กล้องโทรทรรศน์แสงคืออะไรและจะเลือกอย่างไร?

หลายคนไม่ทราบว่ากล้องโทรทรรศน์ออปติคอลคืออะไร ดังนั้นจึงไม่สามารถเข้าใจวิธีเลือกกล้องโทรทรรศน์เหล่านี้ วิธีวิเคราะห์การจำแนกประเภทและโครงร่าง นอกจากนี้ ผู้ที่กระตือรือร้นในการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ย่อมยินดีที่จะรู้ว่ามีไว้เพื่ออะไรและใครเป็นผู้คิดค้นกล้องโทรทรรศน์ตัวแรก เป็นประโยชน์สำหรับพวกเขาที่จะรู้จักกล้องโทรทรรศน์แสงที่ทันสมัยที่ใหญ่ที่สุดในโลก

กล้องโทรทรรศน์ออปติคอลเป็นอุปกรณ์พิเศษที่รวบรวมและโฟกัสลำแสงแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงที่มองเห็นได้ ออกแบบมาเพื่อเพิ่มความสว่างและขนาดเชิงมุมที่สังเกตได้ของวัตถุทางดาราศาสตร์ จากมุมมองของฟิสิกส์ จุดประสงค์ของอุปกรณ์คือเพื่อเพิ่มปริมาณแสงที่มาจากเทห์ฟากฟ้าหรือตามที่ผู้เชี่ยวชาญกล่าวคือการเจาะด้วยแสง

ควรพิจารณาว่าอุปกรณ์ดังกล่าวไม่ได้มีไว้สำหรับการสังเกตพื้นที่ส่วนบุคคลโดยตรงเท่านั้น แต่ยังสำหรับการถ่ายภาพด้วย ยิ่งไปกว่านั้น สำหรับมืออาชีพแล้ว งานหลักคือการถ่ายภาพ และจากนั้นพวกเขาจะศึกษาภาพที่ระบบได้รับเท่านั้น ลักษณะสำคัญของกล้องโทรทรรศน์คือ:

• ภาพตัดขวางของเลนส์

• ทางยาวโฟกัสของมัน

• โฟกัสและระยะการมองเห็นของเลนส์ใกล้ตา

หลักการทำงานของกล้องโทรทรรศน์นั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับโครงสร้างของมัน ด้านในเป็นระบบเลนส์หรือกระจก ไม่พบอุปกรณ์ที่มีแก้วแสงเดียวเป็นเวลานานเมื่อนักดาราศาสตร์ใช้กล้องดูดาว เขาจะเปลี่ยนพารามิเตอร์ของเลนส์ใกล้ตาโดยไม่เปลี่ยนเลนส์ วิธีนี้ช่วยให้คุณเปลี่ยนกำลังขยายได้ อุปกรณ์นี้มีทั้งเลนส์สะสมและเลนส์กระจาย ความชัดเจนและความถูกต้องของภาพขึ้นอยู่กับการเลือกและการใช้งานที่ถูกต้อง

บางครั้งมีการกล่าวกันว่ากาลิเลโอเป็นกล้องโทรทรรศน์ตัวแรกที่พัฒนาโดยกาลิเลโอ อย่างไรก็ตามมันไม่ใช่ จนถึงขณะนี้ ยังไม่ทราบผู้พัฒนาที่แน่นอน และไม่น่าจะได้รับการติดตั้งเลย มีมุมมองอย่างกว้างขวางว่า John Lippersgey ผู้ผลิตแว่นตาได้ดำเนินการตามขั้นตอนชี้ขาด แต่เป็นไปได้มากว่าการสร้างกล้องโทรทรรศน์เกิดขึ้นในหลาย ๆ แห่งพร้อมกันโดยไม่ขึ้นกับกันและกันเพราะในตอนต้นของศตวรรษที่ 17 ความต้องการกล้องโทรทรรศน์นั้นชัดเจน

สิ่งนี้ได้รับการยืนยันทางอ้อมจากข้อเท็จจริงที่รู้จักกันดี เมื่อยื่นคำขอรับสิทธิบัตร ปรากฏว่ามีการลงทะเบียนอุปกรณ์ประเภทเดียวกันหลายเครื่องแล้ว เชื่อกันว่าต้นแบบของกล้องโทรทรรศน์ถูกสร้างขึ้นโดย Leonardo da Vinci บทบาทของกาลิเลโอคือการที่เขาพัฒนากล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง และยิ่งไปกว่านั้น เขายังสามารถเพิ่มกำลังขยายจาก 3 เป็น 32 เท่าในตัวอย่างบางส่วน

