НА ГЛАВНУЮТЕКСТЫ КНИГ БКАУДИОКНИГИ БКПОЛИТ-ИНФОСОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКАФОТО-ПИТЕРНАСТРОИ СЫТИНАРАДИОСПЕКТАКЛИКНИЖНАЯ ИЛЛЮСТРАЦИЯ

Библиотечка «За страницами учебника»

Астрономические наблюдения с биноклем. Набоков М. Е. — 1948 г.

М. Е. Набоков

Астрономические наблюдения с биноклем

*** 1948 ***


DjVu

ОГЛАВЛЕНИЕ

От автора 5

I. Зрительная труба
§ 1. Изобретение зрительной трубы 7
§ 2. Устройство зрительной трубы 14
§ 3. Зрение 21
§ 4. Окулярный зрачок и яркость изображения 25
§ 5. Поле зрения 33
§ 6. Несовершенства зрительных труб 35

II. Бинокль
§ 7. Стереоскопическое зрение 38
§ 8. Призменный бинокль 41
§ 9. Типы призменных биноклей 46
§ 10. Определение качеств бинокля 52
§ 11. Галилеевский бинокль 54
§ 12. Выбор бинокля для астрономических наблюдений 56
§ 13. Установка бинокля 56
§ 14. Повышение увеличения бинокля 61
§ 15. Самодельная труба из оптики бинокля 68
§ 16. Приспособление бинокля для фотометрии и фотографии 70

III. Звёздный мир
§ 17. Звёздное небо 79
§ 18. Свет и цвет звёзд 90
§ 19. Двойные звёзды 111
§ 20. Переменные звёзды 112
§ 21. Звёздная система 127

IV. Солнечная система
§ 22. Передвижения планет 141
§ 23. Наблюдения Луны 143
§ 24. Наблюдения Солнца 145
§ 25. Метеоры и кометы 153
Литература 150
Приложения
I. «Путеводные» карты 162
II. Стереографические сетки 174
III. Карта Луны 176
IV. А. Юлианские дни. Б. Число дней, протекших от начала года до начала каждого месяца 177
V. Схематические карты Млечного Пути 178
VI. Графический астрономический календарь М. Е. Набокова 182


      ОТ АВТОРА
      Первое и второе издания этой книги, судя по печатным И устным отзывам, ПОМОГЛИ МОЛОДЫМ друзьям И ЛЮ" бителям астрономии, а также и учителям школ в первоначальных наблюдениях небесных светил. Можно с удовлетворением отметить, что уже ко времени второго издания наша отечественная промышленность наладила широкий выпуск вполне доброкачественных биноклей. Учителя средней школы имеют теперь возможность оживлять словесное изложение основ астрономии наглядным изучением звёздного неба с помощью дешёвого, лёгкого и удобного в школьной практике инструмента и привить учащимся некоторые практические навыки в наблюдении суточного вращения небесной сферы, солнечных пятен, вращения Солнца и т. п.
      Любители астрономии с выпуском наших отечественных. биноклей получили инструмент, с которым они могут вести целый ряд полезных для науки наблюдений комет, метеоров, переменных звёзд и тем самым ближе подойти к подлинной научной работе астрономов, всегда основанной на результатах наблюдений. Из истории астрономии известно, что Галилей даже с небольшим инструментом сделал великие открытия. Астрономы-любители, наблюдающие переменные звёзды и кометы при помощи бинокля, дают хороший материал для астрономов-исследователей.
      Всё дело в том, чтобы уметь применить для наблюдений хотя бы и скромный инструмент.
      Дополнения и изменения в этой книге по сравнению с её предыдущими изданиями имеют главной целью помочь учителям и любителям астрономии сознательно читать великую звёздную книгу, раскрытую перед нашими глазами в ясную ночь.
      М. Е. Набоков.
     
      1. ЗРИТЕЛЬНАЯ ТРУБА
     
      «Дело идёт об орудии» делающем весьма многое доступным нашему глазу» (Галилео Галилей. «Звёздный Вестник», 1610 г.)
     
