Тест оптики телескопа (продолжение)

Продолжение. Начало здесь →

Дефекты оптики

Итак, мы подошли к самому главному вопросу: имеет ли оптика данного телескопа какие-либо дефекты и насколько сильно они выражены? Ошибки оптических поверхностей, вызванные различными причинами, смешиваясь, сказываются на виде дифракционной картины, которая может отличаться от приведенных здесь иллюстраций, на которых показано "чистое" влияние различных дефектов оптики. Чаще всего, однако, влияние одного из недостатков значительно превалирует над остальными, делая оценки теста достаточно однозначными.

Сферическая аберрация. В первой части статьи мы уже рассматривали этот вид искажений, вызванный неспособностью зеркала или линзы свести параллельно входящие лучи света в одну точку. В результате, в центре дифракционной картины с одной стороны от фокуса образуется темная область. Однако здесь необходимо сделать одно важное замечание: будьте осторожны, не спутайте сферическую аберрацию с тенью от вторичного зеркала. Дело в том, что в телескопах, имеющих затемнение объектива от вторичного зеркала (рефлекторы, менисковые телескопы), при расфокусировании звезды, в центре светового пятна появляется расширяющаяся темная область. Но в отличие от сферической аберрации, это темное пятно одинаково появляется как впереди, так и позади фокуса.

Зональные ошибки. Зональные ошибки — это мелкие углубления или невысокие бугорки, располагающиеся в виде колец на оптической поверхности. От этого недостатка часто страдают оптические детали, изготовленные на станках. В отдельных случаях зональные ошибки приводят к ощутимой потере качества изображения. Чтобы выявить наличие этого дефекта, следует расфокусировать изображение звезды немного больше, чем для других проверок. Наличие одного или нескольких слабых колец в дифракционной картине с одной из сторон от фокуса будет свидетельствовать о наличии зональных ошибок.

Завал края. Особый случай зональной ошибки — это завал края. Чаще всего он вызывается чрезмерно сильным давлением на зеркало или линзу во время полировки. Завал края является серьезным дефектом оптики, так как большая доля зеркала или линзы как бы выбывает "из игры".

В рефлекторах завал края обнаруживает свое присутствие во время тестирования размытием края центрального диска при сдвиге окуляра ближе к объективу. С другой стороны от фокуса дифракционная картина оказывается неискаженной, так как завал края здесь почти не оказывает влияния. У рефрактора наоборот, центральный диск имеет размытые, неровные края, когда окуляр находится позади фокуса. Но у рефрактора края линз обычно "спрятаны" в креплениях, поэтому на качество изображения завал края у телескопов этого типа сказывается гораздо меньше, чем у рефлекторов.


Астигматизм. Этот недостаток оптических систем проявляется в вытягивании круглых дифракционных колец в эллипсы, ориентация которых различается на 90° по разные стороны от фокуса. Поэтому самый легкий способ обнаружения астигматизма в системе — быстро вдвигать-выдвигать окуляр, проходя точку фокуса. Причем, слабый астигматизм легче заметить когда звезда лишь немного расфокусирована.

Убедившись в наличии следов астигматизма в дифракционной картине, сделайте еще несколько проверок. Часто астигматизм возникает вследствие плохой юстировки телескопа. Кроме того, многие люди имеют астигматизм зрения, даже не подозревая об этом. Чтобы проверить, не являются ли причиной астигматизма ваши глаза, попробуйте покрутить головой, следя, не изменяется ли ориентация дифракционных эллипсов вместе с вращением головы. Если ориентация изменяется — значит виноваты глаза. Проверьте также, не возникает ли астигматизм из-за окуляра, для чего повращайте окуляр по и против часовой стрелки. Если эллипсы тоже начали вращаться — значит виноват окуляр.

Астигматизм также может оказаться симптомом неправильно закрепленной оптики. Если вы обнаружили астигматизм у рефлектора системы Ньютона, то попробуйте немного ослабить зажимы главного и диагонального зеркала в оправе. У рефракторов это сделать вряд ли удастся, поэтому наличие астигматизма у этого типа телескопов является причиной предъявления претензий фирме-производителю, неправильно установившей линзы в оправу.

