При слабо увеличение нощното
небе изглежда наистина зашеметяващо. Само при него можем да оценим
великолепието на Плеядите, мъгливата шир на галактиката Андромеда или пък
крехките нишки на Дантелите. Слабото увеличение ни помага и да подскачаме от
звезда на звезда в опитите си да открием непознат обект от дълбокия космос.
Но можем ли да ползваме безкрайно малко увеличение? Можем ли да накараме
10-инчов телескоп да работи при увеличение 10х, като по този начин се
впуснем в широко поле, осеяно със слаби звезди? Отговорите на тези въпроси
ни водят към някои интересни и подценявани оптични истини.
Повече е по-малко
Единствената полза от слабото увеличение е широкото зрително поле. Каква
част от небето можем да видим зависи от само две неща - диаметъра на
диафрагмата на окуляра и фокусното разстояние на телескопа. Както можете да
видите и от снимката, диафрагмата е метален пръстен, който обикновено се
намира пред полевата леща на окуляра, но при някои сложни оптични схеми може
да бъде и между самите лещи. За да изчислим зрителното поле трябва просто да
разделим диаметъра на диафрагмата на окуляра на фокусното разстояние на
телескопа (и двете в едни и същи мерни единици) и да умножим разултата по
57.3. Нека вземем за пример окуляр с диафрагма 27 mm,
използван на телескоп с фокусно разстояние 500 mm.
В този случай зрителното поле ще е 3.1° -
достатъчно за да може да се види по-голямата част от мъглявината Северна
Америка. Практически погледнато 27 mm е физическия
максимум за диафрагмата на окуляр в 1.25-инчов формат. Следователно окуляр с
такава диафрагма ще дава максимално възможното поле, което може да се
постигне с 1.25-инчов окуляр.
Но какво да направим ако искаме още по-широко поле? Очевидния
отговор е преминаването към 2-инчово фокусиращо устройство. То ни дава
възможност да ползваме окуляри с диафрагма до 46 mm.
Използван с хипотетичния ни телескоп с фокусно разстояние 500
mm, такъв окуляр би дал необятните 4.7°
зрително поле - нещо приближаващо се към това, което би показал бинокъл.
Когато дойде момента да си изберем конкретен окуляр трябва да
имаме в предвид и други фактори. Ако например имате 4-инчов
f/8 рефрактор, оборудван с 2-инчово фокусиращо
устройство и търсите окуляр, който да ви даде максималното възможно поле ще
трябва да си вземете такъв с диафрагма 46 mm.
Разглеждайки рекламите из списанията или Интернет ще намерите поне два
окуляра, които имат такава диафрагма - 55 mm
Пльозл и 40
mm широкоъгълен. И двата ще дадат 3¼°
поле, тогава кой е по-добрият избор? С Пльозл окуляра ще имаме увеличение
14.8х, срещу 20.3х за широкоъгълния окуляр. Тази разлика в увеличенията се
оказва твърде важна, но за да разберем защо трябва да знаем диаметъра на
резултатната изходна зеница.
Изходна зеница
Изходната зеница (позната и като диск на Рамсден) е просто образа на
обектива на телескопа, формиран от окуляра. Тя се изчислява като се раздели
апертурата на телескопа (в mm) на увеличението.
Пльозл окулярът от предишния ни пример би дал изходна зеница 6.9
mm (102/14.8); широкоъгълният окуляр би дал
изходна зеница 5 mm. Тъй като и двете стойности са
под 7-милиметровата граница, която се смята за максималната, изпозваема от
адаптираното към тъмнина око, разликата в гледката ще е, че през 40
mm окуляр небето ще е леко по-тъмно. По-тъмния фон
би направил обектите от дълбокия космос по-забележими. Като общо правило
може да се спомене следното: окулярът, който комбинира възможно
най-широкото поле с най-силно увеличение е оптимален за наблюдения с малки
увеличения.
