آشنایی با تلسکوپ و ساخت تلسکوپ در خانه

تلسکوپ نوعی ابزار نوری است که از لنزها ، آینه های منحنی یا ترکیبی از هر دو ساخته شده و برای مشاهده اجسام دوردست در آسمان مورد استفاده قرار می گیرد. اولین تلسکوپ های کاربردی شناخته شده تلسکوپ های شکستی بودند که با استفاده از لنزهای شیشه ای در ابتدای قرن هفدهم در هلند اختراع شدند. از این وسیله هم برای کاربردهای زمینی و هم برای نجوم استفاده می شود.

تلسکوپ انعکاسی که از آینه ها برای جمع آوری و تمرکز نور استفاده می کند چند دهه پس از اولین تلسکوپ شکستی اختراع شد. در قرن بیستم ، انواع جدیدی از تلسکوپ ها از جمله تلسکوپ های رادیویی در دهه ۱۹۳۰ و تلسکوپ های مادون قرمز در دهه ۱۹۶۰ اختراع شدند. واژه تلسکوپ اکنون به طیف گسترده ای از ابزارها اشاره دارد که قادر به شناسایی مناطق مختلف طیف الکترومغناطیسی و در برخی موارد انواع دیگری از آشکارسازها هستند. در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می گردد لطفا ما را همراهی کنید.

تلکسوپ چیست؟

بسیاری از دانشمندان با آنچه در حال مطالعه هستند تعامل مستقیم دارند به عنوان مثال زیست شناسان می توانند سلول ها ، دانه ها یا خارپشت دریایی را جمع آوری کرده و در یک محیط آزمایشگاهی کنترل شده قرار دهند. فیزیکدانان می توانند فلزات را تحت فشار قرار دهند یا اتم ها را به یکدیگر ترکیب کنند. زمین شناسان می توانند سنگ ها را تجزیه کنند تا ببینند داخل آن چه چیزی وجود دارد. اما ستاره شناسان ، دانشمندانی که جهان آن سوی زمین را مطالعه می کنند ، بندرت فرصتی برای تماس مستقیم با موضوع خود دارند. ستاره شناسان سوژه های خود را از راه دور مشاهده می کنند ، معمولاً در یک فاصله بسیار زیاد!

تلسکوپ ، دستگاهی که برای تشکیل تصاویر با بزرگنمایی قابل قبول از اجسام دور استفاده می شود و بدون شک مهمترین ابزار تحقیقاتی در نجوم است. این وسیله ای برای جمع آوری و تجزیه و تحلیل تابش ها از اجرام آسمانی ، حتی آنهایی که در دوردست ترین نقطه جهان هستند ، استفاده می شود.

این ابزارهای ارزشمند را می توان بر اساس طراحی نوری یا طراحی / ساخت مکانیکی طبقه بندی کرد. همچنین می توان آنها را بر اساس محل قرارگیری ، مانند تلسکوپ های فضایی  طبقه بندی کرد.

بعضی از تلسکوپ ها بر اساس کاری که انجام می دهند طبقه بندی می شوند. به عنوان مثال تلسکوپ های خورشیدی همگی دارای طرح هایی هستند که می توان با آنها به خورشید نگاه کرد مانند تلسکوپ های دابسونیان که با هزینه کم و به صورت قابل حمل طراحی شده اند.

تاریخچه اختراع تلسکوپ

قدیمی ترین تلسکوپ در سال ۱۶۰۸ توسط یک عینک ساز به نام هانس لیپرشی در هلند اختراع شد. البته مخترع واقعی این دستگاه ناشناخته است اما وقتی خبر آن در اروپا پخش شد ، گالیله در مورد آن شنید و در سال ۱۶۰۹ نسخه خود را ساخت و مشاهدات تلسکوپی خود را از اجرام آسمانی انجام داد.

این ایده که عنصر جمع کننده نور ، می تواند به جای لنز ، آینه باشد ، به زودی پس از اختراع تلسکوپ شکستگی بررسی شد. مزایای بالقوه استفاده از آینه های سهمی – کاهش انحراف کروی و عدم انحراف رنگی – منجر به ایجاد بسیاری از طرح های پیشنهادی و تلاش برای ساخت تلسکوپ های انعکاسی شد. در سال ۱۶۶۸ ، ایزاک نیوتن اولین تلسکوپ انعکاسی عملی را ساخت ، طرحی که اکنون نام آن بازتابنده نیوتنی است.

