Наблюдения с темным стеклом интересны, когда нужно рассмотреть мелкие подробности в пятнах или других деталях. В тех случаях, когда важно зарисовать картину в целом, наблюдения лучше проводить на экране. Поверхностная яркость Солнца достаточна для
того, чтобы, расположив позади окуляра лист белой бумаги, получить на нем достаточно большое, обычно 10--15 см диаметром, изображение Солнца. Сфокусировав изображение с помощью окуляра, мы можем рассматривать его на экране. Более того, это изображение можно показывать многим людям одновременно и фотографировать экран вместе с изображением Солнца. Окуляр телескопа Ньютона вынесен вбок и экран должен располагаться сбоку на длинном (около 0,5 м)
Рис. 77. Солнечный проектор.
1 -- 45-градусная призма или диагональное зеркало,
2 -- затеняющий кожух, 3 -- экран.
стержне. Если же за окуляром установить 45-градус-ную призму или плоское зеркало, можно направить пучок вниз вдоль трубы. Экран в этом случае располагается в районе оси склонений и может быть укреплен на трубе или корпусе оси склонений.
К сожалению, прямой солнечный свет и рассеянный свет неба очень засвечивает экран. Чтобы защитить экран от прямых лучей Солнца, достаточно на верхнем конце трубы укрепить кусок картона, тень от которого падала бы на экран. Но лучше защитить его и от рассеянного света неба. Для этого надо снабдить экран ящиком в виде пирамиды, в основании которой находится экран, а в вершине--окуляр (рис. 77). Чтобы можно было видеть изображение, в одной из стенок нужно сделать достаточно большое окно.
Меняя окуляры, можно получить изображения различных масштабов. Обычные, даже очень хорошие окуляры плохо работают в качестве проекционных систем, поэтому гораздо лучшее изображение можно получить, применяя короткофокусные фотообъективы. 50-милли-метровый фотообъектив типа "Индустар-50" или аналогичный ему при проекционном расстоянии 500 мм даст 9-кратное увеличение. Это значит, что если диаметр солнечного изображения в фокусе телескопа с фокусным расстоянием 1200 мм равен 11 мм, то на экране диаметр Солнца будет равен примерно 100 мм. Для изучения подробностей в пятнах лучше применять объективы от 16- и 8-миллиметровых кинокамер. Фокусные расстояния этих объективов примерно 10-- 20 мм, а масштаб изображения при том же проекционном расстоянии в 2,5--5 раз больше, чем у "Индустара-50".
Самый простой способ фотографировать Солнце -- делать снимок экрана с солнечным изображением. Так как фотоаппарат находится не точно на оси, изображение Солнца получается слегка сплюснутым. Лучше, однако, вместо экрана на широком конце светозащитного ящика установить кассету с фотопластинкой, а всю установку снабдить фотозатвором для производства коротких выдержек.
В некоторых инструкциях рекомендуется затвор устанавливать в районе выходного зрачка сразу же за окуляром. Хотя с точки зрения светотехники это решение разумно, все-таки устанавливать затвор здесь не следует, так как в выходном зрачке концентрируется большое количество тепла. Лучше снабдить телескоп диафрагмой на верхнем конце трубы, в которую вмонтировать затвор от фотоаппаратов "Фотокор", "Москва" и т. п., вывернув из корпуса линзы объектива. Действующее отверстие объектива "Фотокора" 30 мм, аппаратов "Москва" - 25 мм. Это и будет действующее отверстие нашего телескопа в данном случае (рис. 78, а).
Яркость Солнца слишком велика, и недостаточно задиафрагмировать телескоп и применить малочувствительную эмульсию; нужно принять еще некоторые меры для снижения количества света, падающего на фотопластинку. Лучше всего призму, отражающую свет после окуляра назад, перевернуть, как показано на рис. 78, б. В этом случае от поверхности отражается примерно 5% света и его поток уменьша
ется в 20 раз. Еще лучше установить две призмы, как показано на рис. 78, в. Комбинация из двух призм уменьшает световой поток в 400 раз.
В последнем случае выдержка составит около 1/50 с, если чувствительность эмульсии 1 ед. ГОСТа (позитив-ные пластинки), диаметр Солнца на экране 50 мм, диа-метр диафрагмы объектива с вывернутыми линзами,
Рис. 78. Приспособления для фотографических наблюдений Солнца
а) Центральный затвор с тросиком (линзы фотообъектива вынуты), б) отражение солнечного света от гипотенузы 45-градусной призмы в случае солнечных наблюдений, в) отражения от двух призм.
установленного на крышке телескопа, 30 мм. Если вам удалось достать только одну призму, придется применить желтый или оранжевый светофильтр, установленный за окуляром после призмы. Позитивные пластинки и пленки мало чувствительны к желто-оранжевому свету, но насколько в каждом отдельном случае, сказать трудно, поэтому придется выдержку подобрать опытным путем.
