تلسکوپ ها و باورهای غلط
هر
چه عدسي شيئي بزرگ‌تر باشد، نور بيش‌تري جمع خواهد شد و در نتيجه اجسام
کم‌نورتري قابل رؤيت خواهند بود. فاصله‌اي را که مي‌توان با تلسکوپ مشاهده
کرد به مقدار روشنايي جسم، مثلاً يک ستاره بستگي دارد.
بعضي از ستارگان داراي نور بيش‌تري نسبت به بقيه هستند و بنابر اين قابل رؤيت هستند اگر چه در فاصله‌اي دورتر از بقيه قرار داشته باشند. اجسام مشخصي به نام کوازار يا اخترنما در عالم هستند که با تلسکوپ‌هاي موجود مي‌توان آنها را مشاهده کرد. در حالي که فاصله‌ي آنها بيشتر از 800 ميليون سال نوري است (يک سال نوري برابر است با 10 ميليون ميليون کيلومتر). آنها از اين فاصله تنها به دليل روشنايي خيلي زيادشان قابل رؤيت هستند. از طرف ديگر، چنان چه جسمي به روشني ماه در فاصله‌ي يک چهارمي يک سال نوري قرار داشت، حتي بزرگ‌ترين تلسکوپ جهان نيز قادر به ديدن آن نبود!
مشخصه‌ي اصلی هر تلسكوپ، اندازه قطر عدسی شیئی يا آينه اصلی آن می‌باشد. به همين دليل مهم‌ترين و ارزشمندترين قطعه در يك تلسكوپ، عدسی شیئی يا آينه اصلی آن می‌باشد. هر تلسكوپ داراي سه توان مختلف می‌باشد:
الف) توان تفکيک
توان تفکيک رابطه‌اي نزديک با رؤيت واضح جزئيات دارد. هر چه توان تفکيک تلسکوپي بيشتر باشد جزئيات واضح‌تر خواهند بود. بنابر اين نقطه‌اي نوراني که به چشم غيرمسلح، ستاره مي‌آيد، چون با تلسکوپي که توان تفکيکش زياد است مشاهده شود ممکن است به دو يا چند ستاره تجزيه (تفکيک) شود.
داشتن درک روشني از اين توان مهم است و از اين رو ما اندکي بيشتر به آن مي‌پردازيم. دو نقطه‌ي نوراني، مثلاً دو شمع را در نظر بگیريد. در فاصله‌ي چند متري اين دو شمع به صورت چشمه‌هاي نور جدا از يکديگر به نظر مي‌رسند. چون فاصله بيشتر شود، اين دو يکي شده به صورت نقطه‌ي نوراني نسبتاً محو و غيرواضحي در مي‌آيند. آزمايش نشان مي‌دهد که دو نقطه‌ي نوراني را نمي‌توان از يکديگر تفکيک کرد هر گاه زوايه‌اي که آن دو در چشم مي‌سازند کمتر از تقريباً 6 دقيقه باشد. توان تفکيک چشم معمولي 6 دقيقه است.
نظريه‌ي نورشناختي و نيز تجربه نشان مي‌دهد که توان تفکيک يک تلسکوپ فقط به قطر شيئي بستگي دارد. بنابر اين ستارگاني که در يک تلسکوپ کوچک به صورت يک واحد به چشم مي‌آيند تنها وقتي که با تلسکوپي رصد شوند که شيئي آن بزرگ‌تر است ممکن است به دو يا چند هم‌سايه‌ي نزديک به هم تفکيک شوند. فرمول ساده‌اي قطر شيئي را به توان تفکيک مربوط مي‌سازد :
توان تفکيک = 12.5 تقسیم بر قطر شی
در اين فرمول قطر را بايد بر حسب سانتي‌متر قرار داد و توان تفکيک بر حسب ثانيه‌ي قوس به دست مي‌آيد.
تلسکوپي با شيئي 5 سانتي‌متر مي‌تواند دو ستاره را که در چشم رصدکننده زاويه‌اي برابر 5/2 ثانيه‌ي قوس با هم مي‌سازند، تفکيک کند.
