Jak funguje dalekohled

Úplně jinak může fungovat dalekohled, kterým se chceme podívat na výletě do krajiny, a jinak přístroj, který nám umožní i amatérsky zachytit třeba detaily na povrchu Měsíce. Možná, že vám náš článek pomůže nejen lépe pochopit, jak dalekohledy fungují, ale i jaký si vybrat. 

Běžné dalekohledy na pozorování krajiny, tzv. triedry, jsou dalekohledy čočkové. První čočka láme světlo přicházející od vzdálených objektů a druhá čočka nám pomůže tento obraz pozorovat zvětšený. Dalekohled k fotografování Měsíce může být úplně stejný, ale také se dá pořídit takový, kde žádná čočka nebude. Najdeme v něm pouze speciálně tvarované zrcadlo a světlo jím odražené zachytíme přímo na čip fotoaparátu.  

První čočkové dalekohledy vynalezli v Nizozemsku  

Kdo opravdu dalekohled jako první vynalezl se nedozvíme, možná děti, které si u krámku s optikou hrály s čočkami, ale patent na vynález dalekohledu si podal nejrychleji Hans Lippershey. Známý je také fakt, že o vynálezu se rychle dozvěděl také italský astronom Galileo Galilei, který si rychle sestavil vlastní, který pak výrazně vylepšil. Některé se zachovaly a najdeme je v muzeu Galilea.  

Prvnímu typu dalekohledu se tedy říká holandský nebo Galileův. Objektiv tvoří čočka, které říkáme spojka. Jedná se vlastně o lupu, která má ale dlouhou ohniskovou vzdálenost (má málo dioptrií). Spojka je klasická čočka, jak si ji asi běžně představujeme, tedy nejtlustší je uprostřed a paprsky soustřeďuje do jednoho bodu – ohniska (dá se v něm zapálit papír, namíříme-li ji kolmo na Slunce).  

Obrázek č. 1: Princip chodu paprsků dalekohledem holandského typu neboli Galileovým dalekohledem. Objektiv tvoří spojka, okulár rozptylka. Obraz je vzpřímený a většinou jen několikrát zvětšený. 

Oko se přikládá na druhé straně k čočce, které říkáme okulár. Tvoří jej čočka, které říkáme rozptylka. Paprsky, které jí projdou, se rozchází na všechny strany, jako by vycházely ze zdánlivého ohniska před čočkou.

První dalekohledy poskytovaly málo zvětšený obraz, který ale nebyl převrácený. Při větším zvětšení bylo zorné pole velmi malé a můžeme jen obdivovat, jak úžasné věci s ním Galileo na obloze objevil. 

Dalekohledy tehdy nebyly příliš dokonalé. Ve skle byly bublinky, ale hlavně světlo prošlé jednoduchou čočkou se láme na jednotlivé barvy a tato barevná vada je nepříjemná, hlavně směrem k okrajům zorného pole. Čočka by také musela být téměř dokonale tenká, aby netrpěla tzv. otvorovou vadou, kdy se paprsky nesejdou přesně v ohnisku. 

Přes všechny nevýhody se s dalekohledy holandského typu můžeme setkat i dnes. Pro malé zvětšení jsou konstrukčně jednoduché a krátké (např. jako divadelní kukátko). Mezitím se podařilo vyřešit i problém s vadami čoček – objektivy i okuláry se konstruují z více čoček. A když se použijí i trochu jiné druhy skla, tyto vady téměř vymizí. 

Astronomický čočkový dalekohled 

Omezení Galileova dalekohledu se podařilo rychle vyřešit jinému významnému astronomovi té doby. Johannes Kepler tehdy v Praze přišel nejen na dva zákony o pohybu planet, ale nedlouho poté i přišel s řešením, kdy objektiv i okulár tvoří spojná čočka. Vznikl tzv. hvězdářský neboli Keplerův dalekohled.  

Obrázek č. 4: Princip chodu paprsků dalekohledem Keplerova typu neboli hvězdářským dalekohledem. Objektiv i okulár tvoří spojka. Obraz je převrácený stranově i výškově, ale je výrazně zvětšený a zorné pole široké. 

V 17. století však měly čočky výše zmíněné vady. To se řešilo tím, že dalekohledy měly obludně velkou délku. Známé jsou kresby, kdy v Gdaňsku Hevelius sestrojil dalekohled dlouhý 46 m nebo, kdy astronomové v Paříži umístili objektivovou čočku a vysokou konstrukci, a tu obcházeli s druhou čočkou – okulárem – ve vhodné vzdálenosti. To nebylo příliš praktické. 

Naštěstí se podařilo brzy sestavit objektiv dvoučočkový, tzv. achromát. Takovéto čočky obsahují i objektivy současných levných dalekohledů, které se prodávají v obchodech. Při začátcích s pozorováním oblohy nám trochu nižší kvalita obrazu ke krajům zorného pole ani nevadí. Obraz je i tak velmi hezký a ostrý. 

