Vyberáme zväčšenie pre váš teleskop

Ako vypočítame výsledné zväčšenie teleskopu? Ako na teleskope zmeníme zväčšenie? A je najväčšie zväčšenie to najlepšie? Poznáte pojmy zdanlivé a skutočné zorné pole? Čo všetko ovplyvňuje svetlo zo vzdialených vesmírnych objektov kým vôjde do vášho oka? Ako vypočítame clonové číslo teleskopu, Dawesovu medzu či svetelný zisk vášho teleskopu? Čo je to výstupná pupila? Aké sú mýty a zažité predstavy o teleskopoch? O tom všetkom vám v tomto článku vyrozpráva jeden z najpovolanejších, konštruktér svetoznámej značky špičkových okulárov TeleVue, pán Al Nagler...

Vyberáme zväčšenie pre váš teleskop

 

 

Sky & Telescope logo  

AUTOR:  AL NAGLER (autor je zakladateľom svetoznámej značky špičkových okulárov TeleVue)  

 
Preklad Roman Luhový, preložené a publikované s písomným súhlasom Sky & Telescope Magazine

 

Pozorovanie hviezd
Kompletná skúsenosť z pozorovania zahŕňa v sebe niekoľko prekážok na ceste medzi hviezdnou oblohou a výhľadom, ktorý nám poskytuje. Sú to najmä atmosféra, optika teleskopu a vaše oko.
Sky & Telescope illustration by Kevin Sartoris

Na aké veľké zväčšenie sa dokážete dostať? A aké je to najmenšie? Odpoveď závisí od množstva faktorov, kombinácia ktorých určuje rozsah prakticky využiteľných zväčšení. Tento rozsah však nie je konštantný, ale sa mení v závislosti od zrakových schopností pozorovateľa, apertúry a optického systému teleskopu, atmosferických podmienok a dokonca aj od typu a veľkosti pozorovaného objektu.

Zvážte komplexne túto pozorovateľskú skúsenosť: svetlo hviezd prechádza atmosférou Zeme, cez váš teleskop až do vášho oka. Každý úsek tejto trasy zohráva dôležitú úlohu v určení rozsahu zväčšení použiteľných v podmienkach konkrétneho pozorovania na konkrétnom teleskope. Poďme sa jednotlivým úsekom povenovať bližšie.

 

Náš zrak

Zrak je konštruktérskym zázrakom. Len sa nad tým zamyslite. Naše oko disponuje automatickou clonou, automatickým zaostrovaním, asférickou šošovkou, plochým zakriveným obrazom, chemickým zosilňovačom obrazu, stieračom "predného skla" a krytkou šošovky, a to všetko ako štandardné príslušenstvo. Nehovoriac o zázraku stereo videnia!

Aj keď naše oči nie sú dobre farebne vykorigované, všetky chyby odfiltruje náš mozog. Ostatné chyby či nedostatky sa rôznia od človeka k človeku. Našťastie tie najbežnejšie sú pri pozeraní cez teleskop vykompenzované.

Medzi najčastejšie chyby patrí astigmatizmus, ktorý sa dá vylepšiť okuliarmi alebo používaním stredovej časti zreničky. Názorný príklad: spojením palcov a ukazovákov na oboch rukách vytvorte štrbinu tvaru diamantu, čím budete tlačiť prsty viac proti sebe, tým bude otvor menší. Takýto otvor si priložte k oku a pravdepodobne uvidíte isté zlepšenie v rozlíšení a hĺbke ostrosti obrazu. Asi to bude vyzerať pri večernom stole pred spoločnosťou hlúpo, ale pomôže to keď si zabudnete okuliare a potrebujete vidieť na jedálny lístok.

Tým, ktorí trpia krátkozrakosťou alebo ďalekozrakosťou stačí pri používaní teleskopu zložiť okuliare, pretože teleskop sa dá zaostriť tak, že vykompenzuje tieto vady. Drobné čiastočky nachádzajúce sa v našich očných buľvách sa väčšinou stávajú problémom pri zväčšeniach vytvárajúcich malú výstupnú pupilu, ktorá zvýrazňuje ich viditeľnosť.

 

Naše teleskopy

Pri teleskopoch existuje 6 dôležitých faktorov, ktoré treba vziať do uváhy. Prvým je zväčšenie, a myslím tým uhlové zväčšenie. Svet vidíme v uhlových mierach. Cez teleskop zväčšujúci 50x sa nám bude 0,5° stupňový kotúč Mesiaca javiť ako 25° stupňový.

Na dosiahnutie malých zväčšení používajte okuláre s veľkou ohniskovou vzdialenosťou. Telekompresné šošovky skracujú efektívnu ohniskovú vzdialenosť teleskopu, a tak zmenšujú zväčšenie použitého okulára. Na dosiahnutie veľkých zväčšení používajte okuláre s malou ohniskovou vzdialenosťou.

