McGoris #3 - Obserwacje astronomiczne przez sprzęt optyczny - ciąg dalszy

Kontynuacja postu o obserwacjach astronomicznych. W tym poście opiszę sprzęt, przez który możemy popatrzeć, typy teleskopów oraz obiekty, które możemy przez nie zaobserwować i jak wyglądają.

1. Niebo przez lornetkę.

Lornetka jest idealnym instrumentem optycznym dla początkującym. Jest poręczna, niewielka i można ją zabrać wszędzie. Jedyną wadą jest jednak małe powiększenie, co może się nie spodobać początkującym. 

Cena przeciętnej, dość dobrej lornetki waha się między 200-300 zł, do ok. 500-800zł jak chcemy np. jakąś porządniejszą np. Nikon Action 10x50, która jest lornetką o bardzo wysokiej jakości optyce. 

Lornetka cechuje się sporym polem widzenia. Są dwa rodzaje lornetek - ze stałym powiększeniem i z regulowanym powiększeniem. np. 10-30x. Oczywiście polecam te ze stałym, ze względu na to, że te z regulowanym zoomem pokazują wszelkie wady optyczne.
Przy oznaczeniu np. 10x50, to liczba po lewej oznacza powiększenie, a po prawej to średnica obiektywów w mm.

Dla początkującego wystarczy nawet stara radziecka lornetka, czy taka z Lidla za 100zł (tzw. lidletka). Lornetka jest idealnym narzędziem do nauki nieba. Do lornetki warto też zainwestować w statyw, ponieważ obraz się nam trochę trzęsie, gdy mamy ją w rękach, zwłaszcza przy dużych powiększeniach. 

Większe lornetki też są cięższe, co powoduje, że ręce się męczą. Większość obiektów jak mgławice, galaktyki czy gromady widać jako małe mgiełki.

Najłatwiejsze obiekty do znalezienia to: Galaktyka Andromedy, Mgławica Oriona, Gromada w Herkulesie, Gromada Podwójna oraz gromady w Woźnicy: M 36, M 37, M 38.

Nikon Action 10x50

2. Ważne zagadnienia optyczne i obserwacyjne.

Powiększenie: Pewnie większość z was pomyśli o nim jako pierwsze. Powiększenie jest to wartość, ilekroć obraz jest powiększony. Trzeba być świadomym, że im większe powiększenie, tym teleskop zbiera mniej światła. Żeby uzyskać duże powiększenie, potrzebna jest większa apertura, czyli średnica obiektywu/lustra, by móc zebrać więcej światła.

Jest pewna zasada dla maksymalnego, użytecznego powiększenia, czyli takie które jest jeszcze znośne. Max powiększenie to od 1.5x do 2x średnicy obiektywu/lustra wyrażonej w mm. Przykładowo dla teleskopu o średnicy 90mm najbardziej optymalne powiększenie to ok. 150x.
Większe powiększenie np. powyżej 200x ogranicza także wspomniany wcześniej seeing, czyli stabilność atmosfery, która zakłóca obraz.


Średnica obiektywu/lustra:

Moim zdaniem to jest najważniejsza rzecz w teleskopach. Im większe lustro/obiektyw, tym więcej może zebrać światła, w związku z tym jest w stanie dostrzec więcej detali i mniej jasne obiekty. Można także stosować większe powiększenia.

Maksymalne użyteczne powiększenie - w przypadku teleskopów soczewkowych - 2x średnica obiektywu, a w zwierciadlanych 1.5x średnica lustra.(o rodzajach teleskopów napiszę niżej). 

Powiększenie ogranicza także tzw. zdolność rozdzielcza. Przy przesadzonych powiększeniach np. średnica obiektywu 90mm i np. pow. 300x, nie dość że obraz jest bardzo ciemny, to jeszcze nie pokazuje większej ilości detali, tylko rozmazuje obraz. Poniżej jest przykład planety Jowisz w mniejszym i w większym powiększeniu w zależności od teleskopu:

OGNISKOWA: Także, zaraz po średnicy lustra najważniejsze dane techniczne dla teleskopu. Od niej zależy jakie powiększenie uzyskamy oraz światłosiłę (opisaną poniżej). Do każdego teleskopu są dołączane okulary o różnej ogniskowej. Powiększenie jest to ogniskowa teleskopu(mm), podzielona przez ogniskową okularu(mm). Przykładowo:

f- ogniskowa

f obiektywu= 1000mm    

                
f okularu = 10mm                                 1000/10=  100x                        Powiększenie = 100x

f okularu = 25mm                                 1000/25=  40x                          Powiększenie = 40x