      § I. Изобретение зрительной трубы
      Ознакомившись пожнигам с началами астрономии, читатель, весьма естественно, пожелает сам посмотреть на небесные светила. Изучение звёздного неба хотя бы и невооружённым глазом помогает уяснению прочитанного и, в сущности, всегда должно было бы сопутствовать чтению книг по астрономии. Ещё больше могут дать наблюдения с оптическими инструментами; они позволяют заметить небесные явления, трудно доступные или совсем недоступные невооружённому глазу. Убедиться, например, в видимом суточном движении всех светил можно и невооружённым глазом при условии достаточно продолжительного (не менее х/г часа) наблюдения положения светил. Если же посмотреть на какое-нибудь светило через неподвижно установленную астрономическую трубу, то его передвижение станет заметным уже через несколько секунд.
      Довольно широко распространено мнение, что ознакомление с небесными светилами не представляет интереса без применения астрономических труб с большим увеличением, но это мнение неверно. Не следует забывать, что основоположники современней астрономии производили свои первые научные наблюдения с очень небольшими инструментами. Галилей в начале XVII столетия производил свои первые наблюдения небесных светил при помощи астрономической трубы, имевшей всего трёхкратное увеличение. Самая большая труба, которой он впоследствии пользовался, увеличивала в 33 раза. Однако с этими трубами (рис. 1) Галилей открыл четырёх спутников Юпитера, наблюдал подробности лунной поверхности, пятна
      на Солнце, большее число звёзд, чем видно невооружённым глазом. Любознательность к вопросам астрономии может быть различной. Начав с первого общего знакомства с небом невооружённым глазом, астроном-любитель может перейти к наблюдению небесных светил при помощи оптических инструментов. Далее следуют наблюдения с этими инструментами, имеющие целью дать материал для выводов науки или, еще более того, позволяющие самому сделать выводы и найти нечто Й новое, до того неизвестное.
      Знакомство с небесными явлениями доступно всякому, кто имеет хотя бы небольшой оптический инструмент. Наблюдение неба в научных целях, на первый взгляд, как будто возможно лишь для специалистов-астрономов, имеющих в своём распоряжении мощные инструменты. На самом деле такое предположение неправильно; ведь и специалисты ведут наблюдения с инструментами различной силы, и, однако, не только самые большие телескопы, но и значительно меньшие инструменты дают ценный для науки материал. Область изучения небесных явлений весьма обширна и разнообразна; имеются задачи, для решения которых необходимы гигантские телескопы. Однако целый ряд задач успешно решается и с помощью небольших инструментов. Наука, кроме того, непрерывно развивается, выдвигаются всё новые и новые задачи и нередко некоторые из них могут быть решены опять-таки при помощи малых инструментов и даже невооружённого глаза. Чтобы не быть голословными, обратимся к истории одной из важных отраслей современной астрономии — к истории учения о переменных звёздах. В XVII столетии было замечено, что некоторые звёзды периодически меняют свой блеск (см. стр 111).
      Первые наблюдения этих звёзд делались невооружённым глазом. Первоначально их было известно лишь очень немного. С течением времени обнаруживалось всё большее число таких звёзд, и становилось всё более ясным, что изменение их блеска обусловлено физическими процессами, происходящими в звёздах. Число переменных звёзд, известных в настоящее время, так велико, что астрономы, располагающие мощными инструментами, могут вести специальные наблюдения лишь немногих из них, и если бы дело ограничилось только работой специалистов, то для многих переменных звёзд был бы неизвестен характер изменения блеска. Вот для такого рода наблюдений и понадобились даже и небольшие инструменты и массовые наблюдения любителей астрономии. Действительно, из 11 000 переменных звёзд, известных в настоящее время, более половины доступно небольшим инструментам, в частности биноклям, и любители астрономии в этом деле оказывают неоценимую помощь астрономам-специалистам, наблюдая изменения блеска звёзд и предоставляя результаты своих наблюдений в распоряжение учёных. Эти результаты печатаются в специальных астрономических журналах, и работа эта никогда не потеряет своего значения, так как открываются всё новые переменные звёзды. Многие из переменных звёзд, уже известных по многочисленным наблюдениям, оказываются подлежащими и дальнейшим наблюдениям, так как характер изменений их блеска меняется с течением времени.
      Мы остановились лишь на одном из тех многих примеров, которые можно было бы привести; этот пример показывает не только значение наблюдений с небольшими инструментами, но и значение коллективности наблюдений. Наблюдатели переменных звёзд имеются во всех странах и в каждой стране они расположены в разных местах. Если в одном месте небо пасмурно, то в другом месте, там, где небо ясно, любитель астрономии сможет вести свои наблюдения. В этом случае важна не только массовость наблюдений, но и их слаженность, коллективность в смысле общего плана и общих способов наблюдений.
      У нас в СССР организацию таких наблюдений взяли на себя астрономические общества, слившиеся во Всесоюзное астрономо-геодезическое общество (ВАГО), отделения которого находятся во многих городах СССР.
      Коллектив наблюдателей при Московском отделении Общества (МОВАГО) с 1922 г. по настоящее время спланировал и организовал многие наблюдательные работы членов коллектива не только по наблюдению переменных звезд, но и в других областях, например по наблюдению метеоров, солнечных пятен, комет, солнечных и лунных затмений. Почти все результаты этих наблюдений напечатаны в изданиях ВАГО и вошли в сокровищницу науки, В то же время следует отметить, что эти наблюдения сделаны со скромными средствами: либо невооружённым глазом, либо (по большей части) с биноклем и лишь сравнительно немногие с небольшими астрономическими трубами.
      Во всех случаях, когда читателю понадобятся более подробные указания о наблюдениях исследовательского характера, ему следует обращаться во Всесоюзное аст-рономо-геодезическое общество, которое издаёт специальные инструкции для наблюдений и может дать советы во всех особых случаях.
      Бинокль в руках любителя астрономии может принести пользу и при ознакомлении с небесными светилами и при их исследовании — надо только знать его свойства и возможности и на основе этих знаний выбрать объекты наблюдений для ознакомления или для исследования соответственно своим желаниям. Прежде всего надо знать свойства того инструмента, с которым предполагается вести наблюдения — знание этих свойств даст возможность даже и такого использования его, которое почему-либо не описано в этой книге.
      Бинокль представляет собой, в сущности, две соединённые зрительные трубы, поэтому мы прежде всего познакомимся с происхождением и развитием прародителей бинокля — зрительных труб, так как «во всяком деле надо знать историю его развития» (М. Горький).
      Первые зрительные трубы появились в Европе в 1608 г., в Голландии, где благодаря наличию хорошего дюнного песка было развито производство оптических стёкол для очков. Изобретение зрительной трубы приписывается Липперсгею, хотя, по многим данным, можно мать чт0 одновременно она была изобретена и другими. Tруба была двойная — для смотрения сразу двумя глазами — в таком виде зрительная труба продавалась под именем «голландской трубы». «Голландские трубы» стоили недёшево, их устройство не было опубликовано, они имели ограниченное распространение и в странах, отдалённых от Голландии, об их существовании знали лишь по слухам.
      В 1610 г. Галилей в своём сочинении «Звёздный Вестник» писал: «Около десяти месяцев назад дошёл до нас слух, что каким-то голландцем устроен инструмент, благодаря которому предметы, находящиеся на далёком расстоянии," кажутся как бы близ нас помещёнными».
      В другом из своих произведений, вышедшем в 1623 г., Галилей, вспоминая изобретение трубы и слухи о ней, пишет: «Узнав об этом, я вернулся в Падую, где тогда проживал, и начал размышлять над этой задачей. В первую же ночь после моего возвращения я её решил, а на следующий день изготовил инструмент». В дальнейшем повествовании Галилей рассказывает, как, зная свойства оптических стёкол, он пришёл к выводу, что труба должна состоять из двух стёкол: выпуклого и вогнутого. Первые трубы Галилея имели трёхкратное увеличение; впоследствии он строил трубы с увеличением в 33 раза. При этом стёкла были не двояковыпуклые и двояковогнутые, а одно плосковыпуклое, другое плосковогнутое, и труба была одинарная — для смотрения одним глазом.
      Таким образом, Галилей совершенно самостоятельно изобрёл зрительную трубу. В то время как обыватели, купив или смастерив «голландскую трубу», забавлялись рассматриванием отдалённых предметов, один Галилей понял важность изобретения зрительной трубы для научных исследований.
      Он стал рассматривать те предметы, к которым нельзя подойти, как к земным, на близкое расстояние, т. е. навёл свою трубу на небесные светила. Тем самым Галилей положил начало новым методам астрономии.
      После астрономических открытий Галилея, ставших известными всему культурному миру, эти трубы стали называть также и «галилеевыми».
      Так же как и Галилей, астроном Кеплер прослышал про «голландскую трубу» и в своём сочинении «Диоптрика» в 1611 г. дал не только объяснение её устройства, но и предложил новую, более совершенную конструкцию, которая получила впоследствии название «кеплеровой системы».
      Галилеева труба не давала больших увеличений. Кеп-лерова труба состояла из двух двояковыпуклых стёкол; подбирая эти стёкла, с кеплеровой трубой можно было получить значительно большие увеличения, чем с галилеевой.
      Но кеплерова труба давала перевёрнутые изображения, что, конечно, затрудняло пользование ею для наблюдения земных предметов. Для астрономических наблюдений, в которых не имеют значения «верх» и «низ», она была вполне пригодна.
      В 1611 г. Шейнер наблюдал солнечные пятна с астрономическими трубами системы Галилея и системы Кеплера (рис. 2) и мог показывать изображение Солнца на белом экране сразу нескольким лицам.
      Католическая церковь пыталась посеять недоверие к сделанным с трубами астрономическим открытиям, ибо они явно противоречили библейским легендам. Были даже и такие «учёные» монахи в Италии, которые принципиально не желали смотреть на небесные светила через трубу. — Поэтому применение экранных изображений для показывания Солнца нескольким лицам одновременно имело большую убедительность.
      В последующее время трубы кеплеровой системы совершенствовались и постоянно применялись и в настоящее время продолжают применяться для астрономических наблюдений.
      Даже и для наблюдений земных отдалённых предметов была использована та же самая кеплерова система, но для рассматривания земных предметов её приходилось дополнять одним двояковыпуклым стеклом (чтобы изображения не были перевёрнутыми). Такие земные зрительные трубы были очень длинными, состояли из многих колен и в них смотрели одним глазом. До настоящего времени их продолжают выделывать в некоторых странах.
      Однако галилеева (голландская) труба, сослужив большую службу астрономии, не перестала существовать. Оптики, ввиду того, что эта труба даёт прямое изображение, стали изготовлять двойные трубы галилеевской системы с небольшими увеличениями. Это — современный театральный бинокль.
      Галилеевы трубы не давали большого увеличения, но были удобны своими небольшими размерами.
      Мастера и изобретатели долго старались так перестроить кеплерову трубу, чтобы она имела достоинства бинокля галилеевой системы (небольшой размер, прямые изображения) и в то же время могла давать большие увеличения. Техническая задача сводилась к тому, чтобы перевернуть обратное изображение и одновременно сделать трубу короткой. В 1850 г. Порро была придумана система призм, которая переворачивала изображение; луч, идущий внутри призм, четыре раза отражался в небольшом пространстве. Француз Буланже в 1859 г. применил эту систему для построения бинокля из двух кеплеровых труб.
      Новый тип бинокля, названный «призменным», получил всеобщее признание и распространение.
      До революции в России призменные бинокли не выделывались, а если и были попытки их изготовления, то большей частью неудачные. В Советском Союзе организовано изготовление призменных биноклей.
      Чтобы правильно использовать бинокль для астрономических наблюдений, нужно ясно понимать его устройство. Поэтому, прежде чем рассказывать об астрономических наблюдениях, мы кратко ознакомимся с устройством кеплеровой и галилеевой труб.
     