 

VZORCE PRE VÝPOČET CHARAKTERISTÍK TELESKOPOV A OKULÁROV

ZVÄČŠENIE =

ohnisková vzdialenosť objektívu teleskopu

ohnisková vzdialenosť okuláru

ZVÄČŠENIE =

priemer objektívu teleskopu

priemer výstupnej pupily

 F/ČÍSLO =  

 ohniskový vzdialenosť objektívu teleskopu

 priemer objektívu teleskopu

SKUTOČNÉ ZORNÉ POLE =   

(priemer clony okulára) × 57,3° 

ohnisková vzdialenosť objektívu teleskopu 

 VÝSTUPNÁ PUPILA =  

ohnisková vzdialenosť okulára 

clonové f/číslo objektívu teleskopu

DAWESOVA MEDZA =   

4,56 arcsec 

 priemer objektívu teleskopu v palcoch

 ZISK APERTÚRY = 

(priemer objektívu teleskopu)^2

(priemer zreničky oka)^2

 

Barlow šošovky (ktoré sa tiež dajú "stohovať" na seba) umožňujú aj teleskopu s krátkym ohniskom dosiahnúť absurdné zväčšenia. Ale pozor: takéto zväčšenia zvyčajne nie sú to čo chceme! "Supermarketový" teleskop so 600-násobným zväčšením a 2,4in (60mm) apertúrou je najlepší príklad ako ľstivo odradiť nádejného astroamatéra – výsledné zorné pole pri takomto veľkom zväčšení je príliš malé, obraz príliš nejasný, rozmazaný a príliš rozochvený na to, aby sa dal na niečo použiť. O optimálnom zväčšení budem hovoriť neskôr.

Clonové f/číslo má pri vizuálnom pozorovaní nepatrný význam. "Rýchly" teleskop znamená krátku ohniskovú vzdialenosť a veľké zorné pole. Rýchly je termín prevzatý z fotografovania (f/5 teleskop odfotí obraz za ¼ expozičného času aký by bol potrebný pri f/10 teleskope). Pri vizuálnom pozorovaní, kvalitné krátke či dlhé teleskopy s rovnakou apertúrou poskytujú obraz s rovnakou svetelnosťou a rozlíšením.

Používatelia binokulárnych ďalekohľadov vedia, že zakiaľ čo apertúra, zväčšenie a výstupná pupila sú určujúce špecifikácie tohto druhu ďalekohľadov, výrobcovia nikdy v prehľade technických špecifikácií neuvádzajú clonové f/číslo objektívu. Nič to pre jasnosť vizuálneho obrazu neznamená! Zisťujem, že s pochopením tohto konceptu majú najväčšie problémy fotografi, pretože ich hlboko zakorenená skúsenosť im hovorí, že rýchlejšie clonové f/číslo znamená jasnejší obraz na filme aj v hľadáčiku.

Zorné pole je ďalším mätúcim subjektom. Skutočné zorné pole teleskopu je výsek oblohy, ktorú skutočne vidíme cez okulár. Určuje ju priemer field-stopu (vnútorný prstenec/krúžok okulára, ktorý definuje okraj zorného poľa) a ohnisková vzdialenosť teleskopu.

Pre vašu potrebu uvádzam niektoré typické maximálne zorné pole teleskopu (v stupňoch):

 

Upínací priemer

okulára

Ohnisková vzdialenosť teleskopu

500 mm 

Ohnisková vzdialenosť teleskopu

2000 mm

1,25in 3,1° 0,8°
2in 5,3° 1,3°

 

Okuláre s rôznym upínacím primerom a zdanlivým zorným poľom
Možno sa vám bude prechod od 1,25in (31,7mm) k 2in (50,8mm) okuláru zdať ako malý krok, no priemer 2in okulára znamená o 70% väčší otvor a temer 3-násobok plochy 1,25in okulára, teda značne väčšie skutočné zorné pole (veľkosť výseku oblohy), ktorú uvidíte cez 2in okulár. 
Sky & Telescope photograph

Okuláre s veľkým ohniskom môžu využiť vnútorný okraj barelu ako clonu. Preto 2-palcové (2in=50,8mm) okuláre môžu mať väčšie skutočné zorné pole ako 1,25in (1,25in=31,7mm) okuláre. Vnútorný priemer typického 2in okulára je 1,7x väčší s plochou až 3x väčšou ako okuláre s menším barelom. Mnoho okulárov má clony, ktoré sa dajú merať posuvným meradlom. Ostatné majú clony umiestnené medzi jednotlivými optickými členmi; takáto veľkosť clony sa však nedá ľahko využiť na určenie skutočného zorného poľa.

Odhliadnúc od všetkého, skutočné zorné pole akejkoľvek kombinácie okulár-teleskop sa dá určiť pomocou metódy unášanej hviezdy. Nasmerujte teleskop na hviezdu v blízkosti nebeského rovníka, vypnite automatický pohon, a odmerajte čas, za ktorý hviezda unikne naprieč stredom zorného poľa okulára. Keďže rovníkové hviezdy sa pohybujú rýchlosťou 15 arcmin (oblúkových minút) za minútu času, jednoducho prenásobíte nameraný čas v minútach číslom 15 a výsledkom bude skutočné zorné pole v oblúkových minútach.

