Астрономическая труба

Астрономическая труба (телескоп) состоит из объектива, окуляра и соединяющей их металлической или деревянной трубы. Объектив в большинстве случаев есть ахроматическое собирательное (толще в середине, чем у краев; см. ахроматизм и оптические стекла) стекло; лучи от какого-либо предмета, например, от небесного светила, падающие на такой объектив, преломляются в нем (отсюда название рефрактор от латинского геfracto, преломляю), собираются по другую сторону и образуют действительное изображение внешнего предмета; это изображение рассматривается затем в окуляр, как в увеличительное стекло.

Рис. 1 представляет схематическое изображение хода лучей в рефракторе: Оо — объектив, Vv —  окуляр, АВ—внешний предмет, — ab его изображение, полученное при помощи объектива; глаз, смотрящий чрез окуляр, видит ab в увеличенном виде, как будто изображение предмета есть а'b' (т. называемое мнимое изображение; см. оптические стекла); на деле окуляр не бывает простой двояковыпуклой линзой, а составляется из нескольких линз, чтоб получить отчетливое, резкое изображение. В астрономической трубе предметы видны перевернутыми: верх внизу, правая сторона налево.

Место, где от объектива получается изображение небесного светила (которые все можно рассматривать практически, как бесконечно удаленные), называется фокусом объектива, а расстояние фокуса от объектива называется фокусным расстоянием его. Увеличением трубы называется отношение tang ½  а'mb : tang ½  АсВ. Когда глаз наблюдателя аккомодирован на удаленную точку (дальнозоркий глаз), то фокусы объектива и окуляра совпадают, и в этом случае (который принимается нормальным для характеристики трубы и очень близко соответствует действительности даже и в случае близорукого глаза) увеличение трубы равняется отношению фокусных расстояний объектива и окуляра; наконец (и в этом заключается простой и точный способ измерения увеличения трубы), увеличение равно отношению поперечника объектива к поперечнику того изображения объектива, которое получается от окуляра и находится перед последним вне трубы, в том месте, где должен находиться глаз, для того, чтоб все лучи, прошедшие чрез объектив, попадали в глаз. Через каждый окуляр можно резко видеть лишь ограниченную часть изображения, поэтому в каждом есть диафрагма, ограничивающая поле зрения окуляра и, вместе с тем, трубы. Чем больше объектив, тем больше света проходит через него от каждой точки предмета, тем ярче, следовательно, изображение. Чем дальше от объектива получается изображение, т. е. чем больше фокусное расстояние объектива, тем больше и само изображение, тем больше и увеличение трубы при одном и том же окуляре. С каждым объективом можно получать большее увеличение трубы, применяя более сильные (с меньшим фокусным расстоянием) окуляры, но не выгодно при этом идти дальше некоторого предела, так как изображение, получаемое от объектива, не абсолютно резко, так как с возрастанием увеличения ослабевает яркость видимого (чрез окуляр) изображения, и, так как нам приходится смотреть небесные светила сквозь толщу нашего воздуха, который никогда не бывает вполне спокоен, свет проходит чрез быстро сменяющие друг друга слои воздуха различной плотности, и от  этого изображение небесного светила в астрономической трубе всегда более или менее волнуется и размывается; применять более сильные увеличения выгодно лишь при спокойных изображениях. Звезды, вследствие своей удаленности и, несмотря на большие размеры в действительности, представляются в астрономической трубе даже при сильных увеличениях очень маленькими кружочками (точками, говоря обыденным языком); число звезд, видимых в трубу, зависит главным образом от величины объектива; при усилении увеличения трубы увеличивается кажущееся расстояние между близкими звездами, ослабляется яркость фона неба, и более слабые звезды видны яснее, чем при слабом увеличении, но выигрыш от этого в числе видимых звезд не очень велик; главное — диаметр объектива. При рассматривании предметов с заметным угловым диаметром (солнце, луна, планеты, туманности, кометы) играет роль и размер объектива и увеличение; в случае достаточно ярких предметов (солнце, луна, отчасти планеты), вообще говоря, чем больше объектив и увеличение (до известного предела, см. выше), тем лучше; при слабых предметах (туманности, кометы) слабые увеличения выгоднее сильных.

Другой тип астрономической трубы отличается от рефрактора тем, что в нем объективом служит вогнутое зеркало; лучи от внешнего предмета, падающие на такое зеркало, отражаются от него и образуют между зеркалом и предметом изображение этого последнего; отсюда название рефлектор (от латинского слова reflecto, отражаю); при этом не происходит разложения света на цвета, и изображение получается без цветной каемки; в этом преимущество рефлектора перед рефрактором. Чтобы удобно рассматривать изображение чрез окуляр, применяются различные приспособления, из которых в настоящее время преимущественно употребляются следующие:

1) рис. 2: внутри трубы между фокусом F и зеркалом М помещается плоское зеркало S, отражающее лучи в сторону, так что изображение предмета указывается в F₁ и сбоку трубы; от верхнего конца ее находится глаз наблюдателя, смотрящий чрез окуляр О (тип рефлектора Ньютона);

2) рис. 3; зеркало М имеет в средине отверстие; внутри трубы между фокусом F и зеркалом помещается выпуклое зеркало 3, от которого лучи отражаются, и увеличенное изображение предмета получается в месте F₁; оно рассматривается чрез окуляр О (это тип рефлектора Кассегрэня);

3) в рефлекторе Грегори роль зеркала S играет вогнутое зеркало S₁.

В оптическом отношении проще и следовательно лучше рефлектор Ньютона, но при нем наблюдатель должен находиться у верхнего конца трубы, что не всегда удобно; поэтому в больших трубах в настоящее время чаще всего употребляется система Кассегрэня. Зеркала для рефлекторов делаются в настоящее время из стекла и серебрятся с передней стороны, так что свет отражается от слоя серебра, не проходя чрез стекло. Отражающая поверхность зеркала М делается параболической, так как только в таком случае лучи, идущие от весьма удаленной точки, собираются в точности в одну точку; зеркало S у Кассегрэня делается гиперболическим. Условия наблюдения через рефлекторы те же, как и через рефракторы (см. выше). О применении астрономической трубы в различных астрономических инструментах (см. это слово) cм. описания отдельных инструментов. Рефлекторы применяются в настоящее время исключительно в форме экваториала.

С. Блажко.