      § 2. Устройство зрительной трубы
      Зрительная труба устроена так, чтобы человек, глядя в неё, видел предметы под большим углом зрения, чем он их видит невооружённым глазом.
      Увеличение угла зрения достигается с помощью комбинации двояковыпуклого стекла с двояковогнутым или двух двояковыпуклых стёкол (рис. 4 и 5). Эти стёкла называют также линзами и чечевицами.
      Двояковыпуклая линза, как показывает само её название, выпукла с обеих сторон, она толще в середине, чем по краям. Если такую линзу обратить к отдалённому предмету, то, поместив за линзой на определённом расстоянии лист белой бумаги, можно заметить, что на нём получается изображение того предмета, к которому обращена линза. Особенно хорошо это заметно, если обратить линзу к Солнцу — на белом листе получается изображение Солнца в виде яркого кружочка, и видно, что световые лучи, пройдя через линзу, собираются ею. (Если подержать некоторое время бумагу в таком положении, то она может быть прожжена — так много здесь собирается лучистой энергии.)
      Точка, через которую любой луч проходит, не преломляясь, называется оптическим центром линзы (у двояковыпуклой линзы оптический центр совпадает с геометрическим).
      Центр той сферы, частью которой является поверхность линзы, называется центром кривизны. У симметричной двояковыпуклой линзы оба центра кривизны лежат на равных расстояниях от оптического центра. Все прямые, проходящие через оптический центр линзы, называются оптическими осями. Прямая, соединяющая центр кривизны с оптическим центром, называется главной оптической осью линзы.
      Точка, где собираются прошедшие через линзу лучи, называется фокусом*).
      *) От латинского слова focus — пламя, очаг.
      Расстояние от оптического центра линзы до плоскости, в которой расположен фокус (так называемой фокальной плоскости), называется фокусным расстоянием, оно измеряется в линейных мерах.
      Фокусное расстояние одной и той же линзы бывает различным в зависимости от того, как далеко от самой линзы находится предмет, к которому она обращена. Есть определённый закон зависимости фокусного расстояния от расстояния до предмета. Для расчёта зрительных труб наиболее важно главное фокусное расстояние, т. е. расстояние от оптического центра линзы до главного фокуса. Главным фокусом называется точка, в которой сходится после преломления пучок лучей, параллельных главной оптической оси. Он лежит на главной оптической оси, между оптическим центром и центром кривизны. Изображение предмета получается на главном фокусном расстоянии, или, как ещё говорят, «в главном фокусе» (что не совсем точно, ибо фокус — точка, а изображение предмета — плоская фигура), когда предмет так далеко отстоит от линзы, что лучи, идущие от него, падают на линзу параллельным пучком (см. рис. 4).
      Одна и та же линза всегда имеет одно и то же главное фокусное расстояние. Различные линзы, в зависимости от их выпуклости, имеют различные главные фокусные расстояния. Двояковыпуклые линзы часто называют ещё «собирающими».
      Собирающее свойство каждой линзы измеряется её главным фокусным расстоянием. Нередко, говоря про собирающее свойство двояковыпуклой линзы, вместо слов «главное фокусное расстояние» говорят просто «фокусное расстояние».
      Чем сильнее преломляет лучи линза, тем меньше её фокусное расстояние. Чтобы сравнить между собой различные линзы, можно вычислять отношения их фокусных расстояний. Если, например, одна линза имеет главное фокусное расстояние 50 см, а другая 75 см, то, очевидно, сильнее преломляет линза с главным фокусным расстоянием 50 см. Мы можем сказать, что её преломляющие свойства больше, чем у линзы с фокусным расстоянием 75 см, во столько раз, во сколько 75 см больше, чем 50 см.
      Преломляющее свойство линзы можно характеризовать также её оптической силой. Так как преломляющее свойство линзы тем больше, чем короче её фокусное расстояние, то за меру оптической силы может быть принята величина 1 :F (F — главное фокусное расстояние). За единицу оптической силы линзы принимается оптическая сила такой линзы, главное фокусное расстояние которой равно 1 м. Эта единица называется диоптрией. Следовательно, оптическая сила какой-либо линзы может быть найдена делением 1 м на главное фокусное расстояние (F) этой линзы, выраженное в метрах.
      (...)
      Знак минус показывает, что в галилеевой трубе оптическая сила окуляра — отрицательна.
      Длина галилеевой трубы должна быть равна разности фокусных расстояний объектива (FJ и окуляра (F2).
      Так как положение фокуса меняется в зависимости •от расстояния до наблюдаемого предмета, то при рассматривании недалёких земных предметов расстояние между объективом и окуляром должно быть большим, чем при рассматривании небесных светил. Чтобы иметь возможность установить надлежащим образом окуляр, его вставляют в выдвижную трубку.
      На рис. 7 изображена оптическая схема кеплеровой трубы. Предмет (как на рис. 6) находится далеко влево .20
      и виден под углом АОВ. Лучи от верхней и нижней точек предмета собираются в О и О” и, идя дальше, преломляются окуляром. Поместив глаз за окуляром наблюдатель увидит изображение предмета под углом АСВ Пои этом изображение предмета будет представляться ему перевернутым. У
      Увеличение кеплеровой трубы:
      Расстояние между объективом и окуляром в кеплеровой трубе равно сумме фокусных расстояний объектива
      (Л) и окуляра (F2). Следовательно, кеплерова труба всегда длиннее галилеевой, дающей то же увеличение при таком же фокусном расстоянии объектива. Однако эта разница в длинах тем меньше, чем больше увеличение.
      В кеплеровой трубе, как и в галилеевой, предусмотрено передвижение окулярной трубки для возможности наблюдения предметов, находящихся на разных расстояниях.
     
