15 frammøtte talte vi på årets første
møte i AiA, i vårt vanlige lokale på Høgskolen
i Agder. Temaet for kveldens foredrag var «Teleskop og
optikk». Igjen var det
Tarald Peersen som
hadde sagt seg villig til å dele av sine kunnskaper med oss.
Emnet var siste i en serie om praktisk astronomi.
Med boka
Universe følger
det med en cd, og Tarald startet med å vise oss en animasjon av
«James Webb Space Telescope»,
som forventes og ta over rollen til Hubble-teleskopet. Det er
konstruert for å fange opp de svakeste infrarøde
strålene, helst de som finner veien fra verdensrommets ytterste
grenser. Et enormt skjold sørger for å avlede solens
varmestråler, for at de ikke skal påvirke måleresultatet.
Med HiA's 10"
Meade LX200 teleskop, hadde Tarald tatt et bilde av Månen. Han
gjorde oss oppmerksom på små lyse flekker i bildet,
kratre som fungerer som reflektorer av sollyset. Disse kan
fungere som utmerkede øvelser for å bruke teleskop som
måleinstrument.
Et CCD-kamera
fanger lyset på en lysfølsom brikke, som er bygd opp av
en matrise av millioner av celler. En celle avgir en elektrisk
spenning som er proporsjonal med antall fotoner som treffer
den. Spenning-signalenes verdier lagres i en hukommelse i kameraet,
og kan overføres til en pc for etterbehandling. På
fagspråket kalles en celle for en pixel (billedelement).
Når en forstørrer en pixel på pc'en, vil den vises
som et homogent kvadrat med en lysstyrke tilsvarende det som ble
lagret i kameraet.
Peersen viste oss et
forstørret bilde av krateret Maginus-H, som ligger
ganske nær Tycho-krateret. Krateret er en god reflektor, som
gir en tydelig definert grense mellom lyse og mørke partier i
bildet. Forstørrelsen var så stor, at det var enkelt og
telle pixlene som definerte kraterets diameter. Tarald hadde valgt to
parallellforskjøvede linjer av pixler tvers over krateret. På
pc'en plottet han inn disse linjene på x-aksen, med tilhørende
lysverdier på y-aksen. Som resultat fikk han to kraterprofiler
representert ved to kurver. Ved hjelp av kurvene kunne en lett telle
Maginus-H til 16 pixler, med en usikkerhet på 1 pixel. Ut fra
tidligere beregninger og erfaring, visste Tarald at én pixel
på månen tilsvarte én kilometer med dette
CCD-kameraet. Månekartet «Virtual Moon» (se
http://www.astrosurf.com/avl/FR_index.html)
ble hentet fram, og det bekreftet Taralds måleresultater. Nok
et eksempel på at dagens rimelige elektronikk, kan i amatørens
hender gi profesjonelle resultat.
Øyet kan
oppfatte detaljer ned til en vinkel på 30"
(halvparten av ett minutt, som igjen er én sekstidel av en
grad). Det tilsvarer 56 km på Månen, og derfor kan vi
ikke se kratre og fjell med det blotte øye.
Om og om igjen har jeg
prøvd å forstå de grunnleggende optiske
prinsippene til et teleskop ved å konstruere forskjellige
figurer i hodet. Det var en etterlengtet skisse Tarald la opp på
veggen. Figuren nedenfor er vell verdt å studere grundig for
den som har glemt fysikken fra skolen.
Objektivets åpning
eller areal bestemmer hvor mye lys som fanges inn. Jo mer lys, jo
lenger ut i universet kan vi se. Åpningen bestemmer også
graden av detaljer (oppløsningsevne) i bildet som dannes i
fokusplanet bak objektivet. Det er dette bildet som blir forstørret
av okularet. Okularet fungerer akkurat som en lupe gjør
på et virkelig bilde.
Vi vet forstørrelsen til teleskopet regnes ut ved å
dele brennvidden av objektivet på brennvidden av okularet.
Hvorfor? Hemmeligheten til forståelsen ligger i vinklene α
og β. Når α
er
større enn
β,
spres bildet over et tilsvarende større område av
netthinnen. Litt trigonometri viser sammenhengen mellom vinklene
og brennviddene:
Merknader:
-
For fjerne
objekter blir y tilnærmet lik y'.
-
Bildet på
netthinnen er til vanlig snudd opp ned, men hjernen korrigerer for
dette. På figuren projiseres bildet rettvendt. Hjernen vil
derfor se det opp ned.
-
Objektet er
tegnet som en flate for å forenkle. Hvis du tenker deg flaten
fjernt fra objektivet, slik at den går mot et punkt, stemmer
figuren tilnærmet.
Lysbølger som passerer hull blir avbøyd
(diffraksjon), akkurat som bølgene inn mellom moloene
til en havn sprer seg. Lyset inn gjennom hullet som teleskopåpningen
utgjør, blir også avbøyd. Avbøyningen er
svært liten, men den blir synlig ved store forstørrelser.