Nahrubo sa k skutočnému zornému poľu dostanete, keď zdanlivé zorné pole okulára predelíte zväčšením. Je to len približný výsledok, pretože okuláre nezväčšujú lineárne naprieč celým zorným poľom, musí sa počítať aj s geometrickým faktorom skreslenia. Je zbytočné hovoriť, že takéto parametre sú dostupné len konštruktérom. Vy teda používajte vyššie spomenutú metódu unášanej hviezdy.

Zdanlivé zorné pole je uhol, ktorý vaše oko vidí, keď je cez okulár vidieť clonu. Ak chcete zistiť, ktorý okulár disponuje väčším zdanlivým zorným poľom, priložte k oku akoby ste sa pozerali cez binokulárny ďalekohľad. Postavte ich do takej polohy, aby sa kruhy zorných polí navzájom prekrývali a hneď bude jasné ktorý z nich je väčší.

Porovnanie zorného poľa rôznych typov astro okulárov
Veľké zdanlivé zorné pole (okom vnímaná uhlová veľkosť "otvoru") moderne konštruovaných okulárov má zaujímavé dopady na pozorovateľov. Porovnajte okuláre s rôznym zdanlivým zorným poľom, naľavo 50° a napravo 80°. Obrázky ukazujú rozdiely medzi okulármi s rovnakými ohniskami, a teda aj dosiahnutými zväčšeniami na rovnakom teleskope. Vrchné obrázky ukazujú ako sa väčšie zdanlivé zorné pole okulára premieňa aj na väčšie skutočné zorné pole zachytávajúc väčšiu časť oblohy. Na spodných obrázkoch je zachytené rovnako veľké zorné pole, no tentokrát s použitím okulára s menším ohniskom (väčším zväčšením) s 80° zdanlivým zorným poľom. 
Sky & Telescope illustration

 Výstupná pupila je obraz objektívu vytvorený v okulári. Nachádza sa tam kde okom vidíte celé zorné pole. Priemer výstupnej pupily je rovný podielu priemeru objektívu a zväčšenia. Výrobcovia binokulárov nepriamo špecifikujú výstupnú pupilu uvedením zväčšenia a apertúry. Výstupná pupila sa dá tiež definovať clonovým f/číslom objektívu. Napríklad, teleskop s objektívom f/5 v kombinácii s okulárom s 35mm ohniskom nám dá výstupnú pupilu o priemere 7mm. Neexistuje jedna najlepšia výstupná pupila pre veľké alebo malé zväčšenia. Ako ešte uvidíme, závisí to od mnohých faktorov.

Rozlíšenie sa dá definovať rôznymi spôsobomi. Výrobcovia teleskopov už tradične využívajú ako špecifikáciu Dawesovu medzu. V 19.storočí v Anglicku, si Rev. William R. Dawes pri pozorovaniach s malými refraktormi povšimol, že sa dajú rozoznať zložky nejasných dvojhviezd s rovnakou magnitúdou len vtedy, ak je veľkosť medzery medzi nimi rovná podielu 4,56 arcsec a veľkosťou apertúry v palcoch. Samozrejme ide len o vodítko, nakoľko existujú rozdiely vo výkone oveľa väčších alebo menších teleskopov. Naviac, rozlíšenie je horšie keď zložky dvojhviezdy majú rôzne magnitúdy.

Dawesova medza nehovorí nič o vplyvoch kontrastu na rozlíšenie planetárnych detailov. Rovnako ignoruje fakt, že teleskopy s apertúrami väčšími ako približne 9in (228mm) len zriedkakedy dosiahnu svoje teoretické rozlíšenie 0,5 arcsec alebo väčšie kvôli zlej atmosferickej viditeľnosti. A tiež, ak rozlíšenie oka je asi 1 arcmin (u ľudí s najlepším zrakom), tak bude na dosiahnutie limitu rozlíšenia udávaného Dawesovou medzou alebo atmosférou zväčšenie 120x. V praxi je dvoj alebo trojnásobok tohto zväčšenia uspokojivý. Akékoľvek zväčšenie je dosiahnuteľné, ale neverím, že mimoriadne veľké zväčšenia odhalia viac ako je dosiahnuteľné na ľubovoľnom teleskope pri 300x-500x zväčšení.

Zväčšenie apertúry vám dá obraz o najnejasnejších hviezdach viditeľných teleskopom. Napríklad, plošný zisk 70mm apertúry oproti 7mm apertúre voľného oka je 100-násobný, čo je rozdiel 5-tich magnitúd. Takže, ak voľné oko je schopné vidieť hviezdy s magnitúdou 6, potom so 70mm objektívom teleskopu uvidíme hviezdy s magnitúdou až 11. Táto úvaha ignoruje stratu svetla v optike teleskopu.