      § 3. Зрение
      Зрительная труба, бинокль и другие оптические приборы, передавая свет в глаз, изменяют ход лучей и увеличивают угол зрения, создавая этим ощущение приближения предметов. Они представляют собой как бы добавление к глазному аппарату. Поэтому, знакомясь с устройством оптических приборов, необходимо предварительно изучить и свойства глаза (рис. 8).
      Глаз — это тоже оптический аппарат, довольно простой, с точки зрения физика. В передней части глаза находится хрусталик — прозрачное студенистое тело, имеющее форму линзы, утолщённой в середине и утончённой к краям. Поэтому хрусталик имеет свойства собирающей линзы: он даёт изображение предметов на внутренней оболочке глаза, называемой сетчатой оболочкой. Сетчатая оболочка имеет мелкозернистое строение. Она состоит из множества светочувствительных клеток, так называемых палочек и колбочек, соединённых со зрительным нервом, передающим в мозг ощущение света. Уже из этого можно .заключить, что острота зрения зависит от свойств хрусталика и размеров колбочек и палочек. На сетчатку от-
      Рис. 8. Разргз человеческого глаза.
      "брасывается изображение предмета: каждая частица сетчатой оболочки воспринимает упавший на неё свет и затем все сигналы от каждой частицы передаются по нервам в мозг, где они складываются как детали изображения предмета. Размеры палочек и колбочек очень малы (тысячные доли миллиметра), число же их очень велико, около 140 000000. Главное фокусное расстояние глаза равно в среднем 23 мм. Так как диаметр светочувствительных частиц сетчатки составляет около 0,004 мм, то детали изображения могут быть восприняты, если они на сетчатке не меньше, чем 0,004 мм. Легко рассчитать, что нормальный человеческий глаз может видеть отдельно две точки, если угловое расстояние между ними не меньше Г.
      Большое значение имеет также круглое отверстие перед хрусталиком — зрачок глаза. Чем больше зрачок глаза, тем больше проходит света через хрусталик на сетчатую •оболочку. Сама сетчатка не вполне равномерно заполнена колбочками (наиболее чувствительными к цвету) и палоч-
      ками (наиболее чувствительными к интенсивности света): на сетчатке имеется так называемое слепое пятно, лишённое колбочек и палочек (здесь проходит зрительный нерв). В средней части сетчатки больше колбочек, в краевых частях больше палочек. Наиболее ясное зрение в средней части сетчатки, наиболее светочувствительное — в краевых частях. Поэтому, чтобы разглядеть наиболее слабые звёзды, бывает выгодно воспользоваться явлением бокового зрения, когда изображение получается на боковых частях сетчатки.
      Всё сказанное относится к глазу средних размеров и оптической силы и к тому случаю, когда наблюдаемый предмет далёк от глаза. В действительности предметы могут быть на разных расстояниях от глаза, освещённость их может быть различна, расстояние от хрусталика до сетчатки тоже не у всех людей одинаково (от 21 до 41 мм). Нервная система человека в зависимости от условий освещённости и расстояния меняет диаметр зрачка глаза и фокусное расстояние хрусталика (его кривизну), но лишь в известных пределах. Вне этих естественных пределов приходится пользоваться специальными приспособлениями — очками.
      Недостаток зрения, происходящий от того, что хрусталик глаза не собирает лучи так, чтобы действительное изображение предмета падало на сетчатую оболочку, исправляется дополнительной линзой, помещающейся перед глазом (очки). Оптическая сила такой линзы, выраженная в диоптриях, характеризует собой свойства глаза (его близорукость или дальнозоркость).
      Если в оптическом инструменте применяется система из нескольких линз, то расчёт оптической силы можно вести по уже указанному правилу: оптическая сила системы равна сумме оптических сил линз, составляющих систему. При рассматривании предметов в зрительную трубу мы применяем систему линз, состоящую из объектива, окуляра и хрусталика глаза наблюдателя. Поэтому увеличение всякой трубы зависит несколько и от оптической силы глаза наблюдателя. У близоруких людей оптическая — сила глаза больше, чем у дальнозорких, поэтому для близорукого труба даёт несколько большее увеличение. Изменение увеличения в этом случае невелико и существенного значения не имеет, но во всяком случае не следует
      думать, что близорукость мешает наблюдению в трубу: наоборот, близорукий человек находится в этом отношении в лучших условиях, чем человек с нормальным зрением, и тем более, чем дальнозоркий.
      Оптическая сила глаза наблюдателя заметно сказывается на установке окуляра. Близорукий человек должен придвинуть окуляр к действительному изображению в кеплеровой трубе, подобно тому как он придвигает к глазам рассматриваемый предмет. Дальнозоркий же, наоборот, должен отодвинуть окуляр от изображения. Таким образом, выдвижные окуляры необходимы не только для рассматривания предметов на разных расстояниях, но также и для того, чтобы наблюдатель мог установить окуляр соответственно оптической силе своего глаза. Поэтому и в астрономических трубах окуляры тоже делают выдвижными.
      Установка окуляра обычно делается во время самого наблюдения, но в некоторых трубах при окуляре имеются деления, указывающие, насколько нужно вдвинуть окулярную трубку в соответствии с оптической силой глаза наблюдателя.
      При астрономических наблюдениях очень важна адаптация глаза, т. е. его способность приспособляться к освещению различной интенсивности. Это приспособление происходит как в сетчатке, так и в оптическом аппарате глаза, зрачок которого сокращается при ярком свете и расширяется при слабом. Адаптация происходит не сразу: каждсму известно, что после яркого освещения глаз сначала не видит слабо светящихся предметов и начинает их замечать лишь через некоторое время. Полная чувствительность глаза восстанавливается через 60 — 80 минут, ко практически уже через 5 — 8 минут можно видеть слабо светящиеся объекты.
      При астрономических наблюдениях надо иметь в виду, что слабые звёзды можно видеть не раньше чем через 5 минут после того, как глаз был на свету, и всякий раз, когда наблюдатель смотрит при освещении на звёздную карту или делает запись наблюдения, он должен побыть после этого некоторое время в темноте, чтобы глаз успел вновь — приобрести необходимую чувствительность. Поэтому при наблюдениях надо пользоваться слабым фонарём, дающим достаточно света, чтобы можно было разглядеть карту. Весьма радикальное и полезное-средство — одевать на правый глаз чёрный наглазник на резинке (продаются в аптеках), сдвигая его лишь во время наблюдения. Если наблюдение ведётся с биноклем (двумя глазами), то всё-таки адаптированный правый глаз вместе с неадаптированным левым даёт большую общую чувствительность. Автор этих строк много раз применял этот приём при своих наблюдениях очень слабых звёзд, причём всегда достигалась высокая чувствительность глаза без потери времени на адаптацию. Следует ещё заметить, что нельзя делать цветные стёкла в фонаре (например, красные), так как после освещения глаза таким светом, на некоторое время нарушается правильное восприятие цвета (например, цвета звёзд).
     