ŚWIATŁOSIŁA: Jakby to powiedzieć jest to ilość, siła wpadanego światła do teleskopu. Oblicza się ją poprzez iloraz ogniskowej teleskopu(mm) i średnicy lustra(mm). Przykładowo:

f= 1200mm
d(średnica lustra)= 200mm                              1200/200=6

Światłosiła = f/6

Im mniejsza wartość po f, tym światłosiła jest większa, a zatem idzie, teleskop mocniej zbiera światło. Tylko jest jedna zależność pomiędzy jasnymi obiektami, np. między planetami, a słabymi obiektami głębokiego nieba( galaktyki, mgławice itp. inaczej DSy - Deep Sky). 

Gdy teleskop ma dużą światłosiłę, jest idealny do galaktyk, mgławic, gromad, ale planety czy Księżyc kiepsko się prezentują, gdyż są zbyt jasne i wymagają np. filtra polaryzacyjnego, który ogranicza światło. Gdy teleskop ma małą światłosiłę, jest idealny do obserwacji planet, tylko że przegrywa na obiektach DS.


Pole widzenia

Tu już zależy czy ktoś lubi szerokie pola do przeglądu nieba, rozległych mgławic, czy wąziutki obraz np. do planet czy mgławic planetarnych. Im większe powiększenie tym mniejsze jest pole widzenia.
Pole widzenia jest wyrażone w stopniach. Niektóre obiekty na niebie, np. Plejady, gromada Żłóbek (M44) czy Hiady, mają dużą średnicę kątową i wymagają sporego pola widzenia, by się zmieścić w kadrze.


Montaż

Podczas kupna teleskopu zwróćmy uwagę na montaż. Musi być on głównie stabilny i dość ciężki, by podczas wiatru nie trząsł się. Są dwa rodzaje montaży:

PARALAKTYCZNY- Polega na ustawieniu montażu tak, aby zapewniał jego obrót wokół biegunów. Jedną z osi ustawia się w okolicach Gwiazdy Polarnej, gdzie wskazuje biegun północny. Zaś w przypadku południowej półkuli w okolicy gwiazdozbioru Oktanta.

Montaż daje możliwość podążania za obiektem równo z ruchem obrotowym Ziemi. Podłączenie silnika do niego pozwala utrzymać w polu widzenia obiekt na bardzo długi czas, co jest wykorzystywane do astro-fotografii. Plusy i minusy:

+ Podążanie teleskopu za ruchem nieba.
+ Stosowany do astrofotografii

- Trudny w obsłudze
- Czasem jest konieczność zastosowania przeciwwagi.



AZYMUTALNY - Polega na sterowaniu teleskopem w pionie i w poziomie. Jest to najprostszy montaż, lecz już niezbyt nadaje się do zastosowania napędu, gdyż trzeba obiema osiami sterować. Montaż idealnie nadaje się do obserwacji wizualnych. Najpowszechniejszym montażem azymutalnym jest montaż Dobsona, stosowanych w teleskopach zwierciadlanych (o typach teleskopów napiszę niżej).

+ Prosty w obsłudze,
+ Tani i łatwy nawet do zbudowania własnoręcznie,

- Trudność ze śledzeniem obiektów w zenicie,
- Niezbyt nadaję się do zastosowania napędu do astrofotografii,


Mobilność

Jak logicznie patrząc, im większy teleskop, tym jest cięższy i bardziej nieporęczny. Też trzeba zwrócić uwagę, czy zmieści nam się np. do samochodu, gdy chcemy pojechać pod ciemne niebo. 

Teleskop zwierciadlany SkyWatcher Synta 8" waży już 20 kg i jest dość spory. Nie wspomnę o większym. Ciągnięcie go 100 metrów na ogródek czy ściąganie go z 5 piętra jest już dość ciężką sprawą. Ale za to mamy aż 8-calowe, 20cm lustro, które nam pokaże sporo. Np. refraktorek na montażu jest leciutki i bardzo mobilny, ale już nam nie pokaże tyle co duży teleskop zwierciadlany. Coś za coś.


Wady optyczne:

 W każdym teleskopie, nawet w tych droższych mamy nieuniknione wady optyczne, które jedne nam mniej przeszkadzają, a inne trochę więcej. Przedstawię najważniejsze z nich.

