Як підвищити збільшення зорових труб та біноклів

Більшість зорових труб і біноклів дають збільшення значно менше максимального корисного збільшення (його іноді називають роздільним збільшенням). Темної ночі людина з нормальним зором може бачити окремо об'єкти (наприклад, подвійні зірки 3-4m), що віддаляються один від одного не менше ніж на 3-5' (в середньому 4', або 240''). «Зоркість» очі у денний час, коли спостерігаються добре освітлені та висококонтрастні предмети, вищі приблизно в 3-4 рази. У добре від'юстованого інструменту з високоякісною оптикою, призначеного для спостережень астрономічних об'єктів, практична роздільна здатність Yпракт. близька до її теоретичного значення Yтеор.=140''/D, де Yтеор. - Роздільна здатність в секундах дуги, D - діаметр об'єктиву в міліметрах. Щоб узгодити «гостроту зору» очі Yгл. та оптичного інструменту Yпракт., останній повинен мати збільшення=Yгл./Yпракт. разів. Це і є максимальним корисним збільшенням. Більше збільшення інструменту не дозволить виявити нові дрібні деталі об'єкта, що спостерігається.

Підвищити збільшення зорової труби можна, якщо на її головній оптичній осі помістити додатковий окуляр. Зорова труба будує збільшене зображення об'єкта, що спостерігається, яке розглядається в додатковий окуляр

У любителів астрономії користується популярністю зорова труба «Турист-3» (діаметр об'єктива 50 мм, збільшення 20 разів, практична роздільна здатність близько 3,5''). Її максимальне корисне збільшення становить 240''/3,5'' = 70х. Чи можна підвищити збільшення зорової труби? Таким питанням нерідко задаються багато любителів астрономії, які мають зорові труби та польові біноклі. Адже для успішних спостережень Місяця, Сонця, великих планет, близьких подвійних зірок необхідні збільшення хоча б у 40-70 разів.

Перш ніж відповісти на поставлене питання, нагадаємо, що збільшення зорової труби або бінокля чисельно дорівнює відношенню фокусної відстані об'єктива до фокусної відстані окуляра. Отже, щоб підвищити збільшення інструменту, треба або поміняти окуляр на сильніший (короткофокусний), або використовувати об'єктив з великою фокусною відстанню. Проте дістати необхідну оптику непросто. Тому рекомендуємо любителям астрономії інший спосіб підвищення збільшення зорових труб (і біноклів), що не вимагає розбирання інструменту.

Помістимо за окуляром труби на її головній оптичній осі додатковий окуляр, в який будемо розглядати збільшене зображення об'єкта, що спостерігається, побудоване зоровою трубою. Оптична система зорової труби грає роль еквівалентного об'єктиву з фокусною відстанню, що у багато разів перевищує розміри самого інструменту. Переміщуючи окуляр труби вздовж оптичної осі, ми можемо змінювати лінійний розмір збільшеного зображення. Лінійний розмір неважко визначити, скориставшись екраном із міліметрового паперу. Відповідну еквівалентну фокусну відстань обчислимо за формулою:

fекв.=А'Б' х 57,3° / альфа мм,

де А'Б' — лінійний розмір зображення в міліметрах, альфа — кутовий розмір об'єкта, що спостерігається в градусах. Якщо змінюється розмір зображення А'Б', то змінюється його відстань від окуляра труби. Для зорової труби «Турист-3» воно розраховується за такою формулою:

l=0,05fекв+3,

де l і fекв. виражені у міліметрах. (Для призмінних біноклів відстань l слід визначати експериментально, вимірюючи для кожного значення А'Б' відповідну величину fекв.) Наприклад, при спостереженні Сонця або Місяця (їх кутовий розмір близько 0,5°) розміри збільшеного зображення становитимуть: 15 мм на відстані 89 мм від окуляра труби, 20 мм з відривом 118 мм від окуляра труби, 30 мм з відривом 176 мм від окуляра труби. Еквівалентна фокусна відстань дорівнює відповідно 1720, 2290, 3440 мм. Найменша еквівалентна фокусна відстань залежить від мінімальної відстані lмин., на якій ще можна отримати різке зображення об'єкта, що спостерігається. У труби "Турист-3" lмин. близько 70 мм. Отже, найменша еквівалентна фокусна відстань становитиме приблизно 1350 мм.

