Vytisknout
Nadřazená kategorie: Teorie
Kategorie: Základy optiky
Zobrazení: 4172

Posledním tématem, který bude v rámci tohoto seriálu probrán jsou základní pravidla, kterými by se měl nový majitel astronomického přístroje řídit, aby jeho dalekohled plnil svoji funkci co nejlépe a co nejdéle.

 

5.1 Používání dalekohledu

Používání dalekohledu není žádná velká věda. Optický přístroj je nicméně poměrně jemné mechanické zařízení vyplatí se proto dodržovat pár základních zásad.

Velmi často je vlastní dalekohled uložen doma a na místo pozorování je jej nutné dopravit. Zejména v zimě je tak vystaven poměrně velkému rozdílu teplot. Sklo je materiál s poměrně malou tepelnou vodivostí. Vyrovnání teplot okolí a přístroje tak může trvat poměrně dlouho. Po dobu vyrovnávání teplot může být obraz vytvářený dalekohledem poměrně nekvalitní v některých případech až nepoužitelný. Po umístění dalekohledu na pozorovací stanoviště je nutné počítat s určitou dobou na temperování. Její délka je závislá na velikosti rozdílu teplot, ale i konkrétním dalekohledu. Nejméně citlivé jsou na vlastní temperaci refraktory. Velmi dobře temperují otevřené konstrukce – např. Newtonův dalekohled. Zde závisí i na materiálu, z jakého je vyrobeno zrcadlo. Mimo běžného optického skla (např. BK7) se používají i materiály s malou teplotní roztažností (SUPRAX, PYREX, apod.). Zrcadla s těmito materiály temperují velmi rychle a doba temperace je oproti běžnému optickému sklu i poloviční až čtvrtinová. Nejdelší dobu na tepelné vyrovnání potřebují katadioptrické systémy, zejména pak Maksutov-Cassegrain. Zatímco doba temperace malého refraktoru či otevřeného Newtona s hlavním zrcadlem z Pyrexu je řádově desítky minut doba temperace větších průměrů Maksutova dalekohledu je při velkém rozdílu teplot i jedna až dvě hodiny, u velkých průměrů i více. V případě rychlejšího poklesu teplot je možné občas pozorovat zhoršení kvality obrazu. To je poměrně přirozený důsledek vlastností dalekohledu. Nejedná se tedy o jeho závadu. Zpravidla stačí určitou dobu počkat na nové tepelné vyrovnání přístroje. Tímto neduhem trpí hlavně katadioptrické systémy – jmenovitě již zmíněný Maksutov-Cassegrain.

Ani kvalitní dalekohled spolu s  dokonalým teplotním vyrovnáním nemusí nutně znamenat kvalitní obraz při pozorování. Viníkem není přístroj ani naše uživatelská chyba, ale atmosféra Země. Vzduchové vrstvy mezi námi a pozorovaným objektem nejsou prakticky nikdy zcela homogenní ani v klidu. To má za následek „klepání“ části obrazu a jeho rozbití na fragmenty. Při velkých zvětšeních pak můžete pozorovat obraz, který je málo kontrastní, neustále se vlní a deformuje. Použité zvětšení pak musíte přizpůsobit (zmenšit) úměrně aktuální situaci. Stav atmosféry je zpravidla hodnocen pomocí různých stupnic. V tabulce níže je doporučená desetistupňová stupnice seeingu i s charakteristikami na výsledný obraz.

Při přepravě dalekohledu je jej nutno chránit před nadměrnými otřesy. Některé konstrukce (např. refraktory) jsou vůči němu poměrně odolné, jiné (např. Newtonův dalekohled) jej snášejí hůře. Zpravidla sice nehrozí přímé fyzické poškození, po přepravě je ale občas nutné takovýto dalekohled zkolimovat.

