איך לבחור טלסקופ למתחילים, חלק 1 - איך טלסקופ עובד

לרבים שאינם עוסקים באסטרונומיה, הטלסקופ נראה מבחוץ כמו מכשיר מורכב, יקר ולא נגיש. הגישה הזו רחוקה מאוד מן האמת לפחות ברמה החובבנית. אם נוציא מהמשוואה מכשירי מדידה מדעיים וטלסקופים מחקריים, נישאר עם טלסקופים לחובבים שבבסיסם הם מכשיר די פשוט לתפעול, ובחלק מהמקרים אפילו לבניה עצמית בסגנון "עשה זאת בעצמך".

אז איך נבחר לנו טלסקופ למתחילים? 

לשם כך, הרכבנו עבורכם מדריך שאמור לכסות את כל הצדדים של בחירת טלסקופ ראשון למתחילים:

• בחלק הראשון (אותו אתם קוראים כרגע), ננסה להסביר לכם בפשטות איך טלסקופ עובד. 
• בחלק השני, נסקור בקצרה את סוגי הטלסקופים העיקריים העומדים לרשות אסטרונומים מתחילים (שוברי אור, ניוטוניים וקטדיופטריים), ומתאימים כטלסקופ ראשון
• בחלק השלישי, נעבור על תחום חשוב מאוד שלרוב לא חושבים עליו, והוא החצובה.
• בחלק הרביעי נדבר על שיקולים חשובים שונים שעלינו לשקול בבואנו לבחור טלסקופ
• בחלק החמישי ניתן המלצות לדגמי טלסקופים ספציפיים

אז אחרי ההקדמה, בואו ונתחיל בחלק הראשון ונבין את בסיס פעולתו של הטלסקופ.

חלק א - המפתח

בואו נתחיל בדוגמא קצרה:

נניח ואנו עומדים בחדר חשוך, מול קיר לבן. אנו מוציאים מן הכיס פנס, מדליקים אותו, ומכוונים אותו ישירות לקיר ממרחק של 2 מטר. מה קיבלנו? מצד אחד הפנס, עם נקודת אור חזקה ובהירה, ומצד שני עיגול גדול ועמום על הקיר ממול. ניתן ממש לדמיין איך קרני האור יוצאות מן הפנס בצורת קונוס אל הקיר ויוצרות את העיגול הגדול.

הטלסקופ עובד בצורה מאוד דומה רק הפוכה. הוא בעצם אוסף את כל האור החלש והעמום שנכנס אליו מן הפתח הקדמי ומרכז אותו בצורת קונוס לאיזור קטן, בהיר וחד, מול עינו של הצופה. הוא יכול לעשות את זה בעזרת שבירה של האור (עדשה), או החזרה שלו (מראה). על סוגי הטלסקופים נרחיב במאמר הבא. בתמונה למטה נוכל לראות איך טלסקופ שובר אור משתמש בעדשה על מנת לרכז את האור בצורת קונוס לכיוון העין:

העדשה או המראה שמשמשים לאיסוף האור נקראים "האלמנט המרכזי" (באנגלית – Objective). בגלל צורתו העגולה, אנו מודדים את גודלו של האלמנט המרכזי לפי הקוטר שלו, וזה בדר"כ יהיה גם הקוטר של הטלסקופ, הקוטר של הצינור. קוטר הטלסקופ נקרא גם "המפתח" (באנגלית – Aperture) מהמילה פתח – מה גודל פתח הטלסקופ שדרכו נכנס האור. לפעמים מודדים אותו במ"מ ולפעמים באינצ'ים. ככל שהקוטר יהיה גדול יותר, כך הטלסקופ יכניס לתוכו יותר אור ויתן תמונה יותר טובה. הסיבות לכך הן שתיים.

1. בהירות – יותר אור מרוכז לאזור אחד יתן תמונה יותר בהירה. ככל שהאובייקטים יותר עמומים וכהים, כך יש לגודל המפתח ולבהירות אפקט יותר גדול. למשל אם נרצה לצפות בירח, הרי שמדובר באובייקט מאוד בהיר, ולכן גודל המפתח יהיה זניח וניתן יהיה לצפות בו בקלות גם בטלסקופ קטן. גלקסיה לעמות זאת היא אובייקט רחוק מאוד, ולכן גם כהה ועמום ולשם כך נצטרך טלסקופ בקוטר גדול על מנת לראות אותה. טלסקופ קטן מדי פשוט לא יעמוד במשימה ויראה כתם אפור במקרה הטוב, או שמיים שחורים במקרה הפחות טוב.