ب) توان جمع‌آوري نور
توان جمع‌آوري نور، با مجذور قطر عدسي شيئي متناسب است. قطر مردمک چشم در هنگام شب تقريباً 6 ميليمتر است. پس تلسکوپي با قطر 24 ميليمتر (4 برابر قطر چشم)، 16=42 بار بيش از چشم انسان نور جمع‌آوري مي‌کند. يک تلسکوپ 48 ميليمتري، 64 بار بيش از چشم انسان نور جمع مي‌کند و…. توان جمع‌آوري نور در يک تلسکوپ از طريق رابطه زير بدست مي‌آيد:
توان جمع‌آوري نور = کافی است قطر شی را بر 6 تقسیم کرده کل عبارت را به توان 2 برسانیم
که در آن قطر شيئي بايد بر حسب ميليمتر گذاشته شود.
ج) توان بزرگنمايي
تلسکوپ زوايا را بزرگ مي‌نمايد. يکي از کارهاي اصلي اين وسيله بزرگ نمودن زوايايي است که اشياء مورد مشاهده تحت آن زوايه‌ها رويت مي‌شوند. اين کار بزرگنمايي زاويه‌اي ناميده مي‌شود. به اين ترتيب اگر بودن تلسکوپ جسمي تحت زاويه‌ي 3 درجه ديده شود و با تلسکوپ تصوير آن تحت زاويه‌ي 45 درجه رويت شود، بزرگنمايي 15 مرتبه است.
بزرگنمايي زاويه‌اي تنها بزرگنمايي‌اي است که يک تلسکوپ انجام مي‌دهد. افزايش زاويه‌ي تصور نزديک‌تر شدن را سبب مي‌گردد و به اين ترتيب موجب مي‌شود که تصوير از شي‌ء نزديک‌تر به چشم آيد.
بزرگنمايي تلسکوپ عبارت است از نسبت فاصله کانوني شيئي به چشمي.
ظاهراً فرمول بزرگنمايي حاکي از آن است که حدي براي بزرگنمايي وجود ندارد. هر بزرگنمايي مورد نظري، مثلاً يک ميليون مرتبه را مي‌توان به يکي از سه طريق زير به دست آورد :
ميدان ديد ظاهري هر چشمي کميت ثابتي است و آن را معمولاً سازنده‌ي آن بر حسب درجه‌ي قوس در اختيار ما مي‌گذارد. بزرگنمايي را نيز مي‌توان با استفاده از فرمولي که در بالا گفتيم، حساب کنيد.
4ـ افزايش برگنمايي، چشمک زدن ستارگان را تشديد مي‌کند و به طور اساسي مشاهده‌ي ستارگاني را که نزديک يکديگرند، مختل مي‌سازد. چشم زدن ستارگان که بسيار مورد توجه برخي شاعران است، منبع دردسر بزرگي براي رصدکننده‌ي نجومي به شمار مي‌رود. چشم زدن در واقع تغييرات سريع در روشني ظاهري و رنگ ستاره است. چشمک زدن ستاره کاملاً به خاطر اثر جو زمين بر نور ستاره است. اين تغييرات در يک تلسکوپ بزرگ بسيار بزرگ مي‌شود. چندان عجيب نيست که تلسکوپي بزرگ در شبي کاملاً بي‌ابر، بر اثر شرايط بد "ديد" عملاً بي‌فايده شود.
به ين چهار دليل، حدي عملي براي حداکثر بزرگنمايي وجود دارد. حداکثر بزرگنمايي معمولاً کمتر از 50 بار به ازاء هر 5/2 سانتي‌متر از قطر شيئي در نظر گرفته مي‌شود. يک تلسکوپ 10 سانتي‌متري حداکثر بايد تا بزرگنمايي 200 بار مورد استفاده قرار گيرد.
حداقلي نيز براي بزرگنمايي مفيد وجود دارد که معمولاً 4 بار به ازاء هر 5/2 سانتي‌متر از قطر شيئي است. اگر بزرگنمايي از اين کمتر باشد، ستون نوري که از چشمي خارج مي‌شود براي ورود به مردمک چشم بسيار بزرگ خواهد بود و قسمتي از نور به هدر خواهد رفت و تصوير شفافي نخواهيم داشت.