Но каква би била ситуацията ако имахме друг телескоп,
инструмент с по-късо фокусно разстояние, изработен специално за обзорни
гледки? Тези обзорни телескопи често сa
f/5 или дори по-малко. Ако имахме 6-инчов
f/4 с 2-инчово фокусиращо устройство бихме могли
да получим максимално зрително поле, достигащо 4.33°
- но има една уловка. Ако ползвахме 55 mm Пльозл
или 40 mm широкоъгълен окуляр щяхме да получим
изходни зеници съответно 13.8 mm и 10
mm. Ако зеницата ни се отваря до 7
mm (че повече накъде ;-), няма да можем да се възползваме от пълната
светлосъбираемост на телескопа ни. Всъщност 55 mm
окуляр превръща 6-инчовия ни телескоп в нещо като 3-инчов!
Можем да измерим изходната зеница на всеки окуляр с линийка. Ползването на
лупа спомага да разчетем по-точно показанието.
Как да разберем кой окуляр би дал най-слабото увеличение като същевременно запазва пълната светлосъбираемост на телескопа? Можем да изчислим колко mm e най-дългофокусният окуляр, използваем за конкретен иструмент като умножим светлосилата му по размера на напълно разширената ни зеница. Ако искаме 7 mm изходна зеница и максимално зрително поле при ползването на примерния ни 6-инчов f/4 телескоп, ще трябва да си намерим окуляр с диафрагма 46 mm и фокусно разстояние 28 mm (4х7 mm). Но ако разгледаме графиката ще видим, че такъв окуляр трябва да има видимо зрително поле от порядъка на 93-94°. Доколкото знам никой не прави такъв звяр. Най-доброто, което можем да направим е да си намерим 28 mm окуляр с възможно най-голяма диафрагма.
Предходния пример ни дава
второто общо правило: ефективната апертура на телескопа поставя
ограничение над максималното зрително поле. Казано с други думи, не
винаги можем да получим това, което искаме. Понякога, по-време на клубните
сбирки, идва момент, в който някой започва да се чуди как би изглеждало
нещо, като галактиката Андромеда, погледнато през известния Паломарски
200-инчов f/3.3
рефлектор. Всъщност гледката би
била доста отчайваща. Ако 200-инчовият бъде оборудван с окуляр, даващ 7
mm изходна зеница, то най-доброто, което бихме
получили е мижаво зрително поле от порядъка на 9' - това би стигнало да
видим само ядрото на галактиката и то при 726х - увеличение, което
атмосферата едва ли би позволила.
С масово достъпните окуляри просто е невъзможно да получим
поле, по-голямо от около 3°
при апертура 6", без оглед на светлосилата. А ето и още един факт, който не
е толкова очевиден: ако телескопът ви е оборудван с 2-инчово фокусиращо
устройство, то не е необходимо той да е по-светлосилен от f/6, за да може да постигне максималното за апертурата си поле. Защо
ли? Защото наличните в момента окуляри, които комбинират 46
mm диафрагма и минимално фокусно разстояние са 42
mm модели с видимо поле около 70°.
Ако се върнем към формулата за изходната зеница и фокусното разстояние на
окуляра ще видим, че с f/6 телескоп можем да
получим 7 mm изходна зеница с 42
mm окуляр. И докато този окуляр има максималната
възможна диафрагма ще постигаме максималното възможно поле. Но има и друга
възможност. Можем да си вземем 31 mm окуляр с
видимо поле 82°, който има 42
mm диафрагма: Теле Вю 31 mm
Наглер Тип 5. Този окуляр дава 7 mm изходна зеница
при f/4.4 телескоп.
