آشنایی با چشمی تلسکوپ

در زمانه شگفت انگیزی زندگی می‌کنیم. در گذشته هرگز رصدگران و علاقمندان تلسکوپ اینچنین بوسیله تنوع چشمگیر انواع چشمی فریفته نشده بودند، چشمی‌هایی که پنجره‌ای به جلال و شکوه آسمان شب‌اند. انتخابها بسیار متنوع و گسترده‌اند تا جایی که بازار چشمی‌ها می‌تواند ترسناک باشد. و البته چشمی‌ها بسیار اغواگرند. آنها کوچک، جذاب و ساخته‌هایی بسیار دقیق از ترکیب فلز و شیشه‌اند. به راحتی  جادوی‌تان می‌کنند.

قلب تلسکوپ شیئی آنست، که آینه یا عدسی گردآورنده‌ی اصلی نورست. معیار اصلی کیفیت تلسکوپ قطر و کیفیت شیئی‌ است. اما انتخاب چشمی مناسب می‌تواند کیفیت دید را بسیار ارتقا بخشد. بنابراین نگاهی بیندازیم به چشمی‌ها و تعامل آنها با چشم و تلسکوپ.

اساسی‌ترین و آشناترین مشخصه چشمی، فاصله کانونی آن است. با تقسیم فاصله کانونی تلسکوپ بر فاصله کانونی چشمی (با واحدهای یکسان)، بزرگنمایی تلسکوپ بدست می‌آید. به عنوان مثال تلسکوپی ۶ اینچی با f/8 و فاصله کانونی ۱۲۲۰ میلیمتر با استفاده از چشمی با فاصله کانونی ۲۵ میلیمتر، بزرگنمایی ۴۹ برابر (۲۵/۱۲۲۰) تولید می‌کند.

ساختار سه نوع چشمی تلسکوپ

در طول بیشتر سالهای قرن بیستم، رصدگران خبره چشمی آبه اورتوسکوپیک (Abbe Orthoscopic) چهار عنصره با میدان دید حدود ۴۵ درجه را ترجیح می‌دادند. چشمی‌های ارفل (Erfle) با ۵ عنصر اپتیکی میدان دیدی تا ۶۰ درجه عرضه می‌کردند اما با تلسکوپهای بازتابی سریع که در دهه ۸۰ میلادی متداول شدند، کارایی ضعیفی داشتند. اما امروزه طراحان چشمی به یاری شیشه‌های جدید و کوتینگ‌های (Coating) موثر، می‌توانند عناصر زیادی را در چشمی‌هایشان استفاده کنند. نتیجه، گونه جدیدی از چشمی‌های فوق گسترده (Ultrawide Field) است که میدان دید ۱۰۰ درجه‌ای دارند و با تلسکوپهای سریع هم خوب کار می‌کنند.

 

ویژگی دیگر چشمی‌ها، میدان دید ظاهری‌شان(Apparent Field Of View / AFOV)  است که این اواخر توجه زیادی را به خود جلب کرده. چشم ما دو لبه‌ی میدان دید را تحت زاویه‌ای می‌بیند که به آن میدان دید ظاهری می‌گوییم. میدان دید چشمی‌هایی که طراحی ساده دارند حدود ۴۵ تا ۵۰ درجه است.

شیشه‌های جدید، رایانه‌های قوی و پوششهای فوق موثر که انعکاس نور را به حداقل می‌رسانند، دنیای جدیدی را به روی طراحان چشمی گشوده‌اند. با اضافه شدن عناصر اپتیکیِ بیشتر به چشمی، بدون از دست دادن کیفیت، چشمی‌های جدید به میدان دید ظاهری ۱۰۰ درجه رسیده‌اند. اکنون بجای تماشای جهان از دریچه‌ای کوچک، می‌توانیم آنرا از پنجره ببینیم.

 

اصول بنیادی چشمی ها

تلسکوپ در صفحه کانونی خود تصویری حقیقی تشکیل می‌دهد. اگر تلسکوپ‌تان را به سوی ماه بگیرید و صفحه کاغذی را در انتهای مقرِ خالیِ چشمی بگیرید، می‌بینید که تصویر ماه بر روی کاغذ می‌افتد. با عقب و جلو بردن صفحه کاغذ می‌توانید تصویر ماه را کانونی کنید و جایی که تصویر کانونی شد، صفحه‌ی کانونیِ تلسکوپ است.

