Vytisknout
Nadřazená kategorie: Teorie
Kategorie: Základy optiky
Zobrazení: 6417

 Cílem montáže umístěné pod dalekohledem (popř. jiným přístrojem) je zejména zajistit fixaci jeho polohy. Ta musí být samozřejmě dostatečně pevná a stabilní. Sebelepší dalekohled nevynikne, pokud obraz v něm se bude neustále chvět při sebemenším dotyku pozorovatele. Mimo to by měla vhodná astronomická montáž umožnit i snadné a přesné navedení přístroje na sledovaný objekt, popř. i sledování jeho pohybu po obloze.

 

4.1 Druhy montáží astronomického dalekohledu

   4.1.1 Azimutální montáž

Azimutální montáž je nejjednodušším typem montáže. Svoji základní koncepcí je podobný např. obyčejnému fotografickému stativu. Tento typ montáže umožňuje pohyb podél dvou os. První osa umožňuje otáčení kolem vodorovné roviny (v azimutu), druhá pak v rovině svislé (ve výšce).

Obrovskou výhodou azimutální montáže je její snadné ovládání. Prakticky od narození je lidský mozek trénován v prostorové orientaci v základních směrech nahoru-dolů a doprava-doleva. Veškeré pohyby vedoucí k zamíření dalekohledu na požadované místo jsou proto u tohoto typu montáže velmi přirozené. Právě tato snadnost ovládání z něj dělá velmi vhodný typ montáže pro začínající astronomy a samozřejmě nejen pro ně. Snadnost a intuitivnost ovládání z ní dělá mimořádně vhodnou montáž pro sledování rychle se pohybujících objektů (např. letadel, ale např. i družic).

Nevýhodou azimutální montáže je nutnost při sledování objektu na obloze pohybovat oběmi osami najednou. I kdybychom udrželi azimutální montáží objekt přesně ve středu zorného pole, nebude jeho obraz nehybný. Při ohybu po obloze opisují objekty oblouk, jehož část, pozorovaná v přístroji na azimutální montáži, vyvolá dojem stáčení objektu. Rovněž zamíření přístroje do bodu v zenitu je poměrně obtížné.

Nejčastěji se můžeme setkat se dvěma typy azimutálních montáží. Základním typem je montáž velmi podobná masivnějšímu fotografickému stativu doplněného o jemné pohyby v obou směrech. Vlastní hlava montáže pak bývá uchycena nejčastěji k vlastnímu stojanu-stativu nečastěji tvořeného klasickou trojnožkou. Uchycení přístroje může být v tomto případě realizováno např. vidlicí. Tato konstrukce je vhodná pro uchycení např. refraktorů. Pro uvedenou konstrukci není problém v případě potřeby dořešit i jemné pohyby nutné k pohodlnému sledování pozorovaných objektů.

Azimutální montáže lze konstruovat velmi robustní. Příkladem takovéhoto typu montáže je Dobsonova montáž. Tento typ montáže je určen pro dalekohledy Newtonova typu. U tohoto typu montáže je dalekohled uchycen v těžišti do kolébky ne nepodobné vyřízlé krabici. Celá kolébka se pak otáčí na čepu na azimutální desce. Díky této konstrukci je montáž velmi nízká. To se odráží v její neobyčejné stabilitě. Přitom pro ni platí veškeré výhody (a bohužel i nevýhody) azimutálních montáží. Jednoduchá konstrukce přináší i další výhodu - umožňuje snadnou aplikaci i Newtonových dalekohledů se zrcadly velkých průměrů. Montáže jiných typů by v tomto případě nebyly vůbec realizovatelné, popř. jen za cenu velkých finančních nákladů.

 

   4.1.2 Paralaktická montáž

Zatímco pro vizuální pozorování lze azimutální montáž považovat za výbornou volbu, v případě, že chcete fotografovat delšími expozicemi je nutné kompenzovat vlastní pohyb sledovaných objektů (např. hvězd). To umožňuje tzv. paralaktická (nazývaná též ekvatoriální) montáž. Azimutální montáž má svislou osu namířenu přímo do zenitu. Svírá tak s osou rotace Země úhel závislý na zeměpisné šířce místa pozorovatele. Pro kompenzaci pohybu Země je nutné tuto osu montáže sklonit tak, aby byla rovnoběžná s osou rotace Země, tj. tak, aby svírala s vodorovnou rovinou úhel rovný zeměpisné šířce našeho místa. Na severní polokouli přibližný směr udává pozice hvězdy Polárky. Tuto osu pak u paralaktické montáže nazýváme hodinovou, popř. též. polární. Pro udržení hvězdy v zorném poli pak stačí, když se přístroj kolem této osy otáčí rychlostí jedné otáčky za den. Mechanismus, který otáčí montáží kolem polární osy se nazývá z historických důvodů hodinový stroj. Pokud jím není paralaktická montáž vybavena již přímo z výroby, lze jej zpravidla snadno doplnit. Ekvivalentem azimutu u azimutálních montáží je pak tzv. rektascense. Z praktických důvodů ale není udávána ve stupních, ale v úhlových hodinách (celý kruh je rozdělen na 24 hodin). Osu kolmou (obdoba výšky u azimutální montáže) pak nazýváme deklinací.

