---

Принцип работы телескопа прост.

Всякий телескоп имеет по крайней мере две линзы. Одна линза, направленная в небо, называется объективом, другая, в которую смотрит наблюдатель, называется окуляром. Свет от небесного объекта попадает на объектив. Двояковыпуклая линза объектива изменяет направление падающих на него лучей так, что все эти лучи сходятся внутри корпуса телескопа в определённой точке, называемой фокусом. Неподалёку от фокуса размещают окуляр. Окуляр – его линза имеет выпукло-вогнутую или двояковогнутую конфигурацию – устроен так, чтобы его фокус совпадал с точкой фокуса объектива. Благодаря этому в глазу наблюдателя формируется изображение дальнего предмета.

У объектива есть две важные численные характеристике, определяющие его качество. Первая – это фокусное расстояние, то есть расстояние от объектива до точки фокуса. Чем больше фокусное расстояние, тем ближе удаленные предметы приближаются к окуляру, то есть, практически к глазу наблюдателя. Телескоп с бóльшим фокусным расстоянием будет давать и бóльшее увеличение. С другой стороны, чем больше фокусное расстояние, тем длиннее труба телескопа.

Вторая важная характеристика телескопа – это светосила. Светосила определяется количеством света, попадающего в телескоп. Чем больше светосила телескопа, тем ярче будет изображение объекта, которое увидит наблюдатель. Светосила телескопа вычисляется, как квадрат отношения диаметра объектива к его фокусному расстоянию. Таким образом, светосила телескопа в первую очередь зависит от диаметра его объектива: больше объектив – больше светосила телескопа, а значит, больше лучей от дальних звёзд собирается в фокусе телескопа. 

Фокусное расстояние и светосила являются оптическими характеристиками любого объектива, не только телескопного, но и объектива в фотоаппарате и в мобильном телефоне тоже. На объективах фотоаппаратов всегда пишут их фокусное расстояние и светосилу.

Все оптические телескопы делятся на две группы в зависимости от того, каким образом они улавливают свет: 

• Телескопы, в которых для собирания света используется только объектив, состоящий из одной или из нескольких линз. Поскольку линзы преломляют свет, эти телескопы называются рефракторами от латинского слова «refractus», то есть «преломленный».
• Телескопы, в которых светособирающим элементом является вогнутое зеркало. Зеркало – отражатель, поэтому эти телескопы называются рефлекторами от латинского слова «reflectere», то есть «отражать»

В первом телескопе, зрительной трубе, которую Галилей приспособил для наблюдения за небесными объектами, было две линзы, одна в объективе, а другая в окуляре. Поэтому этот телескоп несомненно был рефрактором. А вот первый телескоп-рефлектор построил Исаак Ньютон, и построил его гораздо позже Галилея, в 1668 году. Таким образом, у рефракторов – первородство.

Но уже в первых телескопах-рефракторах проявился недостаток линзового объектива, который называется хроматической аберрацией. Причина этого явления состоит в том, что стеклянная линза по-разному преломляет лучи разных цветов. Поэтому в точке фокуса световые лучи не собираются все вместе, а образуют радужный круг, ореол, сильно затрудняющий наблюдение мелких деталей. А ведь в астрономии главное скрывается в мелочах. Значит, настоящего открытия с помощью такого прибора не сделать.  

Построить телескоп-рефлектор было проще, чем рефрактор. Главным оптическим узлом здесь было вогнутое собирающее зеркало. У такого зеркала не может быть хроматических искажений. Ведь любая часть отражающей зеркальной поверхности одинаково отражает лучи любого цвета. Поэтому в фокусе вогнутого зеркала не формировалось окрашенное изображение. Теперь можно было направить в эту точку окуляр, настроить его и – ура! –телескоп-рефлектор работает. Он был компактнее рефракторов и, пожалуй, дешевле.

Зеркало рефлектора можно было сделать из стекла и посеребрить, а можно было выполнить его из бронзового сплава. В обоих случаях отражающую поверхность следовало отполировать и сделать зеркальной. Труба для рефлектора могла быть короткой, и даже очень короткой. Закрепить зеркало внутри такой трубы было проще, чем закрепить линзы  объектива в рефракторе.