 

گشودگی یا قطر چشمی

میدان دید واقعی هر چشمی توسط گشودگیِ مسدودگرِ چشمی و فاصله کانونی تلسکوپ تعیین می‌شود. همانطوری که اینجا دیده می‌شود قطر مسدودگر چشمی توسط قطر حلقه‌ای که پیش از عدسیِ شیئیِ چشمی قرار داده شده تعیین می‌شود. بعضی طراحان چشمی، آنرا در میان اجزا اپتیکی چشمی قرار می‌دهند. اما محدودکننده‌ی اصلی اندازه‌ی مسدودگر در هر نوع طراحی، قطر لوله چشمی است. به همین دلیل است که در سالهای اخیر چشمی‌های ۲ اینچی پرطرفدار شده‌اند.

 

با دانستن اینکه در صفحه کانونی چه اتفاقی می‌افتد می‌توانیم چشمی‌ها را بهتر بشناسیم. بیاییم سحابی موردعلاقه من یعنی سحابی پرده را در نظر بگیریم. قطر ظاهری کل این سحابی حدود ۲.۷۵ درجه است. در تلسکوپی با فاصله کانونی ۶۰۰ میلیمتر تصویر حقیقی سحابی در صفحه کانونی ۲۹ میلیمتر می‌شود . اگر فاصله کانونی را دوبرابر کنیم (۱۲۰۰ میلیمتر) اندازه سحابی نیز دو برابر شده و به ۵۸ میلیمتر می‌رسد.

زمانی که تصویر کانونی (فوکوس) شده‌ای را از میان چشمی تلسکوپ تماشا می‌کنید، صفحه کانونی تلسکوپ و صفحه کانونی چشمی بر هم منطبق شده‌اند. اگر به انتهای چشمی‌های ساده مانند چشمی پلوسل نگاه کنید، حلقه ای با لبه تیز قبل از عدسی شیئی چشمی می‌بینید که کار مسدودگر یا دیافراگم را انجام می‌دهد. این مسدودگر درست در صفحه کانونی چشمی قرار داده شده تا وقتی به درون چشمی نگاه می‌کنید لبه‌های میدان دید شارپ و تیز باشد. فاصله کانونی (Focal Lenght) تلسکوپ و قطر (گشودگی) مسدودگر (Field Stop) تعیین کننده میدان دید واقعی (True Field of View – TOFV) است. میدان دید واقعی، مقداری از آسمان است که از درون چشمی آنرا می‌بینید (در بعضی چشمی‌های پیچیده، مسدودگر در میان عناصر اپتیکی چشمی قرار دارد).

عامل محدودکننده‌ی قطر مسدودگر، قطر لوله چشمی ا‌ست. بیشینه اندازه‌ی قطر مسدودگر چشمی‌های ۱.۲۵ اینچی، حدود ۲۷ میلیمتر است. در تلسکوپی با فاصله کانونی ۶۰۰ میلیمتر، گشودگی ۲۷ میلیمتر حدود ۲.۶ درجه از آسمان را پوشش می دهد که برای دیدن کل سحابی پرده کفایت نمی‌کند. از سوی دیگر بیشینه گشودگی چشمی‌های ۲ اینچی حدود ۴۶ میلیمتر است و ۴.۴ درجه از آسمان را پوشش می‌دهند که به خوبی کل سحابی پرده را نمایش می‌دهد. تجربه ثابت کرده که دیدن این منظره در زمینه آسمان تاریک بسیار لذت بخش‌ست.

در تلسکوپی با فاصله کانونی ۱۲۰۰ میلیمتر حتی چشمی ۲ اینچی هم نمی‌تواند کل سحابی پرده را یکجا نشان دهد. گذشته از اینها، اکثر طراحان چشمی‌ها اجازه نمی دهند که گشودگی چشمی‌شان به اندازه حداکثر قطر چشمی باشد و در بسیاری از موارد گشودگی چشمی نسبت کوچکی از قطر لوله چشمی است.

