Jak fungují dalekohledy?

Kredit: NASA/JPL-Caltech

Dalekohled je nástroj, který astronomové používají k pozorování vzdálených objektů. Většina dalekohledů a všechny velké dalekohledy fungují tak, že pomocí zakřivených zrcadel shromažďují a zaostřují světlo z noční oblohy.

První dalekohledy zaostřovaly světlo pomocí kusů zakřiveného čirého skla, kterým se říká čočky. Proč tedy dnes používáme zrcadla? Protože zrcadla jsou lehčí a je snazší je vyrobit dokonale hladká než čočky.

Zrcadla nebo čočky v dalekohledu se nazývají „optika“. Opravdu výkonné dalekohledy mohou vidět velmi slabé věci a věci, které jsou opravdu daleko. K tomu musí být optika – ať už jde o zrcadla nebo čočky – opravdu velká.

Čím větší jsou zrcadla nebo čočky, tím více světla může teleskop shromáždit. Světlo je pak soustředěno tvarem optiky. Toto světlo je to, co vidíme, když se do dalekohledu podíváme.

Optika dalekohledu musí být téměř dokonalá. To znamená, že zrcadla a čočky musí mít přesně takový tvar, aby soustředily světlo. Nesmí mít žádné skvrny, škrábance ani jiné vady. Pokud takové problémy mají, obraz se deformuje nebo rozmazává a je špatně viditelný. Je těžké vyrobit dokonalé zrcadlo, ale ještě těžší je vyrobit dokonalou čočku.

Čočky

Dalekohled vyrobený pomocí čoček se nazývá refrakční dalekohled.

Čočka, stejně jako u brýlí, ohýbá světlo, které jí prochází. V brýlích je díky tomu vše méně rozmazané. V dalekohledu se díky tomu vzdálené věci zdají být blíž.

Jednoduchý refrakční dalekohled používá čočky, které zvětšují a zviditelňují obraz. Kredit: NASA/JPL-Caltech

Lidé s obzvláště slabým zrakem potřebují v brýlích silné čočky. Velké a silné čočky jsou výkonnější. Totéž platí pro dalekohledy. Pokud chcete vidět do dálky, potřebujete velký silný objektiv. Bohužel velké čočky jsou velmi těžké.

Těžké čočky se špatně vyrábějí a je obtížné je udržet na správném místě. Navíc s jejich tloušťkou sklo zastavuje více světla, které jím prochází.

Protože světlo prochází objektivem, musí být povrch objektivu extrémně hladký. Jakákoli vada na čočce změní obraz. Bylo by to jako dívat se skrz špinavé okno.

Proč zrcadla fungují lépe

Dalekohled, který používá zrcadla, se nazývá zrcadlový dalekohled.

Na rozdíl od čočky může být zrcadlo velmi tenké. Větší zrcadlo nemusí být také tlustší. Světlo se soustřeďuje tak, že se od zrcadla odráží. Zrcadlo tedy musí mít jen správný zakřivený tvar.

Je mnohem snazší vyrobit velké, téměř dokonalé zrcadlo než velkou, téměř dokonalou čočku. Protože jsou zrcadla jednostranná, je také snazší je čistit a leštit než čočky.

Zrcadla však mají své vlastní problémy. Podívali jste se někdy do lžíce a všimli jste si, že váš odraz je vzhůru nohama? Zakřivené zrcadlo v dalekohledu je jako lžíce: převrací obraz. Řešení je naštěstí jednoduché. Stačí použít jiná zrcadla a převrátit ho zpět.

Jednoduchý zrcadlový dalekohled používá zrcadla, která nám pomáhají vidět vzdálené objekty. Kredit: NASA/JPL-Caltech

Výhodou číslo jedna při použití zrcadel je, že nejsou těžká. Protože jsou mnohem lehčí než čočky, zrcadla se mnohem snadněji vypouštějí do vesmíru.

Kosmické dalekohledy, jako je Hubbleův vesmírný dalekohled a Spitzerův vesmírný dalekohled, nám umožnily zachytit pohledy na galaxie a mlhoviny daleko od naší sluneční soustavy.

Tento snímek Krabí mlhoviny byl vytvořen na základě informací z Hubbleova vesmírného dalekohledu, Spitzerova vesmírného dalekohledu, rentgenové observatoře Chandra, sondy XMM-Newton Evropské vesmírné agentury a Very Large Array. Credit: NASA, ESA, NRAO/AUI/NSF and G. Dubner (University of Buenos Aires)