د) نسبت کانوني تلسکوپ (فاصله‌ي کانوني)
نسبت کانوني که آن را با f نشان می‌دهند عبارت است از:
نسبت کانوني = فاصله کانونی شی بر قطر شی
فاصله‌ي کانوني تلسکوپ و اينکه اين فاصله چقدر بايد باشد مهم‌ترين مشخصه تلسکوپ نيست. تلسکوپ‌هاي با فاصله کانوني کم (400 تا 700 ميليمتر) بزرگنمايي کم ولي ميدان ديد وسيع دارند. در عوض فاصله کانوني زياد (1300 تا 3000 ميليمتر) بزرگنمايي زياد با ميدان ديد کم به دست مي‌دهند. به همين دليل، تلسکوپ‌هايي با بزرگنمايي کم را براي مشاهده اجرام کم نور و معمولاً کهکشان خودمان استفاده مي‌کنند و تلسکوپ‌هاي با بزرگنمايي زياد را بيشتر براي مشاهده سيارات انتخاب مي‌کنند.
پس اگر اين بار از کسي شنيديد که يک تلسکوپ خريده که مي‌تونه تا 10 ميليون سال نوري را نشان دهد، براي او توضيح بدهيد که اين موضوع که يک تلسکوپ تا چه فاصله‌اي را مي‌تواند نشان بدهد بستگي به اين دارد که جسم مورد نظر ما چقدر نور داشته باشد.
نویسنده : علیرضا سرمدی - وبگاه تبیان
بعضي از ستارگان داراي نور بيش‌تري نسبت به بقيه هستند و بنابر اين قابل رؤيت هستند اگر چه در فاصله‌اي دورتر از بقيه قرار داشته باشند. اجسام مشخصي به نام کوازار يا اخترنما در عالم هستند که با تلسکوپ‌هاي موجود مي‌توان آنها را مشاهده کرد. در حالي که فاصله‌ي آنها بيشتر از 800 ميليون سال نوري است (يک سال نوري برابر است با 10 ميليون ميليون کيلومتر). آنها از اين فاصله تنها به دليل روشنايي خيلي زيادشان قابل رؤيت هستند. از طرف ديگر، چنان چه جسمي به روشني ماه در فاصله‌ي يک چهارمي يک سال نوري قرار داشت، حتي بزرگ‌ترين تلسکوپ جهان نيز قادر به ديدن آن نبود!
مشخصه‌ي اصلی هر تلسكوپ، اندازه قطر عدسی شیئی يا آينه اصلی آن می‌باشد. به همين دليل مهم‌ترين و ارزشمندترين قطعه در يك تلسكوپ، عدسی شیئی يا آينه اصلی آن می‌باشد. هر تلسكوپ داراي سه توان مختلف می‌باشد:
الف) توان تفكيكدو توان اول در هر تلسكوپی ثابت و تابع قطر عدسی يا آينه آن می‌باشد ولی توان سوم معمولاً متغير و تابع فاصله كانونی عدسی شیئی يا آينه اصلی و فاصله كانونی عدسی چشمی می‌باشد.
ب) توان جمع‌آوري نور
ج) توان بزرگنمائی
الف) توان تفکيک
توان تفکيک رابطه‌اي نزديک با رؤيت واضح جزئيات دارد. هر چه توان تفکيک تلسکوپي بيشتر باشد جزئيات واضح‌تر خواهند بود. بنابر اين نقطه‌اي نوراني که به چشم غيرمسلح، ستاره مي‌آيد، چون با تلسکوپي که توان تفکيکش زياد است مشاهده شود ممکن است به دو يا چند ستاره تجزيه (تفکيک) شود.
داشتن درک روشني از اين توان مهم است و از اين رو ما اندکي بيشتر به آن مي‌پردازيم. دو نقطه‌ي نوراني، مثلاً دو شمع را در نظر بگیريد. در فاصله‌ي چند متري اين دو شمع به صورت چشمه‌هاي نور جدا از يکديگر به نظر مي‌رسند. چون فاصله بيشتر شود، اين دو يکي شده به صورت نقطه‌ي نوراني نسبتاً محو و غيرواضحي در مي‌آيند. آزمايش نشان مي‌دهد که دو نقطه‌ي نوراني را نمي‌توان از يکديگر تفکيک کرد هر گاه زوايه‌اي که آن دو در چشم مي‌سازند کمتر از تقريباً 6 دقيقه باشد. توان تفکيک چشم معمولي 6 دقيقه است.
