Távcső

• A régebbi megfigyelések műszerek közbeiktatásával ugyan, de mégiscsak szabad szemmel történtek. A megfigyelésre szolgáló műszerek és építmények méretének fokozásával növelni lehetett a pontosságot egy bizonyos határig, de nem tetszőleges mértékben. Az emberi szem fogyatékosságai csakhamar megmutatkoztak. Korlátozott a szem felbontóképessége és fénybefogadása is. A távoli tárgyak apró részletei már elmosódnak és a halványabb égitesteket meg sem látjuk.

  
  

• A távcső rendkívüli szerepe az, hogy a szemnek éppen ezeket a fogyatékosságait pótolja. A távcső optikája sokszorosan nagyobb átmérőjű, mint szemünk pupillája, s ezért a távcső több fényt gyűjt össze és a szemmel már nem látható finom részleteket is felbontja. A Hold például elég világos de nem láthatjuk felületén a krátereket. Önmagában a távcső nagyítása nem segítene ezen a hiányon, ha átmérője csak annyi lenne mint a pupillánk. A részletfelbontást a nagyobb átmérő adja. Minél nagyobb az objektív átmérője annál nagyobb a távcső felbontóképessége. Távcsővel megláthatjuk azokat a halvány csillagokat is, amelyeket emberi szem soha meg nem láthatott. A nagy előnyt nem csak az jelenti, hogy amit a régiek láttak és megfigyeltek, azt most pontosabban látjuk és mérjük, hanem főként azt, hogy rengeteg olyan jelenség van, amiről a régieknek tudomásuk sem lehetett. Gondoljunk például arra, hogy a Föld Nap körüli keringése miatt a közelebbi állócsillagok egy év folyamán kör, ellipszis vagy egyenes pályán mozogni látszanak. Ennek érzékeléséhez az ívmásodpercen belüli pontossággal kell mérni. Ezt a pontosságot csak a múlt században érte el a technika.

• Szemünk a látható fény tartományában a különböző hullámhosszú fényt eltérő színekként érzékeli. A legrövidebb hullámhosszúakat ibolyának és kéknek, a leghosszabbakat pedig narancssárgának és vörösnek látjuk. A látható hullámhosszak az elektromágneses hullámok spektrumának csak egy szűk sávját érintik. A rövidebb hullámhosszú sugárzások közé tartoznak az ibolyántúli sugarak, a röntgen- és gammasugarak. A láthatóknál nagyobb hullámhosszú sugarak az infravörös és még ennél is hosszabb mikrohullámok, a leghosszabbak pedig a rádióhullámok. A meleg tárgyak -ideértve a szobahőmérsékletűeket is- infravörös sugárzást bocsátanak ki, s 1000 nm körüli hullámhosszon "ragyognak". A világűrből származó infravörös sugárzást tanulmányozva olyan lényeges dolgokról nyerhetünk információkat, mint amilyen például a bolygók hőmérséklete.

• A Föld légköre a sugárzások többségét részben elnyeli, részben visszaveri. A látható fény jórészt átjut a légkörön, s áthatolnak rajta a nagyjából egy centimétertől néhányszor tíz méterig terjedő hullámhosszú rádió- és mikrohullámok is. E hullámoktól, valamint az infravörös sugárzás kis részétől eltekintve gyakorlatilag semmilyen más hullám nem képes a Föld felszínéig hatolni. A földi megfigyelőállomások korlátozott lehetőségein azonban felülkerekedtek a műholdak fedélzeti műszerei. Ezek ugyanis a földi légkör fölé jutva képesek az elektromágneses színképet teljes terjedelmében vizsgálni.

  

