Peilikaukoputki

Kaukoputkea hankkimassa, osa 1

Jos taivasta pitkään peittäneet pilvet enää ikinä kaikkoavat, pääsemme ihastelemaan talvista tähtitaivasta. Etelän suunnalla kimmeltää useita kirkkaita tähtiä, valovoimaisimpana Sirius, joka tuikkii ja vilkkuu lähellä taivaanrantaa.

Ylempänä on Jupiter, joka päihittää kirkkaudessa kaikki tähdet, ja yön mittaan itäisen horisontin takaa ilmestyvät myös Mars, Saturnus ja Venus. Kuu vaeltaa niiden joukossa ja muuttuu ulkomuodoltaan kapeasta sirpistä täyteen ja taas takaisin kapeaksi sirpiksi vajaan kuukauden kestävän kierroksensa aikana.

Kaikki nämä taivaankappaleet näkyvät hyvin paljain silmin, mutta yksityiskohtia niistä ei Kuuta lukuunottamatta erotu. 1600-luvun alussa keksittiin käyttää optisia apuvälineitä, jotka sitten johtivatkin maailmankuvan mullistukseen. 

Jos kiinnostuu tähdistä ja kaukoputkikuume alkaa kohota, kannattaa harkita huolella, onko arvokkaan aparaatin hankkiminen mielekästä. Hyvään alkuun pääsee tavallisella kiikarilla, jolla erottuvat Kuun kraatterit, Jupiterin suurimmat kuut, Venuksen vaiheet ja aavistuksenomaisesti jopa Saturnuksen renkaat. Puhumattakaan lukemattomista tähtijoukoista, joista monet näkyvät kiikarilla paremmin kuin kaukoputkella.

Mikäli pohdinnan tuloksena päätyy kuitenkin kaukoputken hankintaan, pitää valita omiin käyttötarkoituksiin parhaiten sopiva havaintolaite. Silloin täytyy miettiä, millaisia kohteita aikoo enimmäkseen katsella ja millaisella paikalla niitä tähyilee. Jotta kaukoputken valinta olisi perusteltu ja harkittu ratkaisu, täytyy tietää, miten kaukoputki toimii ja millaisista osista se rakentuu.

Kaukoputken tärkein tehtävä on kerätä valoa. Mitä suurempi kaukoputki, sitä enem­män valoa se kokoaa. Pilkkopimeässä silmän pupillin läpimitta on maksimissaan noin seitsemän millimetriä. Viiden senttimetrin läpimittainen kiikarin linssi kerää valoa yli 50 kertaa enemmän kuin silmä. 25-senttinen kaukoputki kerää valoa melkein 1 300 kertaa silmää tehokkaammin.

Ihmissilmä on monipuolinen ilmaisin, mutta se ei selvästikään ole kehittynyt tähtitaivaan kohteiden katseluun. Silmän ”objektiivin läpimitta” on pieni ja ”polttoväli” lyhyt. Kuuta, useimpia planeet­toja, satunnaisia komeettoja, pariatuhatta tähteä ja Andromedan galaksia lukuun ot­tamatta tähtitaivaan kohteet ovat liian him­meitä erottuakseen paljain silmin.

Linssikaukoputki

Tähtitaivaalta tulevaa valoa voi kerätä joko linssillä, peilillä tai niiden yhdistelmällä. Kupera linssi taittaa valonsäteet polttopisteeseen ja muodostaa siihen kuvan. Ongelmana on, etteivät valonsäteet osu täsmälleen samaan pisteeseen.

Linssi toimii samalla tavalla kuin prisma: se hajottaa valkean valon spektrin väreihin. Syynä on se, että eri värit eli valon eri aallonpituudet muuttavat linssin läpi kulkiessaan suuntaansa hieman eri tavoin. Sinisen valon polttopiste on siksi eri kohdassa kuin punaisen valon polttopiste.

Kokoamalla kaukoputken objektiivi kahdesta tai useammasta, eri lasilaaduista valmistetusta linssistä värivirhe saadaan käytännössä eliminoitua. Samalla instrumentin hinta kasvaa huimasti. Yksinkertaisempi ja edullisempi keino välttää värivirhe on käyttää valon keräämiseen linssin sijasta peiliä.

