Kaukoputki
Wikipedia
Kaukoputki on optinen laite, jonka tarkoitus on tuottaa silmälle lähikuva kauempana olevasta kohteesta. Kaukoputket jaetaan tehtävänsä perusteella kahteen ryhmään: maa- ja tähtikaukoputkiin.
Sisällysluettelo |
[muokkaa] Kaukoputkityyppejä
[muokkaa] Linssikaukoputki
Linssikaukoputkessa kaukoputken putken päässä oleva linssi eli objektiivi kerää valoa, jonka se taittaa okulaarille putken toiseen päähän. Koska yksielementtinen linssi taittaa eri aallonpituudet eri kohtaan, täytyy kaukoputkien objektiivit tehdä useammasta eri lasilaadusta (kaksi eri lasilaatua: akromaatti, kolme eri lasilaatua: apokromaatti) (esim. kruunulasista ja piilasista). Tämä kasvattaa linssin paksuutta ja sitä myöten hintaa, sillä tarkasti hiottavia pintoja on nyt kahden sijasta neljä tai useampi kappaletta.
[muokkaa] Peilikaukoputki
Linssikaukoputkesta poiketen objektiivin virkaa toimittaa peili putken pohjalla. Kuva heijastetaan apupeilin avulla joko putken sivulla sijaitsevaan okulaariin tai pääpeilin keskellä olevan reiän läpi putken taakse. Koska peilissä ei ole kuin yksi hiottava pinta, on sen valmistus edullisempaa verrattuna monielementtilinssiin ja lisäksi peili heijastaa kaikkia valon aallonpituuksia samalla tavalla, joten linssikaukoputkesta poiketen värivirhettä ei synny. Tosin peilikaukoputken erotuskyky ei ole yhtä hyvä kuin vastaavan kokoisen linssikaukoputken, koska apupeili on pääpeilin edessä aiheuttamassa diffraktiota kuvaan. Ennen peilit tehtiin metallista, mutta sen huonona puolena oli suhteellisen nopea tummuminen. Sitten siirryttiin käyttämään hopeapinnoitusta, mutta tämäkin tummui liian nopeasti. Nykyään peilit pinnoitetaan alumiinilla, joka ei tummu yhtä nopeasti, n. 5 - 10 vuodessa. Infra-alueen kaukoputkien peilit päällystetään kullalla, sillä alumiinipinta säteilee paljon voimakkaammin infrapunassa. Peilikaukoputken tyyppejä ovat Newton sekä Cassegrain, jonka alatyyppejä ovat klassinen Cassegrain, Ritchey-Chrétien (kuuluisin tämän lajin kaukoputki on Hubble-avaruuskaukoputki) sekä Dall-Kirkham.
[muokkaa] Katadioptrinen kaukoputki
Katadioptrinen kaukoputki koostuu sekä linsseistä että peileistä. Yleensä putken 'pohjalla' on peili ja edessä korjauslinssi, jonka tarkoitus on poistaa tyypillisiä peilikaukoputken kuvavirheitä, kuten koma ja palloaberraatio. Katadioptrisen kaukoputken tyyppejä ovat mm. Schmidt-kamera, Schmidt-Cassegrain ja Maksutov-Cassegrain sekä uusi keksintö Klevtsov-Cassegrain.
[muokkaa] Kaukoputken tärkeimmät osat
Ehkä tärkein kaukoputken optisista osista on objektiivi, jonka virkaa toimittaa joko peili tai linssi. Maakaukoputkissa objektiivi voi olla pienempi kuin tähtikaukoputkissa, koska valoa on enemmän saatavilla. Sen tehtävä on kerätä mahdollisimman paljon valoa ja koota se yhdelle alueelle, fokukseen (peilikaukoputkissa tähän tarvitaan vielä apupeili, koska fokus muodostuu muuten peilin eteen). Sitten valo kootaan okulaarilla yhdeksi yhdensuuntaiseksi kimpuksi, joka silmän verkkokalvolla luo kuvan kohteesta. Tarkennuslaitteen tehtävä on liikuttaa okulaaria (joissakin malleissa liikutetaan objektiivia, näin saadaan suurempi tarkennusvara) pitkin optista akselia mahdollisimman terävän tarkennuksen aikaansaamiseksi. Jalustan tehtävä on saada kaukoputken okulaari sille korkeudella, että sen läpi havaitseminen onnistuu ilman suurempaa akrobatiaa. Toinen jalustan päätehtävistä on suunnata kaukoputken optinen akseli kohti tarkkailtavaa kohdetta. Kolmas jalustan tehtävä on tukea kaukoputkea niin että se ei tärise.
Tähtikaukoputkessa on vielä joitain osia mitä maakaukoputkessa ei ole. Etsin on periaatteessa pieni kaukoputki kaukoputken päällä, jonka tehtävänä on osoittaa sinne minne pääkaukoputken optinen akseli osoittaa. Etsimen näkökentän on oltava suurempi kuin pääputken etsinnän helpottamiseksi. Lisäksi kaukoputken kiinnitys jalustaan eli ripustus on erilainen kuin maakaukoputkessa: maakaukoputkissa on yleensä niin sanottu altatsimutaalinen (tarkoittaa samaa kuin atsimutaalinen) ripustus, mikä tarkoittaa sitä että kaukoputkea kierretään vain vaaka- ja pystysuunnassa. Tähtikaukoputkissa on taas seurannan mahdollistava ekvatoriaalinen ripustus, mikä tarkoittaa sitä että kaukoputki seuraa tähtitaivaan ekvaattoria kun kaukoputkea liikutetaan vain vaaka-akselin suuntaan. Atsimutaalisella ripustuksella joudutaan liikuttelemaan molempia akseleita tähden seuraamiseen, joten se on enemmän tai vähemmän epätarkempi kuin ekvatoriaalinen ripustus. Seuranta on yleensä toteutettu joko hienoliikuntaruuvilla tai seurantamoottorilla. Sen tarkoitus on pitää tarkasteltava kohde kaukoputken näkökentässä Maan pyöriessä. Kolmas tapa, joka on yleisin ja halvin pienemmillä kaukoputkilla, on yksinkertaisesti liikutella sitä käsin.