I stedet for en prikk, blir en stjerne til en sentralsirkel
med ringer rundt. Ved å øke teleskopåpningen,
avtar diffraksjonen tilsvarende.
Sentralsirkelen er målet for teleskopets
oppløsningsevne (diffraksjonsgrense). Den er oppgitt i
buesekunder, som er den vinkelen sirkelen utgjør på
fokusplanet sett fra objektivlinsens senter. Du kan lett regne
diffraksjonsgrensen for ditt eget teleskop:
λ er lysets
bølgelengde og settes normalt til 660 nm. D
er objektivets diameter. Pass på å legg inn bølgelengden
og diameteren i meter! Svaret får du ut som buesekunder. En 10"
gir således en oppløsning på ca. 0,6 buesekund.
Regner du med 5 mm som diameter for øyets pupill, kommer du
fram til ca. 30 buesekund som nevnt ovenfor.
Når du har
regnet ut ditt teleskops diffraksjonsgrense, kan du bruke den i en
annen nyttig og spennende formel:
Her er L
objektets lineære oppløsning, og d avstanden til
objektet. En 10" kan dermed se detaljer på 1 kilometer på
Månen, som ligger med en avstand på 384 000 km fra oss.
Øyet vil kunne se detaljer ned til ca. 60 km.
Peersen tok oss
gjennom illustrasjoner og virkemåten til flere typer teleskop.
Vi fikk se at grunnprinsippene i figuren ovenfor gikk igjen. Det er
vanskelig og kostbart å bygge store refraktorer (som figuren
ovenfor viser). Derfor finner vi gjerne store teleskop bygd som
reflektorer, hvor objektivet er byttet ut med et speil.
Høgskolen i
Agder sitt teleskop er et Meade LX200 Smith-Cassegrain reflektor
teleskop. I bunn sitter speilet som har en sfærisk
form. Det ideelle hadde vært en parabolisk form, men man
har korrigert kuleformen ved å sette en Smith-linse i
åpningen av teleskopet. I senter av denne linsen finner vi
sekundærspeilet som sender lyset ned igjen, gjennom et
hull i primærspeilet. Sekundærspeilet er konvekst
for å øke fokuslengden til et punkt bak primærspeilet,
hvor vi finner okularet.
Til slutt gikk vi
gjennom poljusteringsprosedyren for HiA-teleskopet. For å
få timeaksen eksakt parallell med jordaksen, må timeaksen
peke mot himmelpolen, ikke Polaris. Tarald tipset oss om å
bruke stjerneprogram på pc for å finne når Polaris
står på himmelmeridianen, og vinkelavstanden til
himmelpolen. Prosedyren blir for lang til å ta med i referatet.
AiA skal lage en cd
med masse teleskop-stoff, som blir gratis for medlemmene. Her vil
du finne poljusteringsprosedyren og masse flott stoff fra Tarald.
Lewis Houck foredrag som ble holdt før jul er også med.
Det handler også om teleskop, men dekker annet stoff enn det
Tarald har tatt med. Du finner også en flott presentasjon om
hvordan man vedlikeholder teleskopet. Send en epost til
bjoernr@sensewave.com
om du ønsker en kopi! Du mottar den på neste møte.
I pausen gikk praten
livlig. Stemningen var påvirket av «sort hull»-kake
bakt av Lewis Houck og masse kaffe.
Etter
pausen tok Lewis oss med på en rundtur på
himmelen. Han gjorde oss
oppmerksom på at Saturn og den vakre bikuben står
nær hverandre. Man kan prøve å se etter Cassinis
deling i Saturns ringer. Rundt Gemini finner vi for tiden spennende
mål som asteroider: Vesta mellom d og e Gemini og
Herculina og Flora nær Saturn. For å være sikker på
at du virkelig har sett dem, noter posisjonene, vent et par dager og
sjekk igjen! Vær obs på forskjellige sammensetninger med
Pleiadene! Andre spennende mål er M 81 og M 82
i Ursa Major. Neste gang du ser på Polaris, tenk på
at den er et trestjerners system, noe som nylig ble bekreftet med
Hubble-teleskopet. Lewis oppfordret oss til å se mer på
Månen. Tycho-krateret har lange lyse «stråler»,
noe som viser at det er et ungt krater (109 millioner år).
Copernicus-krateret er til sammenligning 800 millioner år, og
har derfor ikke de samme lyse strålene. Det kan lønne
seg og bruke tid på Mars før den blir svakere.
Jupiter blir sterkere og kan observeres sammen med Venus
om morgenen. Ta en titt på «edge on»-galaksen NGC
891 i østre Andromeda! M33 med sitt svake lys er
også et spennende objekt i disse dager.
Med vennlig hilsen
Bjørn Rasmussen