 

Atmosféra

Keď sa modré a veterné popoludnie zmení na tmavú a jasnú noc s oslnivo jagajúcimi sa hviezdami, máme noc s vysokou priezračnosťou. Tmavá obloha a vysoký kontrast sú ideálnymi podmienkami pre pozorovanie galaxií, hmlovín a nejasných hviezd. Nanešťastie sú častokrát spojené s prítomnosťou vzdušných turbulencií. Ak je to tak, viditeľnosť je zlá. Malé teleskopy zobrazujú trblietajúce sa hviezdy ako si hravo poskakujú, avšak veľké apertúry spriemerujúc tieto pohyby ukážu ustálené bodky. Mnoho začiatočníkov si neuvedomuje, že priezračnosť a dobrá viditeľnosť sa jedna druhej zvyčajne vyhýbajú. Teplé letné bezvetrie častokrát dokáže vytvoriť skvelé podmienky pre pozorovanie dvojhviezd a planetárnych detailov.

Ďalším faktorom, s ktorým sme všetci konfrontovaní je rozširujúce sa svetelné znečistenie v kombinácii s astmosferickým oparom z priemyselného znečistenia. Každý by mal priložiť ruku k dielu a pomôcť očistiť našu planétu, no okamžitou odpoveďou pre pozorovateľa je zbaliť si veci do auta a vydať sa do odľahlejších miest. Nie náhodou sa prenosné teleskopy, veľké i malé, stávajú stále populárnejšími a hviezdne večierky pre pozorovateľov sa konajú v tmavých kútoch po celej krajine.

 

Naše objekty

Predtým ako si zvolíte zväčšenie, starostlivo uvážte aké objekty idete pozorovať. Ak chcete pozorovať malé a nejasné galaxie, guľové hviezdokopy a nejasné hviezdy, niet náhrady za apertúru. Roky dozadu boli pravidlom veľké a ťažké zrkadlá s malými clonovými f/číslami. Vtedajšie okuláre však dobre nezvládali malé f/čísla teleskopov. Dnes už s modernými, veľmi dobre vykorigovanými okulármi a korektormi komy, dokážu veľké a kompaktné Dobsony podať výkon ako nikdy predtým, naviac sú skutočne prenosné. S 13-25in (330-635mm) Dobsonmi sa dá použiť akékoľvek zväčšenie, ktoré dovolí atmosféra alebo kvalita optiky. Jasnosť pozorovaného objektu je len málokedy obmedzením.

Kontrast obrazu pozorovaného objektu je niekedy rovnako dôležitý ako jeho jasnosť. Častokrát malé refraktory prevýšia výkonom veľké reflektory, a to práve vďaka lepšiemu kontrastu. Rastúce zväčšenie pri akomkoľvek teleskope redukuje veľkosť výstupnej pupily a stmavuje pozadie nočnej oblohy. Preto tie najmenej jasné hviezdy sú vždy najlepšie vidieť len pri primerane veľkom zväčšení. Kontrast predĺžených objektov ako sú galaxie a hmloviny je v porovnaní s pozadím nočnej oblohy konštantný a objekt je lepšie viditeľný len pri veľkom zväčšení, ktoré priblíži detaily. Vo všeobecnosti platí, že môžete zvýšiť zväčšenie a tak stmaviť pozadie (clona okuláru je dobrou referenčnou hodnotou pre "čiernu"), pokiaľ je dostatok pozadia nočnej oblohy okolo pozorovaného objektu poskytujúceho kontrast. Zdá sa, že toto odporuje starým poviedkam o nutnosti používania veľkých výstupných pupíl pri pozorovaní hmlovín. Nerobte si starosti, verte vlastným očiam a nadobudnutým skúsenostiam.

Rozlíšenie - aké veľké rozlíšenie potrebujete? Väčšina veľkých reflektorov (zrkadlových teleskopov) dáva lepšie rozlíšenie pri použití mimoohniskovej masky objektívu. To preto, lebo buď môžete s frustráciami vyčakávať na tie čarovné, chvíľkové momenty kedy podmienky v atmosfére umožnia letmý pohľad na obraz s vysokým rozlíšením, alebo môžete zmenšiť apertúru a vzdať sa trochu rozlíšenia v prospech dlhšieho času na pozeranie uspokojivého obrazu. Ešte raz, malá apertúra podá ostrý obraz, ktorý pri zlej atmosferickej viditeľnosti skáče, zakiaľ čo veľká apertúra častokrát spriemeruje obraz na rozmazanú bodku.