Надо ли говорить, что при использовании фотопластинок (или пленок) даже малой чувствительности светозащитный ящик должен быть совершенно светонепроницаемым. Для этого все щели нужно проклеить черной фотобумагой изнутри, а снаружи все швы на углах заделать алюминиевым уголком. Чтобы проверить ящик на светозащиту, в кассетную часть (лучше ее взять прямо от старого "Фотокора") вставим кассету с пластинкой, откроем кассету на 1--2 минуты после этого закроем. Очевидно, что затвор все это время должен быть закрытым. После проявления пластинки станет ясно, пропускает ящик свет или нет. § 63. ПРОСТОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ СОЛНЕЧНЫЙ ТЕЛЕСКОП
Как ни удобен телескоп, предназначенный для наблюдения и фотографирования Солнца на экране, все-таки специальный телескоп может стать настоящим центром любительских наблюдений Солнца. В простейшем виде солнечный телескоп (рис. 79) состоит всего из двух оптических деталей: главного длиннофокусного зеркала 1 и вспомогательного плоского зеркала 2 примерно того же диаметра, что и главное (рис. 79).
Диаметр изображения Солнца равен 0,009F == F/110.
Рис. 79. Простейший горизонтальный солнечный телескоп (с рисунка Р. Портера).
1--главное зеркало, 2 --вспомогательное плоское зеркало, 3 -- объектив от фотоаппарата.
Это значит, что если фокусное расстояние зеркала равно 5000 мм, то диаметр солнечного изображения будет равен 45 мм. Это уже достаточно для фотографирования на пластинках размером 6X9 или 4,5 Х 6. Если фокусное расстояние равно 3000 мм, то диаметр изображения равен 27 мм, и его можно фотографировать малоформатной камерой на формат 21X36 мм, если у
фотоаппарата вывернуть объектив. Однако можно выбрать фокусное расстояние значительно больше, скажем, 20--30 м, тогда изображение Солнца будет иметь диаметр180--270мм. Такое изображение удобно наблюдать визуально. Скорее всего, нужно остановиться на фокусном расстоянии примерно 3--5 м и для получения больших изображений для визуальных наблюдений применить окулярную проекцию на экран, применив для этой цели фотообъектив 3 с фокусным расстоянием 80--100 мм и полевую плосковыпуклую линзу, как в окуляре Кельнера или Рамсдена. Назначение полевой линзы -- перехватить лучи на краю поля зрения и направить их в проекционный объектив, тем самым увеличив поле зрения.
Схема телескопа элементарна. Высококачественное плоское зеркало направляет свет Солнца на главное сферическое (стоящее южнее), а то в свою очередь направляет конус лучей обратно (на север), так что рядом с плоским зеркалом получается изображение Солнца, которое рассматривается на экране или фотографируется. Рассматривая схему, обратим внимание на то, что изображение Солнца оказывается не на оптической оси главного зеркала. Такое смещение изображения приводит к образованию так называемых полевых аберраций -- комы и астигматизма. Чтобы их влияние было минимальным, следует как можно меньше смещать изображение с оси или, иначе говоря, максимально приблизить изображение к плоскому зеркалу. Во-вторых, относительное отверстие главного зеркала должно быть небольшим.
Для 120-миллиметрового зеркала фокусное расстояние не должно быть короче 3000 мм, а его относительное отверстие, следовательно, не должно превышать 1/25.
Для 180-миллиметрового зеркала минимальное фокусное расстояние 5000 мм, а относительное отверстие 1/28.
Диаметр плоского вспомогательного зеркала может быть на 15--20% меньше диаметра главного. Изготавливая плоское зеркало, его можно испытывать в схеме Коммона в сочетании с главным сферическим (см. рис. 37, 6). Неудобство заключается в том, что радиус кривизны главного зеркала вдвое больше его фокусного расстояния, и длина испытательного помещения должна быть равна 6--10 м. Для рассматривания теневой картины на таком расстояний можно применить небольшую подзорную трубу или бинокль, разместив их позади ножа Фуко, где обычно помещается глаз. 5--6 -кратного увеличения вполне достаточно. Если же испытания в таком длинном помещении -- непреодолимое препятствие, можно изготовить другое вспомогательное сферическое зеркало с радиусом кривизны 1,5 --2 м и диаметром в полтора раза меньше, чем у испытуемого плоского зеркала. Если плоские зеркала в двух наших примерах имеют диаметры около 150 и 100 мм, то вспомогательные эталонные сферические зеркала для испытания этих "плоскостей" должны иметь диаметры примерно 100--70 мм. Изготовить такие зеркала с радиусами кривизны, 1,5--2 м для любителя, построившего свой первый телескоп, не представляет труда.