• Akik először irányítják a teleszkópot az állócsillagok felé, döbbenve állapítják meg, hogy ugyanaz a teleszkóp amely oly nagyszerűen megnagyítja a Holdat és a bolygókat, egyáltalán nem nagyítja meg a csillagok méreteit, sőt mondhatjuk, hogy csökkenti azokat, amennyiben olyan fényes ponttá alakítja a csillagokat amelynek nincs korongja. Ezt már Galilei is észrevette, és korábbi megfigyeléseit a távcsővel alátámasztva ezt írja: "Érdemes megemlíteni azt a különbséget, amely a bolygók és az állócsillagok között nyilvánul, ha távcsövön vizsgáljuk. A bolygók kis köröknek látszanak és élesen kirajzolódnak, mint piciny holdak, ezzel szemben az állócsillagoknak nincsenek kivehető körvonalaik. A távcső csak a fényüket erősbíti, úgy, hogy még az ötöd- és hatodrendű csillagok is az állócsillagok legfényesebbikéhez, a Szíriuszhoz válnak hasonlóvá." Hogy megértsük a távcső erőtlenségét a csillagokkal kapcsolatban, tudni kell a látás fizikájából, hogy ha nagyon távolról szemlélünk egy tárgyat, az annyira kicsinek tűnhet, hogy már nem tudunk részleteket felfedezni rajta mégpedig amiatt, hogy a részletek ugyanazokra a látóidegvégekre esnek nem pedig a szemhártya más-más részeire. Ez a legtöbb embernél akkor megy végbe amikor az a szög amely alatt a tárgyat szemléljük 1 fokpercnél kisebbre csökken. A távcső rendeltetése, hogy megnövelje a szöget amely alatt a kérdéses tárgyat vizsgáljuk, illetőleg -ami ugyanazt jelenti- hogy a tárgy egyes részleteinek képét széthúzza, mintegy kiteregesse a retina néhány szomszédos elemére. A távcsőről azt mondják, hogy százszorosan nagyít, ha az a szög amely alatt a távcsőben látjuk a tárgyat százszor akkora, mint az amely alatt szabad szemmel látjuk ugyanazon a távolságon. A teleszkóp elkülöníti, különválasztja azokat a csillagokat, amelyeket szabad szemmel egybeolvadónak látunk. A teleszkóp nem képes megnagyítani a csillagok látszó átmérőjét, de megnagyítja a közöttük lévő látható hézagot. A távcső kettős, hármas vagy még bonyolultabb összetételű csillagokat fedez fel ott, ahol szabad szemmel csak magányos csillagot látunk. A csillaghalmazok, amelyek szabad szemmel nézve az óriási távolság miatt kis ködfolttá sűrűsödnek össze, sőt a legtöbb esetben teljesen láthatatlanok, a teleszkópban sok ezer külön csillagra esnek szét.

  
  

• Általában Galileit tartják az első kutatónak aki távcsövet használt, annak ellenére, hogy az angol Thomas Harriot akkor már megrajzolta a Hold távcsövön át látszó képét, s ezzel néhány hónappal megelőzte Galileit. Galilei valójában abban volt az első, hogy az eget vizsgálva rendszeresen használta ezt az eszközt.

• A korai lencsés távcsövek az úgynevezett kromatikus aberráció jelenségétől szenvedtek, vagyis a képben a színek eltorzultak.
  • Akkoriban ennek az egyedüli ismert ellenszere az volt, hogy nagyon nagy fókusztávolságú lencséket használtak. A lencsés távcsövek ezért hosszúak és órmótlanok voltak, a lencsék fókusztávolsága pedig olykor a 60 métert is meghaladta.
  • Newton fedezte fel, hogy a különböző színű fények eltérően törnek meg, és kiiktatta a fénytörő lencsét a távcsőtervezésből. Tükröket használt a lencsék helyett és így a fénysugarak törés nélkül tükröződtek, s ezzel a színi hiba megszűnt.
  • 1758-ban építették az első olyan távcsövet amely különböző üvegfajták és lencsék egymáshoz kombinálásával ki tudta küszöbölni a színi hibát.
  A technika tökéletesedésével egyre nagyobb lencséjű távcsöveket építettek. A csúcsot a Chicagóhoz közeli, Yerkesben található 101,6 cm-es lencse jelentette, ami a maga nemében ma is a legnagyobb a világon.

• Az egyik első, kifejezetten bolygók megfigyelésére alkalmas modern nagy obszervatórium, a Lowell Obszervatórium volt, az arizonai Flagstaffban. Az obszervatórium létesítése Percival Lowell érdeme. Itt fedezték fel 1930-ban a Plútót.