میدان دید ظاهری وابسته به میدان دید واقعی است. بین دوچشمی با فاصله‌های کانونی یکسان، آن چشمی که میدان ظاهری بزرگتری دارد، مسدودگر بزرگتری هم دارد و بنابراین میدان واقعی بزرگتری هم دارد. برای مثال با استفاده از مشخصات چشمی‌ها که در اینترنت می‌توان یافت من چشمیی با فاصله کانونی ۸ میلیمتر و میدان ظاهری ۵۰ درجه یافتم که گشودگی مسدودگرش (Field Stop) 6.5 میلیمتر بود. همچنین چشمی دیگر ۸ میلیمتریی یافتم که میدان ظاهری‌اش ۱۰۰ درجه و گشودگی مسدودگرش ۱۳.۹ میلیمتر بود. چشمی با میدان ظاهری ۱۰۰ درجه حدود ۴.۵ برابر آسمان بیشتری را در هر بار نگاه نشان می‌دهد.

میدان دید واقعی مجموعه تلسکوپ و چشمی را با تقسیم میدان ظاهری چشمی بر بزرگنمایی می‌توان بدست آورد که البته دقت مناسبی ندارد. برای محاسبه دقیقتر، گشودگی چشمی مورد نیازست. میدان واقعی برحسب درجه برابر است با گشودگی چشمی تقسیم بر فاصله کانونی تلسکوپ ( هر دو با واحد یکسان) ضربدر ۵۷.۳.

چشمی‌های با بزرگنمایی زیاد و میدان ظاهری گسترده می‌توانند میدان واقعی بزرگتر یا برابری را نسبت چشمی با بزرگنمایی کمتر و میدان ظاهری کوچکتر تولید کند. به عنوان مثال چشمی‌های ۳۲ و ۲۰ میلیمتر وجود دارند که گشودگی هر دو ۲۷ میلیمتر است. اولی میدان ظاهری ۵۰ درجه دارد و دومی ۸۰ درجه. در تلسکوپی با فاصله کانونی ۱۲۰۰ میلیمتر، چشمی اول ۳۸ برابر و دومی ۶۰ برابر بزرگنمایی خواهد داشت. اما هر دو ۱.۳ درجه از آسمان را پوشش خواهند داد. بی‌شک برتری با چشمی دارای بزرگنمایی بیشتر است.

اغلب اوقات استفاده از بزرگنمایی بیشتر در شبهای رصدی مفیدست. با افزایش بزرگنمایی، آسمانِ پس زمینه تاریکتر می شود. تصویر تلسکوپی ستاره‌ها در واقع از قرص کوچکی تشکیل شده که حلقه‌های کم نوری آنها را احاطه کرده. بزرگنمایی تا جایی مفید است که چشمتان شروع به تفکیک این قرص نکرده و ستاره به شکل نقطه باقی مانده و تاریکتر شدن پس زمینه آسمان به تفکیک ستاره‌های کم نورتر کمک کند.

با افزایش بزرگنمایی، اجرام گسترده‌تر مانند سحابی‌ها هم همزمان با پس زمینه آسمان گسترده می‌شود بنابراین کنتراست تصویر تغییری نمی‌کند. اما چشم اشیا کم نوری را که قسمت بزرگی از شبکیه را پوشانده‌اند بی‌درنگ درک می‌کند و می‌بیند. به همین دلیل مغر فکر می‌کند کنتراست تصویر افزایش یافته. بنابراین استفاده از بزرگنمایی بیشتر برای اجرام کم نور عموما باعث بهتر دیده شدن آنها می‌شود.

در روزی آفتابی روی تلسکوپ‌تان چشمی کم توانی (بزرگنمایی کم) بگذارید و آنرا به طرف آسمان آبی یا دیواری با رنگ یکدست و روشن نشانه بروید. چشمتان را کمی از چشمی دور کنید و به قرص نور کوچکی که بالای عدسی چشمی شناورست توجه کنید. این مردمک خروجی (Exit Pupil) است. این تصویری کوچک از گشودگی دهانه تلسکوپ است و دو مشخصه مهم دارد، قطر و فاصله با عدسی چشمی. هنگام رصد، مردمک چشم باید با مردمک خروجی چشمی بر روی هم منطبق شوند.

