Koma w teleskopach Newtona

Od strony optycznej, niewątpliwą wadą teleskopów Newtona jest aberracja optyczna zwana komą. Jest to wada pozaosiowa, występująca jedynie w przypadku nieosiowego padania światła na lustra wklęsłe i dotyczy wyłącznie obrazu pozaosiowego. Podczas tworzenia obrazu w teleskopie zwierciadlanym, równoległe promienie światła natrafiają na przeciwległe brzegi lustra o określonej krzywiźnie. O ile w przypadku wiązki światła równoległej do osi optycznej (zwierciadła) krzywizny po przeciwnych stronach osi optycznej zawsze są identyczne, to dla promieni pozaosiowych krzywizna „widziana” przez każdy promień ulega zmianie. Różne krzywizny w przekroju wiązki oznaczają różne ogniskowe dla różnych partii wiązki. Z tego powodu, często określa się komę jako wada zmienności powiększenia w funkcji apertury. Dla żadnej z wiązek pozaosiowych, nie istnieje więc jeden konkretny punkt ogniskowania, co uwidacznia poniższy rysunek:

 

Rys. 1: Geometryczne odwzorowanie aberracji komatycznej.

 

Natężenie aberracji komatycznej rośnie proporcjonalnie do odległości obrazu od osi optycznej. Wielkość komy silnie zależy też od światłosiły: W przypadku kątowego pola widzenia koma przyrasta do kwadratu światłosiły, z kolei w przypadku pola liniowego – aż do jej sześcianu!

 

Rys. 2: Symulacja widoku Plejad w Newtonie F/4 ze skorygowaną komą i w teleskopie nieskorygowanym.

 

Aby opisać i zrozumieć widoczność komy w teleskopie musimy wprowadzić do uporządkowanego świata geometrii zjawiska dyfrakcji. Otóż dyfrakcja występująca w teleskopach ogranicza minimalny kątowy rozmiar aberracji komatycznej, jaki może zostać odwzorowany w teleskopie do rozmiaru większego niż krążek Airego (rys. poniżej).

 

Rys. 3: Geometryczna symulacja komy zwierciadła parabolicznego.

 

Gdy okular teleskopu odwzorowuje krażek Airego o polu widzenia 1 minuty kątowej, nie oznacza to, że koma większa od tej wartości automatycznie zostanie zaobserwowana. Ludzkie oko potrzebuje dużo więcej, niż tylko graniczną 1 minutę kątową, aby dostrzec kształt komy. W praktyce, aby koma mogła zostać dostrzeżona w okularze, powinna mieć długość powyżej 3 minut kątowych, choć dostrzegalność komy w realnych warunkach zależy od wielu czynników, np. od seeingu, kolimacji i jakości okularu. Istnieje jednak uproszczenie, pomocne do obliczania pole widzenia wizualnie wolnego od komy w teleskopie Newtona:
 
 
D [mm] = 0,066 x (F)^3.

 

gdzie D – liniowe pole widzenia, F – światłosiła zwierciadła

 

Okazuje się, że w teleskopie o światłosile F/6 pole widzenia wizualnie wolne od komy wynosi 14,2 mm, natomiast w teleskopie F/4,7 już tylko 6,85 mm.
 
Dla obserwatora wizualnego ważniejsza jednak jest nie liniowa, lecz kątowa wielkość obrazu wizualnie wolna od komy. Z racji liniowego wzrostu komy w funkcji odległości od osi optycznej, kątowy rozmiar obrazu wolnego od tej wady nie powinien zmieniać się w funkcji zmian powiększenia w teleskopie o danej światłosile. Co więcej, aberracje własne na brzegu pola widzenia większości okularów astronomicznych są z reguły sporo większe, niż 3 minuty kątowe, dzięki czemu kryterium można „poluźnić” do 6”. Dzięki temu oraz po kilku przekształceniach trygonometrycznych, uzyskujemy kolejną prostą zależność pola widzenia wolnego od komy: D [stopnie] = F^2. Można przedstawić to w formie czytelnej tabeli:

 

Światłosiła reflektora Newtona

Pole widzenia wolne od komy

Okulary oferujące pole wizualnie wolne od komy

F/4

16°

-

F/5

25°

-

F/6

36°

Okulary ortoskopowe

F/7

49°

GSO Plossl, TV Plossl

F/8

64°

BP Hyperion, Vixen LVW, SW SWA-58, TV DeLite

F/9

81°

TV Nagler, WO UWAN, Baader Morpheus, ES 82°

F/10

100°

TV Ethos, WO XWA, ES 100°

Tab. 1: Zależność kątowego rozmiaru obrazu wizualnie wolnego od komy od światłosiły teleskopu.

 

Ten wpis został opublikowany w kategorii Astronomia, Poradnik. Dodaj zakładkę do bezpośredniego odnośnika.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

*

Możesz użyć następujących tagów oraz atrybutów HTML-a: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>