Советы по выбору окуляров к различным телескопам

На сегодняшний день огромное количество всевозможных компаний занимаются выпуском самых разнообразных окуляров, которые привлекают внимание покупателя не только своей красотой,  размерами  и дизайном, но и разнообразием цен. Многие  бюджетные  телескопы  изначально  доукомплектовываются  некоторыми  окулярами  и  линзами  Барлоу  с  целью  возможности  выполнения первоначальных  наблюдений. Такое  огромное  разнообразие  продукции,  зачастую,  ставит  многих  владельцев  телескопов  в  тупик. Особенно  это  сказывается  при  выборе  окуляров  начинающими  любителями  астрономии,  которые  в  силу  недостаточного  количества  знаний  ошибаются  при  покупке  окуляров  к  бюджетным  телескопам.  С  целью  возможности  реализации  самых  разнообразных  увеличений  на  телескопах  необходим  некоторый  объем  теоретических  знаний  и  четкое  понимание  работы  телескопа  и  его  возможностей  и  особенностей. Так как не заблудиться в огромном ассортименте и выбрать хороший и действительно нужный окуляр?  Об  этом  и  пойдет  речь  в  данной  статье.

Наличие  необходимой  информации

Итак, всё начинается с покупки самого телескопа. Как  известно,  телескопы  бывают  трех  видов: телескопы-рефракторы, телескопы-рефлекторы и  зеркально-линзовые  телескопы. Всех  их  объединяет  наличие  объектива  определенного  диаметра,  который  имеет  свое  определенное  фокусное  расстояние.  Эти  два  параметра  (диаметр  объектива  и  его  фокусное  расстояние)  являются  основными  и  во  многом  предопределяют  возможности  телескопа, о которых  речь пойдет  ниже.

Первым делом, перед окончательным решением о покупке телескопа, необходимо найти как можно больше информации, мнений и отзывов по интересующей модели, сопоставить все "за" и "против", все положительные и отрицательные мнения, преимущества и недостатки. Здесь пригодится и интернет, и советы знакомых и друзей, если они этим занимаются, и советы консультантов-продавцов в магазине. Кроме  этого,  существует  список  известных  телескопов,  которые  имеют  существенные  недостатки  и  не  рекомендованы  к  покупке. Ознакомиться  со  списком можно  здесь.  Также  имеются  телескопы,  которые,  наоборот - рекомендованы  к  покупке,   так  как  выполнены  достаточно  качественно  и  проверены  временем.  Ознакомиться  с  данным  списком  можно  здесь.

Стоит  отметить, что мнение продавца лучше  всего выслушать в последнюю очередь, непосредственно перед покупкой,  предварительно  собрав  необходимую  информацию. Наличие нужной и полезной информации от разных источников, дальнейшее общение с продавцом по  поводу  выбора  той  или  иной  модели  телескопа становится проще: мы знаем о покупаемом телескопе практически всё, если не всё - все  его  положительные  и  отрицательные  стороны. И слушая мнение продавца, мы сравниваем нужную нам информацию и можем попутно спросить у собеседника  разные  дополнительные  вопросы. Чем больше на руках информации, тем меньше шансов приобрести "кота в мешке" и больше шансов купить достойный инструмент. Достойный инструмент чаще других покупают и он пользуется  бОльшим спросом.

Параметры  телескопа

Теперь разберёмся с параметрами телескопа - самым важным моментом, от которого, как уже было сказано выше, во многом  предопределяются  возможности  телескопа. В качестве примера возьмем телескоп Sky Watcher 1309 EQ2. Это классический рефлектор Ньютона со сферическим главным зеркалом с диаметром ( D ) 130мм и фокусным расстоянием ( F ) 900мм.

D - диаметр апертуры (главного зеркала у рефлекторов или линзы у рефракторов). F - фокусное расстояние, расстояние от поверхности главного зеркала или линзы до места соединения лучей в одной точке - точке фокуса, через  которую  проходит  фокальная  плоскость.