Druhů paralaktických montáží je celá řada. Pro astronomy amatéry jsou nejzajímavější montáže německé a vidlicové.

Vidlicová paralaktická montáž je velmi podobná vidlicové montáži azimutální. Základní rozdíl je zejména ve skloněné svislé ose. Podobnost obou typů montáží velmi často vede výrobce astronomických přístrojů k tomu, že kombinují obě řešení do jediného. Azimutální montáž je doplněna mechanismem pro nastavení sklonu svislé osy – tzv. paralaktickým klínem. Ten může být jak součástí samotné montáže, tak (a to mnohem častěji) je volitelným příslušenstvím. Toto řešení je obzvláště vhodné pro Cassegrainův popř. Gregoryho dalekohled, popř. z nich odvozené katadioptrické systémy.

Německá paralaktická montáž patří mezi nejoblíbenější paralaktické montáže současnosti. U tohoto typu montáže je na kříži umístěn přístroj na jedné straně a na druhé je systém vyvážen závažím. Výhodou tohoto řešení je, že těžiště soustavy se nachází uprostřed v základně. To výrazně zvyšuje stabilitu tohoto řešení. Nevýhodou je pak zpravidla nutnost zpravidla neužitečné zátěže a nezbytnost vyvažování systému. Druhá a často podstatnější nevýhoda této montáže je v tom, že bez dalších úprav jí nelze nepřetržitě sledovat objekty od jejich východu až po jejich západ. V okolí meridiánu je nutné montáž tzv. přeložit. Tzn., že je nutné otočit montáž o 180° kolem polární i deklinační osy. Tato vlastnost velmi stěžuje některé typy astronomických pozorování. Své oblibě vděčí tento typ montáže ale zejména tomu, že ji lze poměrně snadno rozložit na více menších částí. To výrazně usnadňuje její transport.

Mimo těchto dvou základních typů paralaktických montáží existuje celá řada jejich odvozenin a větších či menších úprav, ale i zcela originální konstrukce. Většina z nich je však zpravidla poměrně úzce zaměřena na určitý typ přístroje, popř. umístění montáže.

V souvislosti s paralaktickou montáží se můžete setkat s několika pojmy, které je dobré si objasnit. Již z principu uvedeného výše je jasné, že polární osa musí mít v prostoru poměrně přesně definovanou polohu. Proces nastavení polární osy tak, aby byla rovnoběžná s osou Země se nazývá ustavení montáže. Pro ustavení montáže je montáž vybavena pomocným nezávislým stavěcím mechanismem v azimutu i výšce. Ten je zpravidla tvořen dvojicí šroubů, které hýbou vrchní částí montáže. Po nastavení požadované polohy nezapomeňte protišroub rovněž přiměřeně s citem dotáhnout. Pro první hrubou orientaci stačí zorientovat montáž pomocí kompasu (pozor na správně nastavenou magnetickou deklinaci daného místa) do zeměpisného severu a na výškové stupnici nastavit zeměpisnou šířku místa pozorovatele. Pro vizuální pozorování pak zpravidla zcela postačuje přibližná orientace na Polárku. Velmi dobrým pomocníkem pro přesnější ustavení je tzv. polární hledáček. Jde o malý pomocný dalekohled umístěný velmi často v duté polární ose (u německých montáží). V okuláru je umístěna ohnisková destička s křížem vyznačujícím polohu pólu a kresbou vyznačující požadovanou polohu Polárky pro aktuální datum a lokální čas nastavený na montáži. Ustavení pomocí polárního hledáčku je poměrně přesné a zcela postačuje pro vizuální pozorování i kratší fotografické experimenty. V případě dlouhých expozicí může být nutné ustavení ještě zpřesnit. K tomu je vypracována celá řada metod, mezi něž patří např. poměrně oblíbená driftová metoda. Ta je u některých typů montáží bez polárního hledáčku (např. vidlicové) i jednou z nejsnadnějších metod, jak zpřesnit ustavení montáže. Její podstata je velmi snadná. Mimo vlastní dalekohled potřebujete jen okulár se záměrným křížem (tzv. pointační okulár). Po uvodorovnění stativu a přibližné orientaci montáže zvolte nějakou jasnou hvězdu, která je v okolí meridianu (myšlená linie, v němž vrcholí hvězdy) poblíž nebeského rovníku. Vycentrujte hvězdu v zorném poli a sledujte její drift (pohyb v zorném poli). Jestliže hvězda utíká k jihu, je polární osa příliš východně a naopak. Uchyluje-li se na sever, míří polární osa příliš západně. Posuňte polohu polární osy správným směrem, vycentrujte hvězdu a celé pozorování opakujte dokud nezůstane hvězda ve směru sever-jih na místě (při zapnutém hodinovém stroji). Pokud hodinový stroj nemáte, musíte korekci provádět jemným pohybem kolem polární osy sami. Nyní vyberte hvězdu nad východním obzorem (nejlépe tak kolem 20° nad obzorem) poblíž nebeského rovníku. Vycentrujte ji a opakujte pozorování jako v předchozím případě. Utíká-li hvězda k jihu, je polární osa příliš nízko. Uchyluje-li se hvězda k severu je polární osa naopak příliš vysoko (je třeba ji sklonit). V případě, že použijete hvězdu nad západním obzorem jsou potřebné opravy opačné.

