Линзовый телескоп

Инструменты Народной обсерватории в Белграде. На переднем плане рефрактор Zeiss-110/2000

Рефрактор — телескоп, в котором для фокусировки света используется система линз, называемая объективом. Работа таких телескопов обусловлена явлением рефракции.

История изобретения

Первый телескоп-рефрактор был сконструирован в 1609 Галилеем. Галилей, основываясь на слухах об изобретении голландцами зрительной трубы, разгадал её устройство и изготовил образец, который впервые использовал для астрономических наблюдений. Первый телескоп Галилея имел апертуру 4 сантиметра, фокусное расстояние около 50 сантиметров и степень увеличения 3x. Второй телескоп имел апертуру 4,5 сантиметра, фокусное расстояние 125 сантиметров, степень увеличения 34х. Все телескопы Галилея были весьма несовершенны, но несмотря на это, в течение двух первых лет наблюдений ему удалось обнаружить четыре спутника планеты Юпитер, фазы Венеры, пятна на Солнце, горы на поверхности Луны (дополнительно была измерена их высота), наличие у диска Сатурна придатков в двух противоположных точках (природу этого явления Галилей разгадать не смог).

Устройство

Телескоп-рефрактор содержит два основных узла: линзовый объектив и окуляр. Объектив создаёт действительное уменьшенное обратное изображение бесконечно удалённого предмета в фокальной плоскости. Это изображение рассматривается в окуляр как в лупу. В силу того, что каждая отдельно взятая линза обладает различными аберрациями (хроматической, сферической и проч.), обычно используются сложные ахроматические и апохроматические объективы. Такие объективы представляют собой выпуклые и вогнутые линзы, составленные и склеенные с тем, чтобы минимизировать аберрации.

Телескоп Галилея

Схема рефрактора Галилея

Телескоп Галилея имел в качестве объектива одну собирающую линзу, а окуляром служила рассеивающая линза. Такая оптическая схема даёт неперевернутое (земное) изображение. Главными недостатками галилеевского телескопа являются очень малое поле зрения и сильная хроматическая аберрация. Такая система все ещё используется в театральных биноклях.

Телескоп Кеплера

Схема рефрактора Кеплера

Иоганн Кеплер в 1611 г. усовершенствовал телескоп, заменив рассеивающую линзу в окуляре собирающей. Это позволило увеличить поле зрения и вынос зрачка, однако система Кеплера даёт перевёрнутое изображение. Преимуществом трубы Кеплера является также и то, что в ней имеется действительное промежуточное изображение, в плоскость которого можно поместить измерительную шкалу. По сути, все последующие телескопы-рефракторы являются трубами Кеплера. К недостаткам системы относится сильная хроматическая аберрация, которую до создания ахроматического объектива устраняли путём уменьшения относительного отверстия телескопа.

Ахромат

Телескоп- рефрактор с ахроматическим объективом, как правило- двухлинзовым. Наиболее широко распространённый в прошлом и в настоящее время тип телескопов-рефракторов.

Апохромат

Телескоп- рефрактор с апохроматическим объективом, оптические аберрации которого, в первую очередь хроматическая, исправлены значительно лучше, чем в ахромате. Как правило, в объективе используются элементы из стекла со сверхнизкой дисперсией или флюорит. По сравнению с ахроматами апохроматы могут иметь большую светосилу и значительно превосходят ахроматы по качеству изображения. Появление апохроматических рефракторов в астрономической оптике можно отнести ко 2й половине 20-го века, долгое время их распространение сдерживала высокая стоимость флюоритовой оптики или специальных стёкол. С 1990-х годов, благодаря широкому внедрению в оптической промышленности стёкол со сверхнизкой дисперсией, по своим характеристикам близких к флюориту, апохроматические рефракторы стали значительно более доступны и популярны, в том числе и в любительской астрономии.

Современные рефракторы

Самый большой рефрактор мира принадлежит Йеркской обсерватории (США) и имеет диаметр объектива 102 см. Более крупные рефракторы не используются. Это связано с тем, что качественные большие линзы дороги в производстве и крайне тяжелы, что ведёт к деформации и ухудшению качества изображения. Крупные телескопы обычно являются рефлекторами.

Крупнейшие рефракторы

Местонахождение и апертура самых известных телескопов-рефракторов

Обсерватория	Местонахождения	Диаметр, дюйм/см	Год сооружения — демонтажа	Примечания
Йеркская обсерватория	Уильямс Бэй, Висконсин	40/102	1897	Рефрактор Кларка
Обсерватория Лика	гора Гамильтон, Калифорния	36/91	1888
Парижская Обсерватория	Медон, Франция	33/83	1893	Двойной, визуальный объектив 83 см, фотографический — 62 см.
Астрофизическая Обсерватория	Потсдам, Германия	32/81	1899	Двойной, визуальный 50 см, фотографический 80 см.
Обсерватория Ниццы	Франция	30/76	1880
Пулковская обсерватория	Санкт-Петербург	30/76	1885—1941
Аллегенская обсерватория	Питтсбург, Пенсильвания	30/76	1917	Рефрактор Thaw
Гринвичская обсерватория	Гринвич, Великобритания	28/71	1893
Гринвичская обсерватория	Гринвич, Великобритания	28/71	1897	Двойной, визуальный 71 см, фотографический 66
Обсерватория Архенхольда	Берлин, Германия	27/70	1896	Самый длинный современный рефрактор

Галерея

102-см телескоп-рефрактор Йеркской обсерватории. Снимок 2006 года.	76-см рефрактор Обсерватории Ниццы.	68-см рефрактор Обсерватории Венского университета .	Большой рефрактор Обсерватория Архенхольда в Берлине
Шведский Солнечный Телескоп