2. הפרדה – כושר הפרדה של הטלסקופ הוא בעצם היכולת של הטלסקופ להפריד בין קרני האור שהוא מרכז ולייצר תמונה חדה יותר, ובמילים יותר פשוטות – רזולוציה. בדיוק כפי שמסך ברזולוציה גבוה יותר מכיל יותר פיקסלים ונותן רזולוציה גבוהה יותר ותמונה חדה יותר, אם נקביל את האור לפיקסלים, טלסקופ בקוטר גדול יותר, יאסוף יותר אור ויאפשר לנו לראות מבנים יותר מורכבים וברורים בתוך אותה גלקסיה עמומה. יש לכך השלכה נוספת – כשנרצה להגדיל אובייקטים להגדלות גדולות, כושר ההפרדה הגבוהה יאפשר תמונה חדה יותר מטלסקופ הקטן ממנו.

את ההבדלים בבהירות ובהפרדה שמביא איתו איסוף האור ניתן להמחיש בקלות. בתמונה למטה נוכל לראות צביר כדורי דרך טלסקופים בקוטר שונה. ככל שמפתח הטלסקופ גדול יותר, כך נקבל תמונה בהירה של הצביר עצמו, והפרדה ברורה יותר בין הכוכבים הבודדים בתוך הצביר.

חלק ב' - הגדלות

בואו ונחזור רגע לדוגמאת הפנס. בזמן שאנו מאירים על הקיר, אם נמשיך לצעוד אחורנית, ככל שהמרחק בינינו לקיר יגדל כך תגדל גם אלומת האור המוקרנת על הקיר. המרחק בין הפנס לקיר, ובהקבלה לטלסקופ – בין האלמנט המרכזי (העדשה או המראה) לעין, נקרא "אורך המוקד" (Focal Length). כל שאורך המוקד ארוך יותר, כך המרחק גדל ואיתו קונוס האור. כמו שאלומת האור על הקיר גדלה, כך גם התמונה המוקרנת לנו דרך הטלסקופ גדלה.

בטלסקופ עצמו, אנו צופים דרך חלק קטן הנקרא עינית. מדובר בצינור קצר המכיל סט של עדשות קטנות, ויושב בקצה קונוס האור, ודרכו אנו מסתכלים לתוך הטלסקופ. העיניות מגיעות בגדלים שונים וניתן להחליף אותן בקלות וכך לשלוט בהגדלה של התמונה. העיניות מסווגות לפי מדדים שונים, אך העיקרי שבהם הוא אורך המוקד שלהן (בדיוק כמו הטלסקופ). לכל עינית יש אורך מוקד משלה שבעצם ישפיע על אורך המוקד הכולל של הטלסקופ וכך ישנה את ההגדלה.

את גודל ההגדלה אנו נחשב בצורה פשוטה על ידי חלוקת אורך המוקד של הטלסקופ באורך המוקד של העינית – חישוב שנעשה במילימטרים. אם ניקח טלסקופ באורך של מטר, היינו 1,000 מ"מ, ונשים בו עינית של 20 מ"מ, נקבל הגדלה של פי 50. אם ניקח טלסקופ עם אורך מוקד של 1,200 מ"מ ונשים בו עינית של 10 מ"מ, נקבל הגדלה של פי 120. מכאן שככל שאורך המוקד של העינית קטן יותר, כך ההגדלה תהיה גדולה יותר.

דבר חשוב שיש לקחת בחשבון, הוא שההגדלה אינה שיקול מרכזי בבחירת טלסקופ כמו יכולת איסוף האור (המפתח, קוטר הטלסקופ) משתי סיבות עיקריות:

1. סיבה טכנית – כל טלסקופ יכול תיאורטית להגדיל לכל גודל. בהגדלה של הטלסקופ אנחנו שולטים בעזרת עיניות (החלק הקרוב לעין ודרכו מסתכלים בטלסקופ). העיניות מגיעות במגוון גדול של גדלים וניתנות להחלפה תוך כמה שניות. לכן כל טלסקופ יכול להגיע לכל הגדלה. המפתח לעומת זאת הוא קבוע ולא ניתן לשינוי. 

2. סיבה עקרונית – השאלה המרכזית היא, האם הטלסקופ יכול לספק מספיק בהירות ומספיק הפרדה (רזולוציה) כדי לתמוך בהגדלה הזו? ככל שאנו מגדילים יותר, כך האור שהטלסקופ אוסף מתפזר על יותר שטח, ולכן מאבד מהבהירות והחדות שלו. בדיוק כמו בדוגמאת הפנס – ככל שנתרחק מהקיר אלומת האור תגדל, אך גם תהיה כהה ומטושטשת יותר. 

