نورانیت اجرام مشاهده شده میشود.
ولی اجرامی مثل ستارگان که با تلسکوپهای فعلی به هیچ وجه بزرگنمایی محسوسی ندارند، از موهبت افزایش نورانیت بهره وافر میبرند.
پرنورترین ستارهها به طور معمول قدر ۱ و کم نورترین آنها که با چشم انسان مشاهده میشود قدر ۶ دارد. به ازای هر 2.5 برابر افزایش در توان جمعآوری نور یک تلسکوپ، ستارگانی با یک قدر کم نورتر را میتوان رصد کرد. بنابراین با یک تلسکوپ ۶ اینچ که توان جمعآوری نوری در حدود ۶۲۵ برابر دارد، میتوان ستارگانی با قدر ۱۳ یعنی ۷ قدر کمنورتر از چشم غیرمسلح را مشاهده کرد.
توان تفکیک تلسکوپ یا رزولیشن
دو ویژگی اصلی تلسکوپ یعنی بزرگنمایی و توان جمعآوری نور بستگی به قطر آینه اصلی یا لنز شیِی آن دارد. هر چه دهانه بزرگتر باشد تلسکوپ هم در ظرفیت بزرگنمایی و هم درتوان جمعآوری نور و هم در قدرت تفکیک، قویتر است.
به عبارتی هرچه دهانه بزرگتر باشد تلسکوپ بهتر میتواند دو منبع نور نزدیک به هم را از هم تفکیک کند. این قضیه در مورد تفکیک جزئیات ماه و سیارات نیز صدق میکند. لذا هر چه دهانه بزرگتر باشد جزییات بیشتری از شی نجومی را میتوان دید.
بنابراین گشودگی دهانه یا قطر شیی مهمترین ویژگی موثر در کارآیی یک تلسکوپ است. وقتی در مورد یک تلسکوپ صحبت میکنیم صرفنظر از نوع آن اولین عبارتی که ذکر میشود، قطر دهانه است.
تهیه کننده: محمود یونسیان
محمود یونسیان متولد سال۱۳۴۲ هستم از نوجوانی و شروع دبیرستان به انجام آزمایشهای شیمیایی علاقمند شدم. از همان زمان به رسوب شیمیایی نقره بر شیشه و ساخت آینه مقعر برای تلسکوپ مجذوب شدم ولی به علت عدم علم کافی و نبود امکانات عملی نشد.
در حوالی سال ۷۲ با استفاده از لنز یک عینک و با کمک چشمی, یک دوربین کوچک سرهم کردم که به طور ظریف چالههای ماه را نشان میداد. سپس در آن سالها به کارگاههای محلی، تراش عدسی به ابعاد تا ۱۰ الی ۱۵ سانتیمتر و فاصله کانونی ۳۰ الی ۱۰۰ سانتیمتر از شیشه معمولی را سفارش میدادم و نیز یک لنز آکرومات ۸۰ میلیمتری خریداری و با آنها دوربینهای کوچکی ساختم. در سال ۷۷ با آینه مقعر ریشتراشی تلسکوپ کوچکی ساختم ولی هنگام مشاهده ماه، تصویر چندگانهای از ماه مشاهده میشد.
حوالی سال۸۷ با کمک یکی از دوستان اولین تراش یک آینه ۶ اینچ را شروع کردم ولی به علت عدم علم و تجربه کافی نتیجهبخش نبود. بنابراین ابتدا با جستجو در سایتهای اینترنتی و سپس جستجوی کتابهای مربوطه کم کم پیشرفتهای زیادی در تراش و پولیش و نیز سهموی کردن بدست آوردم. قبل از تکمیل اولین آینه و در اواخر سال ۹۰ به علت بیماری شدید کلیوی و دیالیز فعالیتهای عملی متوقف شد ولی به مطالعه بیشتر ادامه دادم. در اویل سال ۹۱ با راهاندازی یک وبلاگ به آدرس mirrorandtelescope.blogfa.com مطالبی را بطور منظم در مورد تراش و پولیش آینه منتشر نمودم. در سال ۹۳ بعد از پیوند کلیه و بهبودی، اولین آینه ۸ اینچ را با موفقیت قابل قبول سهموی کردم. بعد از کوتینگ آینه بقیه قطعات لازم را خریداری و تعدادی را شخصا ساختم و با سفارش ساخت پایه دابسونی تلسکوپ نسبتا خوبی تکمیل نمودم که ماه و سایر اجرام و کمربندهای استوایی مشتری و حلقه زحل را با آن رصد میکردم.
در سالهای بعد همچنان با مطالعه کتابهای دیگر و تجربههای بیشتر چندین آینه از ۵ تا ۱۴ اینچ جمعا حدود ۱۵ آینه کروی و سهموی تراش و صیقل دادم.
در سال ۹۷ نیز کانال تراش آینه و ساخت تلسکوپ @telescopemirrormaking را راهاندازی کردم.