 

 

 

Tab. 5.1: Desetistupňová stupnice seeingu

Stupeň

Popis

1

Obraz hvězdy je silně proměnný se stěží určitelným středem, její průměr větší než 14“

2

Difrakční obrazec není pozorovatelný, obraz hvězdy se mění a dosahuje průměru 13-14“

3

Difrakční obrazec je prakticky nerozeznatelný, obraz hvězdy je je jasnější ve středu,

jeho průměr dosahuje průměru 6-7“

4

Airyho disk je viditelný jen občas, krátké fragmenty difrakčního kroužku jsou viditelné jen na krátké okamžiky

5

Airyho disk je ještě rozeznatelný, viditelné jsou proměnné fragmenty difrakčního kroužku

6

Airyho disk je viditelný, difrakční kroužek je ještě rozeznatelný, je rozbit na krátké obloučky

7

Airyho disk je po většinu času ostře ohraničen, difrakční disk tvoří dlouhý oblouk nebo je celý, je neustále v pohybu

8

Airyho disk je ostře ohraničen, disk je viditelný neroztříštěný, po většinu času je v pohybu

9

Airyho disk i vnitřní kroužek jsou stabilní, vnější stabilní po většinu času

10

Celý difrakční obraz hvězdy je stabilní

 

5.2 Kolimace dalekohledu

Kolem kolimace dalekohledu je celá řada mýtů a pověr. Přitom její podstata i vlastní provedení je poměrně snadné. Cílem kolimace dalekohledu není nic jiného než dosažení takové vzájemné pozice optických ploch (zrcadel), aby výsledné zobrazení bylo co nejkvalitnější. V podstatě jde o snahu dosáhnout sesouhlasení optických os jednotlivých optických členů soustavy. K tomu je soustava (typicky uložení zrcadel) vybaveno stavěcími šrouby (zpravidla jsou využity v kombinaci dva typy – tlačný/oporný a tažný/stavěcí). Během běžného užívání prakticky není nutné kolimovat prakticky všechny refraktory. Katadioptrické systémy vyžadují kolimaci jen příležitostně. Asi nejcitlivější na rozsouhlasení např. během přepravy jsou otevřené konstrukce s uchyceným sekundárním zrcadlem pomocí tří nebe čtyř ramenného kříže (tzv. pavouka). Typickým zástupcem této konstrukce je Newtonův dalekohled. Obecně lze říci, že tyto dalekohledy jsou zpravidla tím citlivější na přesnou kolimaci, čím mají větší mají světelnost.

Test, zda je přístroj korektně seřízen je velmi snadný. Postačuje zamířit dalekohled na jasnou hvězdu a trošku rozostřit. Mimo rozostřeného obrazu hvězdy budeme u systému se sekundárním zrcátkem pozorovat uprostřed jeho tmavý stín a ve vlastním obrazu hvězdy tmavé kroužky. Pokud je kolimace korektní musí být celý obrazec symetrický kolem středu - stín sekundárního zrcadla je umístěn uprostřed a kolem něj tmavé kroužky. Při použití většího zvětšení (cca dvojnásobku průměru objektivu) lze za velmi dobrých podmínek pozorovat dokonce difrakční obrazec přímo bez rozostření. V tom případě při korektní kolimaci uvidíme uprostřed jasný Airyho disk obklopený difrakčními kroužky. I tyto kroužky musí být symetrické kolem středu. Při posuzování kolimace by měl být obraz hvězdy co nejvíce ve středu zorného pole. Rovněž tak by měl být dalekohled teplotně vyrovnán.

Na nejrůznější konkrétní postupy kolimace jednotlivých typů dalekohledů, jejich výhody i nevýhody, se sešlo během postupného publikování tohoto seriálů snad nejvíce dotazů. Proto jim bude věnován samostatný článek v některém budoucím vydání.

 

5.3 Čištění optiky

Při používání optiky si uživatel postupně povšimne nárůstu nejrůznějších nečistot na jednotlivých optických plochách. Zpravidla jde o miniaturní zrnka prachu, ale i pylů. Na očních čočkách okulárů je velmi častým jevem mastné skvrnky od řas víčka. Již tady je nutné zdůraznit, že většina těchto nečistot má vliv na kvalitu pozorovaného obrazu naprosto minimální. Asi nejpodstatnějším vlivem je rozptyl světla na těchto nečistotách. Rozptýlené světlo je ale v drtivé většině odraženo zpět (ven od dalekohledu), popř. je pohlceno v tubusu. Tomu odpovídá i základní rada ohledně čištění. Pokud není optika opravdu silně znečištěná, je nejlepší péče o ni ji nečistit.