نظريه‌ي نورشناختي و نيز تجربه نشان مي‌دهد که توان تفکيک يک تلسکوپ فقط به قطر شيئي بستگي دارد. بنابر اين ستارگاني که در يک تلسکوپ کوچک به صورت يک واحد به چشم مي‌آيند تنها وقتي که با تلسکوپي رصد شوند که شيئي آن بزرگ‌تر است ممکن است به دو يا چند هم‌سايه‌ي نزديک به هم تفکيک شوند. فرمول ساده‌اي قطر شيئي را به توان تفکيک مربوط مي‌سازد :
توان تفکيک = 12.5 تقسیم بر قطر شی
در اين فرمول قطر را بايد بر حسب سانتي‌متر قرار داد و توان تفکيک بر حسب ثانيه‌ي قوس به دست مي‌آيد.
تلسکوپي با شيئي 5 سانتي‌متر مي‌تواند دو ستاره را که در چشم رصدکننده زاويه‌اي برابر 5/2 ثانيه‌ي قوس با هم مي‌سازند، تفکيک کند.
ب) توان جمع‌آوري نور
توان جمع‌آوري نور، با مجذور قطر عدسي شيئي متناسب است. قطر مردمک چشم در هنگام شب تقريباً 6 ميليمتر است. پس تلسکوپي با قطر 24 ميليمتر (4 برابر قطر چشم)، 16=42 بار بيش از چشم انسان نور جمع‌آوري مي‌کند. يک تلسکوپ 48 ميليمتري، 64 بار بيش از چشم انسان نور جمع مي‌کند و…. توان جمع‌آوري نور در يک تلسکوپ از طريق رابطه زير بدست مي‌آيد:
توان جمع‌آوري نور = کافی است قطر شی را بر 6 تقسیم کرده کل عبارت را به توان 2 برسانیم
که در آن قطر شيئي بايد بر حسب ميليمتر گذاشته شود.
ج) توان بزرگنمايي
تلسکوپ زوايا را بزرگ مي‌نمايد. يکي از کارهاي اصلي اين وسيله بزرگ نمودن زوايايي است که اشياء مورد مشاهده تحت آن زوايه‌ها رويت مي‌شوند. اين کار بزرگنمايي زاويه‌اي ناميده مي‌شود. به اين ترتيب اگر بودن تلسکوپ جسمي تحت زاويه‌ي 3 درجه ديده شود و با تلسکوپ تصوير آن تحت زاويه‌ي 45 درجه رويت شود، بزرگنمايي 15 مرتبه است.
بزرگنمايي زاويه‌اي تنها بزرگنمايي‌اي است که يک تلسکوپ انجام مي‌دهد. افزايش زاويه‌ي تصور نزديک‌تر شدن را سبب مي‌گردد و به اين ترتيب موجب مي‌شود که تصوير از شي‌ء نزديک‌تر به چشم آيد.
بزرگنمايي تلسکوپ عبارت است از نسبت فاصله کانوني شيئي به چشمي.
ظاهراً فرمول بزرگنمايي حاکي از آن است که حدي براي بزرگنمايي وجود ندارد. هر بزرگنمايي مورد نظري، مثلاً يک ميليون مرتبه را مي‌توان به يکي از سه طريق زير به دست آورد :
1ـ با بزرگ کردن فاصله‌ي کانوني شيئي، يعني با به کار بردن عدسي‌اي که در مرکز فقط اندکي کلفت‌تر از لبه‌هاست.آن چه فرمول بر آن دلالت دارد درست است. از لحاظ نظري حدي براي بزرگنمايي وجود ندارد. اما در استفاده از بزرگنمايي‌هاي خيلي زياد، چهار محدوديت مهم وجود دارد :
2ـ با کوچک‌تر کردن فاصله‌ي کانوني چشمي، عملاً يعني استفاده از عدسي‌اي که در مرکز بسيار کلفت‌تر از لبه‌هاست.
3ـ با ترکيب راه حل 1 و 2.
1ـ بزرگ نمودن، با زياد کردن اندازه‌ي تصوير جعلي، از وضوح تصوير مي‌کاهد. هر چه بزرگنمايي بيشتر باشد وضوح و تمايز تصوير کمتر است. هيچ فايده‌اي ندارد که بر بزرگنمايي فراتر از توان تفکيک تلسکوپ بيفزاييم.از اصطلاح فني ميدان ديد در ارتباط با تلسکوپ زياد استفاده مي‌شود. بنا به تعريف ميدان ديد نسبت دو کميت ديگر است که از ويژگي‌هاي هر تلسکوپ هستند. اين کميت‌ها عبارتند از : ميدان ديد ظاهري چشمي و بزرگنمايي زاويه‌اي تلسکوپ.