اختراع لنز آکروماتیک در سال ۱۷۳۳ انحرافات رنگی موجود در عدسی های ساده را تا حدی اصلاح کرد و ساخت تلسکوپ های شکستنی کوتاهتر و کاربردی را امکان پذیر کرد. تلسکوپ های انعکاسی ، اگرچه به دلیل مشکلات لکه های نوری محدود نشدند اما با استفاده از آینه های فلزی اسپکولر که در طول قرن هجدهم و اوایل قرن نوزدهم مورد استفاده قرار گرفتند کیفیت آنها بهبود یافت.

حداکثر محدودیت اندازه فیزیکی برای تلسکوپ های شکستی حدود ۱ متر (۴۰ اینچ) است و حکایت از آن دارد که اکثر قریب به اتفاق تلسکوپ های بزرگ مورد استفاده در تحقیقات نوری از اوایل قرن ۲۰ تاکنون انعکاسی بوده اند و در حال حاضر لنزهایی بزرگتر از ۱۰ متر (۳۳ فوت) دارند و کار بر روی چندین طرح ۳۰-۴۰ متر در حال انجام است.

در قرن بیستم نیز شاهد ساخت انواع پیشرفته این ابزارها بودیم که در طیف گسترده ای از طول موج ها از رادیو تا اشعه گاما کار می کردند. اولین تلسکوپ رادیویی ساخته شده در سال ۱۹۳۷ به بهره برداری رسید. از آن زمان ، انواع مختلفی از ابزارهای نجومی پیچیده تولید شده است.

انواع تلسکوپ

نام “تلسکوپ” طیف گسترده ای از ابزارها را پوشش می دهد. اکثر آنها تشعشع الکترومغناطیسی را تشخیص می دهند ، اما در نحوه جمع آوری نور (تابش الکترومغناطیسی) در باند های مختلف فرکانس تفاوت های عمده ای وجود دارد. این ابزارها ها را می توان با توجه به طول موج های نوری که تشخیص می دهند طبقه بندی کرد:

• تلسکوپ های اشعه ایکس ، با استفاده از طول موج کوتاه تر از اشعه ماورا بنفش
• تلسکوپ های فرابنفش ، با استفاده از طول موج کوتاه تر از نور مرئی
• تلسکوپ های نوری ، با استفاده از نور مرئی
• تلسکوپ های مادون قرمز ، با استفاده از طول موج های طولانی تر از نور مرئی

تلسکوپ های زیر میلی متر ، با استفاده از طول موج های مایکروویو که طولانی تر از نور مادون قرمز هستند کار می کنند. تلسکوپ های رادیویی که حتی از طول موج های طولانی تری نیز استفاده می کنند.

بهتر است بدانید:

با طولانی شدن طول موج ها ، استفاده از فناوری آنتن برای تعامل با تابش الکترومغناطیسی آسان تر می شود. مادون قرمز نزدیک را می توان مانند نور مرئی جمع آوری کرد ، با این حال در محدوده مادون قرمز و زیر میلی متر ، این ابزار ها می توانند بیشتر شبیه یک تلسکوپ رادیویی باشند.

به عنوان مثال ، تلسکوپ جیمز کلرک مکسول طول موج هایی از ۳ میکرومتر (۰.۰۰۳ میلی متر) تا ۲۰۰۰ میکرومتر (۲ میلی متر) مشاهده می کند ، اما از آنتن آلومینیومی سهمی استفاده می کند. از طرف دیگر ، تلسکوپ فضایی اسپیتزر با مشاهده از حدود ۳ میکرومتر (۰.۰۰۳ میلی متر) تا ۱۸۰ میکرومتر (۰.۱۸ میلی متر) از آینه (منعکس کننده اپتیک) استفاده می کند.

همچنین با استفاده از اپتیک های منعکس کننده ، تلسکوپ فضایی هابل با دوربین زمینه گسترده ۳ می تواند در محدوده فرکانس از حدود ۰.۲ میکرومتر (۰.۰۰۰۲ میلی متر) تا ۱.۷ میکرومتر (۰.۰۰۱۷ میلی متر) (از نور ماورای بنفش تا نور مادون قرمز) را مشاهده کند.