 

5.3.1 Suché čištění

Není-li zbytí a je nutné optiku vyčistit je nutné postupovat s nevyšší opatrností. Každé sebepečlivější čištění je obvykle spjato s mikroskopickým poškozením optické plochy. Proto je vhodné, pokud to je jen trochu možné, dát přednost bezkontaktním metodám čištění proudem vzduchu. Pro odstranění zrnek prachu je např. výhodné použít balónek na čištění optiky nebo ještě lépe stlačený vzduch (popř. dusík). Speciální jemný štěteček na čištění optiky je doporučeno používat jen pokud není zbytí. Korektní tahy štětečkem pak jsou krátké, lehké bez vynaložení síly a ve směru k okraji optické plochy (v tomto případě raději pouze čočky).

Pro čištění refrakčních členů (zejména tedy čočkových objektivů a okulárů) lze v současnosti koupit i poměrně zajímavý a velmi účinný čistící přípravek – tzv. LensPen. Je vyráběn v různých velikostech podle primárně předpokládaných čištěných ploch. Z jedné stany obsahuje tento nástroj jemný štětec na případné odstranění hrubých nečistot. Z druhé se pak pod krytkou skrývá malý zázrak – čistící poduška pro odstranění nečistot z optického povrchu. Vlastní poduška je napuštěna čistící směsí, která se u různých výrobců může trochu lišit. Zpravidla jde o oxidy hořčíku a uhlík ve speciální krystalické konfiguraci (jde o jakési miniaturní vločky). Jako celek pak LensPen umožňuje účinné odstraňování nečistot a to i mastných (např. nechtěného otisku prstu). Přitom rozhodně nemusíte mít obavy o případné antireflexní vrstvy. Pomocí tohoto přípravku je jejich poškození nepravděpodobné. Pro čištění zrcadel ale LensPen bohužel určen není.

 

5.3.2 Mokré čištění

Mokré čištění by mělo být až tím posledním řešením, jak optiku vyčistit. Některé nečistoty jsou poměrně úporné a nelze je odstranit jinak než důkladným očištěním pomocí čistící lázně. Pro čištění optiky se používá celá řada roztoků. Jejich složení je velmi často tajemstvím jejich autorů. Některé jsou poměrně úzce zaměřeny na některé nečistoty, jiné zase na určité druhy optických prvků. Mezi ty nejznámější (a pravděpodobně i nejstarší, popř. dříve nejoblíbenější) roztoky na čištění nejen čoček patří tzv. Hoffmanské kapky. Jde o směs líhu a éteru v poměru 3:1 až 4:1. Obě vstupní složky musí být čisté, proto je asi nejlépe nechat si ji namíchat v lékárnách. Hoffmanské kapky jsou ideální čistící prostředek na odstranění mastných nečistot (např. otisků prstů) z povrchu čoček. Jsou vhodné i k čištění ploch s antireflexními vrstvami. S výhodou lze rovněž k čištění čoček použít na místo Hoffmanských kapek i izopropyl. Velkou výhodou je, že jej lze koupit i ve spreji, což usnadňuje jeho aplikaci. Postup čištění refrakčních optických prvků (čoček, hranolů, korekčních desek) pak lze shrnou do následujících bodů:

  1. Očistit hrubé nečistoty z optických ploch (nejlépe stlačeným N2 nebo vzduchem). Přitom nevyjímejte jednotlivé členy z objímky. To platí pro celý proces čištění. Je lépe se smířit se zrnkem prachu uvnitř soustavy, než riskovat špatné složení nebo jejich poškození.

  2. Nanést bavlněným smotkem čistící kapalinu na plochu; zde lze samozřejmě s výhodou využít izopropyl umístěný ve spreji.