Aberracja chromatyczna - Występuje najczęściej w refraktorach podczas obserwacji dość jasnych obiektów bądź przy niskiej jakości optyce na brzegach pola widzenia. Charakteryzuje się tym, że dookoła obiektu występuje żółto/czerwono niebieska obwódka, spowodowana niedoskonałością optyki, głównie w tańszych teleskopach.

Występuje też w okularach do teleskopów na brzegach pola widzenia oraz w teleskopach o dużej światłosile, gdy obserwujemy jasne obiekty np. Wenus. Wtedy pomaga zastosowanie filtra polaryzacyjnego lub zastosowanie przysłony na obiektyw.


Zniekształcenie obrazu - Występuje głównie w okularach teleskopowych, które mają większe pole widzenia.Występuje w postaci rozciągnięcia obrazu na krawędziach pola widzenia. Gwiazdy są że tak powiem jajkowate. Ale to nie przeszkadza w obserwacjach, wystarczy najechać na obiekt tak, by był w środku pola widzenia. Nieraz jest takie zniekształcenie, że od obiektu widać lekki przymyty ogonek, zwany komą.

Koma - (z łac. coma - warkocz)  to rozciąganie się obiektów na brzegach pola widzenia. Najlepiej widoczne jest no na gwiazdach, gdzie w centrum mamy ładne, punktowe kropki, a na brzegach mamy jajkowate obiekty.
W gorszej jakości optyce często występuje, co zmusza do kadrowania. W teleskopach przy astrofotografii stosuje się tzw. korektor komy.

Przykład komy na brzegu kadru (górny, prawy róg)

3. Teleskop, rodzaje teleskopów, cena

Nazwa teleskop wywodzi się od dwóch słów z języka greckiego - τηλε σκόπος - tele-skopos - daleko widzący. Teleskop pozwala nam ujrzeć obiekty znacznie mniej jasne, mniejsze niż może dostrzec ludzkie oko. Im większa średnica teleskopu, tym teleskop zbierze więcej światła i pokaże nam więcej detali.

Niestety przez teleskop nie zobaczymy kolorów na mgławicach czy galaktykach, takie jakie widać na zdjęciach z Hubble'a. Proszę się od razu nie zniechęcać. To nie jest wina teleskopu, a niedoskonałości ludzkiego oka, które nie widzi kolorów tak słabego, odległego światła. Kolory na mgławicach to już domena astrofotografii. Jest kilka wyjątków. 

W dużym teleskopie, o średnicy ok. 200mm można dostrzec na Mgławicy Oriona delikatny seledyn, a w większych od 300mm podobno delikatny róż/fiolet. Można też dostrzec delikatny kolorek na niektórych mgławicach planetarnych.


Typy teleskopów i ich cena

Małe teleskopy soczewkowe - refraktor - do 600zł :

Średnica obiektywu od 70mm do 90mm. Składa się on z przedniej soczewki i okularu połączone tubusem. Cechuje się prostotą w obsłudze i mobilnością. Najczęściej na zwykłym statywie azymutalnym. Idealnie nadaje się do obserwacji planet i Księżyca, a nawet jaśniejszych obiektów DS.
Obraz w refraktorze jest prosty, co może też posłużyć do obserwacji przyrody/gór/krajobrazów w dzień. Można także obserwować samoloty. Poniżej jest przedstawiona budowa refraktora:

Dajmy przykładowo 90mm średnicę i 900mm ogniskową. Max. użyteczne powiększenie to oczywiście 2*D czyli 2x90=180x.

      KSIĘŻYC: ****°
      PLANETY: ****°
OBIEKTY DS: **°°°

Plusy i minusy:

+ Prosty w obsłudze
+ Lekki i mobilny

- Lekka aberracja chromatyczna
- Średnio nadaje się do DS-ów.

Teleskop Bresser LYRA 70/900

Małe teleskopy zwierciadlane (Newtona) - reflektor - od 500 do 1500zł :

Te teleskopy pozwolą nam na ostrzejsze i lepsze obrazy obiektów DS niż teleskop soczewkowy. Nie ma praktycznie aberracji chromatycznej. Jego budowa to - zwierciadło, które skupia obraz i odbija się od lustra wtórnego i do okularu. Wynalazł go Isaac Newton, stąd też nazwa. Średnica takich teleskopów to od 110mm do 150mm, na montażu azymutalnym lub paralaktycznym. 