Kovera peili heijastaa valonsäteet aallon pituudesta eli väristä riippumatta täsmälleen samaan polttopisteeseen, joten peilikaukoputkessa ei värivirhettä esiinny. Se yksinkertaistaa optiikkaa ja alentaa hintaa. Hyvän ja kohtuullisenkokoisen peilikaukoputken hinnalla saa korkeintaan kohtuullisen, mutta paljon pienemmän linssi kaukoputken.

Kaukoputken optiikka voi olla myös linssin ja peilin yhdistelmä. Tällaisen niin sanotun katadioptrisen kaukoputken etuna on pieni koko. Jos linssikaukoputken polttoväli on 200 senttimetriä, putki on kahden metrin pituinen eli hankalasti siirreltävä ja jalustan suhteen vaativa. Jos katadioptrisen kaukoputken polttoväli on niin ikään 200 senttiä, putki on vain puolisen metriä pitkä, sillä valo kulkee sen sisällä edestakaisin ennen päätymistään silmään.

Katadioptrinen kaukoputki

Linssi tai peili ei yksin tee toimivaa kauko putkea: pelkällä suurennuslasilla ei kannata tähyillä tähtiä. Linssin tai peilin polttopisteeseensä kokoamaa valoa täytyy katsella pienemmällä linssillä – käytännössä linssi yhdistelmällä – eli okulaarilla, joka suurentaa muodostuneen kuvan.

Kaukoputkella ei ole tiettyä suurennusta, sillä se riippuu okulaarin polttovälistä. Mitä suurempi on kaukoputken polttoväli – eli linssin tai peilin ja sen polttopisteen välinen etäisyys – ja mitä pienempi on okulaarin polttoväli, sitä isompi on suurennus.

Suurennus on yhtä kuin kaukoputken polttoväli jaettuna okulaarin polttovälillä. Jos kaukoputkeen, jonka polttoväli on 100 senttiä, panee polttoväliltään 10-millimetrisen okulaarin, suurennus on 100-kertainen. Periaatteessa pienelläkin kaukoputkella pääsee siten monisatakertaisiin suurennuksiin, mutta käytännössä suurin mielekäs suurennus on likimäärin sama kuin objektiivin – eli linssin tai peilin – läpimitta millimetreissä.

Suurennuksen kasvaessa ilmakehän väreily alkaa haitata yhä pahemmin ja kohde menee pelkäksi puuroksi – sikäli kuin se enää edes näkyy. Suurennuksen kasvaessa kuvan kirkkaus nimittäin vähenee, koska valo jakautuu laajemmalle alalle.

Kaukoputken ominaisuuksista merkittävä on myös erotuskyky, joka mahdollistaa Kuun kraattereiden, planeettojen yksityiskohtien ja kaksoistähden komponenttien erottumisen. Myös erotuskyky paranee kaukoputken koon kasvaessa, mutta rajan asettaa ilmakehän rauhattomuus. Vaikka 20-senttisen kaukoputken erotuskyky on teoriassa puoli kaarisekuntia, mikä vastaa noin kilometrin läpimittaisen Kuun kraatterin kokoa Maasta katsottuna, käytännössä on vaikea päästä paria kaarisekuntia parempaan erotuskykyyn.

Näillä tiedoilla on kaukoputken hankintaa koskevissa mietiskelyissä kenties päädytty mieleiseen ratkaisuun. Jos Kuu ja planeetat kiinnostavat, linssikaukoputki saattaa tuntua sopivalta vaihtoehdolta. Tähtijoukot, kaasusumut ja galaksit sen sijaan näkyvät paremmin peilikaukoputkella. Ja jos kaukoputkea pitää kuljetella, niiden yhdistelmä eli katadioptrinen kaukoputki olisi kooltaan näppärin.

Tähtikaukoputki tarvitsee alleen kuitenkin tukevan jalustan ja jotta valintaprosessi ei olisi liian helppo, niissäkin on tarjolla useita vaihtoehtoja. Sarjan kakkososassa kerromme, miten kaukoputkelle kannattaa valita käytännöllisin jalusta.