      § 4. Окулярный зрачок и яркость изображения
      На рис. 7 изображён ход лучей в кеплеровой трубе. Лучи дают изображение предмета в О О". Если мы дальше проследим их ход, то увидим, что они пересекаются за окуляром в DE, где получается уменьшенное изображение объектива.
      Эго уменьшенное изображение объектива принято называть окулярным (выходным) зрачком. При рассматривании отдалённых предметов через трубу окулярный зрачок накладывается на зрачок глаза наблюдателя.
      В кеплеровой трубе изображение объектива действительное и находится за окуляром; в галилеевой же трубе — мнимое и находится перед окуляром.
      Диаметр окулярного зрачка мсжно легко вычислить, зная увеличение трубы: диаметр окулярного зрачка равен диаметру объектива, делённому на увеличение. Если обозначить диаметр окулярного зрачка буквой р, то где D0 — диаметр объектива и W — увеличение.
      Измерив окулярный зрачок, можно высчитать увеличение трубы.
      В кеплеровой трубе окулярный зрачок можно увидеть, следующим способом: !) навести трубу на отдалённый Предмет и установить окуляр так, чтобы получить резкое изображение; 2) повернуть трубу так, чтобы она была обращена на дневное небо; 3) поднести к тому месту, где перед этим помещался глаз наблюдателя, матовое стёклышко или промасленную бумажку. Передвигая её вперёд и назад, можно найти такое положение, при котором на ней чётко вырисуется светлый кружочек, — это и есть окулярный зрачок, т. е. уменьшенное изображение объектива. Все лучи, прошедшие через объектив, сосредоточены на площадке окулярного зрачка. Окулярный зрачок имеет ту же форму, что и объектив (если, например, закрыть — объектив картоном с квадратным отверстием, то и оку-.лярный зрачок будет квадратом).
      При наблюдениях в зрительную трубу зрачок глаза получает тот свет, который проходит через окулярный зрачок. Если зрачок, глаза равен окулярному зрачку или больше его, то весь свет, попавший на объектив, воспринимается глазом.
      Все небесные тела мы можем видеть благодаря тому, что они испускают или отражают свет. При этом для нашего ощущения безразлично, излучается ли свет непосредственно небесным телом или же оно видно благодаря отражению от него лучей другого небесного тела. Солнце и звёзды сами излучают световую энергию, планеты и Луна отражают лучи Солнца, но все эти небесные тела мы называем небесными светилами. Некоторые из них мы видим как светящиеся диски (Солнце, планеты, л Луну), другие — как светящиеся точки (звёзды). Каждое из этих светил излучает энергию по всем направлениям и лишь небольшая часть её попадает в наш глаз и вызывает ощущение света.
      Перед тем как приступить к изучению оптики астрономической трубы, надо припомнить законы освещения (подробнее эти законы излагаются в учебниках физики).
      Светящееся тело излучает световую энергию по всем направлениям. Мы в дальнейшем будем рассматривать только такой случай, когда излучение во всех направлениях имеет одинаковую интенсивность (некоторые источники света, например электрическая лампа, этим свойством не обладают). Общее количество световой энергии, излучаемой источником в единицу времени (например, в одну секунду), называют световым потоком. При наблюдениях мы воспринимаем не весь световой поток, а лишь некоторую его часть, приходящуюся на поверхность нашего зрачка, если мы смотрим невооружённым глазом, или на объектив зрительной трубы, если мы пользуемся зрительной трубой. Таким образом, из всего светового потока вырезается конус, основанием которого является воспринимающая поверхность, а вершиной — источник света.
      Перпендикуляр, опущенный из вершины конуса на его основание, называется высотой конуса. Угол при вершине называется телесным углом-, он измеряется отношением площади основания конуса к квадрату высоты. Если высота равна одной линейной единице (например, сантиметру или .метру) и основание — одной квадратной единице (например, квадратному сантиметру или квадратному метру), то мы будем иметь единичный телесный угол. Часть светового потока, приходящаяся на единичный телесный угол, т. е. проходящая внутри конуса с телесным углом, равным единице, называется силой света.
      Представим себе, что источник света находится в центре непрозрачного полого шара с двумя отверстиями, которые могут быть каких угодно очертаний, но различны по вырезаемой ими из поверхности шара площади. Пусть отношение их площадей равно s. Тогда и отношение количества света, проходящего наружу через эти отверстия, будет равно s. Когда мы наблюдаем небесные светила, весьма отдалённые от нас (ближайшее — Луна — находится на расстоянии 384 000 км), то мы можем отношение количества света, падающего на объектив, к количеству света, падающего на зрачок глаза, находить из отношения площадей воспринимающих свет поверхностей. Так, если диаметр объектива зрительной трубы 30 мм, а диаметр глазного зрачка 7 мм, то количество света, входящее через объектив, к количеству света, входящего в зрачок глаза (при непосредственном рассматривании), относится как (...)
      Следовательно, освещённость обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника света. Если бы Земля отдалилась от Солнца на расстояние вдвое большее, чем теперь, то количество света, приходящегося на объектив и глаз (т. е. их освещённость), уменьшилось бы в 4 раза, а отношение количеств света, прошедшего через объектив и зрачок глаза, осталось бы прежним.
      Представим себе источник света в виде диска. Мы можем измерить силу света его, излучаемую в направлении к наблюдателю. Свет будет излучаться не точкой, а диском, площадь которого равна яр2, где р — радиус диска. Значит, количество световой энергии, исходящей от единицы поверхности диска, будет в яр1 раз меньше, чем количество световой энергии, исходящей от всего диска.
      Количество световой энергии, испускаемое единицей поверхности источника, перпендикулярной к лучу зрения, называется яркостью.
      В обычной речи смешиваются два различных понятия яркости и освещённости. Мы называем нередко светящиеся предметы более или менее яркими, разумея на самом деле не яркость, а освещённость от них. Так, например, мы обычно говорим, что Солнце ярче звёзд, хотя яркость его поверхности много меньше, чем яркость некоторых звёзд, которые мы наблюдаем как точки и оцениваем, в сущности, создаваемую ими освещённость. Яркость при изменении расстояния от светила не меняется, а освещённость меняется. Представим себе, что Земля удалилась бы от Солнца на расстояние, в 10 раз большее, чем теgерь. Освещённость оказалась бы тогда в 100 раз меньшей. При этом самый диск Солнца имел бы угловой диаметр, в ю раз меньший, чем теперь, площадь его была бы в 100 раз меньше. Так как яркость есть световой поток, исходящий с единицы площади, то яркость Солнца осталась бы постоянной. Если источник света не имеет ощутимых размеров, то о яркости его говорить не приходится, можно рассматривать лишь освещённость от него.
      Рис. 9. Небо при рассматривании невооружённым глазом (а) и в бинокль (б). В первом случае фон неба нетёмный, Лупа выделяется на этом фоне, звёзды не видны. Во втором случае фон неба темнее, звёзды видны.
      Каждая звезда представляется нам светящейся точкой; таким образом, нельзя говорить о яркости звезды. Для характеристики интенсивности излучения звезды вводится понятие блеска. Блеск звезды измеряется освещённостью, создаваемой звездой на воспринимающей светочувствительной поверхности. В соответствии с родом этой поверхности говорят о визуальном блеске, если свет звезды падает на сетчатку нашего глаза, о фотографическом блеске, если приёмником света служит фотопластинка, о болометрическом блеске, если свет звезды воспринимается специальным прибором — болометром.
      При наблюдении в зрительную трубу небесных светил оказывается, что звёзды, не имеющие ощутимых угловых размеров, представляются более блестящими, кроме того, становятся видимы и те звёзды, которые при наблюдении невооружённым глазом не видны. Если же мы наведём трубу на небесное светило, имеющее ощутимые размеры диска (как, например, Луна), то мы увидим его не более ярким, чем при наблюдении невооружённым глазом (рис. 9).
      Обозначим видимый невооружённым глазом угловой диаметр Луны через I, угловой диаметр, видимый при рассматривании в трубу, — L, диаметр окулярного зрачка — р, диаметр объектива — D0, и увеличение — W. Сравним количество света от Луны /2, воспринимаемое невооружённым глазом, с количеством света Iv воспринимаемым через трубу. При этих расчётах мы будем предполагать, что диаметр зрачка глаза равен диаметру окулярного зрачка трубы.
      Тогда отношение количеств света к , мы можем вычислить как отношение площадей объектива и окулярного зрачка. Оно будет
      Следовательно, количество света, получаемое глазом через трубу, пропорционально квадрату увеличения.
      Однако, когда речь идёт о небесном светиле, имеющем ощутимый диаметр, следует учесть, что это количество света распределено на некоторую площадь.
      Отношение площади диска Луны, видимого невооружённым глазом, к площади диска, видимого в трубу, будет
      Следовательно, отношение яркости Луны (и фона неба, на котором мы её видим), видимой невооружённым глазом, к яркости Луны, видимой в трубу, будет равно
      Значит, яркость при рассматривании в трубу теоретически не меняется, практически же она становится несколько меньше вследствие потерь света в самой трубе.
      Когда мы наблюдаем в трубу звезду, то освещённость, получаемая нашим глазом от звезды, увеличивается в
      W2 раз, а яркость фона неба остаётся неизменной. Поэто-му-то точкосбразная звезда видна в трубу более блестящей и становятся видимы звёзды, недоступные невооружённому глазу.
      На дневном небосводе, как и на ночном, всегда имеются звёзды, но мы их не видим, так как освещённость фона неба, создаваемая Солнцем, слишком велика, чтобы можно было заметить звёзды. По мере того как наступают сумерки, фон неба темнеет, начинают появляться звёзды, сначала самые яркие, потом более слабые И, наконец, когда наступает ночь, делаются видимы’ все звёзды, блеск которых ещё может ощутить наш глаз.
      Фон ночного неба в зависимости от местных условий (запылённость воздуха, туманы, толщина слоя атмосферы над наблюдателем и т. п.) бывает более или менее тёмным, но нигде ещё не наблюдалось полной черноты ночного неба. Различие в темноте неба сказывается на видимости слабых звёзд: в горных местностях можно видеть слабые по блеску звёзды, которые, например, в городских условиях остаются невидимыми. При помощи зрительных труб можно видеть звёзды и днём: причина этого кроется только в том, что глаз получает при наблюдении в трубу большее количество света, фон же неба остаётся неизменным по своей яркости. Если уже при наступлении сумерек посмотреть в бинокль на небо, то можно заметить звёзды более слабые, чем те, которые в это время видимы невооружённым глазом.
      Зрачок человека имеет свойство менять свои размеры: при ярком свете он суживается, в темноте, наоборот, несколько расширяется. Зрачок меняется в размерах и в зависимости от того, смотрит ли человек одним глазом, или двумя.
      Диаметр зрачка равен при наблюдении при наблюдении обоими глазами одним глазом
      В полной темноте 7,4 мм 7,5 мм
      При дневном свете 2,0 мм 2,0 мм
      Предельный размер окулярного зрачка при ночных-наблюдениях не должен превышать 7,5 мм. Если он будет больше, то всё равно в глаз попадёт только часть пучка лучей, выходящих из окуляра.
      (...)
      Потери света в оптике трубы обусловлены отчасти поглощением света в стекле, отчасти же отражениями света от поверхностей тех линз, из которых состоит инструмент. Поглощение света в самом стекле невелико — от 0,8 до 2%: оптические стёкла различного приготовления в этом отношении немного отличаются друг от друга. Оптическое стекло поглощает невидимые инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Если стекло зеленовато по цвету, то это происходит вследствие того, что оно поглощает частично и видимые фиолетовые лучи. Заметнее сказывается отражение от поверхностей: от каждой поверхности отражается 3 — 4% падающего света.
      ’ Чем больше поверхностей, тем больше такие потери. В призменном бинокле таких поверхностей много (считая линзы и призмы) и он поэтому поглощает до 43% падающего света, следовательно, у призменного бинокля л=0,57. У бинокля без призм н = 0,83. Работами акад. И. В. Гребенщикова найдены способы понижения потерь от отражения. Такие стёкла с пониженным отражением называют «просветлёнными». По внешнему виду они отличаются от обыкновенных: если посмотреть на них несколько сбоку, то они представляются голубоватыми. Исследование «просветлённой» оптики показывает, что потери на отражение снижаются (в зависимости от сорта стекла) во много раз, примерно от 14 до 67 (например, с 6,78 до 0,1%). Поэтому, применяя для астрономических наблюдений бинокль и учитывая его средние данные, следует испытать его путём специальных наблюдений, о чём будет сказано далее.
     
