אם אתה חושב על זה, זה היה רק עניין של זמן עד שהמציא הטלסקופ הראשון. אנשים היו מוקסמים מקריסטלים במשך אלפי שנים. גבישים רבים - למשל קוורץ - שקופים לחלוטין. אחרים - אודם - סופגים כמה תדרי אור ומעבירים אחרים. עיצוב גבישים לספירות ניתן לבצע על ידי עקיפה, נפילה וליטוש - זה מסיר קצוות חדים ומעגל את פני השטח. ניתוק גביש מתחיל במציאת פגם. יצירת חצי כדור - או קטע גביש - יוצרת שני משטחים שונים. האור נאסף על ידי המשטח הקדמי הקמור ומוקרן לעבר נקודת התכנסות על ידי המשטח האחורי המישורי. מכיוון שלחתלי גביש יש עקומות קשות, נקודת המיקוד עשויה להיות קרובה מאוד לגביש עצמו. בגלל אורכי המוקד הקצרים, קטעי קריסטל מייצרים מיקרוסקופים טובים יותר מאשר טלסקופים.
זה לא היה פלח הקריסטל - אלא עדשת הזכוכית - שאיפשר טלסקופים מודרניים. עדשות קמורות יצאו מקרקעית הזכוכית בדרך לתיקון הראייה הרחוקה. למרות ששני המשקפיים וגם קטעי הקריסטל הם קמורים, עדשות מרחיקי ראייה הם בעלי קימורים פחות חמורים. קרני האור כפופות מעט מהמקבילה. בגלל זה, הנקודה בה התמונה נראית צורה רחוקה הרבה יותר מהעדשה. זה יוצר סולם תמונות גדול מספיק לבדיקה אנושית מפורטת.
השימוש הראשון בעדשות כדי להגדיל את הראייה ניתן לייחס למזרח התיכון של המאה ה -11. טקסט ערבי (Opticae Thesaurus שנכתב על ידי המדען-המתמטיקאי אל-האזן) מציין כי ניתן להשתמש בפלחים של כדורי קריסטל להגדלת חפצים קטנים. בסוף המאה ה- 13 נאמר כי נזיר אנגלי (אולי מתייחס לפרספקטיבה של רוג'ר בייקון משנת 1267) יצר את המשקפיים המעשיים הראשונים כמעט להתמקד בקריאת התנ"ך. רק בשנת 1440, ניקולס מקוסה הארק את העדשה הראשונה שתיקנה את קוצר הראיה -1. ויהיה עוד ארבע מאות שנים עד שהפגמים בצורת העדשות עצמה (אסטיגמציה) יעזרו על ידי מערכת משקפיים. (זה הושג על ידי האסטרונום הבריטי ג'ורג 'איירי בשנת 1827, כ -220 שנה אחרי אחר - אסטרונום מפורסם יותר - יוהן קפלר תיאר לראשונה במדויק את השפעת העדשות על האור.)
הטלסקופים הקדומים ביותר התגבשו ממש לאחר ששחיקת המשקפיים התבססה כאמצעי לתיקון קוצר ראייה וגם פרסבופיה. מכיוון שעדשות ראייה רחוקות הן קמורות, הן מייצרות "אספנים" טובים של אור. עדשה קמורה מוציאה קורות מקבילות מהמרחק ומכופפת אותן לנקודת מיקוד משותפת. זה יוצר תמונה וירטואלית בחלל - תמונה שאפשר לבדוק יותר מקרוב באמצעות עדשה שנייה. הסגולה של עדשת איסוף היא כפולה: היא משלבת אור יחד (מגדילה את עוצמתה) - ומגבירה את סולם התמונות - שניהם במידה הרבה יותר גדולה מכפי שהעין לבדה מסוגלת.
עדשות קעורות (המשמשות לתיקון קוצר ראייה) מפזרות אור כלפי חוץ וגורמות לדברים להיראות קטנים יותר בעין. עדשה קעורה יכולה להגדיל את אורך המוקד של העין בכל פעם שמערכת העין עצמה (קרנית קבועה ועדשה מורפינג) נופלת ממיקוד תמונה ברשתית. עדשות קעורות מייצרות עיניות טובות מכיוון שהן מאפשרות לעין לבדוק מקרוב יותר את התמונה הווירטואלית המוצקת על ידי עדשה קמורה. זה אפשרי מכיוון שקרניים מתכנסות מעדשת איסוף מופרות לכיוון ההקבלה על ידי עדשה קעורה. האפקט הוא להציג תמונה וירטואלית סמוכה כאילו במרחק גדול. עדשה קעורה יחידה מאפשרת לעדשת העין להירגע כאילו היא מתמקדת באינסוף.