Эти два параметра самые главные и все дальнейшие расчёты будут, так или иначе, исходить из них. Следующие параметры это светосила и относительное отверстие. Под относительным отверстием телескопа понимают отношение диаметра апертуры к её фокусному расстоянию

Относительное  отверстие (светосила  телескопа) = D\F.

Светосила телескопа - это способность апертуры рассеивать входящий световой поток. Чем больше относительное отверстие, тем более светосильный будет телескоп! При расчёте параметров телескопа Sky Watcher 1309 относительное отверстие получится 1/7, то есть телескоп является универсальным, так как он подходит и для наблюдения планет и для наблюдения объектов далёкого космоса - Deepsky. Рассмотрим другие модели, например Sky Watcher 130650: D = 130mm, F = 650mm, относительное отверстие D\F = 1/5, телескоп более светосильный, чем 1309! Ещё пример Sky Watcher BKP 2008 OTA: D = 200mm, F = 800mm, относительное отверстие D\F = 1/4, ещё светосильнее предыдущих! Этот телескоп подойдёт больше для фотографирования объектов, чем для визуальных наблюдений. Это следует помнить: чем больше светосила, тем больше телескоп приспособлен к фотографированию и меньше к визуальным наблюдениям! Как правило, телескопы со  светосилой 1/4 и 1/5 это "фотографические  телескопы", менее светосильные  от  1/6 до 1/10 - "универсальные", а  начиная  со  светосилы  1/10 - "планетные".

У светосильных телескопов с большой апертурой главное зеркало желательно чтобы было параболическим! Также желательно обращать внимание на наличие встроенного корректора. Телескопы с корректорами встречаются редко, но лучше всего избегать такие модели. Вот один из примеров. Телескоп Celestron PowerSeeker 127EQ имеет сферическое зеркало при истинном фокусе главного зеркала F - 450мм. Для увеличения фокусного  расстояния  главного  зеркала  и подавления  сферической  аберрации  в данном телескопе применён корректор. Из-за наличия корректора нет необходимости делать длинную трубу телескопа, поэтому труба телескопа такая короткая, всего 51см. Корректор, стоящий внутри фокусера, поднимает фокусное  расстояние  главного  зеркала до 1000мм, но из-за его присутствия изображение и его качество в этой модели катастрофически падают. Одним словом, при расчёте параметров необходимо проявлять внимание, заранее узнавать все особенности той или иной модели, спросить советы у знающих людей.

Кроме  этого,  не  мало  важными  характеристиками  телескопов  являются  максимальное  полезное  увеличение, минимальное  рекомендуемое  увеличение,  критерий  рэлея  и  предел  Дауэса. Максимальное  полезное  увеличение - величина, которая  показывает максимально  возможное  предельное  увеличение  телескопа,  при  котором  еще  сохраняется  возможность  выполнения  наблюдений  без  искажений. При превышении максимального  полезного  увеличения (это можно сделать, неправильно  подобрав  окуляр) в  телескоп наблюдается дифракционная картина на краях изображения, что приводит к принципиально неустранимым искажениям. Максимальное  полезное  увеличение  телескопа  находится  по  формуле:

Максимальное  полезное  увеличение = 2 * D,

где  D - диаметр  апертуры.

Например, для телескопа Sky Watcher BK 1309 EQ2 максимальное полезное увеличение будет равно 260 крат. Вообще, понятие 2D характеризует работу телескопа при идеально тёмном небе, идеально спокойной атмосфере и идеально настроенном и остывшем телескопе. Но на самом деле таких условий добиться крайне трудно, поэтому этот показатель, как правило, несколько ниже. Например, для пригорода он равен 1.4D, для города - 1.2D - 1.3D. Это означает, что засветка вблизи городов и в самом городе, неспокойные тепловые влияния атмосферы снижают максимальное полезное увеличение телескопа. Также существует минимальное рекомендуемое увеличение телескопа, которое можно посчитать по формуле:

Минимальное рекомендуемое увеличение телескопа = D\6,

где D — диаметр апертуры.