      § 5. Поле зрения
      В зрительную трубу можно видеть некоторую область неба. Эта область ограничивается кругом, называемым объективным «полем зрения» трубы. Поле зрения принято
      давать в угловой мере, выражающей, под каким углом была бы видна невооружённым глазом та область неба, которая видна в трубу.
      Поле зрения трубы зависит от диаметра трубки, в которую вставлены линзы окуляра, а также от характеристик объектива, в том числе от его фокусного расстояния: чем последнее короче, тем большее получается поле зрения. Обычно поле зрения трубы ограничивается перегородками с круглыми отверстиями — диафрагмами, вставленными внутрь трубки.
      Назначение диафрагмы — задерживать краевые лучи, идущие от объектаs а, и отражённые от внутренней части трубки рассеянные лучи (для получения более отчётливых изображений).
      Если в кеплеровой трубе диаметр диафрагмы, помещаемой в плоскости главного фокуса, известен, то, зная фокусное расстояние объектива, можно вычислить объективное поле зрения.
      Если диаметр диафрагмы обозначим через q, то радиус поля зрения трубки р вычисляется по формуле
      Диаметр поля зрения будет 2р.
      В кеплеровой системе диафрагмы подбирают по определённым правилам — так, чтобы поле зрения было равномерно ярким.
      В трубах галилеевой системы поле зрения всегда получается более ярким в середине и менее ярким у краёв.
      Поле зрения галилеевой трубы обратно пропорционально увеличению и тем меньше, чем больше расстояние глаза от окуляра.
      В зависимости от назначения и увеличения трубы поле зрения делается различным: в биноклях оно бывает до 13“, в больших же астрономических трубах поле зрения очень невелико и тем меньше, чем больше увеличение (рис. 10).
     
      § 6. Несовершенства зрительных труб
      Обыкновенные линзы не дают совершенного изображения, так — как средние и краевые части линзы неодинаково преломляют лучи. Поэтому практически лучи не собираются строго в одной точке. Это явление получило название сферической аберрации (рис. 11).
      Кроме того, лучи разных цветов даже одна и та же часть линзы собирает не в одной точке. Для каждого цвета имеется свой фокус (рис. 12). Белый луч света состоит из семи основных цветов, поэтому, если простая линза даёт изображение белого предмета резко и ясно в одном из этих цветов, то в других это изображение
      Рис. 11. Сферическая аберрация. Лучи, выходящие из одной точки, не пересекаются в одной точке. Различные точки пересечения лучей лежат ка разных расстояниях от центра линзы.
      расплывчато и около него возникают цветные каёмки. На рисунке показано, как изображение светящейся точки получается резким в плоскости АВ (в фиолетовом цвете) и нерезким, в виде кружков, за этой плоскостью (в жёл-
      Рнс. 12. Хроматическая аберрация. Лучи различных цветов, выходящие из одной точки изображения, не пересекаются в одной точке.
      том и красном цветах). Всё вместе даёт расплывчатое радужное изображение. Это явление называют хрома-тической аберрацией.
      Сферическую и хроматическую аберрации можно ослабить изменением кривизны поверхностей, составлением объектива из двух линз различных сортов стекла и соответствующим подбором стёкол окуляра.
      Обычно делают так, чтобы одна из линз объектива была двояковыпуклая, а другая плосковогнутая или вогнутовыпуклая (рис. 13). Подбирая линзы с различными оптическими свойствами, можно добиться того, что система этих линз почти не будет обладать хроматической аберрацией.
      Ахроматический объектив собирает в одной точке лучи не всех, а лишь каких-нибудь двух-трёх цветов (рис. 13); для зрительных труб линзы подбираются так, чтобы соединялись жёлто-зелёные и голубые изображения, поэтому даже и ахроматические объективы при наблюдении небесных светил дают изображения с синеватым ореолом. Существуют объективы, в которых подбором линз три цветных изображения получаются в одном месте; такие объективы являются до настоящего времени наилучшими, И при наблюдениях с ними изображения ярких предметов видны без цветных каёмок.
     
      II. БИНОКЛЬ
     
      («Замечу, что труба должна быть приготовлена с возможной тщательностью, чтобы передаваемое ею изображение представлялось совершенно явственно» (Галилео Галилей. «Звёздный вестс ник», 1610 г.).
     