  3. Setřít čistým smotkem velmi lehce čistící kapalinu od středu k okraji.

  4. Celý postup opakovat až do úplného vyčištění. Při každém setření používejte nový smotek.

  5. Na konci čištění se přesvědčte, že na čištěném povrchu nezůstala žádná znečištěná čistící kapalina. Byla by zdrojem nepěkných map.

 

K čištění lze použít smotek z jemné chirurgické bavlny, popř na tenké pásky rozstříhanou optickou utěrku. Jako nouzové řešení lze využít např. i vatové tyčky na čištění uší. V tomto případě doporučuji ale postupovat obzvláště opatrně. Na čistící smotek v žádném případě nevyvíjejte nadměrný tlak. Při pohybu po optické ploše je ideální, když po povrchu klouže jen svoji vahou. Pokud chcete riziko případného poškození ploch minimalizovat je dobré dodržet i jednoduchou zásadu: nikdy nepoužívejte kruhové pohyby, ale krátké tahy od středu k okraji. Pro každý nový tah by měl být použit nový smotek.

Čištění zrcadel má s čištěním čoček řadu společných zásad. Právě u zrcadel je nutné postupovat nanejvýš opatrně aby nedošlo k jeho poškrábání. Na rozdíl od něj je však výhodné ponořit zrcadlo do čistící lázně a nechat jej v ní před vlastním čištěním důkladně odmočit. Vlastní čistící lázeň je v tomto případě tvořena destilovanou vodou (nejlépe opět z lékárny). „Destilovaná“ voda z běžné drogerie není pro tyto účely vhodná. V případě potřeby lze pro první fázi čištění přidat pár kapek detergentu pro zvýšení odmašťovací schopnosti roztoku. Určitě se ale vyvarujte čistícím prostředkům na mytí nádobí se samoleštícími přísadami. Vlastní čištění zrcadel pak má podobný průběh jako v předešlém případě:

  1. Vyjměte zrcadlo z objímky a očistěte hrubé nečistoty (nejlépe stlačeným N2 nebo CO2).

  2. Opláchnout plochu proudem vody.

  3. Ponořit celou plochu do čistící lázně. Po odmočení lze zpravidla velkou část nečistot snadno opláchnout proudem vody.

  4. V případě potřeby očistit jemným pohybem bavlněného smotku po optické ploše ponořené v čistící lázni. Smotkem pohybujte opět pouze vlastní vahou. Nikdy jím neotírejte optickou plochu nasucho mimo čistící lázeň. Riskovali by jste její poškrábání.

  5. Opakovat předešlé body až do úplného vyčištění. Pro každé následné čištění použijte nový čistý smotek.

  6. Opláchnout plochu proudem čisté destilované vody.

  7. Nechat zrcadlo oschnout nejlépe ve vertikální poloze. V případě, že jste použili skutečně destilovanou plochu je zbytečné plochu otírat. Kapičky vody sami oschnou aniž by zanechali jakoukoliv stopu.

Vlastní proces čištění je při pečlivé a jemné práci sám o sobě poměrně snadný. Pokud si ale poprvé na čištění optických ploch a zrcadel zejména netroufáte, je lépe požádat o pomoc zkušenějšího kolegu.

 

Závěrem

Každý začátek je těžký. To platí o to více i u tak technikou „nabitým“ koníčkem jako je astronomie. Cílem celého tohoto textu bylo proto seznámit astronomy se základními principy a konstrukcemi využívanými u astronomických dalekohledů a usnadnit tak vstup do astronomické techniky. S ohledem na omezený rozsah nebylo možné podrobně zodpovědět veškeré dotazy, které se postupně objevily. To ostatně ani nebylo cílem.

 

 

Stupeň: 1. 2. 3.

Stupeň: 4. 5. 6.

Stupeň: 7. 8. 9. 10.

Obr. 4.6: Vliv seeingu na zobrazení hvězdy (negativ)

 

a) b) c) d)

Obr. 4.7: Obraz hvězdy v postupně kolimovaném dalekohledu

a)-c) špatně zkolimovaný přístroj,

d) korektně zkolimovaný přístroj.