Ak považujete hvezdárske pozorovanie za vrcholný estetický zážitok, potom Vesmír je vašim plátnom a teleskop vašou paletou. Dajte si zarámovať obrázok poriadne. Otvorené hviezdokopy môžete priveľkým zväčšením "sfúknuť" – ani sa vám nemusí podariť rozoznať o aký pozorovaný objekt ide. Nemyslím si, že pozorovať Alcyone a niekoľko hviezd v súhvezdí Plejád pri 300x zväčšení sa dá zrovnávať s dobrým a ostrým obrazom pri 20-60x zväčšení. Nechajte pozorovanému objektu v jeho okolí priestor na dýchanie tak, aby vynikli v kontexte svojho okolia. Jednu výhodu má teleskop s krátkym ohniskom, a to takú, že máte dostatok zorného poľa na účely rámovania. Vždy sa dá pri týchto prístrojoch pridať na zväčšení. Na druhej strane, teleskopy s dlhým ohniskom majú svoje obmedzenia, keď je potrebné dosiahnúť široké zorné pole.

Objekty vhodné na pozorovanie pri malých zväčšeniach sú také, ktorých šírka je 1° a viac. Príkladom sú otvorené hviezdokopy, veľké galaxie, rozptýlené hmloviny, a hviezdne polia v Mliečnej ceste. Otvorená hviezdokopa Jasličky (M44 v súhvezdí Raka) je široká 1°, Plejády okolo 2°, a Hyády (v súhvezdí Býka) až 5°. Závojová hmlovina (v súhvezdí Labute) sa dobre pozoruje pri malom aj veľkom zväčšení, avšak hmlovina Severná Amerika potrebuje aspoň 3° na to, aby ukázala svoj charakteristický tvar.

Teraz prichádza na rad otázka, aké je najmenšie možné zväčšenie? Po prvé, zvážte obmedzenia veľkosti výstupnej pupily pri refraktoroch a reflektoroch. 7mm priemer na tmu adaptovanej očnej zreničky je medzi hvezdármi zrejme populárny údaj. Je podporený 7mm výstupnou pupilou tzv.binokulárov na nočné videnie a korešponduje s výstupnou pupilou teleskopu pri zväčšení 3,5x na 1 palec apertúry.

Koľko sa nám naozaj fyzicky vojde z výstupnej pupily do oka a koľko by sa malo nie je jedno a to isté. Naviac, je rozdiel medzi refraktormi (šošovkovými teleskopmi) a reflektormi (zrkadlovými). Refraktor nemá obmedzenie pre najmenšie zväčšenie ani pre výstupnú pupilu. Toto je pre mnohých bludárstvom, takže dovoľte vysvetlenie. Máme 4in (102mm) refraktor a 55mm okulár, takže výstupná pupila bude okolo 14mm. Keďže zrenička vášho oka sa dokáže roztiahnúť len na veľkosť 7mm, dalo by sa povedať, že polovica apertúry je zbytočná pretože z nej v skutočnosti vyžívate len 2in. Dalo by sa povedať, že mrháte svetlom aj rozlíšením.

Avšak, pravda je taká, že síce mrháte potenciálnou apertúrou, ale nestrácate svetlo pretože vaše oko je naplno osvetlené vďaka čomu máte k dispozícii najjasnejší obraz, ktorý by ste kedy mohli mať pri takom malom zväčšení. Zvážte toto, pozeráte sa počas dňa cez binokulár 7x50 (7x je priblíženie, 50 je veľkosť objektívu v mm) kedy má zrenička vášho oka priemer 3,5mm. Bude obraz, ktorý vidíte tmavší ako ten, ktorý by ste videli cez binokulár 7x25, ktorého výstupná pupila je rovnaká ako veľkosť zreničky vášho oka? Samozrejme, že nie. Rovnako, pokles rozlíšenia pri 2in refraktore oproti 4in je pri takom zväčšení totálne nepozorovateľný.

Ak 14mm veľkosť výstupnej pupily pri 8x zväčšení vás nestojí žiadnu sveteľenosť alebo rozlíšenie, má to nejaké výhody? Isteže. Pri 8x zväčšení dostanete z 2in okuláru skutočné zorné pole o priemere viac ako 6°. Ak chcete mať k dispozícii také široké zorné pole, napríklad na pozorovanie Mliečnej cesty, prečo nie!? Nehádam sa, že je obzvlášť pekné mať teleskop so zväčšením 8x, ale načrtnutý koncept platí.

Platí rovnaký argument aj pri zrkadlových teleskopoch? Nie! Centrálna prekážka (telo a úchyt sekundárneho zrkadla), ktorou disponujú konvenčné reflektory, predstavuje oveľa striktnejšie obmezenie. Centrálna prekážka predstavuje menej ako 20% priemeru objektívu Newtonov, až po 45% v prípade niektorých Cassegrainov. Výstupná pupila 14mm z predošlého príkladu by znamenala čiernu škvrnu o priemere 6mm. Toto je extrémny prípad, ale vyzdvihuje dôležitosť malých sekundárnych prekážok pri reflektoroch a hodnotu dosiahnutia výstupnej pupily aspoň 7-8mm. Veľké sekundárne prekážky tiež limitujú výkon vizuálneho pozorovania výpadkom obrazu v centre najostrejšieho videnia vášho oka – v strede zreničky.