אז כמה ההגדלה החשובה? התשובה הצפויה היא – תלוי. תלוי מה גודל האובייקט בו אנו מנסים לצפות ומה הבהירות שלו. בניגוד לאינטואציה, אנו נשאף רוב הזמן דווקא לשמור על הגדלות קטנות.יש לכך שלוש סיבות:

1. הגדלה קטנה מאפשרת לנו שדה ראיה רחב של שמיים, ותאפשר לנו למצוא אובייקטים ביתר קלות, כשאנו מחפשים אותם.
2. ככל שהאובייקט מוקטן יותר, כך התמונה שלו מרכזת את האור לשטח קטן יותר, והתמונה בהירה וחדה.
3. הרוב המוחלט של האובייקטים האובייקטים מלבד כמה בודדים (הירח, כוכבי הלכת ועוד כמה גרמי שמיים עמוקים) הם כהים מדי על מנת לאפשר איסוף אור יעיל שיאפשר הבחנה בפרטים קטנים שלהם.

סיבה נוספת וקצת פחות טכנית, היא שהתמונה המתקבלת מאובייקט המוקף במצע של כוכבים מספק ביותר. ישנם המוני אסטרונומים בעלי טלסקופים גדולים ומכובדים, שמחזיקים בנוסף גם טלסקופים קטנים יותר בעלי אורך מוקד קצר (ושדה ראיה גדול), עבור אובייקטים גדולים מדי שלא יכנסו לתמונה בטלסקופ הגדול שלהם. התמונה למטה, של צביר הפליאדות, ממחישה למה לא תמיד נהיה מעוניינים להגדיל למקסימום:

למרות שלרוב נשאף להגדלות קטנות ושדה רחב, לעיתים נרצה דווקא הגדלה גדולה. זה קורה בעיקר כאשר מדובר באובייקטים כמו כוכבים כפולים, שנרצה לראות את הרווח ביניהם, ובאובייקטים בעלי פני שטח עשירים בפרטים קטנים כמו הירח וכוכבי הלכת.

חלק ג' - מבנה הטלסקופ

לאחר שהבנו איך טלסקופ עובד במובן האופטי שלו, בואו ונבין רגע איך הטלסקופ עובד מבחינה מכנית:

חצובה – מדובר בבסיס של המערכת. הטלסקופ אינו עומד בפני עצמו וזקוק לפלטפורמה יציבה שתאפשר לו לעבוד בצורה חלקה, בלי רעידות ובלי בעיות של שיווי משקל. מתחילים רבים מתעלמים מהחצובה שכן רוב הטלסקופים למתחילים נמכרים בסט שכולל אותה. כאשר מבקשים להשתדרג, מבינים את החשיבות שלה, ולכן מפנים משאבים משמעותיים לטובת חצובה מקצועית.

גוף הטלסקופ  – לרוב, בטלסקופים קטנים מדובר בצינור המרכזי השומר על האלמנט המרכזי מצד אחד והעינית מצד שני במרחק הנכון ובציר אופטי מדוייק.

הציר האופטי – קו דימיוני הנמתח ממרכז האלמנט המרכזי (העדשה או המראה), דרך מרכז העינית ולמרכז האישון של האסטרונומ/ית. ככל שהציר האופטי מדוייק יותר, כך תהיה התמונה חדה יותר. 

כוונת / פיינדר (Finder) – שקשה מאוד עד בלתי אפשרי למצוא אובייקטים בשמיים רק על ידי כיוון הטלסקופ לשמיים. הסיבה היא שהטלסקופ מתמקד בחלק זעיר בשמיים. לשם כך יש לנו את הכוונת שעוזרת לנו למצוא דברים בשמיים, על ידי חיפוש בקנה מידה גדול יותר.

פוקוסר – המנגנון שבתוכו יושבת העינית. הפוקוסר בעצם מרחיק ומקרב את העינית לפי הצורך, על מנת לקבל תמונה חדה וממוקדת (פוקוס), וזאת תוך שמירה על הציר האופטי.

הטלסקופ אם כן, עובד בצורה מאוד פשוטה. כשאסטרונומים חובבים ירצו להשתמש בו, סדר הפעולות יראה בערך כך:

1. הקמה של החצובה ופילוס שלה על מנת שהטלסקופ יגיע לשיווי משקל ויכולת לעבוד במאמץ מינימלי.
2. הרכבת הטלסקופ על ראש החצובה.
3. איפוס הפיינדר, כך שיצביע בשמיים בדיוק לאן שמצביע הציר האופטי של הטלסקופ. למשל אם נסתכל דרך הפיינדר ונשים את שבתאי במרכזו ונראה כוכב קטנטן, כשנביט דרך העינית נוכל לראות את שבתאי ככדור גדול ומטושטש במרכז התמונה.
4. הקרבת והרחקת העינית בעזרת הפוקוסר, עד לקבלת תמונה חדה של שבתאי וטבעותיו.