Если телескоп действует в своей простейшей форме, большой помехой служат токи теплого воздуха, поднимающегося над нагретой поверхностью 3емли.
Чтобы их уменьшить, желательно, чтобы под телескопом росла трава. Еще лучше, если пучки света между плоским и главным зеркалами заключены в трубу. Эта труба может быть металлической, асбоцементной, деревянной и т. п. Лучше брать материал с низкой теплопроводностью, например дерево или асбоцемент. Снаружи трубу надо покрасить белой краской, чтобы уменьшить нагревание солнечными лучами.
Вблизи плоского зеркала, где образуется изображение Солнца, надо установить трубку с кремальерой или другим фокусировочным устройством и резьбой М42 Х 1 для наворачивания малоформатного фотоаппарата или салазки с кассетным устройством, если применяются пластиночные кассеты. Для того чтобы экран или кассету защитить от прямого солнечного и рассеянного света неба, окно, где установлен телескоп, надо закрьгть ставней с небольшим отверстием или плотной шторой. Так как выдержки короткие, некоторое количество паразитного света не страшно. § 64. ПОЛЯРНЫЙ СОЛНЕЧНЫЙ ТЕЛЕСКОП
Рефлектор Ньютона можно легко превратить в полярный солнечный телескоп (рис. 80). Для этого труба телескопа направляется на полюс мира, для чего ее
ориентируют на север и наклоняют к горизонту на угол, равный широте места наблюдений с точностью до 1--2º. Перед верхним концом трубы устанавливается плоское зеркало, называемое сидеростатом. Сидеростат может наклоняться в вилке по склонению и поворачиваться на оси вилки по часовому углу. Лучше всего, если осью вилки будет служить ось часового механизма от суточного метеорологического самописца (барографа, термографа и др.). В этом случае зеркало, поворачиваясь вслед за Солнцем со скоростью 1 об/сут, будет удерживать изображение в центре поля зрения или на экране неопределенно долго.
Рис. 80. Полярный солнечный телескоп.
Телескоп предназначен для полевых условий, когда он устанавливается на двух вкопанных в землю столбах и закрывается сверху растянутой палаткой. На данной фотографии телескоп установлен на случайном штативе.
Прежде чем устанавливать часовой механизм на место, надо его испытать. Для этого на конце оси часового механизма с помощью гайки укрепим бумажную стрелку. Разметив круглую крышку механизма на 24 равные части, заведем механизм и установим стрелку по часам. За сутки механизм не должен отставать или спешить более чем на 10--15 минут. В этом случае Солнце будет удерживаться в центре поля зрения в течение 1--1,5 часа, т. е. всего времени наблюдений. Если механизм сильно отстает, осторожно его разберем и на балансире вывернем пару симметрично расположенных винтиков-грузиков. Если механизм спешит, симметрично относительно центра насадим на балансир пару крошечных кусочков пластилина. Эти меры необходимы в случае, если механизм "грешит" на 1,5--2 часа в сутки. Если ошибка меньше, можно ограничиться регулировкой с помощью обычного регулятора.
Чтобы изображение Солнца спроецировать на горизонтальный столик, где его значительно удобнее наблюдать, установим сразу за окуляром 45-градусную призму или плоское оптически точное зеркало и направим пучок вниз *).
*) Чтобы 45-градусная призма отклонила лучи вниз, надо, чтобы оптическая ось окуляра была горизонтальна.
Еще лучше вместо обычной 45-градусной призмы внутри телескопа, отклоняющей свет в окуляр, установить плоское зеркало, которое сразу направит пучок вниз на стол. Окуляр в этом случае направлен вниз. Полярный телескоп нужно установить в темном помещении, чтобы снаружи оказался только сидеростат. Разумеется, помещение не должно отапливаться и в нем должна поддерживаться та же температура, что и на улице, иначе струи теплого воздуха совершенно испортят изображение. В полевых условиях полярный телескоп может устанавливаться в палатке, затеняющей экран. Для фотографирования групп пятен малоформатный фотоаппарат со шторным затвором кладется с вывернутым объективом на стол. Изображение фокусируется по листу бумаги, лежащему на столе, и фотоаппарат пододвигается к группе, чтобы она "провалилась" в аппарат. Выдержка осуществляется затвором аппарата.