Zatinenie zrkadlového teleskopu a vplyv na výstupnú pupilu pri klesajúcom zväčšení
Ako sme už v článku vysvetlili, v prípade refraktorov prakticky neexistuje obmedzenie pre malé zväčšenie. Avšak sekundárne prekážky, ktoré nájdeme pri väčšine reflektorov, zatieňujú hlavné zrkadlo a toto zatienenie vo výstupnej pupile rastie s klesajúcim zväčšením. Uvažujme nad extrémnym príkladom výstupnej pupily, ktorú vytvorí 8in (203mm) Schmidt-Cassegrain teleskop s centrálnou prekážkou 43% priemeru objektívu (hlavného zrkadla). Telekompresná šošovka a okulár s dlhým ohniskom dáva 14x zväčšenie. Keďže centrálna prekážka ostáva nezmenená, 43% priemeru výstupnej pupily bude mať priemer 6,2mm a len tak tak by vyplnila 7mm zreničku na tmu adaptovaného oka. 
Sky & Telescope photograph

Pri malých zväčšeniach je rozhodujúce ohraničenie objektu. V skutočnosti však najlepší obraz prichádza s najväčším možným zväčšením, pri ktorom sa komfortne zobrazí celý pozorovaný objekt. Ako sme už spomenuli, veľké zväčšenia stmavujú pozadie nočnej oblohy, odhaľujú menej jasné hviezdy a dokážu zobraziť viac detailov. Výsledná menšia výstupná pupila minimalizuje vplyvy zrakových vád a redukuje veľkosť čiernej škvrny spôsobenej centrálnou prekážkou reflektora.

Medzi objekty, ktoré sa dajú dobre pozorovať s veľkými zväčšeniami patria Mesiac, planéty, guľové hviezdokopy, planetárne hmloviny, malé galaxie, malé otvorené hviezdokopy, a dvojhviezdy. Tu je veľkosť zväčšenia limitovaná atmosferickými podmienkami, apertúrou teleskopu a kvalitou jeho optiky, kvalitou okulárov a Barlow šošoviek, a tiež stabilitou montáže.

Pokojná atmosféra je nutnou podmienkou efektívneho pozorovania pri veľkých zväčšeniach. Vyhľadávajte minimum blikajúcich hviezd a pozorujte objekty vysoko na oblohe. Kvalitné apochromatické refraktory produkujú excelentné planetárne obrazy rovnako ako aj tradičné refraktory a reflektory s dlhým ohniskom s relatívne malými uhlopriečkami. Rýchle teleskopy s malým clonovým f/číslom vyžadujú pre svoj dobrý výkon komplexné (a drahé) okuláre a Barlow šošovky vysokej kvality. Barlow môže naviac prispieť k vyššej kvalite obrazu a dlhšej výstupnej pupile (oko teda nemusí byť "nalepené" na okulári aby ste videli celé zorné pole) pre komfortnejšie pozorovanie pri veľkých zväčšeniach.

Taktiež, netreba podceňovať ani stabilitu montáže teleskopu a jej hladký chod, čo sú veľmi potrebné podmienky dobrého pozorovania pri veľkých zväčšeniach. Roztrasená, nestabilná montáž môže pokaziť výkon po optickej stránke excelentného teleskopu. Dobsony sú v podstate stabilné, ale je nutné ich často posúvať za objektom. Táto situácia sa dá riešiť okulármi so širokým zorným poľom, ktoré predĺžia pozorovací čas bez nutnosti posunu teleskopu za objektom.

Keď je však už zväčšenie príliš veľké, objekty sa stávajú nejasnými a obraz stráca kontrast. Tiež sú viac náchylné na negatívne vplyvy spôsobené atmosférou, ale aj rozštelovaním a vadami optiky. Ak používate veľké zväčšenia, používajte čo "najmenšie" možné veľké zväčšenia.

 

Ostrosť obrazu

Aká ostrosť sa dá dosiahnúť? Ako som už spomenul skôr, Dawes postavil svoj limit rozlíšenia na praktických skúsenostiach s pozorovaním. Ale prečo vôbec nejaké obmedzenie existuje? Svetlo pozostáva z elektromagnetických vĺn. Presne ako vlny na vodnej hladine po vhodení niekoľkých kameňov, svetlo interaguje a na niektorých miestach sa zosilní, na iných oslabí alebo zanikne. Kruhové apertúry teleskopov ohýbajú svetlo tak, že sa okolo obrazu hviezdy vytvorí séria jasných a tmavých prstencov. Tieto sú zjavné najmä vtedy keď sa pozeráme na obraz okulárom, ktorý je mierne zaostrený alebo mierne rozostrený.