قطر مردمک خروجی را بزرگنمایی و قطر دهانه تلسکوپ، تعیین می‌کنند. برای محاسبه قطر مردمک خروجی، قطر دهانه تلسکوپ را بر بزرگنمایی تقسیم کنید. به عنوان مثال تلسکوپی ۸ اینچی (۲۰۰ میلیمتر) با بزرگنمایی ۵۰ برابر، مردمک خروجی ۴ میلیمتر دارد. میانبری ساده برای محاسبه مردمک خروجی، تقسیم فاصله کانونی چشمی بر نسبت کانونی تلسکوپ است.

چون مردمک خروجی، تصویر گشودگی دهانه تلسکوپ است، کاستن از آن برابر با کاستن قطر دهانه تلسکوپ است. این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که مردمک خروجی، بزرگتر از مردمک چشم باشد. این وضعیت زمانی رخ می‌دهد که از بزرگنمایی‌های خیلی کم استفاده می‌کنید و در نتیجه مردمک خروجی بزرگ می‌شود. اما هنوز تصویر حاصل، باوجودی که از تمام گشودگی تلسکوپ استفاده نمی‌شود، روشنترین حد ممکن در آن بزرگنمایی را دارد. برای حداقل بزرگنمایی در تلسکوپهای شکستی هیچ محدودیتی وجود ندارد. اما در همه بازتابی‌ها و کاسگرین‌ها به دلیل وجود مسدود کننده‌ای مرکزی، حداقل بزرگنمایی محدودیت دارد.

آیا تاکنون وقتی برای معاینه چشم رفته‌اید، مردمک چشمتان را با ریختن قطره بزرگ کرده‌اند؟ اگر اینطور بوده متوجه شده‌اید که توان چشم برای تفکیک جزئیات با مشکل مواجه می‌شود. من یک بار دوربین دوچشمی ۴۲×۷ با مردمک خروجی ۶ میلیمتر را هنگام معاینه چشم با خود بردم. با مردمکهایی که کاملا گشوده بودند نمی توانستم تصویر کانونی دقیقی بدست آورم زیرا زمانی که مردمک بسیار گشوده باشد چشم درست کار نمی‌کند. بینایی ما با مردمک ۳-۲ میلیمتر بهترین عملکرد را دارد زیرا در این حالت فقط از بخش مرکزی عدسی چشم استفاده می‌شود. این خود دلیل دیگری ست که چرا بزرگنمایی بالاتر (و به همراه آن مردمک خروجی کوچکتر) برتری محسوب می شود.

 

فاصله آسایش چشمی

همان طور که در متن توضیح داده شده فاصله آسایش چشمی، فاصله بین عدسی چشمی و مردمک خروجی آنست. مردمک خروجی جایی قرار دارد که چشم شما باید آنجا قرار بگیرد تا کل میدان دید را ببیند. افراد زیادی فاصله آسایش بزرگتر را ترجیح می دهند به ویژه اگر در هنگام رصد با تلسکوپ از عینک استفاده کنند.

 

مشخصه مهم دیگر هر چشمی فاصله آسایش (Eye Relief) آن است. فاصله‌ مردمک خروجی از عدسی چشمی، فاصله آسایش است. در کل، این فاصله هرچه بیشترباشد، بهتر است. به ویژه اگر هنگام رصد از عینک استفاده می‌کنید. زیرا به فاصله آسایش کافی نیازمندید تا چشمتان را همراه عینک در محل مردمک خروجی قرار دهید. اگر چشمتان از مردمک خروجی فاصله داشته باشد باشد نمی‌توانید تمام میدان دید را ببینید. این‌که به چه مقدار فاصله آسایش نیازمندید بستگی به ساختار صورت و عینک‌تان دارد. چشمی‌هایی که فاصله آسایش زیادی دارند تمیزتر می‌مانند و کمتر مستعد تشکیل شبنم در شرایط آب‌وهوایی سرد هستند. زیرا چشم دورتر قرار می‌گیرد و رطوبت چشم هم دورتر از عدسیِ چشمیِ سرد قرار می‌گیرد. در گذشته چشمی‌های دارای فاصله کانونی کوتاه (دارای بزرگنمایی زیاد)، اغلب فاصله آسایش بسیار کمی هم داشتند اما طراحی‌های جدید در این زمینه بهترند.

