Wie funktionieren Teleskope?
Credit: NASA/JPL-Caltech
Ein Teleskop ist ein Werkzeug, das Astronomen benutzen, um weit entfernte Objekte zu sehen. Die meisten Teleskope und alle großen Teleskope arbeiten mit gekrümmten Spiegeln, um das Licht des Nachthimmels zu sammeln und zu bündeln.
Die ersten Teleskope bündelten das Licht mit Hilfe von gekrümmten, klaren Glasstücken, den Linsen. Warum also verwenden wir heute Spiegel? Weil Spiegel leichter sind und sich einfacher als Linsen perfekt glätten lassen.
Die Spiegel oder Linsen in einem Teleskop werden als „Optik“ bezeichnet. Wirklich leistungsstarke Teleskope können sehr dunkle und sehr weit entfernte Dinge sehen. Dafür müssen die Optiken – seien es Spiegel oder Linsen – sehr groß sein.
Je größer die Spiegel oder Linsen sind, desto mehr Licht kann das Teleskop sammeln. Das Licht wird dann durch die Form der Optik gebündelt. Dieses Licht ist das, was wir sehen, wenn wir in das Teleskop schauen.
Die Optik eines Teleskops muss nahezu perfekt sein. Das heißt, die Spiegel und Linsen müssen genau die richtige Form haben, um das Licht zu bündeln. Sie dürfen keine Flecken, Kratzer oder andere Mängel aufweisen. Wenn sie solche Probleme haben, wird das Bild verzerrt oder unscharf und ist schwer zu erkennen. Es ist schwer, einen perfekten Spiegel herzustellen, aber es ist noch schwieriger, eine perfekte Linse zu bauen.
Linsen
Ein Teleskop mit Linsen nennt man Linsenteleskop.
Eine Linse, genau wie eine Brille, bricht das Licht, das durch sie hindurchfällt. In einer Brille macht das die Dinge weniger unscharf. In einem Teleskop lässt sie weit entfernte Dinge näher erscheinen.
Ein einfaches Refraktorteleskop verwendet Linsen, um Bilder größer und besser sichtbar zu machen. Credit: NASA/JPL-Caltech
Menschen mit besonders schlechter Sehkraft brauchen dicke Linsen in ihrer Brille. Große, dicke Gläser sind leistungsfähiger. Das Gleiche gilt für Teleskope. Wenn man weit sehen will, braucht man ein großes, starkes Objektiv. Leider ist ein großes Objektiv sehr schwer.
Schwere Objektive sind schwer herzustellen und schwer an der richtigen Stelle zu halten. Je dicker sie werden, desto mehr Licht wird vom Glas aufgehalten.
Da das Licht durch das Objektiv fällt, muss die Oberfläche des Objektivs extrem glatt sein. Jeder Fehler in der Linse wird das Bild verändern. Es wäre so, als würde man durch ein schmutziges Fenster schauen.
Warum Spiegel besser funktionieren
Ein Teleskop, das Spiegel verwendet, nennt man Spiegelteleskop.
Im Gegensatz zu einer Linse kann ein Spiegel sehr dünn sein. Ein größerer Spiegel muss nicht unbedingt auch dicker sein. Das Licht wird konzentriert, indem es am Spiegel abprallt. Der Spiegel muss also nur die richtige gebogene Form haben.
Es ist viel einfacher, einen großen, nahezu perfekten Spiegel herzustellen als eine große, nahezu perfekte Linse. Da Spiegel einseitig sind, lassen sie sich außerdem leichter reinigen und polieren als Linsen.
Aber Spiegel haben ihre eigenen Probleme. Haben Sie schon einmal in einen Löffel geschaut und festgestellt, dass Ihr Spiegelbild auf dem Kopf steht? Der gekrümmte Spiegel in einem Teleskop ist wie ein Löffel: Er spiegelt das Bild um. Zum Glück ist die Lösung einfach. Wir verwenden einfach andere Spiegel, um das Bild umzudrehen.
Ein einfaches Spiegelteleskop verwendet Spiegel, um uns zu helfen, weit entfernte Objekte zu sehen. Credit: NASA/JPL-Caltech
Der größte Vorteil der Verwendung von Spiegeln ist, dass sie nicht schwer sind. Da sie viel leichter sind als Linsen, lassen sich Spiegel viel einfacher ins All schießen.
Weltraumteleskope wie das Hubble Space Telescope und das Spitzer Space Telescope haben es uns ermöglicht, Ansichten von Galaxien und Nebeln weit entfernt von unserem eigenen Sonnensystem zu erfassen.
Dieses Bild des Krebsnebels wurde mit Informationen des Hubble-Weltraumteleskops, des Spitzer-Weltraumteleskops, des Chandra-Röntgenobservatoriums, des XMM-Newton der Europäischen Weltraumorganisation und des Very Large Array erstellt. Credit: NASA, ESA, NRAO/AUI/NSF and G. Dubner (University of Buenos Aires)