Jeśli chodzi o mobilność są nawet dość poręczne, chyba że to montaż paralaktyczny, który wymaga ustawienie osi na Polarną. Poniżej schemat budowy teleskopu zwierciadlanego.

Dajmy przykładowo jakiś krótkoogniskowy teleskop np. D= 114mm i f=500mm. Teleskop ma sporą światłosiłę, przez co świetnie się nadaje do obiektów DS, takich jak mgławice, gromady czy galaktyki. Maksymalne użyteczne pow. dla reflektorów to 1.5D do 2D. Czyli ok. 200x. Ze względu na krótką ogniskową, nie uzyskamy dużego powiększenia. np. z okularem 5mm mamy powiększenie 100x.

Plusy i minusy:

+Większe lustro
+Prawie brak aberracji

-Niektóre mają krótką ogniskową
-Wymaga kolimacji(opiszę niżej co to jest)
-Odwrócony obraz

 KSIĘŻYC *****
 PLANETY ****°
 MGŁAWICE *****

Teleskop Sky-Watcher BK 1309 EQ2 130/900

Osobną kategorią teleskopów zwierciadlanych są teleskopy Cassegraina oraz duże teleskopy Dobsona.


Teleskopy Cassegraina:

Jego nazwa pochodzi od nazwiska projektanta, francuskiego księdza i fizyka, Laurenta Cassegraina, żyjącego w XVII wieku. Projekt ten został opracowany w 1672 roku, dwa lata po teleskopie Newtona. Teleskop Cassegraina składa się z dwóch zwierciadeł, których osie optyczne leżą na jednej prostej.

Układ Cassegraina jest do dziś występującym w profesjonalnych teleskopach. Takie teleskopy są bardzo drogie i wymagają częstej kolimacji jeśli jest często przenoszony. Poniżej jest narysowany schemat teleskopu:

Taki teleskop jest prawie całkowicie pozbawiony wad optycznych, czyli aberracji czy komy. W systemie Cassegraina został zbudowany teleskop Hubble'a.

Teleskop Meade LX 200 - kosztuje 14000~ zł. Teleskop ma prawie wszystko - napęd obuosiowy, system GoTo i inne duperele. źródło: źródło: deltaoptical.pl

Teleskopy Dobsona:

Najpopularniejsze teleskopy u astronomów amatorów, ze względu na bardzo dobry stosunek ceny do jakości. Średnice luster są już od 150mm wzwyż. Są to teleskopy zwierciadlane osadzone na montażu Dobsona.

SkyWatcher Synta 8" 203/1200 Dobson PYREX - źródło: deltaoptical.pl

Taki teleskop jest już spory i ciężki, ale 200mm lustro mamy już w cenie lekko ponad 1000zł. Takie lustro już naprawdę może sporo pokazać zarówno na planetach jak i DSach.

KSIĘŻYC *****
PLANETY *****
MGŁAWICE *****

Na Mgławicy Oriona już można ujrzeć strukturę mgławicy i setki innych obiektów takich jak galaktyki, mgławice czy gromady gwiazd. Na planetach przy dobrym seeingu można ujrzeć pasy na Jowiszu, poszarpania w atmosferze, Saturna z pierścieniami i przerwą Cassiniego, a także małą tarczkę Urana i Neptuna.

Cena takiego teleskopu to ok. 1000zł wzwyż, im większe lustro. Do obserwacji wizualnych najlepiej kupić lustro największe, na jakie was stać.


Plusy i minusy:

 
+ stosunek jakości do ceny
+ duże lustro może nam sporo pokazać

- ciężki i mało poręczny
- lekkie problemy z nacelowaniem obiektów w zenicie.


Jak obserwować przez teleskop?

Do obserwacji obiektów na niebie potrzebna nam jest mapa nieba. Na obserwacje najbardziej popularny jest darmowy program Stellarium, który jest darmowy w wersji na PC, a płatny na urządzenia mobilne. Program pokazuje nam co widać, skąd i o której porze. Jeżeli nie ma się Stellarium, przyda nam się mapa nieba. Warto sporządzić plan obserwacji - co, o której porze jest widoczne.

Do celowania obiektów mamy tzw. szukacz. Jest to niewielka lunetka na górze tubusu. Szukacz ma niewielkie powiększenie ok. 5x-9x i celownik. Niektóre obiekty o jasności do 8 magnitudo widać jakieś obiekty już w szukaczu jako małe plamki.