Разумеется, вместо окуляров лучше применить фотографические или проекционные объективы, как уже говорилось раньше. Сравнивая изображения, даваемые различными окулярами и объективами, можно легко и быстро отобрать лучшие из них. Не нужно стремиться при фотографировании к очень большому масштабу. Дело в том, что струй теплого воздуха сильно портят
изображения, поэтому для прямого (без объектива) фотографирования пятен малоформатным аппаратом достаточно иметь на экране изображение Солнца диаметром не более 70--100 мм. Для визуальных же наблюдений подробностей нужный масштаб легко подобрать практически; он окажется значительно больше. § 65. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПАТРУЛЬНЫЙ АСТРОГРАФ
Для организации любительской службы неба (регистрация вспышек новых звезд, полетов болидов и т. п.) В. И. Коваль предложил [25] использовать малоформатные аппараты, установленные на пружинном меха-
Рис. 81. Патрульный астрограф любительской службы неба.
низме метеорологического самописца так же, как зеркало сидеростата. Эти самописцы относительно нетрудно достать в магазинах учебно-наглядных пособий, они недороги, неприхотливы в обслуживании. Отрегулированный, как было рассказано выше, такой механизм может поворачивать фотоаппарат типа "Зенит" или пару фотоаппаратов типа "Смена" за суточным вращением неба в течение 15--20 минут. Ошибка в ходе механизма в этом случае не должна превышать 10 минут в сутки. Если мы захотим применить с "Зенитом" объектив с фокусным расстоянием 100 мм, то ошибка не должна превышать 5 минут в сутки.
На рис. 81 дана фотография патрульного астрографа, построенного в клубе им. Максутова. Фокусное расстояние объектива не должно превышать 100-- 135 мм, иначе масса аппарата окажется велика. Однако если вместо подшипников скольжения, в которых вращается главная ось часового механизма, установить шарикоподшипники, а всю монтировку хорошо сбалансировать, то можно применить и 200-миллиметровый объектив. С такими объективами можно получить замечательные фотографии крупных туманностей и скоплений. Применив высокочувствительные пленки, можно получить изображения звезд до 13--14-й звездной величины. Если же на фотоаппарате стоит "штатный" объектив с фокусным расстоянием 40--50 мм, то на фотографиях получатся большие области неба и звезды до 10--11-й звездной величины. Эти объективы интересны для поиска новых звезд, фотографирования астероидов, переменных звезд, составления фотографических атласов неба. Нужно только помнить, что обычные фотообъективы имеют на краю поля зрения плохие изображения, поэтому надо использовать примерно 50--70% площади кадра. § КАМЕРА ШМИДТА
Там, где необходимы большие поля зрения, описанный астрограф незаменим. Однако, когда мы хотим получать фотографию туманности, звездного скопления, галактики или кометы в большом масштабе, необходим астрограф с большим фокусным расстоянием. В качестве такого астрографа можно применить малоформатную камеру с объективами типа "Таир-3", "МТО-500", "МТО-1000", укрепленную на трубе телескопа, снабженного часовым механизмом или хотя бы микрометренными винтами по обеим осям. К сожалению, эти объективы имеют малое относительное отверстие и, следовательно, малую светосилу. Поэтому даже для получения сравнительно ярких протяженных
объектов требуется выдержки порядка часа и более.
Можно получить гораздо большее относительное отверстие с единственной оптической деталью -- сферическим зеркалом, перед которым установлена кассета с пленкой. К сожалению, полевые аберрации сильно портят изображения сразу вне оптической оси зеркала.
Рис. 82. Схема камеры Шмидта и конструкция кассеты.
а) Камера Шмидта, б) кассета. 1 -- барабан, 2--фокусировочный винт. 3 -- растяжки, 4 -- магнитное кольцо, 5--выпуклое дно кассеты, 6 -- фотопленка, 7 -- прижимное кольцо, 8 -- крышка, 9 -- склейки эпоксидной смолой.
Вот если бы каждая точка фокальной поверхности оказалась на оси зеркала! На первый взгляд это явный абсурд. Но это только на первый взгляд. Эстонский оптик Бернард Шмидт, работая в Гамбургской обсерватории, изобрел систему, где это условие выполнено. В центре кривизны сферического зеркала он установил диафрагму, которая на 30--40% меньше диаметра зеркала. Рассмотрим, как действует эта система (Рис. 82).
Пучок света, идущий от звезды, падает на зеркало точно вдоль оси симметрии зеркала и диафрагмы, значит этот пучок центральный и после отражения от участка 1 зеркала он упадет на пленку в точке а. Разумеется, что ни комы, ни астигматизма не возникнет, так как пучок центральный. Рассмотрим пучок от другой звезды, падающий на участок 2 зеркала и отражающийся относительно своей оси симметрии в точку b на пленке. Центр диафрагмы, центр освещенного пучком участка зеркала 2 и изображение точки лежат точно на оси симметрии этого пучка, следовательно, и здесь не возникнут краевые аберрации кома и астигматизм. Можно рассмотреть любой, не срезанный краем сферического зеркала пучок, и все они окажутся совершенно равноправными друг перед другом. Следовательно, ни кома, ни астигматизм не возникнут в пределах пленки на участках от точки b до точки с. В действительности и за пределами этого участка кома не возникнет, но освещенность пленки начнет падать и тем больше, чем сильнее будут срезаться краем зеркала очень наклонные пучки.