با فوتون هایی با طول موج کوتاه تر ، با فرکانس های بالاتر ، از اپتیک های با دید کوتاه به جای استفاده از اپتیک های منعکس کننده کامل استفاده می شود. تلسکوپ هایی مانند TRACE و SOHO با استفاده از آینه های خاص ماورا بنفش اکستریم برای تولید تصاویر روشن تر و باکیفیت تر استفاده می کنند. دیافراگم بزرگتر در این وسیله ها به این معنی نیست که نور بیشتری جمع می شود بلکه می تواند وضوح زاویه ای دقیق تری را نیز فراهم کند.

این ابزارها همچنین می توانند براساس مکان طبقه بندی شوند: تلسکوپ زمینی ،  فضایی یا پرنده. همچنین ممکن است بر این اساس طبقه بندی شوند که توسط منجمان حرفه ای اداره می شوند یا منجمان آماتور. وسیله نقلیه یا دانشگاه دائمی حاوی یک یا چند تلسکوپ یا ابزار دیگر را رصدخانه می نامند.

تلسکوپ های نوری

این وسیله  نور را از قسمت مرئی طیف الکترومغناطیسی جمع آوری و متمرکز می کند (اگرچه بعضی از آنها با مادون قرمز و فرابنفش کار می کنند).  این ابزارها اندازه اجسام دور و همچنین روشنایی ظاهری آنها را افزایش می دهند. این تلسکوپ ها برای مشاهده ، عکاسی ، مطالعه و ارسال تصویر به رایانه  با به کارگیری یک یا چند عدسی که معمولاً از لنزهای شیشه ای و یا آینه ها ساخته شده اند جهت جمع آوری نور و سایر تشعشعات الکترومغناطیسی کار می کنند.

از تلسکوپ های نوری برای نجوم و در بسیاری از ابزارهای غیر نجومی از جمله تئودولیت (از جمله ترانزیت) ، نقطه لکه بینی ، تک چشمی ، دوربین دوچشمی ، لنز دوربین و عینک سازی استفاده می شود . سه نوع اصلی نوری وجود دارد:

• تلسکوپ شکستی که از لنزها برای تشکیل تصویر استفاده می کند.
• تلسکوپ بازتابنده که از آرایه های آینه ای برای شکل دادن به تصویر استفاده می کند.
• تلسکوپ کاتادیوپتریک که از آینه های همراه با لنزها برای تشکیل تصویر استفاده می کند.
• Fresnel Imager یک طرح بسیار سبک وزن برای یک تلسکوپ فضایی است که از لنز Fresnel برای تمرکز نور استفاده می کند.

فراتر از این اپتیک های اولیه انواع مختلفی از اپتیک ها وجود دارد که براساس کاری که انجام می دهند مانند ستاره شناسی ، جویندگان دنباله دارها و تلسکوپ های خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرند.

رادیو تلسکوپ ها

این دستگاه ها دارای  آنتن های رادیویی جهت دار هستند که به طور معمول از یک دیش بزرگ برای جمع آوری امواج رادیویی استفاده می کنند. دیش ها گاهی اوقات از یک شبکه سیم رسانا ساخته می شود که دهانه های آن کوچکتر از طول موج مشاهده شده است.

برخلاف  تلسکوپ نوری که یک تصویر بزرگ از آسمان ایجاد می کند ، یک دیش رادیو تلسکوپ سنتی شامل یک گیرنده واحد است و سیگنال متغیر با زمان را از منطقه مورد نظر ثبت می کند. در برخی از طرح های جدید رادیو تلسکوپ ، یک دیش حاوی مجموعه ای از چندین گیرنده است که به عنوان یک آرایه صفحه کانونی شناخته می شود.

تلسکوپ های اشعه ایکس

جمع آوری و تمرکز اشعه ایکس بسیار دشوارتر از تابش الکترومغناطیسی با طول موج های طولانی تر است. در تلسکوپ های اشعه ایکس می توان از اپتیک های اشعه ایکس مانند تلسکوپ های ولتر متشکل از آینه های “براق” حلقه ای شکل ساخته شده از فلزات سنگین استفاده کرد که قادر به تابش اشعه فقط تا چند درجه هستند. رصدخانه های انیشتین ، ROSAT و رصدخانه اشعه ایکس چاندرا از این نوع تلسکوپ استفاده می کنند.