Конечно, самым сложным этапом конструирования рефлектора было изготовление зеркала. До начала девятнадцатого века сделать большое вогнутое зеркало из стекла не получалось. Поэтому зеркала отливали из специальной бронзы и тщательно полировали. Чтобы получить хорошую отражающую поверхность зеркала следовало шлифовать непрерывно почти в течение суток. Хорошо, что у Уильяма Гершеля, когда он принялся за полировку, была любимая и любящая сестра Каролина. Пока брат работал, она, словно маленького ребёнка, кормила его с ложечки (руки Гершеля в это время продолжали работу), развлекала его разговорами и читала длинные сентиментальные романы, которые в 18-м и в 19-м веках исполняли роль нынешних сериалов.

Металлические зеркала были хуже стеклянных, они покрывались испарениями и тускнели от времени. Кроме того, бронзовые зеркала большого диаметра гнулись под собственной тяжестью. Поэтому приблизительно раз в полгода их приходилось выравнивать или же совсем менять. Но всё же рефлекторы мало-помалу теснили рефракторы. Зеркала собирали больше света, чем линзы того же диаметра, поэтому конструкторы стремились увеличить зеркала телескопов, и рефлекторы росли в размерах. Соответственно, росла и цена каждого нового телескопа. Но это оправдывалось. Новые, более зоркие, телескопы позволили обнаружить новые астрономические объекты, туманности.

По крайней мере две туманности в Южном полушарии смог увидеть невооружённым глазом и описать ещё Фернан Магеллан. Эти туманности с тех пор называют Магеллановыми облаками. А англичанин Уильям Лассел (William Lassell; 1799 — 1880) собственноручно построил большой телескоп-рефлектор с диаметром зеркала 1.2 метра и с его помощью в 1860 – 1861 годах отметил на небе множество туманностей и закаталогизировал их. В то же время в Ирландии жил Уильям Парсонс – лорд Росс, который построил в своем поместье телескоп с зеркалом диаметром 1.83 метра, прозванный современниками за огромные размеры «Левиафаном». Направив объектив этого гиганта на туманности, он обнаружил, что те состоят из отдельных звёзд и являются грандиозными звёздными скоплениями. Лорд Росс ещё раз доказал, что размер имеет значение, по крайней мере в астрономических наблюдениях. Светосила, господа, растёт, как квадрат от диаметра объектива или отражательного зеркала.

Но изготовители телескопов-рефракторов поражения не признали. В 1758 году английский оптик Джон Доллонд (John Dollond; 1706—1761) получил патент на изготовление ахроматических объективов для телескопов. В таких объективах Доллонд скомбинировал несколько линз из разных сортов стекла. От этого качество изображения телескопов-рефракторов резко улучшилось. Ахроматические объективы не совсем устраняли радужную окантовку наблюдаемых объектов, но давали изображения куда лучше тех, что создавали металлические зеркала.

Само по себе построение телескопов-рефракторов с большими линзами было не лёгкой задачей. Следовало прежде всего отлить очень хороший кусок стекла, в котором не было бы ни пузырьков, ни раковин и тщательно отшлифовать обе поверхности каждой линзы. Наконец, надо было собрать длинную оптическую трубу и закрепить на её конце объектив. При этом чем большего диаметра была линза объектива, тем длиннее должна была быть труба телескопа.

К началу 19-го века рефракторы обогнали по качеству рефлекторы. В эти годы практически все основные открытия были сделаны с помощью рефракторов с ахроматическими объективами.

Одновременно стало ясно, что современная астрономия — это чрезвычайно дорогое удовольствие.  С другой стороны, оказалось, что деньги на строительство такого сложного аппарата, как телескоп, уже могли выделить не только коронованные особы, но и обычные частные лица. Поэтому конец 19-го и начало 20-го века были отмечены появлением «именных» телескопов и даже астрономических обсерваторий, названных по имени щедрых донаторов. Вложения в строительство больших телескопов оправдали себя. Более зоркие приборы качественно изменили представления человечества о Вселенной.

---