Например, для телескопа Sky Watcher BK 1309 EQ2 минимальное рекомендуемое увеличение будет  составлять 21 крат. Зачастую, такое увеличение называют равнозрачковым. Использование меньшего увеличения нецелесообразно, так как световой пучок из окуляра будет большего диаметра, чем зрачок глаза наблюдателя  и часть света  будет попросту проходить мимо глаза. Критерий Рэлея и  предел  Дауэса определяют возможность телескопа разрешать два близких точечных источника света (звезд). Разрешающей способностью телескопа называется наименьший различимый угол между двумя линиями, направленными на два точечных объекта, таких, как две тесно расположенные звезды. Чем выше разрешение телескопа, тем более подробно можно наблюдать изображение объекта.

Критерий  Рэлея  =  140”/D,

Предел Дауэса =  116”/D,

где D- диаметр апертуры.

Например, для телескопа Sky  Watcher BK 1309 EQ2  критерий  Рэлея  будет  составлять 1,07 угловых секунд. Для  этого  же  телескопа  предел Дауэса  будет  составлять  0,89 угловых  секунды. То  есть  данный  телескоп способен  разрешать  двойные звезды,  расстояние  между  которыми  составляет 0,89 угловых секунды. Чем  меньше  апертура, тем  меньшими  будут  критерий  Рэлея  и  предел  Дауэса,  а  чем  апертура  телескопа будет  больше, тем более  тесные  звезды  телескоп  будет  способен  различить.    

Оптические схемы окуляров

На сегодняшний день существует множество разновидностей окуляров по своему устройству и назначению. И практически у любого любителя астрономии и наблюдений есть свои методики выбора окуляров, все они хороши по-своему. Однако, перед покупкой окуляров следует знать некоторые их особенности. Самыми распространенными типами оптических систем окуляров сегодня являются: окуляры системы Плёссла, Кельнера, АББЕ, Рамсдена, Эрфле, Наглера и некоторых других.

Оптика окуляров Плёссла представляет собой две симметричные линзы, разделенные промежуточным кольцом. Зачастую, такой тип окуляров так и называют "симметричными". Разновидностей этого типа окуляров достаточно много, например, распространённые сегодня симметричные четырёхлинзовые окуляры. Оптическая схема окуляров Кельнера несколько иначе, чем у системы Плёссл. Схема в большинстве случаев состоит из нескольких несимметричных линз, разделённых промежуточным кольцом. Как правило, глазная линза представляет собой склейку из двух линз, внутренняя линза - одиночная цельная. Поэтому, чаще всего встречаются трёхлинзовые окуляры. Окуляры Sky Watcher Super 25mm являются типичным примером окуляров системы Кельнера, которыми снабжаются покупаемые телескопы серии Sky Watcher.

Окуляр системы Плёссла VIXEN NPL 6mm (слева). 4 элемента в 2х группах.

Окуляр системы Кельнера Sky Watcher Super 25mm (посередине). 3 элемента в 2х группах.

Окуляр системы АББЕ Baader Planetarium Genuine Ortho 6mm (справа). 4 элемента в 2х группах

Окуляры с оптической системой АББЕ представляют собой четырёхлинзовую систему, состоящую из одиночной собирающей плоско-выпуклой глазной линзы и склейки из трёх линз. Такая комбинация даёт малую дисторсию (поэтому чаще всего такую систему называют ортоскопической) и прекрасное качество получаемого изображения. Окуляры с оптической системой Наглера представляют собой многолинзовую систему, состоящую из склеенной рассеивающей линзы, которая располагается внутри барреля, а также групп собирающих линз, разделённых промежуточными кольцами. На этом принципе построено большинство окуляров с широкими полями зрения и вынесенными зрачками.  Многолинзовые системы, на примере Наглера, применяются в большинстве современных дорогих окуляров, благодаря чему данные  окуляры  имеют  высокое качество изображения с минимальными потерями, большое поле зрения и вынос выходного зрачка присущи практически всем окулярам этих групп. Сегодня можно встретить большое и разнообразное количество таких многофункциональных окуляров.