تلسکوپ اشعه گاما

این ابزارها اشعه ایکس و اشعه گاما از جمع آوری انرژی بالاتر از تمرکز کامل خودداری می کنند و از ماسک های دیافراگم رمزگذاری شده استفاده می کنند. الگوهای سایه ای که ماسک ایجاد می کند می تواند برای تشکیل تصویر بازسازی شود.

از آنجا که جو زمین برای این قسمت از طیف الکترومغناطیسی مات است ، تلسکوپ های اشعه ایکس و اشعه گاما معمولاً روی ماهواره های مدار زمین یا بالن ها نصب می شوند. نمونه ای از این نوع ابزارها تلسکوپ فضایی اشعه گاما Fermi است.

تشخیص پرتوهای گاما با انرژی بسیار بالا ، با طول موج کوتاه تر و فرکانس بالاتر از اشعه گامای معمولی ، به تخصص بیشتری نیاز دارد. نمونه ای از این نوع وسیله در رصدخانه VERITAS است.

انواع دیگر تلسکوپ ها

بازتابنده های HEGRA درخشش نور در جو را تشخیص می دهند ، بنابراین ذرات با انرژی بالا را تشخیص می دهند. نجوم محدود به استفاده از تابش الکترومغناطیسی نیست. با ردیاب های مشابه تلسکوپ ها ، می توان با شناسایی سیگنال های دیگر اطلاعات بیشتری به دست آورد. این ابزارها شامل :

تلسکوپ های پرتوی کیهانی که پرتوهای کیهانی را تشخیص می دهند و معمولاً از آرایه ای از انواع مختلف آشکارسازها تشکیل شده اند که در یک منطقه بزرگ پخش می شوند. ابزارهای اتمی خنثی انرژی زا با شناسایی اتم های خنثی الکتریکی با حرکت سریع که در اثر باد خورشیدی ایجاد می شوند ، مغناطیس کره اجسام مختلف را مطالعه می کنند.

ردیاب های نوترینو ، معادل تلسکوپ های نوترینو ، که برای نجوم نوترینو استفاده می شود. آنها از انبوهی از آب و یخ تشکیل شده اند که توسط مجموعه ای از آشکارسازهای نوری حساس معروف به لوله های چندتایی نوری احاطه شده اند. جهت منشا نوترینوها با بازسازی مسیر ذرات ثانویه پراکنده شده توسط اثرات نوترینو ، از تعامل آنها با ردیاب های متعدد تعیین می شود.

ردیاب های موج گرانشی ، معادل تلسکوپ های موج گرانشی ، برای نجوم موج گرانشی استفاده می شود. امواج گرانشی ، ناشی از برخورد شدید در فضا ، با اندازه گیری های بسیار دقیق تغییر طول ساختارهای بزرگ متصل به زمین را شناسایی می کند.

تلسکوپ ‌های شخصی

قیمت این وسیله ها از کمتر ۲۰۰ دلار تا بیش از ۱۰۰۰۰دلار متغیر است و برای متخصصان و موسسات علمی برتر و حرفه ‌ای جهت انجام کارهای تحقیقاتی ساخته می شوند. البته در صورت داشتن بودجه هر فردی می تواند آنها را خریداری کند.

این ابزارها بر اساس بودجه افراد و بر اساس توانایی یک فرد معمولی ساخته می شوند و مجهز به ابزارها و ویژگی‌ هایی هستند که به راحتی می توان با آنها اجرام آسمانی مختلف را رصد کرد.

برخی از پرفروش ترین تلسکوپ ها

تلسکوپ ۲۱۰۲۳ سلسترون Cometron FirstScope White 

این وسیله با طراحی سبک و قابل حمل برای مبتدیان عالی است و با میدان دید وسیع برای مشاهده کهکشان‌ ها، خوشه‌ های ستاره ‌ای و دنباله ‌دارها استفاده می ‌شود. البته این تلسکوپ بدنه خیلی محکمی ندارد و به راحتی می ‌شکند.

تلسکوپ نجومی شکستی با دامنه نقطه‌ای انکساری ۷۰ میلی‌متر AW

یک وسیله سبک و کوچک است که برای ستاره ‌شناسان مبتدی و آماتور مناسب است . این وسیله از نظر قیمت مقرون به صرفه است و به راحتی برای جستجو در آسمان می توان از آن استفاده کرد.