Итак, грамотно разместив перед простым зеркалом диафрагму, Б. Шмидт сумел создать камеру, свободную сразу от хроматической аберрации, комы и астигматизма. Остается неисправленной сферическая аберрация. На первый взгляд достаточно заменить сферическое зеркало на параболическое и можно свести к нулю и сферическую аберрацию, но на самом деле это не так, потому, что параболоид имеет различную кривизну на разных зонах. Поэтому падающие на края зеркала пучки не будут равноправными с центральным пучком, и здесь возникнут аберрации.
Чтобы устранить сферическую аберрацию, Б. Шмидт установил в диафрагме специальную линзу -- отрицательную на крайних зонах и положительную в центре. Изготовление этой линзы не по силам начинающим любителям, но у нас есть еще одно средство, позволяющее сильно снизить сферическую аберрацию этой камеры: надо уменьшить относительное отверстие. Расчеты показывают, что если относительное отверстие такой упрощенной камеры Шмидта с действующим отверстием 100 мм не будет превышать 1/2,8, то пятно изображения звезды будет иметь допустимый диаметр -- около 0,1 мм. Это относительное от
верстие в 1,6 раза больше, чем у "Таира-3", а светосила больше в 2,5 раза. Значит, для съемки одного и того же объекта с нашей камерой потребуется в 2,5 раза меньшая выдержка, чем с "Таиром", а выигрыш по сравнению с "МТО-500" и "МТО-1000" составит соответственно 8 и 12 раз! Там, где "Таиру-3" потребуется выдержка в 45 минут (туманность Ориона, напри-
Т а б л и ц а 15
|
Действующее отверстие (диаметр диафрагмы), мм |
Предельное фокусное расстояние, мм |
Длина камеры, мм |
Диаметр сферического зеркала, мм |
Диаметр поля зрения |
Относительное отверстие |
|
|
мм |
градусы |
|||||
|
70 |
165 |
330 |
115 |
23 |
7,3 |
1/2,4 |
|
80 |
200 |
400 |
130 |
27 |
6,9 |
1/2,5 |
|
100 |
280 |
560 |
165 |
33 |
6,1 |
1/2,8 |
|
120 |
370 |
740 |
200 |
40 |
5,6 |
1/3,1 |
|
150 |
515 |
1030 |
250 |
50 |
5,0 |
1/3,4 |
мер), нашей камере для того же результата нужна выдержка 18 минут.
В табл. 15 приведены основные параметры упрощенной камеры Шмидта. Указаны наиболее короткие из возможных фокусные расстояния и максимально возможные относительные отверстия. Как видно, камера Шмидта в два раза длиннее своего фокусного расстояния. Данные этой таблицы справедливы только для фотографических работ. Диаметры и относительные отверстия визуальных инструментов см. в табл. 5 и 6. § 67. КАССЕТА КАМЕРЫ ЩМИДТА
Так как фокальная плоскость камеры Шмидта расположена внутри камеры, ее кассета отличается от обычных кассет для пластинок. Во-первых, кассета проецируется на зеркало и заслоняет подобно диагональному зеркалу телескопа Ньютона часть его поверхности. Без особого вреда для дела можно заслонить 30--40% диаметра пучка. Так, если диаметр пучка равен 120 мм, то диаметр кассеты может равняться 35 --50 мм. Во-вторых, фокальная поверхность камеры Шмидта искривлена и представляет собой сферу радиуса, равного фокусному расстоянию, направленную выпуклостью к зеркалу. Поэтому дно кассеты делают выпуклым. Так как с целью экономии площади кадра кассету приходится делать круглой, то и дно кассеты круглое; поэтому его можно выточить подобно металлическому шлифовальнику (см. Приложения). Конструкция кассеты видна на рис. 82, б. Для крепления кассеты на месте в центре трубы делается система растяжек или ставится пара стоек под углом 90º друг к другу. На этих стойках укреплен барабан 1 со сквозным отверстием с резьбой. В этой резьбе движется винт 2, на котором крепится магнитное кольцо 4. Магнитное кольцо удерживает стальную кассету во время экспонирования. Можно предусмотреть и замковое крепление кассеты. Винт механизма служит для фокусирования и фиксируется гайкой.