 

قبل از خرید امتحانش کنید

وقتی که نظر دیگران را درباره چشمی‌هایشان می‌پرسید اغلب با این موضوع روبرو می‌شوید که بیشتر افراد درباره انتخاب و خریدشان بسیاراحساساتی‌اند. بر همین اساس توصیه می‌کنم چشمی را که تصمیم به خرید دارید خودتان آزمایش کنید. منجمان آماتور اغلب خوشحال می‌شوند که تجهیزات‌شان را اشتراک بگذارند، بنابراین در شبهای رصدی تنوع گسترده‌ای از ابزارهای رصدی را می‌توانید بیابید.

چشمی‌هایی را بیازمایید که شاخص‌های مناسب شما و تلسکوپتان دارند. به عنوان مثال من آسایش بیش از ۱۲ میلیمتر را می‌پسندم در حالی که دیگران خیلی برای‌شان مهم نیست. و چشمی‌های با میدان ظاهری فوق گسترده (ultra-wide) برای همه مناسب نیستند به ویژه اگر قیمت فوق گستره‌شان را هم در نظر بگیریم.

شش نوع چشمی مختلف تلسکوپ

گرچه فاصله کانونی چشمی‌ها شاخص اصلی آنهاست که میزان بزرگنمایی را تعیین می‌کند، اما امروزه تنها یکی از فاکتورهایی است که رصدگران باید برای خرید در نظر داشته باشند. این شش چشمی همگی فاصله کانونی تقریبا برابری دارند اما میدان ظاهری و واقعی آنها بسیار متفاوت است (گذشته از قیمتهای متفاوتشان).

 

بیشتر آماتورها به این نتیجه رسیده‌اند که ۳ چشمی برای رفع نیازهای پایه‌ای کفایت می‌کند. یک چشمی با میدان واقعی گسترده که برای رصد خوشه‌های ستاره‌ای باز و سحابی‌ها مناسب است. دیگری با مردمک خروجی ۲ میلیمتر که توان مناسب برای رصد اجرام اعماق آسمان را در اختیارتان می‌گذارد. و چشمی سوم با مردمک خروجی ۱ میلیمتر که برای رصد جزئیات ماه و سیارات تا جایی که تلسکوپتان توان داشته باشد به کار می‌آید. اما در نظر داشته باشید که آشفتگی‌های جوی موجب ایجاد محدودیت در بزرگنمایی می‌شود. در اکثر مناطق شمالی ایالت نیویورک، بزرگنمایی بیش از ۲۵۰ به ندرت قابل استفاده است. اما در مناطقی دارای دید (Seeing) مناسب، استفاده از بزرگنمایی‌های بالا بسیار لذتبخش است.

احتمالا زمانی که فهمیدید علاقه رصدیتان چیست و تلسکوپ‌تان چه می‌تواند نشان دهد، تمایل پیدا می‌کنید که تعداد چشمی‌هایتان را افزایش دهید. اگر رصد اجرام اعماق آسمان نظرتان را جلب کند، گسترده‌ترین میدان ظاهری را در نظر بگیرید. اگر علاقمند رصد سیارات شده‌اید چشمی‌های با مردمک خروجی ۰.۸ تا ۰.۵ میلیمتر را در نظر بگیرید تا بتوانید در شبهای رصدی مناسب، حداکثر جزئیات را ببینید. امروزه چشمی‌های زوم (بزرگنمایی متغیر) مناسبی نیز عرضه شده‌اند که امکان رسیدن به مناسبترین بزرگنمایی را فراهم می‌کنند.

چشمی های براق نو همیشه وسوسه کننده باقی می‌مانند و اگر به دنبال مناسبترین چشمی هستید، تنها نخواهید بود. اما به خاطر داشته باشید که بهترین چشمی آنست که نور ستارگان را گِرد آورد و نه گَردوغبار اتاق را.

 

منبع

ستاره‌شناس آماتور، معلم نجوم، فیزیک‌دان و کارشناس رایانه
  • instagram

دیدگاهتان را بنویسید

آخرین مطالب