تلسکوپ ۷۰ میلیمتری نجومی انکساری SVBONY

این وسیله برای منجمین آماتور و کودکان عالی است و می‌ توان از آن برای رصد ماه، ستارگان و سیارات استفاده کرد. این تلسکوپ انکساری یا شکستی با طرحی ساده پس از تنظیم سه پایه آماده گشت و گذار در آسمان است البته می ‌توان از آن برای رصد اجسام روی زمین نیز استفاده کرد.

تلسکوپ ۱۲۷EQ سلسترون  PowerSeeker

این وسیله برای منجمین و ستاره‌ شناسان مبتدی تا کمی حرفه ای بسیار عالی است و قادر است شگفتی‌ های منظومه شمسی را به تصویر بکشد و برای تمام سنین مناسب است و از نظر قیمت مقرون به صرفه است.

تلسکوپ شکستی سلسترون ExploraScope ۱۱۴AZ

این وسیله یک تلسکوپ بازتابی کلاسیک نیوتنی است که طرح جدیدی روی آن پیاده شده است. این وسیله  برای استفاده در شب و رصد زمینی در روز نیز بسیار مفید است و می توان از آن برای رصد ماه، ستاره و سیاره ها استفاده کرد.

تلسکوپ بازتابی استوایی سیاه Orion ۰۹۰۰۷ SpaceProbe ۱۳۰ST 

این وسیله قادر است تصاویری با کیفیت از ستارگان و کهکشان ‌های دور ارائه دهد . دیافراگم بزرگ بکار رفته در آن باعث افزایش روشنایی خوشه‌ های ستاره ‌ای دور، سحابی ‌ها و کهکشان‌ ها می‌ شود . در مسافرت های خانوادگی می توان از این وسیله برای دیدن آسمان شب لذت برد.

تلسکوپ ۲۱۰۲۴ سلسترون FirstScope

یک وسیله عالی با قیمت مناسب برای منجمان آماتور است و  لوله اپتیکی آن می‌ تواند بر روی پایه آن بچرخد و بسیار سبک و قابل حمل است. نمای بیرونی این وسیله به اندازه‌ ای شیک و زیبا است که حتی به عنوان یک وسیله تزیینی مورد استفاده قرار می گیرد.

روش ساخت تلسکوپ ساده در خانه

برای ساخت این وسیله شما نیاز به دو عدد ذره‌ بین با قطر ۲.۵ تا ۳ سانتی ‌متر دارند که بهتر است یکی از ذره ‌بین‌ ها بزرگ‌ تر باشد. همچنین یک لوله ‌ی مقوایی مانند مقوای وسط دستمال توالت، چسب ، قیچی ، خط‌ کش و یک ورقه‌ کاغذ دارای نوشته دارید.

برای ساخت تلسکوپ یکی از ذره ‌بین‌ ها را بین دست خود و کاغذ بگیرید تا تصویر نوشته ‌های کاغذ را بزرگ‌ تر نشان دهد. سپس ذره‌ بین دوم را بین چشم خود و ذره‌ بین اول گرفته و آنرا به عقب و جلو حرکت دهید تا نوشته ‌های کاغذ را خوانا ، بزرگ و وارونه ببینید.

حالا از یک نفر دیگر بخواهید که فاصله‌ بین دو ذره ‌بین را اندازه بگیرد . سپس یک شکاف در لوله‌ مقوایی به فاصله‌  ۲.۵ سانتی ‌متر از یک طرف آن ایجاد کنید. شکاف دوم را بر اساس اندازه ای که شخص دوم بدست آورد نسبت به شکاف اول ایجاد کنید. حالا ذره ‌بین بزرگ ‌تر را در قسمت جلوی لوله‌ مقوایی و ذره‌ بین کوچک را در شکاف دوم قرار داده و با چسب محکم کنید و ۲ سانتی متر پس از لنز دوم را بریده و دور بیاندازید.

اکنون تلسکوپ شکستی شما آماده است فقط کافی است فاصله‌ چشم‌ خود از  لتز چشمی را طوری تنظیم کنید که بهترین تصویر را از آسمان مشاهده کنید.