Erikoisimpiin tähtikaukoputken osiin kuuluu napatähtäin mikä sijaitsee yleensä kaukoputken ripustuksissa ja osoittaa samaan suuntaan kuin rektaskensioakseli. Sen ainoa tarkoitus on auttaa suuntaamaan putki oikein eli osoittaa kohti taivaannapaa, joka on lähellä Pohjantähteä. Lisäksi käytetään Barlow-putkea, mikä yleensä kaksin- tai kolminkertaistaa putkessa käytettävänä suurennoksen kasvattamalla teleskoopin polttoväliä. Lisäksi on vielä erilaisia suotimia, joiden tarkoitus on parantaa heikkojen yksityiskohtien erottumista kohteessa. Suotimista käyttökelpoisimpia ovat aurinkosuotimet, H-alfa-suotimet ja O(III)-suotimet. Aurinkosuotimet tehdään mylarkalvosta, joka läpäisee heikosti valoa. Tällä saadaan Auringon valo himmenemään niin että kaukoputkella Aurinkoon katselu on turvallista. Auringon katseleminen ilman suotimia saattaa polttaa silmän verkkokalvon toimintakyvyttömäksi ja johtaa sokeutumiseen. H-alfa- ja O(III) -suotimet päästävät lävitseen vain erittäin kapean aallonpituuskaistan ja niiden käyttö rajoittuu siksi vain muutamiin kohteisiin. Kuun havaitsemiseen on myös kehitetty oma suotimensa: se on aurinkosuodinta vastaava, mutta päästää paljon paremmin valoa lävitseen. Kuu on nimittäin niin kirkas, että se aiheuttaa vahinkoa silmille jos sitä katsotaan kaukoputken läpi. Valosaastesuodin on kehitetty erityisesti kaupunkien lähettyvillä asuvia tähtiharrastajia varten, joita nykyään melko yleinen valosaaste kiusaa. Se ei päästä lävitseen natriumlamppujen tuottamia kapeita aallonpituuskaistoja ja parantaa taustataivaan ja kohteen välistä kontrastia. Koska peilikaukoputkissa kuva on ylösalaisin ja peilikuva, on maakohteiden tarkkailua silmällä pitäen kehitetty okulaaripitimeen kiinnitettävä peili- ja linssijärjestelmä, joka kääntää kuvan oikein päin.
[muokkaa] Kaukoputken varhaista historiaa
Linssejä valmistettiin ehkä jo Kreikassa ja Roomassa. Gotlannista Ruotsista on löydetty 11. vuosisadalta peräisin olevia linssejä, joita on väitetty kaukoputken osiksi. Roger Baconin sanotaan usein rakentaneen kaukoputken 13. vuosisadalla, muttei tätä kyetä todistamaan. Kuperia silmälaseja alettiin valmistaa italiassa 13. vuosisadan lopussa tai 14. vuosisadan alussa, ehkä keksintö oli tehty Kiinassa.
Kaukoputken keksijäksi väitetään usein Galileo Galileita, mutta näitä laitteita tehtiin jo ennen häntä. Galilei teki ensimmäiset merkittävät havainnot Kuusta ja tähdistä. Englantilaisen Leonard Diggesin sanotaan aikalaiskirjeissä keksineen linssikaukoputken 1570, mutta keksintö ei levinnyt laajalle.
Tavallisemmin ensimmäisen kaukoputken valmistajana pidetään hollantilaista silmälasintekijää 1608. Jotkut väittävät täksi kaukoputken keksijäksi Hans Lippersheytä, joka eli n. 1570 – n 1619 ja levitti kaukoputken ajatuksen julkiseen tietoisuuteen. Muita kaukoputken keksijöiksi sanottuja ovat Jacob Metius Alkmaarin kaupungista ja Zacharias Jansen Middelburgista, ja myös Jacob Adriaanszoon. Alkuperäisissä hollaintilaisisa kaukoputkissa oli kupera ja kovera linssi. Galilei teki kaukoputkensa vasta maaliskuussa 1609 kuultuaan hollantilaisesta keksinnöstä.
Peiliteleskooppeja kehittivät 1600-luvun alussa englantilainen maanmittari Leonard Digges ja italialainen jesuiitta Niccolo Zucchi 1616. James Gregory rakensi "gregoriaanisen peilikaukoputken" 1660-luvulla. Isaac Newton rakensi 1666 ensimmäisen koeputkensa. Cassegrain loi 1670-luvulla oman peiliteleskooppinsa.
Voimakkaita teleskoopeja rakensi ensi kertaa Christiaan Huygens 1600-luvun puolivälissä, ja Giovanni Cassini 1670-luvulla, sekä James Bradley 1700-luvun alussa.