 

   4.1.3 Automatizované montáže

Nalezení objektu na obloze vyžaduje určitou dávku zkušeností. Více či méně sofistikovaných metod pro nastavení dalekohledu do požadovaného směru je celá řada. Prakticky vše ale mají společné, že nároky na nalezení objektu navíc rostou s jeho klesající intenzitou. Snaha o zjednodušení jeho nalezení vedla až k úplné či dílčí automatizaci celého procesu.

Nejjednodušším prvkem „automatizace“ jsou vlastní mechanické stupnice na montáži. Přímé nastavování požadovaných souřadnic objektu však zpravidla není dostatečně přesné. Existují sice postupy na zpřesnění jejich využití, to vše však klade další požadavky na pozorovatele. Za prvek skutečné dílčí automatizace lze považovat mezi amatéry velmi oblíbené tzv. digitální kruhy (DSC – digital setting circle). V tomto případě jsou mechanické stupnice nahrazeny snímači, které snímají otáčení dalekohledu kolem os montáže. Signál ze snímačů je následně přepočítán na reálné souřadnice dalekohledu. Při známých souřadnicích hledaného objektu pak lze poměrně snadno koordinovat vlastní pohyby montáže správným směrem. V případě digitálních kruhů je tento pohyb zpravidla ruční. Výhodou tohoto doplňku montáže pak je, že jej lze velmi snadno aplikovat prakticky na jakýkoliv typ montáže a to i dodatečně.

Mnohem pokročilejší jsou systémy s motorizovaným vystavením požadovaného objektu – tzv. GoTo. Tyto systémy jsou zpravidla doplněny rozsáhlými databázemi různých typů objektů. Rovněž je jejich součástí celá řada doplňkových funkcí pro usnadnění práce s přístrojem (např. GPS, …).

 

Stejně jako téma reflektor či refraktor je i téma montáže na astronomických fórech na celé Zemi častým tématem horlivých debat. Nutno ovšem říci, že podobně jako v diskuzích nad ideálním dalekohledem ani v tomto případě jednoznačná odpověď prostě neexistuje. Pro začínající pozorovatele je bezesporu vhodná azimutální montáž doplněná vhodným dalekohledem. Naopak pro zájemce o astrofotografii deepsky objektů je paralaktická montáž nezbytností. Stejně tak se poměrně těžko hledá odpověď na otázku zda automatizované/GoTo systémy ano či ne. Začínající astronom-amatér by si měl určitě nejprve osvojit základní orientaci na obloze. Z tohoto pohledu je určitě výhodnější věnovat prostředky na nákup kvalitního přístroje (montáže). Naopak při pozorování slabých deepsky objektů může jejich nalezení trvat i poměrně dlouhou dobu. Pokud není vlastní hledání těchto objektů pro vás i určitým druhem sportu, je GoTo systém tím ideálním řešením.