ทุกวันนี้ ตัวชี้วัดดังกล่าวจะถูกมองอย่างวางตัวแม้กระทั่งโดยมือสมัครเล่นด้านดาราศาสตร์ แต่แล้วกล้องโทรทรรศน์กาลิลีก็ทำให้การค้นพบที่สำคัญหลายอย่างเป็นไปได้ รวมถึงการเน้นดาวในทางช้างเผือกและการตรวจจับจุดบอดบนดวงอาทิตย์ เป็นเรื่องแปลกที่ชื่อ "กล้องโทรทรรศน์" ปรากฏเฉพาะในปี ค.ศ. 1611 และนักคณิตศาสตร์ชาวกรีก Dimisianos เป็นผู้ให้

ในศตวรรษที่ 17-18 กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงยังคงถูกใช้กันอย่างแพร่หลาย สาเหตุหลักมาจากค่าใช้จ่ายสูงและความซับซ้อนของตัวสะท้อนแสง ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 มีการใช้กระจกสีเงิน ในศตวรรษที่ผ่านมา นวัตกรรมที่สำคัญคือการใช้กระจกบานใหญ่เป็นส่วนใหญ่ การสร้างของพวกเขาจะคิดไม่ถึงหากไม่มีการพัฒนาฐานอุตสาหกรรมที่ทรงพลัง

ประเภทนี้เรียกอีกอย่างว่าการหักเหของแสง การใช้เลนส์หลายตัวแทนหนึ่งเลนส์ช่วยให้คุณลดความไม่สมบูรณ์ของเลนส์แต่ละเลนส์แยกกันได้ โครงร่างแสดงถึงความสำคัญของความยาวโฟกัส ซึ่งกำหนดขนาดเชิงเส้นของวัตถุที่อยู่ห่างไกลในระนาบโฟกัส กล้องส่องทางไกลแต่ละชุดมีชุดเลนส์ใกล้ตาสำหรับกล้องส่องทางไกลแต่ละรุ่น นอกจากการหักเหของแสงตามปกติแล้ว ยังมีอุปกรณ์ที่ออกแบบมาสำหรับการถ่ายภาพอีกด้วย (เรียกว่า astrographs)

กล้องโทรทรรศน์ประเภทนี้เรียกอีกอย่างว่ารีเฟลกเตอร์ กระจกทำได้ง่ายขึ้น มีการออกแบบรูปทรงโค้งเว้า ความโค้งค่อนข้างเล็ก ใช้อลูมิเนียมผงจำนวนเล็กน้อยกับพื้นผิว

การใช้อุปกรณ์มิเรอร์ช่วยให้คุณสังเกตรายละเอียดเล็ก ๆ ของวัตถุในอวกาศได้อย่างมั่นใจ - ดาวเคราะห์และดาวเทียม, วงแหวน แผ่นสะท้อนแสงเหมาะสำหรับศึกษาเนบิวลา ดาวหาง และวัตถุขยายอื่นๆ แต่ยังมีกล้องโทรทรรศน์ที่มีเลนส์ที่เกี่ยวข้องกับกระจกและเลนส์ที่ซับซ้อนอีกด้วย เป็นรุ่นที่กะทัดรัดที่สุด

ขนาดของกล้องโทรทรรศน์ถูกกำหนดโดยขนาดขององค์ประกอบออปติคัลของมัน ตัวอย่างที่ใหญ่ที่สุดถูกวางไว้ค่อนข้างคาดเดาได้ว่าสภาวะของบรรยากาศเหมาะสมที่สุดสำหรับการสังเกตอวกาศ ติดอันดับรายชื่ออุปกรณ์เกลือที่ใหญ่ที่สุดในซีกโลกใต้ซึ่งตั้งอยู่ในภูมิภาคกึ่งทะเลทรายของแอฟริกาใต้ กระจกหลักเพียงอย่างเดียวมีขนาด 11x9.8 ม. ใช้ในการสังเกตการณ์จริงตั้งแต่ปี 2548 เสริมด้วยกล้องดิจิตอลพิเศษและสเปกโตรกราฟมัลติฟังก์ชั่น

กล้องโทรทรรศน์สมัยใหม่อื่นๆ ได้แก่ GTC ในวรรณคดีและแหล่งข้อมูลในประเทศ มักเรียกว่ากล้องโทรทรรศน์นกขมิ้นขนาดใหญ่ มีการใช้ในทางปฏิบัติตั้งแต่ปี 2550 นอกจากออปติคัลแล้ว ยังสามารถทำงานร่วมกับช่วงอินฟราเรดได้อีกด้วย ใช้อุปกรณ์เพิ่มเติมจำนวนหนึ่งและขนาดกระจกคือ 10.4 ม.