שילוב של עדשות קעורות וקעורות היה רק עניין של זמן. אנו יכולים לדמיין את האירוע הראשון שהתרחש כאשר ילדים משתעשעים בעמל מטחנת העדשות באותו יום - או אולי כאשר האופטיקאי הרגיש נקרא לבדוק עדשה אחת באמצעות אחרת. חוויה כזו בטח נראתה כמעט קסומה: מגדל רחוק מתנשא מייד כאילו ניגש בסוף טיול ארוך; דמויות בלתי מזוהות נראות פתאום כחברים קרובים; גבולות טבעיים - כמו תעלות או נהרות - מדלגים כאילו הכנפיים של מרקורי היו מחוברות לרפאים ...
ברגע שהגיע הטלסקופ, שתי בעיות אופטיות חדשות הציגו את עצמן. עדשות איסוף קלות יוצרות תמונות וירטואליות מעוקלות. עקומה זו מעט "בצורת קערה" כאשר התחתונה מופנית לעבר המתבונן. זה כמובן בדיוק ההפך מאיך שהעין עצמה רואה את העולם. כי העין רואה את הדברים כאילו הם מעוטרים על כדור גדול שמרכזו שוכן על הרשתית. אז היה צריך לעשות משהו כדי למשוך קרני היקף חזרה לעין. בעיה זו נפתרה חלקית על ידי האסטרונום כריסטיאן הויגנס בשנות ה- 1650. הוא עשה זאת על ידי שילוב של כמה עדשות יחד כיחידה. השימוש בשתי עדשות הביא יותר מהקרניים ההיקפיות מעדשת איסוף לכיוון ההקבלה. העינית החדשה של Huygen שיטחה את התמונה בצורה אפקטיבית ואפשרה לעין להשיג מיקוד על שדה ראייה רחב יותר. אבל שדה זה עדיין יגרום קלסטרופוביה אצל רוב הצופים של ימינו!
הבעיה הסופית הייתה בלתי נסבלת יותר - עדשות שבירות מכופפות אור על בסיס אורך גל או תדר. ככל שהתדר גדול יותר, כך צבע אור מסוים מתכופף. מסיבה זו, אובייקטים המציגים אור בצבעים שונים (אור פוליכרומטי) לא נראים באותה נקודת מיקוד על פני הספקטרום האלקטרו-מגנטי. בעיקרון עדשות פועלות בדרכים דומות למנסרות - ויוצרות התפשטות של צבעים, לכל אחת מהן נקודת המוקד הייחודית שלה.
הטלסקופ הראשון של גלילאו רק פתר את הבעיה של התקרבות מספיק כדי להעצים את הדימוי הווירטואלי. הכלי שלו היה מורכב משתי עדשות המופרדות על ידי מרחק מבוקר להגדרת המיקוד. העדשה האובייקטיבית הייתה בעלת עקומה פחות חמורה לאיסוף האור והבאתה לנקודות מיקוד שונות בהתאם לתדר הצבע. העדשה הקטנה יותר - בעלת עקומה חמורה יותר באורך מוקד קצר יותר - אפשרה לעין התצפית של גלילאו להתקרב מספיק לתמונה כדי לראות פרטים מוגדלים.
אולם ניתן היה למקד את היקפו של גלילאו רק לאמצע שדה הראייה של העינית. ניתן להגדיר את המיקוד רק על סמך הצבע הדומיננטי שנפלט או השתקף על ידי כל מה שגלילאו צפה באותה תקופה. גלילאו בדרך כלל צפה במחקרים בהירים - כמו הירח, ונוס ויופיטר - תוך שימוש במתחם צמצם וגאה קצת בכך שהעלה את הרעיון!
כריסטיאן הויגנס יצר את העינית הראשונה - הויגניאנית - אחרי תקופת גלילאו. העינית הזו מורכבת משתי עדשות פלנו-קמורות הפונות לעדשה האוספת - ולא עדשה קעורה אחת. המישור המוקדי של שתי העדשות נמצא בין אלמנטים העדיים האובייקטיביים לעדשות העין. השימוש בשתי עדשות השיטח את עקומת התמונה - אך רק מעל דרגות של שדה ראיה לכאורה. מאז זמנו של הויג'ן, העיניות נעשו הרבה יותר מתוחכמות. החל מהמושג המקורי הזה של ריבוי, העיניות של היום יכולות להוסיף עוד כחצי תריסר אלמנטים אופטיים בערך מסודרים הן בצורת והן במיקום. אסטרונומים חובבים יכולים כעת לרכוש עיניות מהמדף ונותנים שדות שטוחים למדי, העולים על 80 מעלות בקוטר -2.