Окуляр системы Наглера Nagler TeleVue 13 мм (слева). 8 элементов в 4х группах.

Окуляр смешанной системы VIXEN NLV 6mm (посередине). 7 элементов в 4х группах.

Окуляр смешанной системы STURMAN ED Explorer 8mm (справа). 5 элементов в 3х группах.

Все эти системы окуляров дополняются многими другими функциями: функцией вынесения зрачка, которая позволяет проводить наблюдения более комфортно и позволяет наблюдать даже в очках; функцией широкоугольного, ультра и сверхширокоугольного поля зрения - размера той части неба, которую видно в окуляр; функцией переменной кратности - способности окуляра менять своё увеличение простым поворотом специального механизма.

Стоит запомнить: качество изображения, получаемого от окуляров зависит от того, сколько и какие линзы составляют его оптическую схему. Из своего опыта скажу, что чем большее количество линз содержит окуляр, тем это менее приятно сказывается при наблюдениях. Каждая простая линза вносит вклад в результативное изображение, поэтому из-за большого их количества чаще всего происходят светопотери и переотражения между линзами при переходе от одного элемента к другому, особенно при переходе границы "воздух/стекло". Группы линз разделены промежуточными кольцами, поэтому между линзами находится воздух, который является ещё одной нежелательной оптической средой. Чем меньше таких переходов и чем лучше выполнена оптика и просветление линз, включая применение низкодисперсионных и лантановых линз в окулярах, тем более высокое качество получаемого изображения формирует  тот  или  иной  окуляр. Раз  уж  речь  зашла  о  просветлении,  то  стоит  отметить,  что  наличие  просветления  линз  можно  сразу  заметить  при  покупке  окуляров.  Внимание  привлекает  оттенок  линз  окуляра,  которые в  большинстве  случаев  имеют  зеленоватые,  фиолетовые,  лиловые,  белесые и  голубые оттенки. Также  при наблюдении  в  окуляр  на  удалении  при  наличии  за  спиной  источника  света  в  глаза  бросается  несколько  ярких  цветных  точек, переливающихся  в  линзах  окуляра - бликов  от  отражения  от  той  или  иной  линзы. Наличие  зеленоватого, белесого, фиолетового, лилового  оттенков  свидетельствуют  о  полном  многослойном  просветлении  линз,  наличие  голубоватого  оттенка  свидетельствует  об  однослойном  просветлении  линз.  Также  встречаются  окуляры, которые  не  имеют  никаких  оттенков  на  линзах - в  таких  окулярах  или  линзах  Барлоу  просветление  отсутствует,  что  негативно  сказывается  на  цветопередаче  и  контрастности  изображения, а  также  на  подавлении бликов и итоговом светопропускании  окуляров  и  линз  Барлоу.

Однако, это одна сторона медали. Есть ещё и другая сторона - чем меньше линз и более проста оптика, тем более бедное изображение получается в итоге. Это касается штатных и дешёвых окуляров с самым низким качеством оптики, начиная от пластиковых линз, неточностью их посадки и заканчивая некачественным или вообще отсутствующим просветлением,  а  также  отсутствием  чернения  торцов  линз. Поэтому многие производят замену всей оптики на более продвинутую и дорогую.