“European Extra Large Telescope” เป็นชื่อที่บ่งบอกถึงตัวมันเอง มันไม่ได้เป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่ใช้งานได้เนื่องจากมีการว่าจ้างในปี 2567 แต่นี่เป็นกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดในบรรดากล้องโทรทรรศน์ที่สร้างขึ้นแล้ว และขนาดของกระจกส่วนหลักอยู่ที่ 39.3 ม. วัตถุดังกล่าวตั้งอยู่ในชิลี บน Mount Armasones ที่ระดับความสูงเพียง 3 กม. เหนือระดับน้ำทะเล

กล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดในรัสเซียคือสิ่งที่เรียกว่า "กล้องโทรทรรศน์แนวราบขนาดใหญ่" ซึ่งตั้งอยู่ใกล้กับหมู่บ้าน Nizhny Arkhyz ส่วนตัดขวางของกระจกไม่เกิน 6 ม. ควรคำนึงถึงทันทีว่าตำแหน่งของอุปกรณ์นั้นได้รับการยอมรับว่าไม่ประสบความสำเร็จและไม่มีใครสามารถนับการสังเกตที่มีประสิทธิภาพสูงสุดได้

กล้องโทรทรรศน์หักเหเป็นแบบคลาสสิก อันที่ใกล้เคียงกับ "กล้องส่องทางไกลแบบมีขา" แบบดั้งเดิมมากที่สุด รูปแบบการหักเหของแสงจะเหมาะสมที่สุดหากคุณวางแผนที่จะติดตามวัตถุที่สว่าง เช่น ดวงจันทร์หรือดาวคู่ นอกจากนี้ยังเหมาะสำหรับการสังเกตในเวลากลางวัน แต่กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงไม่เหมาะสำหรับการสังเกตวัตถุเรืองแสงจางๆ ที่อยู่ไกลออกไป ความเปรียบต่างสูงและความง่ายในการบำรุงรักษาไม่สามารถกระทบกับข้อเสียนี้ได้

รีเฟลกเตอร์ที่กล่าวถึงข้างต้นแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยที่ง่ายกว่าและมีราคาแพงกว่า ในกรณีที่สอง มีการใช้กระจกพาราโบลา ในราคาที่เทียบเคียงได้ ตัวสะท้อนแสงจะมีส่วนของเลนส์ที่ใหญ่กว่าตัวหักเห ดังนั้นประสิทธิภาพออปติคอลจะค่อนข้างสูงรวมถึงความเข้มข้นของแสงด้วย เป็นแบบแผนสะท้อนกลับที่แนะนำสำหรับการสังเกตวัตถุต่าง ๆ นอกระบบสุริยะ

อย่างไรก็ตาม กล้องโทรทรรศน์รีเฟล็กเตอร์นั้นมีขนาดใหญ่กว่ากล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง คุณจะต้องมองจากมุมหนึ่งซึ่งจะยากสำหรับนักดาราศาสตร์ที่ไม่มีประสบการณ์จะคุ้นเคย Catadioptrics เป็นสิ่งที่อยู่ตรงกลางระหว่างสองประเภทหลัก ไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาอย่างเป็นระบบ

อย่างไรก็ตาม แทบจะไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะจำกัดตัวเราให้อยู่ในสถานการณ์ที่อธิบายไว้ ภาพตัดขวางของวัตถุประสงค์ หรือที่เรียกว่ารูรับแสง เป็นตัวกำหนดความสามารถของกล้องโทรทรรศน์เป็นหลัก โดยพารามิเตอร์นี้เราสามารถตัดสินความสามารถในการแสดงรายละเอียดเล็ก ๆ ของวัตถุ ความเข้มข้นของแสงสำคัญกว่ากำลังขยายมาก การทำให้รูรับแสงกว้างขึ้นนั้นง่ายกว่าการใช้กระจกขนาดใหญ่กว่ามาก และสำหรับผู้ใช้ส่วนตัว โซลูชันนี้เบาและกะทัดรัดอย่างน่าพอใจ

ในกรณีส่วนใหญ่ นักดาราศาสตร์สมัครเล่นเลือกใช้กล้องโทรทรรศน์ที่มีรูรับแสงตั้งแต่ 70 ถึง 130 มม. อีกทั้งต้องศึกษาทางยาวโฟกัสด้วย มันเชื่อมโยงโดยตรงกับรูรับแสงของเลนส์อย่างมีเหตุผล ยิ่งทางยาวโฟกัสยาว ออปติกก็จะยิ่งดีขึ้น แต่รูรับแสงก็ลดลงพร้อมๆ กัน ดังนั้นพวกเขามักจะพยายามหาสมดุลของพารามิเตอร์อยู่เสมอ

การเพิ่มขึ้นอย่างมากนั้นไม่ดีเสมอไป และประเด็นก็คือไม่เพียงแต่มันทำให้ค่าพารามิเตอร์อื่นๆ ของกล้องโทรทรรศน์ลดลงเท่านั้น บ่อยครั้งสิ่งนี้เพิ่มความไวต่อการสั่นสะเทือนมากเกินไป ความไวต่อการบิดเบือนของบรรยากาศ และอื่นๆ ตามประเภทของการติดตั้งกล้องโทรทรรศน์ราบและเส้นศูนย์สูตรมีความโดดเด่น อันแรกหมุนตามสองแกนและอันหลังหมุนตามแกนเดียวเท่านั้นซึ่งมีประโยชน์มากกว่ามาก