Для наблюдений за изображением во время фокусировки в стенку трубы камеры надо вделать трубочку, направленную точно на центр дна кассеты. В эту трубочку вставляется простая зрительная трубка, сфокусированная на дно кассеты. Вставив в кассету кусок засвеченной пленки 6 и прижав его пружинящим кольцом 7 к дну, рассматриваем его через эту трубку и, вращая винт, добиваемся наилучшей резкости. Надо помнить, что по мере перемещения кассеты вдоль оптической оси меняется расстояние и между объективом фокусировочной трубки и кассетой, поэтому сбивается фокусировка и в трубке. Установив кассету в новое положение, надо сфокусировать и трубку, немного перемещая ее ближе или дальше от кассеты или действуя окуляром. Для этого в центре засвеченного куска пленки надо начертить перекрестие. Фокусируем камеру, направив ее на яркую звезду или на Луну. На практике фокусировка отнимает очень мало времени.
Во время установки кассеты в камеру ее крышка 8 должна быть закрыта, так как, сняв крышку кассеты, мы немедленно можем засветить пленку. Для установки кассеты, для снимания с нее крышки и надевания после экспозиции в стенках камеры надо сделать два отверстия, расположенных немного дальше от зеркала, чем кассета, чтобы когда с этих отверстий снимаются крышки, пленка не засветилась прямым светом, идущим через отверстия.
Для удобства зарядки часто делают зарядные мешки, которые имеют на одном конце отверстие с проде
той резинкой (этим отверстием мешок надевается на камеру), а на другом конце рукава, куда вставляются руки с кассетой.
В кассету камеры Шмидта вставляется круглый кусок пленки, который можно вырезать (точнее, выбить) пуансоном. Установив пуансон на пленку, лежащую на куске пластмассы, бьем молотком по верхушке пуансона и вынимаем из пуансона кусок пленки. § 68. ГИД И КРЕСТ НИТЕЙ
Гидом в астрофотография называют вспомогательный телескоп, с помощью которого наблюдатель контролирует ход часового механизма и вносит поправки, если его ход нарушается или возникают другие причины, из-за которых звезды на пластинке могут сместиться. Таким гидом для астрографа может прекрасно служить наш телескоп-рефлектор, снабженный часовым приводом или хотя бы микрометренными винтами по обеим осям.
Для того чтобы гидирование было удобным, в поле зрения окуляра надо установить крест нитей (см. рис. 39, в). В простейшем случае -- это две тонкие (0,1--0,2 мм) проволочки, натянутые под углом 90º друг к другу в фокальной плоскости окуляра. Эта плоскость совпадает с плоскостью полевой диафрагмы. Проверить правильность установки можно просто: установив крест нитей на место, смотрим в окуляр, держа его перед листом чистой бумаги. Нити должны быть видны резкими без напряжения глаз. Если это не так, надо немного сместить крест вдоль оси окуляра в ту или иную сторону.
Наблюдатель подыскивает яркую звезду, которая называется ведущей звездой и слегка расфокусирует окуляр, чтобы звезда выглядела размытым светлым пятнышком. Перекрестие помещается на фоне этого пятнышка, и оно достаточно хорошо видно. Задача наблюдателя так вести телескоп, чтобы круглое пятнышко постоянно делилось на четыре совершенно равные части. Такой крест нитей годится только в случае короткофокусного астрографа.
Ярких звезд не так уж много, чтобы в любой точке неба их можно было найти. Поэтому, наводя телескоп на объект, мы подыскиваем достаточно яркую звезду.
Как правило, телескоп приходится немного сместить в сторону. Значит, объект окажется не в центре поля зрения. Поэтому этот метод гидирования можно применить когда поле зрения астрографа достаточно велико, по крайней мере 5--100. Такое поле, например, имеет объектив "Таир-3" с "Зенитом". Эти рассуждения относятся к случаю, когда гидом служит рефлектор диаметром 120--150 мм. В этом случае в качестве ведущих звезд могут служить звезды до 6-й--7-й звездной величины.
Если же в качестве астрографа употребляется сам телескоп, то его поле зрения при фокусном расстоянии 1200 мм на кадре 24X36 мм в угловой мере составит 1º9' х 1º43'. На таком участке неба может и не оказаться подходящей звезды (6-й -- 7-й звездной величины). В этом случае гидировать придется по слабой звезде, и ее изображение в поле зрения гида должно быть резким, а крест подсвечен (см. рис. 39, в). Так как увеличение должно быть достаточно велико (см. табл. 16), то нити должны быть достаточно тонки (0,01-- 0,02 мм). Такие нити можно получить, расплетая волокна, из которых скручены шелковые нити. Автор книги обычно натягивает пару параллельных нитей вдоль круга склонений (вертикально) с расстоянием между ними примерно 0,05 мм. Одна нить располагается параллельно суточной параллели (горизонтально).