Выбор окуляров по увеличениям

Итак, переходим к увеличениям, которые дают окуляры. Выбирая окуляр и всматриваясь в его название можно также прочесть и его фокусное расстояние, которое указано на  самом  окуляре  в миллиметрах, например Celestron Omni 6mm, Vixen NPL 10mm, Celestron X Cel LX 5mm, DeepSky Plano  6,5mm.  Для того, чтобы узнать, какое увеличение даст телескоп с тем  или  иным окуляром необходимо фокусное расстояние объектива F (главного зеркала или линзы) разделить на фокусное расстояние окуляра f:

Увеличение  телескопа = F/f ,

где F - фокусное  расстояние  апертуры, f - фокусное  расстояние  окуляра.

Например, увеличение  телескопа  Sky Watcher  BK 1309 EQ2 с установленным  на  нем  окуляром  Celestron Omni 6mm  составит 150 крат (900мм/6мм),  увеличение  телескопа  Sky Watcher  BK 1309 EQ2 с установленным  на  нем окуляром  Vixen NPL 10mm  составит  90  крат.  Увеличение  телескопа  Sky Watcher  BK 1309 EQ2 с установленным  на  нем окуляром  Sky Watcher Wide Angle 2,5mm  составит  360 крат, при  максимальном  полезном  увеличении  для  данного  телескопа  не  более  260 крат. При сопоставлении  полученных результатов с максимальным полезным увеличением телескопа, можно  увидеть,  что  окуляры Celestron Omni - 6mm и Vixen NPL 10mm будут смело работать с данным телескопом, давая в первом случае среднее увеличение для планет, во втором случае - проницающее увеличение для обзорных наблюдений планет и более детальных наблюдений Луны и объектов дальнего космоса. А вот окуляр Sky Watcher Wide Angle 2,5mm для этого телескопа не подходит, так как его увеличение на данном телескопе выходит за пределы максимально возможного увеличения на 100 крат.

Зная диаметр  апертуры, можно определить, какие окуляры необходимы для того или иного телескопа. Для телескопа необходим поисковый окуляр, проницающий окуляр, окуляр среднего увеличения, окуляр большого и максимального увеличения. Для начинающих наблюдателей я рекомендовал бы иметь хотя бы три из выше описанных вариантов: поисковый, средний и большой. Остальные можно при желании приобрести, если окажется, что не хватает какого-то определённого увеличения или увеличений.

Расчёт окуляров выполняется из отношений:

поисковый окуляр - D/6;

проницающий -       D/2;

средний  -               от  D/1,4  до  1D;

большой -               от  1,2D до  1,6D;

максимальный -      2D.

Как уже говорилось, больше  максимального  полезного  увеличения  2D и меньше, чем  минимальное  рекомендуемое  увеличение D/6 телескоп нормально и отчётливо не покажет. Например, для телескопа Sky Watcher 1309 EQ2 необходимые окуляры  из  приведенных  выше  простых  вычислений  получим:

поисковый окуляр -  21 крат (D/6),

проницающий -        65 крат (D/2),

средний -                от 93 крат (D/1,4) до 130 крат (1D),

большой -               от 150 до 210 крат ( от 1,2D до 1,6D ),

максимальный -      260 крат ( 2D ).

При необходимости можно заменить часть увеличений с помощью линзы Барлоу. Для других телескопов расчёт параметров и увеличений аналогичен. Главное знать диаметр апертуры D, её фокусное расстояние F и фокусное расстояние выбираемого окуляра f. Данные расчёты необходимо производить до покупки окуляров, а не после, во избежание покупки окуляра, дающего увеличение, выходящее за пределы возможностей телескопа.

Выбор окуляров по размеру и выносу выходного зрачка и полю зрения

Ещё одним важным моментом, характеризующим работу окуляров, можно назвать размер выходного  зрачка и  поле  зрения  окуляра.  Поле зрения окуляра - это величина, которая показывает, насколько большую часть звёздного неба можно увидеть в окуляры различной кратности. Поле зрения бывает двух видов - истинное  поле  зрения  FOV`, которое даёт телескоп вместе с окуляром, и собственное поле зрения окуляра FOV, которое зачастую написано на нём в виде символов SWA, UWA или в других сочетаниях букв. Зная это собственное поле  зрения  окуляра, можно  рассчитать  истинное  поле  зрения  телескопа:

FOV` = FOV /(увеличение телескопа),

где FOV' - истинное  поле  зрения  телескопа,

FOV - поле  зрения  окуляра.