Астигматизм в рефлекторах системы Ньютона может возникать вследствие того, что поверхность диагонального зеркала имеет отклонения от плоскости. В этом можно убедиться, повернув главное зеркало на 45°. Посмотрите, изменилась ли ориентация эллипсов на тот же угол. Если нет, то проблема заключается в некачественно изготовленном вторичном зеркале или плохой юстировке телескопа.

Шероховатость поверхности. Еще одна распространенная проблема оптических поверхностей — сеть бугорков или впадин (рябь), появившихся после грубой обработки полировальной машины. В звездном тесте этот недостаток проявляется в резком уменьшении контраста между дифракционными кольцами, а также в появлении остроконечных выступов. Однако не спутайте их с дифракцией на растяжках диагонального зеркала, выступы от которых располагаются через равные углы (обычно 60° или 90°). Вид дифракционной картины, вызванный шероховатостью поверхности оптики, очень похож на картину, создаваемую неспокойствием атмосферы. Но есть одно важное отличие — атмосферные искажения все время движутся, то исчезая, то появляясь вновь, а ошибки оптики — остаются на месте.

Что дела ть, если...

Практически все телескопы обнаруживают более или менее заметные отклонения от идеальной дифракционной картины во время проведения теста по звездам. И это не потому, что все они — плохие инструменты. Просто этот метод является чрезвычайно чувствительным даже к самым незначительным ошибкам оптики. Он более чувствителен, чем тест Фуко или Ронки-тест. Поэтому прежде чем выносить приговор инструменту, подумайте вот о чем.


Допустим, самое страшное уже произошло — ваш инструмент не выдерживает проверки по звездам. Не спешите сразу же избавиться от этого телескопа. Возможно, что вы в чем-то ошиблись. Хотя описанные здесь приемы тестирования оптики достаточно просты, они, тем не менее, требуют приобретения некоторого опыта. Попробуйте посоветоваться с кем-нибудь из более опытных товарищей. Попытайтесь протестировать еще чей-нибудь телескоп (опять же, не торопитесь с категоричными заявлениями, если вам кажется, что вы обнаружили какие-то проблемы у телескопа вашего знакомого — не всем подобная "радостная" новость может понравиться).

И, наконец, спросите себя, а насколько хорош мой телескоп должен быть? Конечно, все мы хотим пользоваться только первоклассным оборудованием, но можно ли требовать превосходных изображений от недорогой подзорной трубы? Я встречал множество любителей астрономии, получавших громадное удовольствие от наблюдений неба с помошью телескопов, которые имели (ерьезные дефекты оптики. Друже могли долгое время оставлять пылиться в кладовой инструменты, качество которых приближалось к совершенству. Поэтому здесь хочется повторить одну старую истину: самый лучший телескоп не тот, который показывает идеальные оптические характеристики, а тот, который вы чаще всего используете во время наблюдений.

Тестирование по звездам без... звезд

Определить качество своего инструмента можно не только в ясную ночь. При помощи искусственно созданной "звезды" это можно сделать в пасмурную погоду и даже днем. Французский астроном Поль Куто в своей книге "Наблюдения визуально-двойных звезд" ("Мир", 1981 г.) предлагает в качестве искусственной звезды использовать полированный стальной шарик, расположенный достаточно далеко от телескопа. При объективе диаметром 10 см можно взять шарик диаметром 4 мм, поместить его в сотне метров и рассматривать днем изображение Солнца или лучше ночью — отражение от лампочки карманного фонарика, расположенной на расстоянии около метра перед шариком. Таким образом можно получить изображение одиночной звезды, не искаженное атмосферной турбулентностью, которое можно рассматривать в комфортабельных условиях, не выкручивая при этом шею.

Помимо одиночной звезды вы легко можете создать искусственную двойную звезду. Для этого нужно освещать шарик сразу двумя лампами, помещенными по разные стороны от него. При этом появляется возможность менять разделение компонентов, и даже создавать различие в блеске компонентов, ставя лампы на различных расстояниях и варьируя их яркостями.

Существует простая формула, позволяющая определить угловое разделение компонентов искусственной пары. Обозначим через R радиус шарика, через L расстояние между лампами, через h их расстояние от шарика и через D расстояние объектива от шарика. Тогда угловое разделение пары в секундах дуги будет выглядеть следующим образом :


Например, с шариком радиуса 2 мм и лампочками, расположенными на расстоянии 10 см одна от другой и на расстоянии 1 м от шарика, наблюдающегося с расстояния 100 м, получаем разделение 0.2".