Воздушный телескоп — это тип телескопа-рефрактора с очень длинным фокусным расстоянием , построенный во второй половине 17 века, в котором не использовалась труба. [1] Вместо этого объектив устанавливался на столбе, дереве, башне, здании или другой конструкции на поворотном шаровом шарнире. Наблюдатель стоял на земле и держал окуляр , который был соединен с объективом веревкой или шатуном. Натягивая веревку и маневрируя окуляром, наблюдатель мог направить телескоп на объекты в небе. Идея создания телескопа этого типа, возможно, возникла в конце 17 века у голландского математика , астронома и физика Христиана Гюйгенса и его брата Константина Гюйгенса-младшего , [2] [3] , хотя неясно, действительно ли они изобрели его. . [4]
В телескопах, построенных в 17 и начале 18 века, использовались одноэлементные неахроматические объективы, которые страдали от мешающих радужных ореолов ( хроматической аберрации ), вызванных неоднородными преломляющими свойствами одиночных стеклянных линз. Это ухудшило качество создаваемых ими изображений. Производители телескопов того времени обнаружили, что объективы с очень длинным фокусным расстоянием не имели заметной хроматической аберрации (нескорректированная хроматическая аберрация попадала в пределы большой дифракционной картины в фокусе). Они также поняли, что, когда они удвоили диаметр своих объективов, им пришлось увеличить фокусное расстояние объектива в 4 раза (фокусное расстояние нужно было возвести в квадрат ), чтобы достичь того же уровня минимальной хроматической аберрации. [5] Поскольку диаметр объектива этих телескопов-рефракторов был увеличен, чтобы собирать больше света и разрешать более мелкие детали, их фокусное расстояние стало достигать 150 футов. Помимо очень длинных трубок, этим телескопам требовались строительные леса или длинные мачты и краны, чтобы их удерживать. Их ценность как исследовательских инструментов была минимальной, поскольку опорная рама и труба телескопа изгибались и вибрировали при малейшем ветерке, а иногда и вовсе разрушались. [3] [6]
Примерно в 1675 году братья Христиан и Константин Гюйгенсы решили создать объективы с очень длинным фокусным расстоянием, полностью отказавшись от трубки. В «воздушном» телескопе Гюйгенса объектив был установлен внутри короткой железной трубки, закрепленной на поворотном шаровом шарнире на вершине регулируемой мачты. Окуляр устанавливался в другой короткой трубке (иногда на подставке), и обе трубки удерживались на одном уровне с помощью натянутой соединительной нити. Христиан Гюйгенс опубликовал проекты этих бескамерных «воздушных телескопов» в своей книге 1684 года «Astroscopia Compendiaria» , и их изобретение приписывается ему и его брату Константину, [2] [3], хотя аналогичные конструкции также использовались Адриеном Аузутом ; эту идею даже иногда приписывают Кристоферу Рену . [4]
Гюйгенсы изобрели несколько хитроумных приспособлений для наведения этих «воздушных телескопов» на объект, видимый в ночном небе. Телескоп можно было нацелить на яркие объекты, такие как планеты, ища их изображение на белом картонном кольце или промасленном полупрозрачном бумажном экране, а затем центрируя его в окуляре. Более тусклые объекты можно было найти, наблюдая за отражением лампы, которую держит в руке наблюдатель, отраженным от объектива, а затем центрируя это отражение на объекте. Другие приспособления для той же цели описаны Филиппом де ла Гиром [7] и Николаасом Хартсокером . [8] Объективы для воздушных телескопов иногда имели очень большие фокусные расстояния. Христиан Гюйгенс утверждает, что в 1686 году он и его брат изготовили объективы диаметром 8 дюймов (200 мм) и 8,5 дюймов (220 мм) и фокусным расстоянием 170 и 210 футов (52 и 64 м) соответственно. Константин Гюйгенс-младший представил Лондонскому королевскому обществу в 1690 году объектив диаметром 7,5 дюймов (190 мм) и фокусным расстоянием 123 фута (37,5 м ) . (от 90 до 180 м) и Аузут предложил огромный воздушный телескоп длиной 1000 футов, который он будет использовать «для наблюдения за животными на Луне». [10]
Астроном Джованни Доменико Кассини приказал переместить деревянную башню Марли, первоначально построенную как часть Машины Марли для подъема воды для резервуаров и фонтанов в Версальских садах , на территорию Парижской обсерватории . На этой башне он установил длинные трубчатые телескопы и объективы воздушных телескопов, изготовленные для него итальянским оптиком Джузеппе Кампани . [6] В 1684 году он использовал один из своих воздушных телескопов, чтобы найти Диону и Тефию , два спутника Сатурна . [11] Джеймс Брэдли 27 декабря 1722 года измерил диаметр Венеры с помощью воздушного телескопа, объектив которого имел фокусное расстояние 212 футов (65 м). [12] Франческо Бьянкини попытался нанести на карту поверхность той же планеты и определить период ее вращения в Риме в 1726 году, используя воздушный телескоп 2,6 дюйма (66 мм) с фокусным расстоянием 100 футов. [13]
Чрезвычайная сложность использования этих телескопов с очень длинным фокусным расстоянием побудила астрономов разработать альтернативные конструкции. Одним из них был телескоп-рефлектор . В 1721 году Джон Хэдли показал Британскому королевскому обществу ньютоновский телескоп-рефлектор [14] [15] с зеркалом диаметром 6 дюймов. Инструмент исследовали члены Общества Джеймс Паунд и Джеймс Брэдли [16] , которые сравнили его характеристики с воздушным телескопом диаметром 7,5 дюймов (190 мм), построенным Константином Гюйгенсом-младшим, который имелся в коллекции Общества. При сравнении они отметили, что рефлектор Хэдли «будет нести такой заряд, что заставит его увеличивать объект столько же раз, сколько последний с должным зарядом», и что он отображает объекты столь же отчетливо, хотя и не совсем так ясно и ярко, как воздушный телескоп «Гюйгенс».
Потребность в объективах-рефракторах с очень длинным фокусным расстоянием была окончательно устранена с изобретением ахроматической линзы в середине 18 века.
В мае 2014 года в Старой Лейденской обсерватории в Лейдене была представлена рабочая копия воздушного телескопа Гюйгенс . Его заказал Ханс де Рейк, голландский популяризатор науки. Он был открыт во время первого ежегодного мероприятия Kaiser Lente Lezingen (Весенние лекции Кайзера), которое представляет собой местное мероприятие с лекциями по астрономии. [17] В отличие от оригинальных телескопов, этот имеет фокусное расстояние всего 4 метра, что значительно упрощает эксплуатацию по сравнению с оригиналом. Телескоп на данный момент является единственной известной полностью работающей копией в мире. Его можно увидеть в дни открытых дверей в Старой обсерватории и по специальному запросу во время экскурсий. [18]
Таким образом, примерно после 1675 года астрономы отказались от трубки телескопа. Объектив крепился на здании или столбе с помощью шарового шарнира и наводился с помощью веревки...