Истинное поле зрения телескопа примерно бывает равным от 0,1° до 2,1°. Например, для окуляра STURMAN ED Explorer 8mm 60° при использовании на телескопе Sky Watcher 1309 EQ2 истинное поле зрения  телескопа  будет равно:

Увеличение  телескопа = 900мм / 8мм = 112,5 крат;

FOV` = 60° / 112,5 крат  = 0,53°.

Итак, получен угловой размер в градусах определённого участка неба, который можно увидеть в этот окуляр с данным телескопом.  Чтобы увидеть всё поле зрения необходимо знать расстояние от наружной линзы окуляра до той точки, где должен находиться зрачок глаза. Это расстояние и есть вынос выходного зрачка. Вынос зрачка задаётся самим окуляром, но, как правило, он составляет где-то от 2 до 15 - 20 миллиметров, но не более 25мм и лучше всего, когда он равен 6 мм. Например, у всё того же окуляра STURMAN ED Explorer 8mm он не превышает 13 миллиметров, у VIXEN NLV 6mm - 20мм.

Наверное, все знают, что зрачок глаза человека имеет свойство увеличиваться либо уменьшаться в зависимости от степени окружающего света. Так вот, в ночное время при полной темноте диаметр зрачка, как правило, не превышает больше, чем  6  миллиметров. Также в полной освещённости диаметр зрачка не бывает менее 0,5 миллиметров. Поэтому, существует ещё и такое понятие как размер выходного зрачка телескопа. Всё дело в выборе увеличений окуляров. Как уже говорилось, не желательно использовать окуляр с отношением менее D/6. Дело в том, что это отношение подразумевает под собой равнозрачковый окуляр - окуляр с диаметром выходного зрачка равным человеческому зрачку, полностью адаптированному к полной темноте. Если выбирать окуляр с отношением менее D/6, то слишком малое увеличение телескопа даст размер выходного зрачка таким, что он просто будет более 6 мм, то есть больше человеческого зрачка, вызывая отсечение изображения по краям и дискомфорт при наблюдениях. Так как же рассчитывается размер выходного зрачка телескопа? Он рассчитывается по формуле:

РВЗ = D/(увеличение телескопа);

где  РВЗ - размер  выходного  зрачка  телескопа,

D - диаметр  апертуры.

Например, для телескопа Sky Watcher 1309 EQ2 и окуляров STURMAN ED Explorer 8mm, VIXEN NLV 6mm и Sky Watcher Wide Angle 2,5mm размер  выходного  зрачка  РВЗ будет равен: в первом случае 130 / 112,5 = 1,1мм, во втором случае  130 / 150 = 0,86мм. В третьем 130 / 360 = 0,36, то есть в первых двух случаях окуляры полностью работоспособны, а вот Sky Watcher Wide Angle 2,5mm мало того, что не подходит по увеличению, тут же автоматически признаётся негодным по параметру РВЗ - менее 0,5мм.

ПРИМЕРНАЯ ТАБЛИЦА ПАРАМЕТРОВ ОКУЛЯРОВ ДЛЯ ТЕЛЕСКОПА SKY WATCHER  1309  EQ2

Вот и все расчёты. Конечно, можно ничего и не рассчитывать, но в таком случае ничему не удивляйтесь. Качество изображения и всего прочего скажет само за себя. Я же при выборе окуляров и другого оборудования перед покупкой всегда всё многократно пересчитываю и в результате полностью доволен и покупками, и эмоциями, и не забывающимися впечатлениями от увиденного!