Телескопы
Рефлекторы
Ньютона-Гершеля
Основной
недостаток Галилеевых труб – хроматическую аберрацию – взялся устранить
Исаак Ньютон. Сначала в качестве объектива
он хотел использовать две линзы – положительную и отрицательную, которые
имели бы разную оптическую силу, но противоположную по знаку хроматическую
аберрацию. Ньютон перепробовал несколько вариантов и пришёл к ошибочному
выводу, что создание ахроматического линзового объектива невозможно. Тогда
Ньютон решил покончить с этой проблемой радикально. Он знал, что ахроматическое
изображение удалённых предметов строит на своей оси вогнутое зеркало,
изготовленное в виде параболоида вращения. Попытки сконструировать отражательные
телескопы в то время уже делались, но успехом они не увенчались. Причина
была в том, что в применявшейся до Ньютона двухзеркальной системе геометрические
характеристики обоих зеркал должны быть строго согласованы. А этого оптикам
как раз и не удавалось добиться.
Телескопы, у которых роль объектива выполняет зеркало, называются рефлекторами
в отличие от телескопов с линзовыми объективами – рефракторов.
Ньютон сделал свой первый рефлектор с одним вогнутым зеркалом. Другое
небольшое плоское зеркало направляло постороннее изображение вбок, где
наблюдатель рассматривал его в окуляр. Этот инструмент учёный изготовил
собственноручно в 1668 г. Длина телескопа составляла около 15 см. Ньютон
не только отполировал зеркало первого рефлектора, но и разработал рецепт
так называемой зеркальной бронзы, из которой он отливал заготовку зеркала.
В обычную бронзу он добавил некоторое количество мышьяка: это улучшило
отражение света; К тому же поверхность легче и лучше полировалась.
1672
г. француз, преподаватель провинциального лицея Кассегрен предложил конфигурацию
двухзеркальной системы, первое зеркало, в которой было параболическим,
второе же имело форму выпуклого гиперболоида вращения и располагалось
перед фокусом первого. Эта конфигурация очень удобна и сейчас широко применяется,
только главное зеркало стало гиперболическим. Но в то время изготовить
кассегреновский телескоп так и не смогли из-за трудностей, связанных с
достижением нужной формы зеркала.
Компактные, лёгкие в обращении высококачественные рефлекторы с металлическими
зеркалами к середине XVIII в. вытеснили “длинные трубы”, обогатив астрономию
многими открытиями. В то время на английский престол была призвана Ганноверская
династия; к новому королю устремились его соотечественники – немцы.
Одним
из них был Уильям Гершель.
Убедившись в том, как трудно обращаться с Галилеевыми трубами, Гершель
перешёл к рефлекторам. Он сам отливал заготовки из зеркальной бронзы,
сам шлифовал и полировал их; его оптический станок сохранился до наших
дней. В работе ему помогали брат Александр и сестра Каролина; она вспоминала,
что весь их дом, включая
спальню,
был превращён в мастерскую. Гершель непрерывно строил всё новые и новые
рефлекторы. Король покровительствовал ему и дал деньги на строительство
огромного рефлектора диаметром 120 см с трубой длиной 12 м. После многочисленных
усилий телескоп был закончен. Однако работать на нём оказалось трудно,
а по своим качествам он не превзошёл меньшие телескопы столь значительно,
как предполагал Гершель.
Длинные однолинзовые рефракторы достигли в XVII в. мыслимых пределов совершенства; астрономы научились отбирать для их объективов высококачественные заготовки стекла, точно обрабатывать и монтировать их. Развивалась теория прохождения света через оптические детали. Без преувеличения можно сказать, что создание современных крупных рефлекторов прочно стоит на заложенном в XVII – XVIII вв. фундаменте. Модифицированная конфигурация Кассегрена осуществляется во всех без исключения современных ночных телескопах. Искусство обращения с металлическими зеркалами, допустимый прогиб которых при любом положении телескопа не должен превышать малых долей микрометра, привело, в конце концов, к созданию высокосовершенных управляемых ЭВМ оправ зеркал телескопов-гигантов. Оптические схемы некоторых окуляров того времени используется до сих пор. Наконец, именно тогда появились зачатки научных методов исследования формы поверхностей оптических элементов, которые в наши дни выкристаллизовались в законченную научную дисциплину – технологию изготовления крупной оптики.
Назад На главную страницу Вперед