      § 7. Стереоскопическое зрение
      Бинокль, как уже было сказано, представляет собой сдвоенные зрительные трубы. Сдваивание труб выгодно в двух отношениях: во-первых, такая двойная труба даёт впечатление большей яркости наблюдаемых предметов, во-вторых, она даёт лучшее восприятие рельефа. В сущности, при наблюдении в двойную трубу каждый глаз получает то же количество света, как и при наблюдении в одинарную, но в первом случае рассматриваемый предмет представляется более ярким.
      Человек, смотрящий двумя глазами, обладает «стереоскопическим зрением», т. е. имеет представление о том, какие предметы ближе, какие дальше от него. Это стереоскопическое зрение обусловлено расстоянием между глазами. Когда мы смотрим на какой-нибудь предмет двумя глазами, то лучи зрения глаз, иными словами, главные оптические оси их, не совпадают; они образуют некоторый угол (рис. 15 и 16).
      В каждом глазу получается своё плоское изображение. Оба эти изображения воспринимаются нашим мозгом как одно объёмное.
      При данном расстоянии между глазами угол, образованный главными оптическими осями обоих глаз, тем больше, чем меньше расстояние до наблюдаемого предмета. Пусть один глаз находится в точке О, а другой — в точке Ог (рис. 15). Очевидно, что
      мы предполагаем, что предметы А, В и С лежат на главной оптической оси глаза либо близ неё). Этот угол между лучами зрения называется стереоскопическим смещением (параллаксом) (...)
      Таким образом, стереоскопическое смещение тем больше, чем больше расстояние между точками наблюдения.
      Наш мозг может воспринимать углы между главными оптическими осями глаз, не меньшие чем 10". Этот угол называют предельным углом стереоскопического зрения. Предельный угол не для всех людей достигает такой малой величины; для большинства он несколько больше (до Г). Отсюда можно вычислить, до какого расстояния простирается стереоскопическое зрение людей. Границу стереоскопического зрения можно считать от 450 до 1350 м (при остром восприятии). В дальнейшем мы будем считать наименьшую границу стереоскопического зрения — 450 м. До этого расстояния человек отличает, какие предметы ближе, какие дальше; начиная С расстояния в 450 м, все предметы представляются человеку находящимися на одинаковом расстоянии. Повседневный опыт, на первый взгляд, противоречит этому: глядя на отдалённый ландшафт, мы обычно представляем себе, какие предметы ближе, какие дальше на значительно больших расстояниях. Это происходит оттого, что мы знаем из повседневного опыта средние размеры предметов и, видя, например, трёхэтажный дом под таким же углом зрения, как и одноэтажный, решаем, что трёхэтажный дальше. В отношении небесных светил у нас такого непосредственного опыта не имеется, и все они представляются нам удалёнными на одинаковое расстояние, как бы на внутренней поверхности шара, который называют небесной сферой. Если бы мы имели предельный угол стереоскопического зрения в ничтожно малые доли секунды дуги, то мы бы ясно видели, что светила эти неодинаково удалены от нас. Луна бы представлялась очень близкой, Солнце много дальше и самыми далёкими были бы звёзды. Таким образом, восприятие небосвода обусловлено недостаточной чувствительностью нашего зрительно-мозгового аппарата.
      Выше уже говорилось, что человек с нормальным зрением воспринимает рельеф местности до расстояния в 450 м. Если к обоим глазам человека приставить зрительные тheбки ТО все предметы представятся ему приблизивши-друики, сТояние стереоскопического зрения увеличится, г£Си двухкратном увеличении зрительных труб предметы, находящиеся на расстоянии 900 м, будут восприниматься как находящиеся на расстоянии 450 м, и дальность стереоскопического зрения, таким образом, удвоится.
      Если расстояние между центрами объективов бинокля такое же, как и расстояние, между глазами (65 мм), то дальность стереоскопического зрения увеличится во столько-раз, во сколько увеличивает бинокль. Если же расстояние между центрами объективов (b) больше, то дальность стереоскопического зрения ещё увеличится во столько раз, во сколько b больше 65 мм.
      Следовательно, обозначив увеличение бинокля через W, мы, можем сказать, что дальность стереоскопического зрения будет пропорциональна
      где а — расстояние между глазами (в среднем 65 мм). Эта величина получила название пластичности бинокля. Пластичность показывает, во сколько раз увеличивается) восприятие расстояния при наблюдении в бинокль.
      При астрономических наблюдениях с биноклем двойственность его трубок не может увеличить стереоскопичность зрения. Самое близкое от нас светило — Луна — находится на расстоянии 384 000 км, т. е. в =850 000 раз дальше предела стереоскопического зрения невооружённым глазом.
      Следовательно, для того чтобы видеть лунную поверхность так же рельефно, как и земную, необходимо иметь бинокль с пластичностью в 850 000, что практически невозможно.
     
      § 8, Призменный бинокль
      Двойная кеплерова труба простейшего устройства (т. е„ •Две трубы, соединённые на расстоянии в 65 мм) обладает Двумя неудобствами: изображения получаются (как вообще в кеплеровой трубе) перевёрнутыми и, кроме того, труба настолько длинна, что её неудобно держать в руках.
      Найден очень простой способ построения двойной кеплеровой трубы — бинокля, позволяющего рассматривать прямые изображения при сравнительно короткой длине трубок и повышенной пластичности.
      Это достигается помещением призм между объективом и окуляром в каждой трубке. Наличие призм является характерной особенностью этих биноклей, получивших поэтому название призменных (рис. 17).
      Рис. 17. Ход лучей в призменном бинокле: а — окуляр; 6 — объектив; е — призмы.
      Между объективом и окуляром помещают 2 призмы, каждая из которых даёт по два полных внутренних отражения.
      От объектива О (рис. 18) лучи идут так, что должны бы дать перевёрнутое изображение 2, но призмы А и В это изображение переворачивают, и при этом оно делается зеркальным, т. е. правая сторона видна слева, а левая справа (4). Кроме того, по выходе из призмы В лучи идут в сторону объектива. Если бы ограничиться этими двумя призмами, то наблюдателю пришлось бы стоять спиной к наблюдаемому предмету, да и самый предмет был бы виден, как в зеркале.
      Призмы С и D переворачивают зеркальное изображение предмета справа налево так, что получается действительное прямое изображение предмета (б), которое рассматривается при помощи окуляра.
      Таким образом, фокусное расстояние разбито на отрезки ОМ, МР, PQ, QR и R° причем часть QR даёт возможность отставить объектив несколько в сторону от оси зрения.
      Для пояснения хода лучей в бинокле на рис. 18 даны последовательные изменения изображения.
      Фокусное расстояние объектива OMPQRO, соответственно которому пришлось бы построить трубку бинокля, разделено на перечисленные выше отрезки. Из чертежа видно, что длина трубки сокращается, во-первых, на сумму отрезков MP + QR и, во-вторых, вместо суммы отрезков ОМ + PQ + RO мы получаем только одну треть её.
      Система четырёх призм в бинокле заменяется системой двух призм, причём каждая из них даёт два отражения, иными словами, призма I (рис. 17) заменяет собой призмы А и В (рис. 18), а призма II заменяет призмы С и D.
      Некоторые бинокли делают лишь с одной призмой сложной формы, в которой все лучи четыре раза отражаются внутри призмы.
      Каждая из трубок бинокля имеет своеобразную форму (рис. 19) со специальными гнёздами для установки призм. Эта трубка ^делается обычно ife алюминия — металла достаточно лёгкого. На корпусе трубки с. одной стороны
      привинчена дощечка с отверстием для объектива, с другой стороны такая же дощечка для окулярной трубки. Обе трубки бинокля соединены шарниром и могут вращаться, сохраняя параллельность своих оптических осей. Благодаря этому можно обе трубки установить так, чтобы расстояние между окулярами сделалось равным расстоянию между глазами. На шарнире со стороны окуляра имеются деления, обозначающие различные между-глазные расстояния, а на объективной стороне есть особый закрепительный винт.
      Рис. 19.
      Если с биноклем наблюдает один и тот же человек, то он может для себя закрепить расстояние между трубками в одном постоянном положении.
      Объективы биноклей делаются ахроматическими, склеенными из двух линз. Обычно оправы объективов выступают из объективной доски. Иногда на оправе бывает насажен выдвигающийся вперёд цилиндр. Назначение этого цилиндра, когда он выдвинут вперёд, предохранять объектив от бокового постороннего освещения.
      Оба окуляра бинокля делаются (как и объективы) совершенно одинаковыми. Окуляры эти состоят не из одной линзы, а из двух плосковыпуклых, поставленных на определённом расстоянии друг от друга, причём одна из них ахроматическая.
      Обе эти линзы вставлены в трубку, а сама трубка имеет снаружи винтовую нарезку, входящую в такую же нарезку внешней трубки (гильзы), охватывающей первую. Благодаря такому устройству необходимое для наведения на фокус передвижение окуляра выполняется вращением
      окуляра, при котором окуляр или приближается, или отдаляется от объектива. На внешней стороне окуляра поставлены деления, а на внешней стороне гильзы сделана отметка, поэтому при вращении окуляра деления проходят перед отметкой (чёрточкой) и каждому положению окуляра соответствует определённое деление (рис. 20).
      К окуляру обычно прикреплена трубочка в виде рас? труба, служащая для того, чтобы предохранять глаз наблюдателя от постороннего освещения и устанавливать глазной зрачок в плоскости окулярного зрачка; она сделана из дерева или каучука и хорошо зачернена и отполирована.
      У современных призменных биноклей оба окуляра можно вращать, передвигая их тем самым вперёд или назад. Делается это затем, что у многих людей правый и левый глаза различны по своей остроте, и при таком устройстве бинокля каждый окуляр может быть установлен на резкое изображение отдельно. Деления при окуляре, о которых уже было сказано выше, поставлены не произвольно, а рассчитаны так, что поворот на каждое деление Рис — 20. соответствует изменению оптической силы на одну диоптрию (см. § 3), причём 0 обозначает установку окуляра для нормального зрения, «+» (плюс) для дальнозорких и « — » (минус) для близоруких. Таким образом, если наблюдатель знает силу своих очков в диоптриях, то он может сразу установить оба окуляра на резкое изображение.
      Иногда бинокли устраивают со срединным винтом и только один окуляр делают выдвижным: в этом случае средний винт служит для установки на резкость для одного глаза, а выдвижение окуляра — для другого глаза.
      Призменные бинокли изготовляют с увеличением от 3 до 18. Обычно увеличение бывает отмечено на окулярной стороне бинокля числом со знаком умножения (X). Если, например, на окулярной доске вырезано X б, то, значит, бинокль имеет шестикратное увеличение.
      В призменном бинокле расстояние между объективами больше чем расстояние между глазами. Пластичность лризменного бинокля обусловливается не только его увеличением, но также тем, что расстояние между объективами больше мёждуглазного расстояния (см, стр. 40).
      Поле зрения призменного бинокля бывает у различных биноклей от 6 до 8°. В биноклях с широкоугольными окулярами объективное поле зрения может достигать (при трёхкратном увеличении) 13°. Диафрагма, помещённая перед окуляром, заранее рассчитывается так, чтобы пропускать все лучи, дающие равномерно яркое поле зрения. Если диафрагму сделать с большим отверстием, то она уже не задерживает краевых лучей; тогда поле зрения оказывается к краям несколько темнее, там же — у краёв — получаются менее резкие изображения.
      В некоторых биноклях в поле зрения одного из окуляров бывает помещена шкала, т. е. стёклышко с нарезанными на нём делениями. Эти деления при земных наблюдениях служат для оценки расстояния до наблюдаемого предмета, средняя величина которого (например, рост человека) известна. При астрономических наблюдениях такие шкалы редко бывают нужны, а иногда и вредны, так как стекло, на котором нанесена шкала, вызывает лишнее поглощение, т. е. ослабление света.
     