Для того чтобы нити было удобнее натягивать, вытачивается тонкое алюминиевое колечко. Его наружный диаметр равен внутреннему диаметру оправы окуляра в районе полевой диафрагмы. Толщина кольца около 0,5 мм, высота 5 мм. Положив кольцо на ровную поверхность стола и вооружившись лупой, сделаем острым ножом две насечки на ребре кольца на расстоянии примерно 0,1 мм. В противоположной по диаметру точке кольца сделаем одну насечку. Отрежем кусочки нити на 30--40 мм длиннее диаметра кольца и на каждом конце прикрепим кусочки пластилина в качестве грузиков. Натянем нити, утопив их в насечках. В середине кольца расстояние между нитями будет 0,05 мм и они практически параллельны между собой. Для нити, параллельной суточной параллели, сделаем еще пару насечек. Установив в насечки нить, капнем по капельке клея с наружной стороны кольца в местах, где свисают концы нитей с грузиками. После высыха
ния клея обрежем концы нитей с грузиками и вставим кольцо в окулярную оправу, чтобы крест нитей оказался в плоскости диафрагмы и был виден в окуляр резко. Подробно об устройстве окуляра с крестом нитей рассказано в § 35 (рис. 39, в).
Р. Кокс предлагает следующую конструкцию "креста нитей" (рис. 83). В районе полевой диафрагмы под
Рис. 83. Схема светящейся сетки Р. Кокса [27].
1 -- пучок света, идущий от зеркала телескопа, 2 -- тонкая стеклянная пластинка, 3 -- стекло, покрытое алюминием или черным лаком, на котором прочерчен крест, 4 -- матовое стекло, 5 -- проекционная линза, 6 -- окуляр телескопа, 7 -- реостат.
углом 45º к оптической оси надо установить тонкое плоскопараллельное стекло, например кусочек отмытой фотопластинки 2. На это стекло надо спроецировать с помощью линзы 5 крест, прочерченный на стеклянной пластинке 5, покрытой алюминием или тонким слоем черного лака. Это перекрытие освещается сзади через матовое стеклышко 4 лампочкой. Стеклянная пластинка отражает в окуляр 6 5% света. Изображение двоится, но нам это не мешает. Сквозь стекло проходит примерно 90% света звезды.
Рассмотрим подробнее вопрос о размерах и увеличении гида. Число звезд даже 10-й величины не так уж велико. На 1 квадратный градус в среднем приходится от шести до восьми таких звезд в районе Млечного Пути, а в удаленных от Млечного Пути частях неба их всего одна - две. Это значит, что если поле зрения астрографа не превышает 1--2º, то может оказаться так, что в слабый гид не удастся найти ни одной ведущей звезды. Для того чтобы можно было уверенно гидировать по звезде 10-й звездной величины, надо, чтобы диаметр гида был по крайней мере 120-- 130 мм. Разумеется, для широкоугольного астрографа вопрос о выборе подходящей звезды решается иначе, как об этом уже рассказывалось. Гид такого астрографа может иметь диаметр 50--100 мм.
В большинстве руководств указывается, что гид должен иметь большое фокусное расстояние, так как в этом случае легче заметить небольшое смещение звезды на кресте. Это и так, и не совсем так. Гид должен иметь, прежде всего, большое увеличение. Для этого он опять-таки должен иметь сравнительно большой диаметр и достаточно сильный окуляр. Правда, в сильный окуляр нити креста будут выглядеть слишком грубыми, и наблюдатель не получит выигрыша. Поэтому лучше применить или линзу Барлоу или окулярный микроскоп. Окулярный микроскоп представляет собой трубку, в которую вставлен микрообъектов, переносящий изображение из фокальной плоскости в новое место с некоторым, обычно небольшим (З--6х) увеличением.
Это увеличенное изображение рассматривается с помощью сравнительно слабого окуляра, в поле зрения которого установлен крест нитей. В этом случае нити видны тонкими, тогда как увеличение телескопа в целом большое. В сущности, объектив окулярного микроскопа выполняет ту же функцию, что и линза Барлоу; он увеличивает эквивалентное фокусное расстояние телескопа. Зависимость увеличения гида от фокусного расстояния астрографа приведена в табл. 16.
Т а б л и ц а 16
|
Фокусное расстояние объектива астрографа, мм |
50 |
100 |
150 |
200 |
300 |
500 |
1000 |
|
Точность гидирования, секунды дуги |
100 |
50 |
30 |
25 |
14 |
10 |
5 |
|
Минимальное увеличение гида |
20 |
35 |
60 |
80 |
120 |
200 |
350 |
Окуляр с крестом нитей должен иметь фокусное расстояние приблизительно 20 мм. Это значит, что для 20-кратного увеличения потребуется гид с фокусным расстоянием 400 мм, а для 350-кратного -- с фокусным расстоянием 7 м! В этом случае вас и выручает линза Барлоу или окулярный микроскоп. Если 150- миллиметровый гид имеет фокусное расстояние 1200 мм, то надо применить 5-кратную линзу Барлоу или 5-кратный микроскоп.