הבעיה השלישית - זו של תמונות צבעוניות רב-צבעוניות - לא נפתרה בטלסקופיה עד שתוכנן ונבנה טלסקופ מחזירי עבודה על ידי סר איזק ניוטון בשנות ה- 1670. הטלסקופ הזה חיסל את עדשת האיסוף לגמרי - אם כי עדיין נדרש להשתמש בעינית עקשן (שתורם הרבה פחות ל"צבע שווא "מאשר המטרה).
בינתיים הניסיונות המוקדמים לתקן את הרפרקטור היו פשוט להאריך אותם. הוקמו טווחי אורך של 140 מטר. לאף אחד מהם לא היו בקטרי עדשות מופקעים במיוחד. דינוזאורים סוערים כאלה דרשו ממשקיף הרפתקני באמת להשתמש - אך "ניתקו" את בעיית הצבע.
למרות ביטול שגיאת הצבע, לרפלקטורים המוקדמים היו גם בעיות. היקפו של ניוטון השתמש במראה ספקולום קרקעית כדורית. בהשוואה לציפוי האלומיניום של מראות מחזירי אור מודרניים, הספקולום הוא פרפורמר חלש. בשלושת רבעים בערך יכולת איסוף האור של אלומיניום, הספקולום מאבד בעוצמה אחת באחיזת האור. כך המכשיר שישה אינץ 'שהמציא ניוטון התנהג יותר כמו דגם עכשווי בגודל 4 אינץ'. אבל זה לא מה שקשה למכור את המכשיר של ניוטון, הוא פשוט סיפק איכות תמונה ירודה מאוד. וזה נבע משימוש במראה הראשונית הכדורית הכבדה.
המראה של ניוטון לא הביאה את כל קרני האור למיקוד משותף. התקלה לא הייתה בספקטרום - היא הייתה מונחת עם צורת המראה אשר - אם תוארך 360 מעלות - הייתה מייצרת מעגל שלם. מראה כזו אינה מסוגלת להביא קרני אור מרכזיות לאותה נקודת מיקוד כמו זו הקרובה יותר לשפה. רק בשנת 1740 תיקן ג'ון שורט סקוטלנד את הבעיה הזו (עבור אור בציר) על ידי חיתול המראה. שורט הצליח לעשות זאת בצורה מעשית מאוד: מכיוון שקרניים מקבילות המתקרבות יותר למרכז המראה הכדורית עוברות על קרני השוליים, מדוע לא להעמיק את המרכז ולהכניס אותן מחדש?
רק בשנות התשעים של המאה ה- 18 החלף הכסף את הספקולום כמשטח המראה שבחר. כמובן שליותר מ- 1000 מחזירי אורבול פרבולים שיוצרו על ידי ג'ון שורט היו כולם עם מראות ספקולום. וכסף, כמו ספקולום, מאבד מהרהור די מהר עם הזמן לחמצון. עד 1930 ציפוי הטלסקופים המקצועיים הראשונים באלומיניום עמיד ומשקף יותר. למרות שיפור זה, מחזירי אור קטנים מביאים פחות אור למיקוד מאשר שברי צמצם דומה.
בינתיים התפתחו גם עקשי הראקטורים. בתקופתו של ג'ון שורט, אופטיקאים הבינו שמשהו של ניוטון לא עשה - כיצד לגרום לאור אדום וירוק להתמזג בנקודת מיקוד משותפת על ידי שבירה. זה הושג לראשונה על ידי צ'סטר מור הול בשנת 1725 ונחשף רבע מאה לאחר מכן על ידי ג'ון דולנד. הול ודולנד שילבו שתי עדשות שונות - אחת קמורה ושנייה קעורה. כל אחת מהן מורכבת מסוג זכוכית שונה (כתר וצור) המפרקות אור באופן שונה (בהתבסס על מדדי שבירה). העדשה הקמורה של זכוכית הכתר ביצעה את המשימה המיידית של איסוף האור בכל הצבעים. הפוטונים הכפופים הזה פנימה. העדשה השלילית חילצה את הקורה המתכנסת מעט כלפי חוץ. במקום בו העדשה החיובית גרמה לכך שאור אדום פשט את המיקוד, העדשה השלילית גרמה לאדום לחתום. אדום וירוק התמזג והעין ראתה צהוב. התוצאה הייתה טלסקופ השבירה האכרומטי - סוג מועדף על ידי אסטרונומים חובבים רבים כיום בזכות צמצם קטן, רחב שדה רחב, אך - ביחס מוקד קצר יותר - פחות משימוש באיכות תמונה אידיאלית.
רק באמצע המאה התשע-עשרה הצליחו האופטיקאים לגרום לכחול-סגול להצטרף לאדום וירוק במוקד. התפתחות זו יצאה בתחילה משימוש בחומרים אקזוטיים (פלייט) כמרכיב ביעדי הכפילות של מיקרוסקופים אופטיים בעלי עוצמה גבוהה - ולא טלסקופים. שלושה עיצובים של טלסקופ אלמנט המשתמשים בסוגי זכוכית סטנדרטיים - שלשות - פתרו את הבעיה כארבעים שנה לאחר מכן (קצת לפני המאה העשרים).