      § 9. Типы призменных биноклей
      Ниже приведён список наиболее подходящих для астрономических наблюдений типов биноклей с указанием их характеристик и фабричных наименований. Из этого списка видно, что наибольшее увеличение достигает 18, условная светосила 50,4, поле зрения 8°,5. Однако эти качества не могут быть соединены в одном бинокле. Например, Биноктар имеет увеличение 7, поле зрения 7°,3, причём его светосила может быть целиком использована только для ночных наблюдений.
      При выборе бинокля нужно останавливаться на том тцпе, который наиболее соответствует избранному роду наблюдений (например, для наблюдений слабо светящихся объектов — туманностей, комет — лучше всего Биноктар). Если бинокль предназначается для разнообразных астрономических наблюдений, лучше остановиться на таком типе, который даёт сравнительно большую условную светосилу (около 25) и возможно большее увеличение (6-10).
      Следует, однако, иметь в виду, что вес биноклей тоже имеет значение при наблюдениях: с тяжёлым биноклем наблюдать менее удобно. Кроме обыкновенных биноклей, бывают «бинокулярные трубы». Такая труба в сущности представляет собой большой призменный бинокль, который уже невозможно держать в руках; поэтому к бинокулярной трубе прилагается штатив. Увеличения такой трубы сменные; у неё имеются три окуляра, дающие увеличениях Х20, Х40, поле зрения бинокулярной трубы, невелико (от 37а до 1°). Диаметр объектива 80 мм.
      Бинокли различных типов изображены на рис. 21 — 24.
      Все призменные бинокли изготовляются очень тщательно. Их части точно пригнаны одна к другой и швы. залиты особой мастикой, предохраняющей от проникания внутрь пыли.
      Развинчивание бинокля могут выполнять лишь специалисты-оптики.
      Некоторые бинокли (например, американские) делаются без заливки швов мастикой и поддаются развинчиванию, поэтому такие бинокли быстро загрязняются.
      Бинокль обычно продаётся вместе с футляром и ремнём для ношения его через плечо. К самому корпусу бинокля прикреплены тонкий ремешок и подвижная пластинка, закрывающая окуляры в то время, когда бинокль висит на шее окулярами кверху (рис. 25).
      На рис. 26 изображена схема советского бинокля. Наши советские оптические заводы выпускают в продажу бинокли с шестикратным увеличением, полем зрения 8 ,э, светосилой 25. Вес этого бинокля 500 г. Внутри футляра советского бинокля находятся особые карманы, в которые вложены жёлтые светофильтры, одевающиеся на окуляры. Жёлтые стёкла этих светофильтров весьма полезны при рассматривании отдалённых земных предметов. Стёкла пропускают в глаз наблюдателя главным образом жёлтые и красные цвета, голубоватые же ими ослабляются. Когда мы смотрим на отдалённый пейзаж, то голубоватая дымка воздуха меньше мешает вглядеться в детали его, обычно богатые желтоватыми и зеленоватыми оттенками (почва, растительность). Светофильтры дают возможность заметить на небе даже и слабые, лёгкие облачка, так как голубой фон неба становится в этом случае темнее, а белые облачка ослабляются меньше и выделяются на фоне неба.
      Советский учёный проф. Д. Д. Максутов изобрёл новую систему зеркальных телескопов. Эта работа проф. д. Д. Максутова, удостоенная Сталинской премии, открывает большие перспективы не только в области крупных рефлекторов, но и небольших инструментов, в том числе биноклей. Сущность устройства этих инструментов заключается в соединении вогнутого зеркала с вогнутым стеклом-мениском, помещаемым перед зеркалом, на некотором расстоянии от него. Такое соединение устраняет практически все аберрации и предохраняет зеркало от вредных для него внешних воздействий. В настоящее время проф. Д. Д. Максутов уже спроектировал менисковый бинокль, и через некоторое время такие бинокли будут выделываться нашими заводами.
      Изображение в этих биноклях получается после отражения от двух алюмцнированных поверхностей — главного зеркала и обращённой к нему поверхности мениска, вследствие чего изображения получаются прямые. Менисковые бинокли будут легки, невелики, выходной зрачок будет 5 мм (т. е. условная светосила 25), увеличение шестикратное, поле зрения в 2°,б. Хотя поле зрения и невелико, но для астрономических наблюдений оно вполне достаточно, и поэтому, учитывая другие положительные качества таких менисковых биноклей, можно вполне рекомендовать их для астрономических наблюдений, особенно для наблюдений слабо светящихся небесных объектов (туманностей, комет).
      Рис. 23. Дельфорт.
      Как со всяким оптическим инструментом, с биноклем необходимо обращаться очень бережно. Как бы ни был он крепко свинчен, в него всё-таки со временем может проникнуть пыль; поэтому бинокль должен храниться в футляре или, если футляра при бинокле нет, в особой хорошо закрывающейся коробке.


      KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ

 

НА ГЛАВНУЮТЕКСТЫ КНИГ БКАУДИОКНИГИ БКПОЛИТ-ИНФОСОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКАФОТО-ПИТЕРНАСТРОИ СЫТИНАРАДИОСПЕКТАКЛИКНИЖНАЯ ИЛЛЮСТРАЦИЯ

 

Яндекс.Метрика


Творческая студия БК-МТГК 2001-3001 гг. karlov@bk.ru