Воздушный телескоп — это тип рефракторного телескопа с очень большим фокусным расстоянием , построенный во второй половине XVII века, в котором не использовалась труба. [1] Вместо этого объектив устанавливался на столбе, дереве, башне, здании или другой конструкции на шарнирном шарнире. Наблюдатель стоял на земле и держал окуляр , который был соединен с объективом с помощью струны или соединительного стержня. Удерживая струну натянутой и маневрируя окуляром, наблюдатель мог направить телескоп на объекты в небе. Идея этого типа телескопа, возможно, возникла в конце XVII века у голландского математика , астронома и физика Христиана Гюйгенса и его брата Константина Гюйгенса-младшего , [2] [3] хотя неясно, изобрели ли они его на самом деле. [4]
Телескопы, построенные в 17-м и начале 18-го века, использовали одноэлементные неахроматические объективы , которые страдали от мешающих радужных ореолов ( хроматическая аберрация ), вызванных неоднородными рефракционными свойствами одинарных стеклянных линз. Это ухудшало качество изображений, которые они производили. Производители телескопов той эпохи обнаружили, что объективы с очень большим фокусным расстоянием не имели заметной хроматической аберрации (нескорректированная хроматическая аберрация попадала в большую дифракционную картину в фокусе). Они также поняли, что при удвоении диаметра своих объективов им приходилось увеличивать фокусное расстояние объектива в 4 раза (фокусное расстояние приходилось возводить в квадрат ), чтобы достичь того же количества минимальной хроматической аберрации. [5] Поскольку диаметр объектива этих рефракционных телескопов увеличивался для сбора большего количества света и разрешения более мелких деталей, они стали иметь фокусные расстояния до 150 футов. Помимо очень длинных труб, эти телескопы нуждались в лесах или длинных мачтах и кранах, чтобы удерживать их. Их ценность как исследовательских инструментов была минимальной, поскольку опорная рама телескопа и труба изгибались и вибрировали при малейшем ветерке, а иногда и вовсе разрушались. [3] [6]
Около 1675 года братья Христиан и Константин Гюйгенс решили приспособить очень длиннофокусные объективы, которые они создавали, полностью исключив трубу. В «воздушном» телескопе Гюйгенса объектив был установлен внутри короткой железной трубы, установленной на поворотном шаровом шарнире наверху регулируемой мачты. Окуляр был установлен в другой короткой трубе (иногда на подставке), и две трубы удерживались на одной линии с помощью натянутой соединительной струны. Христиан Гюйгенс опубликовал проекты этих беструбных «воздушных телескопов» в своей книге 1684 года Astroscopia Compendiaria , и их изобретение приписывается ему и его брату Константину, [2] [3] хотя похожие проекты также использовал Адриен Озу ; иногда эту идею даже приписывают Кристоферу Рену . [4]
Гюйгенсы придумали несколько остроумных приспособлений для наведения этих «воздушных телескопов» на объект, видимый в ночном небе. Телескоп можно было нацелить на яркие объекты, такие как планеты, найдя их изображение на белом картонном кольце или промасленном полупрозрачном бумажном экране, а затем центрируя их в окуляре. Более слабые объекты можно было найти, найдя отражение лампы, которую наблюдатель держал в руке, отражающееся от объектива, а затем центрируя это отражение на объекте. Другие приспособления для той же цели описаны Филиппом де ла Иром [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 Королевскому обществу в 1690 году объектив диаметром 7,5 дюймов (190 мм) и фокусным расстоянием 123 фута (37,5 м) [9 ]. Адриен Озу и другие создали телескопы с фокусным расстоянием от 300 до 600 футов (от 90 до 180 м), а Озу предложил огромный воздушный телескоп длиной 1000 футов, который он хотел использовать «для наблюдения за животными на Луне». [10]
Астроном Джованни Доменико Кассини перенес деревянную башню Марли, первоначально построенную как часть Машины Марли для подъема воды для резервуаров и фонтанов в садах Версаля , на территорию Парижской обсерватории . На этой башне он установил длинные трубчатые телескопы и объективы воздушных телескопов, изготовленных 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 составить карту поверхности этой же планеты и определить ее период вращения в Риме в 1726 году, используя 2,6-дюймовый (66 мм) 100-футовый фокусный воздушный телескоп. [13]
Чрезвычайная сложность использования этих телескопов с очень большим фокусным расстоянием заставила астрономов разработать альтернативные конструкции. Одной из них был рефлекторный телескоп . В 1721 году Джон Хэдли показал ньютоновский рефлекторный телескоп Британскому Королевскому обществу [14] [15] с зеркалом диаметром 6 дюймов. Инструмент был изучен членами Общества Джеймсом Паундом и Джеймсом Брэдли [16], которые сравнили его работу с 7,5-дюймовым (190 мм) воздушным телескопом, построенным Константином Гюйгенсом-младшим, который был в их коллекции. В сравнении они отметили, что рефлектор Хэдли «будет нести такой заряд, что заставит его увеличивать объект во столько же раз, сколько последний с его надлежащим зарядом», и что он представлял объекты так же отчетливо, хотя и не совсем так ясно и ярко, как воздушный телескоп Гюйгенса.
Необходимость в объективах для рефракторных телескопов с очень большим фокусным расстоянием окончательно отпала с изобретением ахроматических линз в середине XVIII века.
В мае 2014 года в Старой Лейденской обсерватории в Лейдене была представлена рабочая копия воздушного телескопа Гюйгенса . Она была заказана Хансом де Рейком, голландским популяризатором науки. Она была представлена во время первых ежегодных «Kaiser Lente Lezingen» (Kaiser Spring Lectures), которые являются местным лекционным мероприятием по астрономии. [17] В отличие от оригинальных телескопов, этот имеет фокусное расстояние всего 4 метра, что делает его намного более простым в эксплуатации по сравнению с оригиналом. Телескоп является пока единственной известной полностью рабочей копией в мире. Его можно увидеть в дни открытых дверей в Старой обсерватории и по специальному запросу во время экскурсий. [18]
примерно после 1675 г. астрономы отказались от телескопической трубы. Объектив устанавливался на здании или столбе с помощью шарового шарнира и наводился с помощью струны...
