Teleskop optyczny

Teleskop optyczny (gr. teleskopes – dalekopatrzący^[1]) – jeden z rodzajów teleskopów; przyrząd optyczny złożony z dwóch elementów optycznych: obiektywu i okularu (teleskop soczewkowy) lub z okularu i zwierciadła (teleskop zwierciadlany), połączonych tubusem. Służy do powiększania odległych obrazów. Zarówno teleskop soczewkowy, jak i teleskop zwierciadlany dają obraz rzeczywisty powiększony, odwrócony lub prosty.

Buduje się wiele rodzajów teleskopów od prostych przyrządów optycznych służących do obserwacji krajobrazu po złożone urządzenia służące w astronomii (głównie teleskopy zwierciadlane, np. Kosmiczny Teleskop Hubble’a). Znaczna większość używanych na świecie teleskopów o przeznaczeniu astronomicznym to sprzęt amatorski znajdujący się w prywatnych rękach miłośników astronomii. Hobby, jakim jest oglądanie obiektów niebieskich, zyskało w ciągu ostatnich lat również w Polsce ogromne rzesze entuzjastów, czego skutkiem jest znaczna ilość nierzadko nawet dość zaawansowanego optycznie sprzętu w rękach amatorów.

Pierwszy praktyczny teleskop został skonstruowany w 1608 roku w Niderlandach^[2], po czym został ulepszony w 1609 przez Galileusza^[3].

Teleskop optyczny umożliwia otrzymywanie wiernego (zarówno pod względem rozmieszczenia przestrzennego szczegółów, jak i rozkładu jasności), możliwie najjaśniejszego obrazu badanego wycinka nieba lub obiektu astronomicznego. Zastosowanie w teleskopie zwierciadeł lub soczewek o dużej średnicy umożliwia wychwycenie rozproszonego światła pochodzącego od odległych obiektów, dzięki czemu możliwa jest obserwacja lub rejestracja fotograficzna nawet bardzo słabo widocznych obiektów. Użycie teleskopu umożliwia również znaczne zwiększenie zdolności rozdzielczej, dzięki czemu stają się rozróżnialne obiekty (np. składniki gwiazdy podwójnej), które nieuzbrojonym okiem są widoczne jako pojedynczy obiekt.

Powstający na powierzchni ogniskowej obraz może być zarejestrowany na kliszy fotograficznej, za pomocą detektora CCD współpracującego z komputerem lub przez inne przyrządy, np. fotometry, spektrografy, umieszczone w tej płaszczyźnie lub w innym miejscu, do którego promieniowanie z płaszczyzny ogniskowej zostanie doprowadzone przez odpowiednie układy optyczne.

W zależności od tego, czy do skupienia dających obraz promieni wykorzystuje się zjawisko załamania, czy odbicia, teleskopy dzielą się na refraktory (zaopatrzone w lunetę z układem soczewek^[1]) i reflektory (zaopatrzone we wklęsłe zwierciadło)^[1], jak również teleskopy złożone wykorzystujące zarówno soczewki, jak i zwierciadła. Do obserwacji fotograficznych nieba używa się teleskopów, w których zwierciadło główne jest sferyczne, a wady optyczne obrazu są zmniejszone przez umieszczenie na drodze wiązki promieniowania asferycznej (w teleskopie zwanej kamerą Schmidta) lub wypukło-wklęsłej soczewki (menisku) w teleskopie, zwanej kamerą Maksutowa, soczewki korygującej. Gdy zwierciadła główne i wtórne mają kształt odpowiednio dobranych hiperboloid, jest możliwe uzyskanie w ognisku Cassegraina stosunkowo dużego pola widzenia wolnego od zniekształceń (układ Ritcheya–Chrétiena). Ze względu na osiągane powiększenia teleskopy są zazwyczaj wyposażone w dodatkową lunetę wizualną (szukacz), umożliwiającą odszukanie i wstępną identyfikację badanego obiektu.

Elementy optyczne teleskopu są zwykle montowane tak, by mogły obracać się wokół 2 osi. W montażach paralaktycznych jedna z osi skierowana jest na biegun nieba (oś rektascensji, godzinna), a druga jest prostopadła do niej (oś deklinacji). Specjalny mechanizm zegarowy z napędem obraca teleskop wokół osi rektascensji, kompensując pozorny ruch obrotowy nieba, dzięki czemu teleskop „patrzy” podczas obserwacji cały czas na badany obiekt. Dzięki stosowaniu komputerowych układów sterowania coraz częściej wykorzystywane są także montaże azymutalne, w których korygowane są jednocześnie obie osie – w tym przypadku żadna z nich nie jest skierowana na biegun nieba – oś azymutu wskazuje zenit, a prostopadła do niej oś – wysokość nad horyzontem.

Ze względu na zakłócający wpływ atmosfery ziemskiej, ograniczający jakość uzyskiwanych obrazów, teleskopy umieszcza się w obserwatoriach położonych wysoko w górach, jak również w przestrzeni kosmicznej (największym teleskopem kosmicznym jest umieszczony w 2021 r. na orbicie okołoziemskiej Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba). Jednak ponieważ wielkość teleskopów umieszczanych w kosmosie ograniczona jest dostępnymi środkami transportowymi, a serwisowanie ich na orbicie niezwykle skomplikowane (czego dowiodła misja teleskopu Hubble’a), od wielu lat poszukuje się innych rozwiązań, mających na celu eliminowanie zakłócającego wpływu atmosfery. Najważniejszym osiągnięciem w tej dziedzinie jest zastosowanie cienkich luster, których kształt jest w czasie rzeczywistym korygowany tak, by anulować zniekształcenia fali światła docierającej do powierzchni lustra. Systemy takie, określane jako układy optyki adaptatywnej, pozwalają obecnie w przypadku największych teleskopów, takich jak Large Binocular Telescope, osiągać rozdzielczość trzydziestokrotnie przewyższającą możliwości HST. Są jednak obszary, które wymagają umieszczenia teleskopów poza atmosferą. W szczególności całkowita nieprzezroczystość atmosfery dla promieniowania rentgenowskiego powoduje, że teleskopy rentgenowskie są umieszczane wyłącznie na sztucznych satelitach.