 

4. 2 Další doplňkové příslušenství

V průběhu našeho seriálu jsme se již seznámili s celou řadou konstrukcí používaných v astronomii – čočkové i zrcadlové dalekohledy, různé konstrukce okulárů i základní astronomické filtry. Mimo nich se samozřejmě využívá celá řada dalších užitečných konstrukcí. Jedním z nich jsou binokulární nástavce. Výhody pozorování oběma očima jsou zřejmé. To co běžně ve dne považujeme za samozřejmost - pohodlí a přirozenost tohoto způsobu pozorování, to v noci při pozorování „obyčejným“ přístrojem s jedním objektivem velmi často neplatí. Ne vždy je však možné realizovat přístroj se dvěmi nezávislými optickými větvemi tak, jako jsou např. řešeny obyčejné triedry. Proto je v tomto případě velmi příjemné využít doplněk, který pozorování oběma očima umožní – binokulární nástavec. Uvnitř každého nástavce je důmyslná optická soustava, zpravidla hranolů, které rozdělí přicházející optický svazek z objektivu na dva. Tato optická soustava způsobuje určitý úbytek světla. Podle kvality binokulárního nástavce se pohybuje řádově i kolem deseti procent. U kvalitního nástavce dosahuje světelná ztráta ale i pouhých jednotek procenta. Ztrátu světla ale většinou vykompenzuje intenzivnější zrakový vjem při pozorování oběma očima. Binokulární nástavce jsou výborným pomocníkem zejména při pozorování objektů naší sluneční soustavy. Určitou nevýhodou použití binokulárního nástavce je zpravidla omezenější zorné pole a nutnost počítat při nákupu s vyššími výdaji za okuláry (je nutno nakupovat dvojmo). Zařazením binokulárního nástavce do optické soustavy dojde k prodloužení optické dráhy paprsku. To by u některých konstrukcí znemožnilo korektní zaostření přístroje. V tomto případě (to se týká refraktorů, ale zejména Newtonových dalekohledů) je proto nutné tuto vzdálenost kompenzovat „protažením“ ohniskové vzdálenosti. Kompenzátor (v podstatě jde o slabou Barllowovu čočku kombinovanou se slabým korektorem zbytkové barevné vady vyvolané následujícími hranoly) se vkládá mezi binokulární nástavec a vlastní dalekohled. Prodloužení ohniskové vzdálenosti je samozřejmě nutné přizpůsobit volbu ohniskové vzdálenosti okulárů. Kompenzátor optické dráhy není zpravidla nutný u některých katadioptrických konstrukcí Schmidt-Cassegrain a Maksutov-Cassegrain, kde lze binokulární nástavec použít přímo. Vždy je však lépe předem si ověřit rozsah ostření daného konkrétního dalekohledu.

Dalším zajímavým doplňkem je reduktor ohniskové vzdálenosti a rovnač pole. Velmi často se oba prvky spojují do jediného výrobku. Funkčně jde o speciálně navrženou spojnou soustavu, která se podobně jako v předchozím případě umisťuje na výstup dalekohledu před navazující prvky. Cílem reduktoru ohniskové vzdálenosti je zkrátit výslednou ohniskovou vzdálenost systému. Plní tedy opačnou funkci než již zmiňovaná Barllowova čočka. Toho lze s výhodou využít u systému s větší ohniskovou vzdáleností při potřebě zvětšit velikost výsledného zorného pole. Při zvětšení zorného pole dojde k zvýraznění zbytkových aberací, mj. tzv. sklenutí (zakřivení obrazové roviny). Rovnač pole pak má primárně za úkol toto zvětšené zorné pole „opravit“ tak, aby ve výsledné obrazové rovině byl pozorován obraz dostatečně kvalitní. Reduktor/rovnač pole je určen primárně pro CCD a astrofotografii. Lze jej však zpravidla využít i při vizuálním pozorování. Díky němu lze u některých konstrukcí (např. Schmidt-Cassegrain) realizovat pozorování pro ně jinak jen ztěží myslitelná.

 

 

a) b)

Obr. 4.1: Azimutální (a) kontra paralaktická (b) montáž

 

Obr. 4.2: Stáčení se polohy objektu při sledování azimutální montáží

 

 

a) b)

Obr. 4.3: Azimutální montáž

a) klasická křížová montáž na stativ,

b) Dobsonova montáž..

 

a) b)

Obr. 4.4: Paralaktická montáž

a) německá montáž,

b) vidlicová montáž.

a) b)

Obr. 4.5: Příklady ohniskových destiček (OD) polárního hledáčku

a) OD polárního hledáčku SkyWatcher,

b) OD polárního hledáčku Losmandy