Pri zaostrenom obraze hviezdy sa táto javí ako malá bodka, okolo ktorej je jeden alebo viac nejasných defrakčných prstencov. Nedokonalosti teleskopov a atmosferické turbulencie sťažujú viditeľnosť týchto štruktúr. Pri dokonalom obraze, centrálna bodka, tzv. Airyho disk, obsahuje 84% svetla zachyteného apertúrou. Prvý prstenec má 7% a zvyšok pripadá následne na ďalšie stále tmavšie prstence. Fyzik, žijúci v 19.storočí, Lord Rayleigh, zaviedol zhovievavejší limit rozlíšenia ako Dawes pre dvojhviezdy. Z jeho pohľadu, dve hviezdy sa dajú od seba rozoznať vtedy, ak stred tzv. Airyho disku jednej hviezdy leží aspoň v prvom tmavom prstenci prstencovej štruktúry druhej hviezdy. Tento Rayleigh-ov limit je rovný podielu 5,5 arcsec a priemeru apertúry v palcoch. Ak máte dostatočné zväčšenie na to, aby ste jasne dokázali rozoznať defrakčné prstence, ďalšie väčšie zväčšenie je „jalové“.

Skúsení planetárni pozorovatelia používajú 20-30-násobné zväčšenie na 1 palec apertúry, aby dosiahli čo najväčšie obrazové detaily. Pozorovatelia dvojhviezd idú ešte ďalej a používajú 50x zväčšenie na 1 palec apertúry (čo sa rovná 0,5mm priemeru výstupnej pupily). Za touto hranicou už obraz degradujú prílišné zväčšenie teleskopu a obmedzenia pozorovateľovho oka.

Atmosféra obmedzuje ostrosť nášho obrazu. Je vzácnosťou natrafiť na atmosferické podmienky umožňujúce akémukoľvek teleskopu podať dobrý výkon pri 2-3-násobnej rozlišovacej schopnosti kvalitného 4in (102mm) teleskopu. Ostrosť nie je celkom to isté ako rozlíšenie. Guľová chyba, rozostrovanie, alebo centrálna prekážka – to všetko berie svetlo z Airyho disku a redistribuuje ho do defrakčných prstencov. S 50% centrálnou prekážkou je Airyho disk len 10x jasnejší ako prvý defrakčný prstenec v porovnaní s teleskopom bez prekážky, kde je 50x jasnejší. Optický systém s prekážkou môže byť stále schopný rozlíšiť dvojhviezdu pri Rayleigh-ovom limite, ale stačí len dotyk atmosferického rozostrenia, a je po obraze.

 Pozorovanie hmlovín v Plejádach
Nočná obloha je plná objektov, ktoré môžeme pozorovať pri širokom rozsahu zväčšení. Tak napríklad také Plejády, ktoré sú nádherné pri zornom poli 1° alebo väčšom. Väčšie zväčšenie a užšie zorné pole sú dobré pre skúmanie jemných obláčikov hmlovín okolo Meropé a ostatných hviezd. Kalifornský astrofotograf Kim Zussman vytvoril túto 2,5-hodinovú expozíciu na film Kodak Technical Pan 2415 s teleskopom Celestron 11. (Defrakčné tŕne vystupujúce u najjasnejších hviezd zvyčajne nevidieť na fotografiách urobených so Schmidt-Cassegrain teleskopom, no tento bol upravovaný.) 
Courtesy Kim Zussman

Posun svetla z Airyho disku k defrakčným prstencom taktiež redukuje kontrast a znižuje ostrosť planetárnych detailov. Planetárni pozorovatelia používajúci zrkadlové Newtony idú práve z tohto dôvodu po čo najmenších sekundárnych zrkadlách (centrálnych prekážkach). Vlastníci veľkých Dobsonov zase zisťujú, že na dosiahnutie najlepšieho rozlíšenia a kontrastu je najlepšie použiť mimoosú apertúrnu masku (najlepšie inštalovaná v blízkosti zrkadla kvôli minimalizácii vnútrotubusového prúdenia vzduchu), ktorá umožní to najlepšie zo všetkého – ničím neblokované, bezfarebné obrazy. 17-palcové (432mm) zrkadlo može disponovať 6-palcovou (152mm) ničím neblokovanou apertúrou.

Vizuálne pozorovanie je to čo zaujíma väčšinu astro amatérov. Zdá sa byť trúfalé pokúšať sa o kvantifikáciu toho kam a môžeme zájsť, najmä keď existuje taká široká paleta prístrojov, objektov, atmosferických podmienok a zrakových schopností. Napriek tomu si však myslím, že dve zovšeobecnenia naozaj platia: pre optimálne pozorovania pri malých zväčšeniach zvoľte najväčšie možné zväčšenie, ktorým dokážete dostať celý objekt do obrazu a pri pozorovaniach s veľkými zväčšeniami využívajte najmenšie zväčšenie, ktoré vám už prináša želaný detail obrazu.

 

Najčastejšie mýty o teleskopoch

Počas dlhých rokov sa do amatérskej astronómie vplietlo veľa mýtov alebo, ak chcete, nepochopenia či mylných predstáv. Nasleduje výber takých, ktoré sa týkajú zväčšenia teleskopu. Veľa z nižšie uvedených je vysvetlených vyššie v tomto článku.

