Újonnan induló „Távcsövek távcsővégen” cikksorozatunkban a távcsövek felépítésével ismertetjük meg az olvasót.
Végigjárjuk az optika alapjait, megnézzük, hogy milyen típusú távcsövek léteznek az amatőrcsillagász gyakorlatban és azon kívül.
A távcsövek kiegészítőivel is meg fogunk ismerkedni, arra is magyarázatot fogunk adni, hogy egy-egy különlegesebb kiegészítő miért kerül annyiba, mint egy egész távcső.
A sorozat első részében egy kis történelmi visszapillantást teszünk a távcső előtti időkbe, illetve arra a kérdésre keressük a választ, hogy egyáltalán miért használunk távcsövet.
Lássuk!
CSILLAGÁSZAT TÁVCSŐ NÉLKÜL
Az első távcsövek Galileo Galilei idejében jelentek meg, előtte a csillagászok csak olyan eszközöket használhattak csillagászati megfigyelésekre, amelyben nem volt optika.
Mégis, ezekkel a műszerekkel is igazán nagyszerű megfigyeléseket tudtak tenni ókori és középkori csillagászaink.
Az ókori görögök már meghatározták a Hold átmérőjét. A holdfogyatkozások segítségével különösebb műszer segítsége nélkül meg lehet határozni a Föld és a Hold méretének az arányát.
Annyit kell tennünk, hogy teljes holdfogyatkozás idején figyeljük, hogy a Hold mennyi idő alatt ér végig a Föld árnyékán, és ebből (mivel már akkor is tudták, hogy milyen gyorsan kerüli meg a Földet a Hold), meg lehet határozni a Föld–Hold méretarányát.
Így, mivel Eratoszthenész a Föld átmérőjét megmérte, a Hold átmérője rögtön adódik belőle.
Sőt ebből a Hold és a Föld távolságát is meghatározták. A Hold látszó átmérőjét megmérték (ehhez már valószínűleg használtak valamilyen csillagászati segédeszközt), és mivel tudták, hogy mekkora a valódi átmérő, ezért a távolságot már gyerekjáték volt kiszámolniuk.
CSILLAGOK, FÉNYESSÉGET ADJATOK!
Már az ókori csillagászok is készítettek csillagkatalógust.
Egy görög csillagász, Hipparkhosz kitalálta, hogy nem csak a csillagok pozícióját fogja feljegyezni, hanem azok fényességét is.
A csillagokat 6 fényrendbe osztotta, a legfényesebbek voltak az első rendbe tartozók, a hatodikba, pedig a leghalványabb, még szabad szemmel láthatóak kerültek. Ez az osztályozás fejlődött később tovább a ma is ismert és használt magnitúdóskálává, amelyben a hipparkhoszi osztályozáshoz hasonlóan a nagyobb szám jelenti a halványabb objektumot.
A skála azonban ma már nem áll meg az egynél vagy a hatnál. Akár negatív értékeket is felvehet.
Például a Nap fényessége körülbelül -27 magnitúdó, a teliholdé pedig kb. -13. Amennyiben valaki szeretne ennél részletesebben megismerkedni a magnitúdó rejtelmeivel, azoknak ajánljuk, hogy olvassa el nagyszerű, „Mi a manó az a magnitúdó?" című cikkünket.
MIÉRT NEM LÁTUNK MINDENT?
Az emberi szem nagyszerű képződmény. Az ember egészen az 1800-as évek elejéig csak a szemmel volt képes érzékelni a fényt, azonban a fényképezés feltalálása után is nagyon sokáig a szem érzékenysége messze felülmúlt bármilyen fényképezésre használt technológiát.
Az emberi szem oly csodás, hogy akár egyetlen fotont is képes érzékelni.
Ehhez azonban az kell, hogy nagyon-nagyon sokáig semmiféle fény nem érkezzen szemünkbe. Ekkor nagy mennyiségben termelődik szemünkben egy speciális anyag, a rodopszin (magyarul látóbíbor), amelynek köszönhetően a fényérzékenységünk megnő. Ez az anyag viszont lebomlik, ahogy egyre több és több fény érkezik a szemünkbe.
Mivel a csillagos ég alatt szemünkbe minduntalan érkezik jelentős mennyiségű fény, ezért ilyen, egy fotont érzékelő, már szinte természetfeletti képességekre szert tenni nem tudunk.
Nagyon szép egű helyekről az emberi szem által még éppen érzékelhető fényesség körülbelül 7 magnitúdó, átlagos vidéki égről ez az érték 6 magnitúdó körül alakul.
A nagyvárosokban az úgynevezett szabadszemes határmagnitúdó akár 3 magnitúdó alá is csökkenhet, ami azt jelenti, hogy csak a legfényesebb csillagokat pillanthatjuk meg.
