Hogyan működnek a távcsövek?
Credit: NASA/JPL-Caltech
A távcső olyan eszköz, amellyel a csillagászok távoli objektumokat látnak. A legtöbb távcső és minden nagy távcső úgy működik, hogy ívelt tükrök segítségével összegyűjti és fókuszálja a fényt az éjszakai égboltról.
Az első távcsövek ívelt, átlátszó üvegdarabok, úgynevezett lencsék segítségével fókuszálták a fényt. Miért használunk tehát ma tükröket? Mert a tükrök könnyebbek, és a lencséknél könnyebb tökéletesen simává tenni őket.
A távcsőben lévő tükröket vagy lencséket “optikának” nevezzük. Az igazán nagy teljesítményű távcsövek nagyon halvány dolgokat és nagyon távoli dolgokat látnak. Ehhez az optikának – legyen az tükör vagy lencse – nagyon nagynak kell lennie.
Minél nagyobbak a tükrök vagy lencsék, annál több fényt tud összegyűjteni a távcső. A fényt ezután az optika alakja koncentrálja. Ezt a fényt látjuk, amikor belenézünk a távcsőbe.
A távcső optikájának szinte tökéletesnek kell lennie. Ez azt jelenti, hogy a tükröknek és a lencséknek pontosan a megfelelő alakúnak kell lenniük a fény koncentrálásához. Nem lehetnek foltok, karcolások vagy más hibák. Ha ilyen problémáik vannak, a kép torzul vagy elmosódik, és nehezen láthatóvá válik. Nehéz tökéletes tükröt készíteni, de még nehezebb tökéletes lencsét készíteni.
Lencsék
A lencsékkel készült távcsövet fénytörő távcsőnek nevezzük.
A lencse, akárcsak a szemüvegben, elhajlítja a rajta áthaladó fényt. A szemüvegekben ez kevésbé homályossá teszi a dolgokat. A távcsőben a távoli dolgokat közelebb hozza.
Az egyszerű fénytörő távcső lencséket használ, hogy a képeket nagyobbá és láthatóbbá tegye. Credit: NASA/JPL-Caltech
A különösen rosszul látó embereknek vastag lencsékre van szükségük a szemüvegükben. A nagy, vastag lencsék erősebbek. Ugyanez igaz a távcsövekre is. Ha messzire akarsz látni, nagy, erős lencsére van szükséged. Sajnos a nagy lencsék nagyon nehezek.
A nehéz lencséket nehéz elkészíteni és nehéz a megfelelő helyen tartani. Ráadásul, ahogy vastagabbak lesznek, az üveg a rajtuk áthaladó fény egyre nagyobb részét akadályozza meg.
Mivel a fény áthalad a lencsén, a lencse felületének rendkívül simának kell lennie. Bármilyen hiba a lencsén megváltoztatja a képet. Olyan lenne, mintha egy piszkos ablakon keresztül néznénk.
Miért működnek jobban a tükrök
A tükröket használó távcsövet tükrös távcsőnek nevezzük.
A lencsével ellentétben a tükör nagyon vékony lehet. Egy nagyobb tükörnek nem kell vastagabbnak is lennie. A fény a tükörről visszaverődve koncentrálódik. A tükörnek tehát csak megfelelő görbe alakúnak kell lennie.
Sokkal könnyebb nagy, majdnem tökéletes tükröt készíteni, mint nagy, majdnem tökéletes lencsét. Továbbá, mivel a tükrök egyoldalúak, a lencséknél könnyebb őket tisztítani és polírozni.
A tükröknek azonban megvannak a maguk problémái. Nézett már bele egy kanálba, és észrevette, hogy a tükörképe fejjel lefelé van? A távcsőben lévő görbe tükör olyan, mint a kanál: megfordítja a képet. Szerencsére a megoldás egyszerű. Csak más tükröket használunk, hogy visszafordítsuk.
Az egyszerű tükrös távcső tükröket használ, hogy távoli tárgyakat lássunk. Credit: NASA/JPL-Caltech
A tükrök használatának első számú előnye, hogy nem nehéz. Mivel sokkal könnyebbek, mint a lencsék, a tükröket sokkal könnyebb az űrbe juttatni.
Az olyan űrteleszkópok, mint a Hubble-űrteleszkóp és a Spitzer-űrteleszkóp lehetővé tették, hogy a saját Naprendszerünktől távoli galaxisokat és ködöket is megnézhessük.
A Rák-ködről készült kép a Hubble-űrtávcső, a Spitzer-űrtávcső, a Chandra röntgenobszervatórium, az Európai Űrügynökség XMM-Newton és a Very Large Array segítségével készült. Credit: NASA, ESA, NRAO/AUI/NSF and G. Dubner (University of Buenos Aires)