2ـ افزايش بزرگنمايي موجب کاهش روشني تصوير مي‌شود. مقدار نور واحدي بر سطح بزرگتري پخش مي‌شود و نتيجه‌ي آن کم نور بودن تصوير است.
3ـ افزايش بزرگنمايي ميدان ديد واقعي را کم مي‌کند. با دو برابر کردن بزرگنمايي قطر زاويه‌اي ديد نصف مي‌شود.
ميدان ديد ظاهري هر چشمي کميت ثابتي است و آن را معمولاً سازنده‌ي آن بر حسب درجه‌ي قوس در اختيار ما مي‌گذارد. بزرگنمايي را نيز مي‌توان با استفاده از فرمولي که در بالا گفتيم، حساب کنيد.
4ـ افزايش برگنمايي، چشمک زدن ستارگان را تشديد مي‌کند و به طور اساسي مشاهده‌ي ستارگاني را که نزديک يکديگرند، مختل مي‌سازد. چشم زدن ستارگان که بسيار مورد توجه برخي شاعران است، منبع دردسر بزرگي براي رصدکننده‌ي نجومي به شمار مي‌رود. چشم زدن در واقع تغييرات سريع در روشني ظاهري و رنگ ستاره است. چشمک زدن ستاره کاملاً به خاطر اثر جو زمين بر نور ستاره است. اين تغييرات در يک تلسکوپ بزرگ بسيار بزرگ مي‌شود. چندان عجيب نيست که تلسکوپي بزرگ در شبي کاملاً بي‌ابر، بر اثر شرايط بد "ديد" عملاً بي‌فايده شود.
به ين چهار دليل، حدي عملي براي حداکثر بزرگنمايي وجود دارد. حداکثر بزرگنمايي معمولاً کمتر از 50 بار به ازاء هر 5/2 سانتي‌متر از قطر شيئي در نظر گرفته مي‌شود. يک تلسکوپ 10 سانتي‌متري حداکثر بايد تا بزرگنمايي 200 بار مورد استفاده قرار گيرد.
حداقلي نيز براي بزرگنمايي مفيد وجود دارد که معمولاً 4 بار به ازاء هر 5/2 سانتي‌متر از قطر شيئي است. اگر بزرگنمايي از اين کمتر باشد، ستون نوري که از چشمي خارج مي‌شود براي ورود به مردمک چشم بسيار بزرگ خواهد بود و قسمتي از نور به هدر خواهد رفت و تصوير شفافي نخواهيم داشت.
د) نسبت کانوني تلسکوپ (فاصله‌ي کانوني)
نسبت کانوني که آن را با f نشان می‌دهند عبارت است از:
نسبت کانوني = فاصله کانونی شی بر قطر شی
فاصله‌ي کانوني تلسکوپ و اينکه اين فاصله چقدر بايد باشد مهم‌ترين مشخصه تلسکوپ نيست. تلسکوپ‌هاي با فاصله کانوني کم (400 تا 700 ميليمتر) بزرگنمايي کم ولي ميدان ديد وسيع دارند. در عوض فاصله کانوني زياد (1300 تا 3000 ميليمتر) بزرگنمايي زياد با ميدان ديد کم به دست مي‌دهند. به همين دليل، تلسکوپ‌هايي با بزرگنمايي کم را براي مشاهده اجرام کم نور و معمولاً کهکشان خودمان استفاده مي‌کنند و تلسکوپ‌هاي با بزرگنمايي زياد را بيشتر براي مشاهده سيارات انتخاب مي‌کنند.
پس اگر اين بار از کسي شنيديد که يک تلسکوپ خريده که مي‌تونه تا 10 ميليون سال نوري را نشان دهد، براي او توضيح بدهيد که اين موضوع که يک تلسکوپ تا چه فاصله‌اي را مي‌تواند نشان بدهد بستگي به اين دارد که جسم مورد نظر ما چقدر نور داشته باشد.
نویسنده : علیرضا سرمدی - وبگاه تبیان