Dražší dalekohledy používají objektivy ze dvou nebo tří čoček (tzv. dublety a triplety), ale především ze speciálních skel (např. fluoritové), kdy zbytková barevná vada je extrémně malá. Takové dalekohledy jsou výhodné k fotografování oblohy. 

Zrcadlový dalekohled 

V úvodu jsme uvedli, že dalekohled vůbec nemusí obsahovat čočky, a přesto si s ním můžeme udělat fotografii oblohy. Zrcadlové dalekohledy totiž používají jako objektiv speciálně zakřivené zrcadlo, nejčastěji parabolického tvaru. To pak funguje jako čočka – soustřeďuje paprsky jím odražené do jednoho bodu – ohniska. Do tohoto ohniska se pak podíváme okulárem (tedy potřebujeme čočky), nebo sem přímo umístíme čip astronomické kamery nebo fotoaparátu. 

Obrázek č. 5: Newton navrhl, aby paprsky odražené od zakřiveného hlavního zrcadla dalekohledu byly následně odraženy kolmo ven z tubusu pomocí druhého eliptického rovinného sekundárního zrcátka.  

První takový dalekohled navrhl další velikán historie – Isaac Newton. Světlo odražené od parabolického zrcadla je na druhém konci tubusu odraženo rovinným zrcátkem kolmo ven, kde můžeme umístit okulár nebo kameru. Dalekohled má tedy primární zrcadlo, které sbírá světlo a sekundární eliptické zrcátko. Toto druhé zrcátko tedy částečně stíní paprsky přicházející do dalekohledu a jeho držák vytváří na fotografiích jasných hvězd kříže.  

Zrcadlový dalekohled nemůže trpět barevnou vadou, protože se zde světlo nemá jak lámat. Newtonův dalekohled také trpí vadou, které říkáme koma. Směrem k okrajům zorného pole se z bodových hvězd stávají malé kužely jakoby komety s ohůnky. Řešením je vložení soustavy čoček, tzv. komakorektoru. Hodí se to zejména pro astrofotografii. 

Dalekohled newtonova typu je nejlevnějším, s kterým se na trhu můžeme setkat. Pokud je umístěn do bedýnky, v které se může otáčet a naklápět, říká se mu dobson podle amerického konstruktéra Johna Dobsona, který toto jednoduché řešení vynalezl. Pokud hledáme dalekohled pro začátečníka, který má mít i dostatečný výkon, pravděpodobně bude dobson naším prvním dalekohledem. 

Obrázek č. 6

Astronomové pochopitelně nezůstali jen u tohoto jednoduchého dalekohledu. Observatoře často odráží světlo z primárního zrcadla pomocí více zrcadel, aby se dostalo do jejich přístrojů. Na trhu, a i mezi amatérskými astronomy se pak setkáme i s jinými konstrukcemi dalekohledů. Například Cassegrain odráží světlo skrze provrtané primární zrcadlo, a jeho tubus je tak výrazně kratší. 

Při vstupu do dalekohledu může být skleněná korekční deska. Jde o dalekohledy typu Maksutov-Cassegrain, lidově „Mak“ (levnější na výrobu), nebo Schmidt-Cassegrain, lidově „SCTéčko“ nebo „Šmidka“ (ten je dražší). S těmito dalekohledy se tedy pozoruje podobně jako s čočkovými, vzadu za zrcadlem. Některé velké astronomické observatoře, nebo i Hubbleův a Webbův kosmický teleskop, používají dalekohled typu Ritchey-Chrétien a mají také provrtané hlavní zrcadlo. 

Obrázek č. 7: Porovnání vesmírných dalekohledů Hubbleova (HST) a Webbova (JWST) 

iQ TIP: Výběru dalekohledu pro začátečníky jsme se věnovali v jednom z našich živých přenosů v rámci cyklu Astronomické události, jehož záznam je k dispozici na našem Youtube kanálu.   

Zdroje: 

Dalekohledy. Aldebaran [online]. 2018 [cit. 2022-03-15]. Dostupné z: https://www.aldebaran.cz/astrofyzika/orientace/dalekohledy.php 

Zemřel John Dobson. Hvězdárna v Rokycanech a Plzni [online]. 2014 [cit. 2022-03-15]. Dostupné z: http://www.hvr.cz/2014/02/14/zemrel-john-dobson/  

Wikipedia contributors. (2022, March 8). Johannes Hevelius. Wikipedia, The Free Encyclopedia. 2022 [cit. 2022-03-15]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Johannes_Hevelius&oldid=1075868055  

fotografie a kresby: Martin Gembec / Ondřej Malík / iQLANDIA