Szemünk még egy dolog miatt korlátoz minket. A túl kicsi látszó távolságú részleteket nem tudja egymástól megkülönböztetni, felbontani (ez egyszerű optika, azonban ennek részleteit egy későbbi cikkünkben fogjuk ismertetni).
Gondoljunk bele, miért nem tudtuk elolvasni az iskolában a pár paddal előttünk ülő diáktársunk dolgozatát!
Pedig nagyon igyekeztünk, mert tudtuk, hogy ő biztosan jól oldja meg. Túl kicsik voltak a betűk! Mivel a betűk valós mérete nyilván nem csökken azzal, hogy ki melyik padban ül, ezért csak a távolsággal összefüggő látszó átmérő okolható a történtekért.
Minél távolabbról nézünk valamit, annál kisebbnek látjuk azt, ezért aztán az apró betűk összefolynak. Mivel a csillagászatban rendkívül nagy objektumokat szeretünk megfigyelni, viszont ezek rettentően távol vannak, ezért sokszor látszó átmérőjük még osztálytársunk betűinél is sokkal kisebb.
A TÁVCSŐ DIADALA
Először foglalkozzunk az első tényezővel, hogy szemünk nem elég fényérzékeny. Azt mindenképpen ki kell emelni, hogy ha valaki halvány objektumokat szeretne látni, akár szabad szemmel, akár távcsővel, akkor körülbelül fél órán át szoktatnia kell a szemét, hogy a már emlegetett érzékeny anyag elkezdjen termelődni a szemben.
Ezenkívül még mit tehetünk?
Több fényt kell juttatni a szembe!
Ezt a fénygyűjtő terület megnagyobbításával tudjuk megtenni. Szemünkben a pupilla szabályozza a bejutó fény mennyiségét. Tehát megoldás lehetne az is, hogy valahogy pupillánkat az átlagosnál jobban kitágítjuk.
Szervezetünk és az evolúció azonban okos, így ezt automatikusan, akaratlanul is megtesszük sötétben.
A távcső tulajdonképpen nem tesz mást, mint azt, hogy a szemünknél jóval nagyobb fénygyűjtő felületű objektív által összegyűjtött fényt juttatja szemünkbe.
Mivel egy kör felszíne az átmérővel nem arányosan, hanem annál gyorsabban, négyzetesen nő, ezért már viszonylag kicsiny méretű távcsővel is jelentős javulást érünk el a határmagnitúdó terén, így olyan objektumokat is meg tudunk figyelni, amilyenek észlelésére távcső nélkül esély sincs.
Például már egy kis, 5 centiméteres objektívátmérőjű távcsővel is el tudunk nézni akár 10-11 magnitúdóig.
Amatőrcsillagászok által elérhető távcsővel sötét ég esetén akár lemehetünk 15 magnitúdóig is, ezek már nagyon halvány objektumok. Olyan sok van belőlük, hogy végigészlelésük egész életünkre elég látnivalót adhat.
A másik problémánk ugye a kis szög alatt látszó objektumok felbonthatatlansága.
Távcsöveinkkel ezt kiküszöbölni sem akadály, hiszen mindenki tudja, hogy a távcső nagyít!
Ahányszorosára nagyít a távcső, annyiszor nagyobb látószög alól fogjuk látni kiszemelt objektumunkat.
Például (hogy maradjunk a dolgozatos példánál), ha négy paddal előttünk ült az elolvasni kívánt dolgozatot író diák, de az eggyel előttünk ülő dolgozatát még el tudtuk olvasni, akkor egy négyszeres nagyítású távcsővel már nem lett volna min izgulnunk.
Természetesen csak akkor, ha nincs a teremben a tanár ;). Így a távcsöveknek köszönhetően tengernyi érdekesség vár ránk az ég alatt!
Természetesen a nagyítást sem növelhetjük a végtelenségig, mert a fény hullámtermészete miatt egy pontszerű csillagról is kiterjedt, korongból és elhajlási gyűrűkből álló interferenciakép keletkezik.
Jó hír viszont, hogy nagyobb objektívátmérő esetén kisebb méretűek az elhajlási korongok, így az objektívátmérő növelésével növelhetjük a felbontást, és egyre kisebb részleteket láthatunk meg az égitesteken is.
Sorozatunk első, áttekintő része ezennel véget ért, a folytatás hamarosan következik, fejest ugrunk a távcsövek világába.
Figyeljétek a Svábhegyi Csillagvizsgáló web-, illetve facebook-oldalát!
Szerző: Kóti Dávid Attila, Amatőrcsillagász
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet / Svábhegyi Csillagvizsgáló