• Optikai távcsövek

  • Lencsés távcső (refraktor):

    Nagy méretű és hosszú fókusztávolságú objektívvel (tárgylencsével) rendelkezik. Ez a fényt a fókuszpontba gyűjti össze, és az ott keletkező kép a szemlencse segítségével nagyítható ki. (Kepler-távcső)

  • Tükrös távcsövek (reflektor):
    • Cassegrain-féle tükrös távcső: Cassegrain francia tudós által 1672-ben tervezett távcső. Főtükre forgási paraboloid felületű. Az innen visszaverődő összetartó fénykévét a domború segédtükör juttatja a főtükrön lévő nyíláson keresztül a szemlencséhez vagy a kiértékelő műszerekhez. Ez a mai teleszkópokban leggyakrabban használt optikai rendszer.
    • Newton-féle távcső: A fényt homorú főtükör veri vissza sík segédtükörre, amely azt a cső oldalára szerelt szemlencséhez továbbítja.
    • Schmidt-féle távcső: Bernhard Schmidt (1879 - 1935) észt származású csillagász által 1932-ben tervezett távcső. A tubusának elején különleges alakú lencse biztosítja, hogy a primer homorú gömbtükörről visszaverődő fénysugarak a fókuszsíkba jussanak, ahol a fotólemez található. A berendezést nagy kiterjedésű égterületek fényképezésére használják.

    Összetett tükrű távcső
    

    
    

    
    

  • Csillagászati felvételek készítésére bármely távcső felhasználható, ha az okulárját eltávolítjuk és ennek helyére a kamerát erősítjük.

• Az emberi szem által nem érzékelhető tartományokban működő távcsövek

  rádiótávcső

  Ez a műszer az elnevezése miatt sok félreértésre ad okot. Nem nevezhető távcsőnek, mert sem fénysugarakat felfogni, s ennél fogva látni sem lehet vele. Lényege éppen az, hogy segítségével nem fényt, hanem másfajta elektromágneses sugarakat érzékelhetünk. A rádiócsillagászat a II. világháború után fejlődött ki. Régóta tudták már, hogy a sugárzó égitestek a fénysugáron kívül másfajta elektromágneses sugárzást is kibocsátanak, így rádióhullámokat is. A rádiótávcső arra szolgál, hogy vele az ilyenfajta sugarakat fogjuk fel. A felfogott rádióhullámok olyan információkat hordoznak amilyeneket a fény nem tud továbbítani. A rádiótávcsőnek általában hatalmas méretű paraboloid antennája van. Ez voltaképen egy fémhálózat, amely arra szolgál, hogy a ráeső rádióhullámokat az antenna gyújtópontjában elhelyezett vevőre sűrítse össze. A jobb hatás kedvéért rádiótávcső-sorokat is alkalmaznak, azaz több rádiótávcsövet összehangolva működtetnek.
  

  
  

  A Bonn melletti 100 m parabolatükör-átmérőjű rádiótávcső a Földön a maga nemében a legnagyobb, ugyanis a tükröt két síkban szabadon el lehet forgatni, ilymódon az égbolt tetszőleges térségére irányítható.
  
  

  
  A Karib-tengeri szigeten, Puero Ricoban található a világ legnagyobb rádiótávcsöve, amelynek 340 m az átmérője. Egy természetes katlanba építették.
  
  
  

  
  

  radar

  Lényegében ez is rádiófrekvenciás sugárzással működő műszer mint a rádiótávcső, azzal a különbséggel, hogy míg a rádiótávcső a világűrből érkező rádióhullámokat fogja fel, addig a radarral a Földről az égitestek felé küldött és róluk visszaver jeleket tudják felfogni. Különösen a bolygók felszínének feltérképezésére és a meteorjelenségek tanulmányozására használják. Egy bolygó távolsága kiszámítható abból az időtartamból, amely a Földről az égitestre küldött mikrohullámú impulzus "visszhangjának" visszatéréséhez szükséges. Az eltérésekből a kutatók képesek feltérképezni a bolygó felszínét. Ráadásul a forgó égitest közeledő oldala az eredetinél rövidebb, a távolodó oldala pedig hosszabb hullámhosszú jelzéseket küld vissza a Földre. A hullámhosszak különbségének elemzéséből levezethető a bolygó forgási sebessége.

  A radar egyik első, csillagászati jellegű alkalmazása éppen Magyarországon történt. Bay Zoltán, kutatócsoportjával 1946-ban észlelete a Holdra irányított radarhullámok visszaverődését (amerikai kutatókkal egyidőben).

  A különböző elektromágneses hulámokhoz különböző "távcsöveket" használnak, amelyek neve utal a megfigyelni kívánt hullámhosszra, így pl a röntgensugarakat röntgentávcsővel érzékelik.