 

Mýtus č.1: 7mm výstupná pupila poskytuje najmenšie prakticky využiteľné zväčšenie

Nie je to tak! Pri refraktoroch neexistuje žiadne obmedzenie veľkosti výstupnej pupily. Využite všetko potrebné na to, aby ste dostali pozorovaný objekt celý do obrazu. Spodná hranica zväčšenia reflektorov bude zase dosiahnutá vtedy, keď čierna škvrna vo výstupnej pupile (spôsobená sekundárnou prekážkou) vám začne biť do očí.

Zatiaľ čo 7mm výstupná pupila, rovnaká ako veľkosť zreničky oka, skutočne poskytuje najjasnejší obraz objektov vzdialeného Vesmíru, neposkytuje nevyhnutne ten najlepší obraz. Naproti tomu väčšie zväčšenia dokážu, napriek malej výstupnej pupile, odhaliť viac detailov, zachovať kontrast, ukázať menej jasné hviezdy, a napomôcť eliminácii očných vád.

Mýtus č.2: Výstupné pupily väčšie ako 7mm sú plytvaním svetlom a rozlíšením

Pri refraktoroch väčšie výstupné pupily znamenajú plytvanie apertúrou. Ale zväčšenie je také malé, že plytvanie je zanedbateľné: jas obrazu ako aj rozlíšenie sú tak dobré aké len pri danom zväčšení môžu byť. Na druhej strane pri reflektoroch väčšie pupily znamenajú plytvanie svetlom, avšak hlavne preto, lebo čierna škvrna v pupile, spôsobená sekundárnou prekážkou, sa stáva väčšou. Strata svetla ako aj zatienenie zorného poľa sa objavujú pri reflektoroch, ale rovnako ako pri refraktoroch, nevznikajú žiadne straty rozlíšenia kvôli malému zväčšeniu.

Mýtus č.3: Rýchlejšie teleskopy vykazujú jasnejší obraz

Toto je mylná predstava z oblasti fotografie, kde menšie f/číslo znamená jasnejší obraz na filme a kratší expozičný čas potrebný na odfotografovanie objektu. Teleskopy s rovnakou apertúrou a rovnakým zväčšením majú rovnakú vizuálnu svetelnosť obrazu bez ohľadu na f/číslo objektívu.

Mýtus č.4: Teleskopy s vyšším clonovým f/číslom podávajú kontrastnejší obraz

Vo všeobecnosti platí, že refraktory majú lepší potenciál podať kontrastnejší obraz ako reflektory, pretože zrkadlo má prirodzenú tendenciu rozptylovať viac svetla. Ale ak porovnáme medzi sebou rovnako kvalitné refraktory, nezískame obraz s vyšším kontrastom pri použití teleskopu s vyšším f/číslom.

Rovnako tak aj reflektory, ak sú kvalitné a budú mať rovnako veľkú sekundárnu prekážku, dostaneme pri rovnakom zväčšení rovnaký kontrast obrazu bez ohľadu na f/číslo objektívu.

Mýtus č.5: Najväčšie prakticky využiteľné zväčšenie je 50x na 1 palec apertúry

Čo znamená "prakticky využiteľné"? Hoci malé teleskopy, len málo ovplyvnené atmosférou, sú schopné podať uspokojivý obraz až do 100x na 1 palec apertúry, nebude možno pozorovať viac obrazových detailov ako pri 50x na 1 palec. Na druhej strane, väčšie prístroje, viac ovplyvnené atmosferickými podmienkami, môžu podať dobrý obraz pri zväčšení 20-30x na palec apertúry. V praxi môže 3-4in (76-102mm) refraktor pracovať dobre aj pri 200x zväčšení, ale je naozaj zriedkavé aby hocaký veľký teleskop dokázal dosiahnuť 2-3-násobok takéhoto zväčšenia.

Mýtus č.6: Barlow šošovky degradujú kvalitu obrazu

Na tomto by mohlo byť niečo pravdy, keď sa ešte Barlow šošovky vyrábali zo skiel s nízkym indexom lomu a neboli špecificky určené na používanie s modernými okulármi. Moderné Barlow šošovky s vysokým indexom dokonca prispievajú k zlepšeniu výkonu okulára tým, že potláčajú po okrajoch zorného poľa astigmatizmus. Naviac, používanie Barlow šošovky redukuje clonové f/číslo objektívu a umožňuje tak používanie okulárov s dlhším ohniskom (a s ich dlhšou výstupnou pupilou) na komfortné pozorovania pri veľkých zväčšeniach.

 

   

   
    

© 2004-2017 LOGITEX, s.r.o., všetky práva vyhradené | Právne informácie | Ochrana osobných údajov | Mapa stránok

   
Táto stránka používa cookies. Viac info

Prihlásenie