Схема кріплення зорової труби з додатковим окуляром на дерев'яній підставці

Додатковим окуляром може бути лінза (наприклад, годинникова лупа), з фокусною відстанню 30-60 мм і збільшенням 8-4х. Краще, однак, як додатковий окуляр використовувати об'єктив фотоапарата або довгофокусний фабричний окуляр, так як у них у кілька разів більше, ніж у лінзи, поле зору з якісним зображенням. Мабуть, аматору астрономії найлегше придбати короткофокусний об'єктив «Індустар-50» з фокусною відстанню 50 мм. Припустимо, що, поєднавши його в оптичну схему з зорової трубою «Турист-3», ми хочемо отримати максимальне корисне збільшення, що дорівнює 70х. Перемноживши 50 мм на 70х, визначимо еквівалентну фокусну відстань - 3500 мм. Тоді збільшене зображення об'єкта, що спостерігається, а значить, і фокальна площина еквівалентного об'єктива будуть знаходитися в 178 мм від окуляра. Змінюючи еквівалентну фокусну відстань, можна отримувати різні збільшення. Якщо додатковим окуляром служить об'єктив Індустар-50, то мінімальне збільшення інструменту складе приблизно 27х. Гнатися за дуже великими збільшеннями не варто, тому що через аберації та недосконалість оптичних елементів всього інструменту (адже в оптичну схему входить і «Індустар-50») якість зображення помітно погіршиться. Не слід забувати і про те, що, підвищуючи збільшення оптичного інструменту, ми одночасно зменшуємо яскравість зображення і розмір поля зору, тому для швидкого пошуку небесних об'єктів буде потрібно шукач — оптична труба з широким полем зору. Шукачем можуть бути, наприклад, монокуляр МП 8X30 (збільшення 8х, діаметр об'єктива 30 мм, поле зору 8,5 °) або зорова труба «Турист-4» (збільшення 10х, діаметр об'єктива 30 мм, поле зору 4 °). >

Розглянемо тепер, як об'єднати зорову трубу та додатковий окуляр. Найпростіше встановити зорову трубу на підставку, зібрану з кількох дерев'яних брусків та дерев'яних рейок, а підставку – на штативі. Трубу зафіксуємо на підставці за допомогою хомутів. Це може бути намотана кілька разів навколо труби ізоляційна стрічка, що не розтягується, або тонка і міцна мотузка. Під час встановлення зорової труби слід стежити, щоб її оптична вісь була паралельна верхній площині підставки.

Установка фотоапарата на підставці

Тубус додаткового окуляра можна склеїти із щільного паперу, яким обгортають якийсь циліндричний предмет (хоча б велосипедний насос), попередньо обмотавши його аркушами паперу до бажаного діаметру. Товщина стінок тубуса доводиться до 3-4 мм, а внутрішній діаметр повинен бути таким, щоб додатковий окуляр (у нашому випадку фотооб'єктив Індустар-50) входив у нього з тертям. Якщо внутрішній діаметр тубуса зробити рівним 41 мм, то об'єктив можна вкручувати в нього по різьбленню. Щоб зменшити розсіювання світла в тубусі, він зсередини покривається чорною матовою фарбою (наприклад, гуашшю). На підставці тубус укріплюється хомутами. При цьому оптичні осі труби та додаткового окуляра повинні збігатися.

Кріплення додаткового окуляра, що забезпечує плавну зміну збільшення інструменту

Якщо тимчасово зняти додатковий окуляр і за тубусом встановити на дерев'яному бруску (140x30x10 мм) камеру від фотоапарата «Зеніт» (без об'єктива), можна фотографувати небесні об'єкти з окулярним збільшенням. Під час фотографування тубус додаткового окуляра служить блендою.

Трохи ускладнивши конструкцію, можна зробити так, щоб збільшення інструменту плавно змінювалося, наприклад від 30 до 70х. Для цього потрібно забезпечити окуляр двома тубусами. Внутрішній тубус повинен рухатись у зовнішньому з невеликим тертям. У внутрішньому тубусі лобзиком випилюються два прямокутні отвори — вікна. Через них, переміщенням окуляра зорової труби, фокусують весь пристрій, коли відстань від окуляра до додаткового окуляра невелика.

Приблизно такі ж підставки можна змайструвати до інших зорових труб та польових біноклів. Щоправда, через конструктивні особливості біноклів діапазон змін, що змінюються, буде невеликий (переміщення внутрішнього тубуса в зовнішньому обмежено), але основне завдання — отримання максимально корисного збільшення — вирішується з тим самим успіхом.

Зорова труба або бінокль, забезпечені додатковим окуляром, дозволять провести найцікавіші спостереження небесних об'єктів та явищ, недоступних біноклю або зоровій трубі, що мають невелике збільшення.

Загальний вигляд зорової труби з додатковим окуляром на штативі

Підвищити збільшення зорової труби можна, якщо на її головній оптичній осі помістити додатковий окуляр. Зорова труба будує збільшене зображення об'єкта, що спостерігається, яке розглядається в додатковий окуляр.