האסטרונומים החובבים של ימינו יכולים לבחור מתוך מגוון רחב של סוגי היקפים ויצרנים. אין תחום אחד לכל השמיים, העיניים והמחקרים השמימיים. תצורות אופטיות חדשות שפותחו בשנות השלושים של המאה הקודמת טופלו בסוגיות של שטחות שדה (במיוחד עם טלסקופים ניוטוניים מהירים), וצינורות אופטיים חסרי חבלה (הקשורים לרפרקטורים גדולים). סוגי המכשירים - כמו טלסקופ שמידט-קסגריין) ו- MCT (טלסקופ Maksutov-Cassegrain) בתוספת גרסאות שמידט ו- Maksutov של ניוטון-אסק ומשקפי אלכסוני - מיוצרים כיום בארצות הברית וברחבי העולם. כל סוג היקף פיתח כדי להתמודד עם דאגה תקפה כזו או אחרת הקשורה לגודל היקף, בתפזורת, לרמת שדה, לאיכות תמונה, לניגודיות, לעלות ולניידות.
בינתיים שברי הראשן קיבלו את מרכז הבמה בקרב האופטופילים - אנשים שרוצים את איכות התמונה הגבוהה ביותר האפשרית ללא קשר לאילוצים אחרים. שברי שקע אפוכרומטיים לחלוטין (מתוקנים צבע) מספקים כמה מהתמונות המהממות ביותר הזמינות לשימוש בהדמיה אופטית, צילומית ו- CCD. אך למרבה הצער, דגמים כאלה מוגבלים לצמצמים קטנים יותר בגלל עלויות חומרים גבוהות משמעותית (גבישים אקזוטיים בפיזור נמוך וזכוכית), ייצור (יש לעצב עד שישה משטחים אופטיים) ודרישות נשיאת עומס גבוהות יותר (בגלל דיסקים כבדים של זכוכית ).
כל מגוון סוגי ההיקפים של ימינו החל מהגילוי שאפשר להחזיק שתי עדשות של עקמומיות לא שוות לעין כדי להעביר תפיסה אנושית על פני מרחקים גדולים. כמו התקדמויות טכנולוגיות רבות ומגוונות, הטלסקופ האסטרונומי המודרני הגיח מתוך שלושה מרכיבים בסיסיים: הכרח, דמיון והבנה הולכת וגוברת של האופן בו האנרגיה והחומר מתקשרים.
אז מאיפה הגיע הטלסקופ האסטרונומי המודרני? בהחלט הטלסקופ עבר תקופה ארוכה של שיפור מתמיד. אבל אולי, אולי, הטלסקופ הוא בעצם מתנה של היקום עצמו הנעלה בהערצה עמוקה דרך עיני אדם, לבבות ומוחות ...
-1 יש שאלות מי יצר לראשונה משקפיים המתקנים את הווסיון למרחקים וכמעט רואים. אין זה סביר שאבו עלי אל-חסן אבן אל-חית'ם או רוג'ר בייקון השתמשו בעדשה בדרך זו. לבלבל את נושא המוצא היא השאלה כיצד לבשו משקפיים בפועל. סביר להניח כי העזרה החזותית הראשונה פשוט הוחזקה לעין כמונוקלה - הכרח להשתלט משם. אך האם שיטה פרימיטיבית כזו תוגש באופן היסטורי כ"מקור המחזה "?
-2 היכולת של עינית מסוימת לפצות על תמונה וירטואלית מעוקלת בהכרח מוגבלת מיסודה על ידי יחס מוקד יעיל וארכיטקטורת היקף. לפיכך, טלסקופים שאורכי המוקד שלהם הם פעמים רבות הצמצם שלהם מציגים פחות עקומה מיידית ב"מישור התמונה ". בינתיים לטווחים המפרקים אור בהתחלה (קטדיופטיקה כמו גם שבירים) יש יתרון של טיפול טוב יותר באור מחוץ לציר. שני הגורמים מגדילים את רדיוס העקמומיות של התמונה המוקרנת ומפשטים את המשימה של העינית להציג שדה שטוח לעין.
על הסופר:
בהשראת יצירת המופת של תחילת המאה העשרים: "השמיים דרך טלסקופים של ארבעה, ארבעה וחמישה אינץ '", ג'ף ברבור התחיל באסטרונומיה ומדעי החלל בגיל שבע. נכון לעכשיו ג'ף מקדיש חלק ניכר מזמנו להתבוננות בשמיים ולתחזוק האתר Astro.Geekjoy.
