ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์

หลักการของกล้องโทรทรรศน์คือ ประกอบด้วยเลนส์นูน 2 ชุด เลนส์แต่ละชุดประกอบด้วยเลนส์ 2-3 ชิ้น หรือหลายชิ้น (สร้างจากเนื้อแก้วที่ต่างกันประกบกันเพื่อแก้ความคลาดสี เลนส์เดี่ยวจะทำให้เกิดการหักเหแสงไม่สมบูรณ์ มองเห็นวัตถุ เป็นสีรุ้ง) เลนส์ชุดที่อยู่ด้านหน้าของกล้องมีขนาดใหญ่ เรียกว่า "เลนส์วัตถุ" (Objective Lens) เลนส์ชุดหลังซึ่งใช้มองมี ขนาดเล็ก เรียกว่า "เลนส์ตา" (Eyepiece) ความยาวของลำกล้องโดยประมาณเท่ากับความยาวโฟกัสของเลนส์ทั้งสองรวมกัน [Fo + Fe] กำลังขยายของกล้องเท่ากับ ความยาวโฟกัสของเลนส์วัตถุ หารด้วย ความยาวโฟกัสของเลนส์ตา [Fo/Fe]

กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง (Refractor)
กล้องโทรทรรศน์แบบนี้เป็นกล้องแบบพื้นฐาน เป็นที่รู้จักกันแพร่หลาย พบเห็นโดยทั่วไป ส่วนมากมีขนาดเล็ก ลำกล้องยาว เหมาะสำหรับใช้สังเกตการณ์พื้นผิวดวงจันทร์ และดาวเคราะห์ เนื่องจากใช้เลนส์จึงให้คุณภาพคมชัด แต่อาจมีความคลาดสี เมื่อส่องดูดาวที่สว่าง ถ้าคุณภาพของเลนส์ไม่ดีพอ กล้องที่มีความยาวโฟกัสมากเหมาะสำหรับใช้สังเกตการณ์ในเมือง หรือที่มีแสงรบกวน เพราะความยาวโฟกัสจะช่วยให้ลดแสงสะท้อนของมลพิษบนท้องฟ้า แต่ก็ทำให้ฟิลด์ของภาพแคบด้วย



กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงโดยทั่วไป ไม่เหมาะกับการสังเกตการณ์ กาแล๊กซี่ หรือ เนบิวล่า เนื่องจากเทห์วัตถุประเภทนี้ มีความสว่างน้อย จำเป็นต้องใช้กำลังรวมแสงสูง เลนส์ขนาดใหญ่มีราคาแพงมาก ประกอบกับ ความยาวโฟกัสที่ยาวขึ้น ทำให้ลำกล้องยาวมาก และมีน้ำหนักมาก ไม่สะดวกต่อการใช้งาน

กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง (Reflector)
กล้องโทรทรรศน์ชนิดนี้ถูกคิดค้นโดย "เซอร์ ไอแซค นิวตัน" จึงมีอีกชื่อหนึ่งว่า "กล้องโทรทรรศน์นิวโทเนี่ยน" กล้องชนิดนี้ใช้กระจกเว้าแทนเลนส์นูน ทำให้มีราคาประหยัด กระจกขนาดใหญ่ให้กำลังรวมแสงสูง จึงเหมาะสำหรับใช้ สังเกตการณ์ เทห์วัตถุที่ไม่สว่างและอยู่ไกล เช่น เนบิวล่า และ กาแล๊กซี่ ถ้าเทียบกับกล้องชนิดหักเหแสงซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันแล้ว กล้องนิวโทเนี่ยนจะมีราคาถูกกว่าประมาณสองเท่า



อย่างไรก็ตาม กล้องนิวโทเนี่ยนมีกระจกทุติยภูมิ ตรงปากลำกล้อง เพื่อสะท้อนแสงฉากขึ้นสู่เลนส์ตา ซึ่งอยู่ข้างลำกล้อง จึงเป็นอุปสรรคขวางทางเดินของลำแสง ซึ่งถ้าเทียบกับกล้องแบบหักเหแสงที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันแล้ว กล้องแบบหักเหแสงจะให้ภาพสว่างและคมชัดกว่า และในทำนองเดียวกัน ยิ่งใช้กระจกขนาดใหญ่ และมีความยาวโฟกัสมากขึ้น ลำกล้องก็จะต้องใหญ่โต และมีน้ำหนักมาก

กล้องโทรทรรศน์แบบผสม (Catadioptic)



กล้องโทรทรรศน์แบบผสม แบ่งเป็นชนิดย่อย ๆ หลายชนิด อาทิเช่น ชมิดท์-แคสสิเกรนส์, มักซูตอฟ-แคสสิเกรนส์ ซึ่งแตกต่างกันไปตามองค์ประกอบทางทัศนูปกรณ์ ซึ่งอาจใช้เลนส์หรือกระจกผสมกัน แต่โดยหลักการโดยรวมแล้ว จะใช้กระจก 2 ชุด สะท้อนแสงกลับ ไป-มา ช่วยให้ลำกล้องสั้น และน้ำหนักเบา เราจะพบว่า กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่มี ความยาวโฟกัสมาก ดังเช่น กล้องโทรทรรศน์บนหอดูดาว มักจะเป็นกล้องชนิดนี้

ขาตั้งกล้องโทรทรรศน์ แบ่งเป็น 2 ประเภท
  • ขาตั้งชนิดอัลตาซิมุธ (Altazimuth Mount) เป็นขาตั้งแบบพื้นฐาน ซึ่งหันกล้องได้ ๒ แกน คือ หันตามแนวราบทางข้าง และกระดกขึ้นลงในแนวดิ่ง ขากล้องชนิดนี้ง่าย ต่อการใช้งานดูวิวทั่วไป ดูนก หรือดูดาว ซึ่งไม่ใช้กำลังขยายสูง โดยทั่วไปจะพบเห็นใน ๒ ลักษณะคือ แบบสามขา (Tripod) และแบบด๊อบโซเนี่ยน (Donsonian) ซึ่งใช้กับกล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสง



  • ขาตั้งชนิดอีเควทอเรียล (Equatorial Mount) เป็นขาตั้งซึ่งจะมีแกนเอียงขนานกับแกนของโลก เล็งไปยังตำแหน่งขั้วฟ้า (ใกล้ดาวเหนือ) ยังผลให้หมุนติดตามดาวได้ง่าย (เรามองเห็นดาวบนฟ้าเคลื่อนที่เนื่องจากโลกหมุนรอบแกนของตัวเอง) ขากล้องชนิดนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานดูดาวที่ต้องใช้ กำลังขยายสูง และงานถ่ายภาพดาราศาสตร์ แต่ไม่เหมาะสำหรับในงานส่องทางไกลทั่วไป เนื่องจากแกนของขากล้อง ต้องตรึงเอียงกับขั้วฟ้า ทำให้การกวาดกล้องไปตามขอบฟ้าทำได้ลำบาก นอกจากนั้นขาตั้งกล้องยังมีน้ำหนักมาก และราคาสูง

    กำลังขยาย
    เป็นที่เข้าใจผิดกันว่า กำลังขยายเป็นตัววัดประสิทธิภาพของกล้อง ในความเป็นจริงแล้วปัจจัยที่สำคัญของการสังเกตการณ์คือ กำลังรวมแสง รายละเอียดของภาพ ขนาดของฟิลด์ และความมั่นคงไม่สั่นไหว ในทางทฤษฎี กำลังขยาย = ความยาวโฟกัสของเลนส์วัตถุ/ความยาวโฟกัสของเลนส์ตา นั่นคือ ถ้าความยาวโฟกัสของเลนส์วัตถุ = 1000 ม.ม. ความยาวโฟกัสของเลนส์ตา = 10 ม.ม. กำลังขยายย่อมเท่ากับ 1000/10 คือ 100 เท่า ในทางปฏิบัตินั้น ถ้าเราเพิ่มกำลังขยายขึ้น 2 เท่า ความสว่างของภาพจะลดลง 4 เท่า กำลังขยายสูงสุดที่ใช้งานได้จริง จึงอยู่ที่ค่าประมาณ 50 คูณด้วย ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเลนส์วัตถุซึ่งมีหน่วยเป็นนิ้ว (แต่ไม่เกิน 300 เท่า) เป็นต้นว่า กล้องขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 นิ้ว ก็จะมีกำลังขยายที่ใช้งานได้ไม่เกิน 50x4 = 200 เท่า การใช้กำลังที่สูงมาก จะยังปัญหาที่ตามมาคือ ได้ภาพคุณภาพต่ำ มืด มัว ฟิลด์แคบ และสั่นไหว ดาวเคลื่อนที่เร็วมาก ขณะที่เราขยายภาพดาว ก็จะขยายบรรยากาศโลกตามไปด้วย ทำให้ได้ภาพไหล เสมือนการมองเห็นวัตถุที่อยู่ในน้ำ
  • กำลังขยายต่ำ 10-20 เท่า: ใช้สำหรับ กระจุกดาวขนาดใหญ่ กาแล๊กซี่แอนโดรเมด้า ทางช้างเผือก และค้นหาดาวหาง
  • กำลังขยายปานกลาง 20-70 เท่า: สำหรับใช้งานทั่วไป สำรวจกระจุกดาวเปิด เนบิวล่า และกาแล๊กซี่ พื้นผิวดวงจันทร์ ดูดาวเคราะห์ และดาวคู่
  • กำลังขยายสูง 70-200 เท่า: ใช้ดูรายละเอียดของดาวเคราะห์ แพลเน็ททารี่เนบิวล่า และดาวคู่ซึ่งชิดกันมาก

    Focal ratio
    คือ อัตราส่วน: เส้นผ่านศูนย์กลางเลนส์วัตถุ/ความยาวโฟกัส ยกตัวอย่าง เราเรียกกล้องโทรทรรศน์ที่มีเลนส์วัตถุ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 ม.ม. ความยาวโฟกัส 1,000 ม.ม. ว่า "f/10" ค่า focal ratio เป็นตัวบ่งบอกถึง ความกว้างของฟิลด์ เราเรียกกล้องที่มีค่า f/3 - f/7 ว่า "Fast Telescope" เนื่องจากมีคุณสมบัติฟิลด์กว้าง ภาพสว่าง เหมาะแก่การใช้ถ่ายภาพทางดาราศาสตร์ เนื่องจากใช้เวลาบันทึกภาพไม่นาน ส่วนกล้องที่มีค่า f/10 - f/30 เราเรียกว่า "Slow Telescope" เนื่องจากฟิลด์แคบ ภาพไม่สว่าง ใช้เวลาในการบันทึกภาพนาน แต่มีข้อดีคือ ให้รายละเอียดชัดลึก เหมาะสำหรับใช้สังเกตการณ์ พื้นผิวดาวเคราะห์ ดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์ ผู้ที่เริ่มต้นสนใจใช้กล้องโทรทรรศน์ ควรเลือกใช้ Fast Telescope เนื่องจากให้ฟิลด์กว้าง ทำให้เรียนรู้ท้องฟ้าได้ง่าย โดยใช้บาร์โล่ว์เลนส์ หรือ เลนส์ตาโฟกัสสั้นช่วย เมื่อต้องการกำลังขยายสูง