Od czego zacząć?

Jeżeli chodzi o obiekty głębokiego nieba, warto zapoznać się z tzw. Katalogiem Messiera. Z kilkoma wyjątkami są to najjaśniejsze, najłatwiejsze do odnalezienia obiekty. Mają w nazwie literę M i liczbę, np. M45 - Plejady, M13(Gromada kulista w Herkulesie), M 31(Galaktyka Andromedy), M42 (Mgławica Oriona). Te obiekty w większości widoczne są już w szukaczu. Jest ich 110.

W teleskopie 150-200mm już możemy zobaczyć jakiś detal na obiektach. Gromady otwarte i kuliste bajecznie wyglądają. Jak chodzi o mgławice i galaktyki to niestety na kolor się nie pokusimy, ale na jednej galaktyce można pod bardzo ciemnym niebem dojrzeć spiralnych ramion. Jest to galaktyka M 51 znajdująca się w gwiazdozbiorze Psów Gończych, niedaleko końca dyszla Wielkiego Wozu. Na galaktyce Andromedy można dojrzeć jasne jądro z dużą otoczką, jeden, a nawet dwa ciemne pasy materii oraz jej sąsiadki: M 32 i M 110. Na mgławicy Oriona można dostrzec delikatny seledyn oraz dojrzeć struktury mgławicy.

Kilka szkiców z obserwacji własnego wykonania:

Gromada kulista M13 widoczna przez lornetkę.

Gromada kulista M13 widoczna w 20cm teleskopie pod bardzo ciemnym niebem.

Mgławica Oriona.

Galaktyka Wir (M51)

Łańcuch Markariana w szerokokątnym okularze.

Występują także inne katalogi galaktyk. Niektóre są trudne, niektóre łatwe do znalezienia. Jest także kalatog Caldwella (np. C30), NGC (np. NGC 4565) oraz (IC, np. IC 431).

Podczas obserwacji obiektu, liczy się jego jasność w magnitudo. 20cm teleskopem można szukać obiektów do 12-13 mag. Większym teleskopem możemy jeszcze ciemniejsze obiekty wypatrzeć, nawet do 15 mag. W stellarium wszystko pisze :).

Istnieje także tzw. jasność powierzchniowa. Niektóre obiekty np. M33 (Galaktyka w Trójkącie) mają małą jasność, ok. 5.7 mag, ale słabą jasność powierzchniową (ok. 15 mag). Takie obiekty są bardzo rozległe i słabe i ciężko odróżnić nieraz od tła.


Jak szukać obiektów?

Najlepszą metodą jest jechanie gwiazdka po gwiazdce, dlatego w szukaczu jest celownik. Na początek najłatwiej zabrać się za obiekty, które leżą blisko jasnych gwiazd, np. mgławica Kraba. Jest niedaleko gwiazdy ζ Tau (Zeta Tauri). Wsadzamy okular który da najmniejsze powiększenie i szukamy mgiełki tak, by ta gwiazda była w polu widzenia.
Gdy szukamy obiektów trudniejszych, leżących dalej od jasnych gwiazd, patrzymy w Stellarium i szukamy najjaśniejszych gwiazdek po drodze.

Na przykład M 51. Celuję szukaczem na gwiazdę Alkaid, koniec dyszla "Wielkiego Wozu".
Niedaleko niej szukam dość jasnej gwiazdki 24 CVn. Potem od niej w tą samą stronę gdzie pojechałem do niej idę i szukam średnio jasnych, ustawionych równolegle dwóch gwiazdek. Ustawiam celownik między nimi. Już nam powinno znaleźć galaktykę. Pod bardzo ciemnym niebem widać ją nawet w szukaczu.

Trzeba też zdać sobie sprawę, że nie wszystkie obiekty widać w szukaczu. Gdy szukamy obiektu od jasności 9 mag i mniej jasne, musimy ustawić szukacz w miejscu, gdzie mniej więcej się znajduje.

Też należy wziąć pod uwagę, żeby nie obserwować zawsze samemu. Fajnie zawsze sobie zorganizować rodzinę lub grupkę przyjaciół :)


Jeżeli macie jakieś pytania, piszcie w komentarzach, a ja spróbuję na nie odpowiedzieć! Pozdrawiam, McGoris :)

Zapraszam także do polubienia strony na Facebooku: facebook.com/mcastronomia