Нужно приложить все усилия к тому, чтобы во время гидирования астрограф и гид оставались совершен-то неподвижными относительно друг друга. Ничтожный сдвиг во время экспозиции гида относительно астрографа приведет к тому, что наблюдатель возвратит ведущую звезду на перекрестие и тем самым собьет наводку астрографа. § 69. ТЕЛЕСКОП СИСТЕМЫ НЬЮТОНА В КАЧЕСТВЕ АСТРОГРАФА
Соблазнительно не ограничивать себя короткофокусными астрографами. Интересно получить фотографии небесных объектов с помощью рефлектора диаметром 150 мм, а может быть, и больше. Это относительно несложно. О фотографировании Луны и планет мы расскажем несколько позже, а сейчас рассмотрим возможность фотографировать туманности, звездные скопления, галактики.
Поверхностная яркость этих объектов мала, а светосила нашего телескопа недостаточна для коротких выдержек. При относительном отверстии 1/8 и чувствительности пленки 350 ед. ГОСТа при фотографировании, например, одной из самих ярких туманностей -- Большой туманности Ориона -- потребуется выдержка около часа. Для фотографирования слабых туманностей и галактик (М 33 в Треугольнике, "Циррус" в Лебеде, "Улитка" в Водолее) потребуется выдержка 3--4 часа.
Эти выдержки могут быть сокращены в 2--3 раза, если применить специальные астрономические пластинки и пленки или если гиперсенсибилизировать (повысить чувствительность) фотопленку, но все-таки при таком относительном отверстии (1/8) выдержки достаточно продолжительны.
Гидировать телескоп в течение 1--2 часов довольно утомительно. Поэтому надо устранить все, что может мешать работе. Это и недостаточная жесткость монтировки, и неравномерность работы часового привода и микрометренных винтов, и неудобный доступ к ним, и недостаточная яркость ведущей звезды. Достаточную яркость может обеспечить гид большого, не менее чем у астрографа диаметра. Но делать два одинаково мощных телескопа неразумно. Поэтому и в профессиональной и любительской практики все чаще применяются в качестве гида сам астрограф. Для этого в непосредственной близости от фотокассеты устанавливается оку-
Рис. 84. Окулярный микроскоп, приспособленный для гидирования ( по Краймеру )
1 -- жесткая пластина фокусировочного устройства, 2 -- винты с возвратными пружинами, 3 -- отверстие на краю поля зрения, 4 -- кассета, 5 -- микроскоп
лярный микроскоп, который может в некоторых пределах перемещаться и наводиться на какую-нибудь яркую (6-й--8-й звездной величины) звезду на краю поля зрения телескопа, за пределами кассеты. Окуляр микроскопа, снабженный освещаемым крестом нитей, жестко закрепляется и начинается гидирование. Выбрать ведущую звезду обычно не составляет труда, тем более, что можно "обойти" микроскопом около пластинки. Во-вторых, прогибы трубы, случайные скачки изображения не страшны, так как смещение звезд на пластинке и на кресте нитей происходит одновременно и на совершенно одинаковую величину.
На рис. 84 показана конструкция фотографического узла в ньютоновском фокусе. Кассета 4, предназначенная для одного кадра, устанавливается с некоторым
трением в пазах, укрепленных на пластине 1, на которой, кроме кассеты, устанавливается микроскоп 5, имеющий возможность перемещаться в пределах 90º. Фокусировочное устройство - три винта с возвратными пружинами 2.
Для фотографирования в ньютоновском фокусе можно приспособить и корпус фотоаппарата (лучше зеркального, типа "3енит").
Любитель, знакомый с методикой теневых испытаний, может применить гораздо более надежные способы фокусирования, чем фокусировка по матовому стеклу. Для этого открываем заднюю крышку аппарата, уже установленного на телескопе, и на кадровую рамку кладем нож Фуко, который в данном случае представляет собой металлическую пластинку с одним остро заточенным на одну сторону краем. Надо проследить за тем, чтобы на рамке лежала рабочая поверхность ножа и чтобы плоскость ножа и пленки строго совпадали. Теперь приводим в поле зрения яркую (2-й--3-й звездной величины) звезду и наблюдаем на зеркале теневую картину. Установить нож в положении, когда его плоскость в точности совпадает с фокальной плоскостью, не составит труда. Для этого на параболическом зеркале надо увидеть "плоский" рельеф, а на сфере -- рельеф с подвернутым краем. В этом нет ничего удивительного: ведь на этот раз источник света -- звезда--находится не в це