Получавайки повече с по-малко
Но какво да направим ако искаме наистина по-голямо зрително поле? Както
вече споменахме, единственият начин да получим повече поле е да използваме
по-малка апертура. Но това не означава, че трябва да имаме два телескопа. Да
кажем, че провеждаме по-голямата част от наблюденията си с 8-инчов
f/4.5 Добсън. Според гореспоменатата формула за да
получим 7 mm изходна зеница трябва да ползваме 32
mm окуляр (4.5 х 7). В повечето случаи единствения
2" 32 mm окуляр е някакво Ерфле, което дава поле
от порядъка на 1°
. Но какво да направим ако искаме да видим нещо наистина голямо - като
мъглявината Северна Америка, която се простира на повече от 3°?
Възможно ли е? Да - ако имате правилния окуляр - да кажем 40
mm широкоъгълен с диафрагма 46 mm. Можем да получим 2.9°
градуса с нашия Доб, но такъв окуляр би имал изходна зеница почти
9 mm! Това намалява ефективната апертура на
телескопа ни до 6¼". Това не е ли по-добро решение от
носенето на втори телескоп, с апертура 6", само за да получим по-широко
поле? Определено 40 mm окуляр заема доста по-малко
място в колата.
Досега в изчисленията си използвахме 7
mm
изходна зеница, но това може да не е правилната стойност за всеки. Всъщност
зениците на повечето възрастни не се отврят толкова широко - 6 или 5
mm са по-вероятната стойност. Можем да измерим
размера на напълно разширената си зеница като си направим снимка на тъмно,
пред огледало, държейки прозрачна линийка пред окото си (зеницата няма да се
свие значително за времето на включване на светкавицата на фотоапарата.
Можем да ползваме получения резултат за да направим по-точни изчисления.
Без оглед на това колко се разширяват зениците ни, в
практиката можем да използваме телескопа си при каквато и да е изходна
зеница за
да получим най-голямото възможно поле, като единствения
ограничаващ фактор остава диафрагмата на окуляра. Има и още едно нещо, което
собствениците на телескопи с вторично огледало тябва да имат в предвид. С
увеличаването на изходната зеница на телескопа отвъд размера на зеницата,
площта, заемана от централната обструкция ще нарастне. Може да сте
забелязали този ефект ако сте наблюдавали през деня когато зеницата е доста
свита - силуета на вторичното огледало се появява като дразнещо тъмно петно
в центъра на образа. Това може да се получи и през нощта ако изходната
зеница е значително по-голяма от очната зеница.
Връщайки се към предишния ни пример - ако нашия 8-инчов
f/4.5 телескоп има 30% централна обструкция (което
е твърде вероятно при такъв тип инструмент), сянката на вторичното ще бъде
30% от диаметъра на изходната зеница. С други думи 2.7 mm
от 9-милиметровата изходна зеница на 40 mm ни
окуляр ще бъдат блокирани. Но проблемът е дори по-сериозен. Ако зеницата ни
се отваря само до 5 mm, тези 2.7
mm обструкция стават доста по-значими и вредящи. За разлика от
рефракторите и другите телескопи без вторично огледало, наличието на такова
ограничава възможноста да ползваме прекалено ниски увеличения с бързи Нютони
и други системи, ползващи вторично огледало.
След като разберем характеристиките на окулярите и телескопа
си, както и ограниченията на очите си, ще можем напълно да се възползваме от
възможностите на телескопа ни. Досега не споменахме нещо, чиято важност не
бива да се пренебрегва - важността на оптичното качество на окулярите.
Въпреки че е полезно да си говорим за теоретични постановки и
характеристики, не трябва да забравяме и реалния свят - най-голямото
възможно поле не е същото като най-голямото използваемо поле. Ако
звездите в голяма част от полето изглеждат зле, тогава какво сме спечелили?
Има причина окулярите с големи видими полета да са с повече елементи и да
струват повече от тези с по-ограничени полета. Както винаги, най-правилната
политика е да изпробвате преди да купувате.
Gary Seronik
Sky & Telescope Magazine October 2004 125-128 стр.
Sky Publishing Corporation