Как Галилео Галилей изобрёл телескоп

Это был инновационный для Европы XVIII века телескоп. А сейчас сходные по техническим характеристикам приборы легко может приобрести каждый астроном-любитель или преподаватель школьного кружка.

Телескоп появился примерно тогда же, когда и зрительная труба, и, по сути, ничем от неё не отличался. Первым, кто построил, использовал и описал результаты своих наблюдений с помощью этого инструмента, стал Галилео Галилей. Он собрал уже известные к тому моменту данные о том, как работают линзы разной формы, и объединил всю эту информацию в одном устройстве.

Галилей применил выпуклую линзу — она собирает свет и увеличивает изображение — в качестве объектива трубы. Но линза переворачивает картинку, поэтому Галилей использовал ещё одну линзу — вогнутую — в окуляре. Такая линза ослабляет увеличение, зато снова переворачивает изображение. Теперь наблюдатель видел прямую, неперевёрнутую картинку. Однако у телескопов Галилея были существенные недостатки — слабая яркость изображения и малое поле зрения, особенно при больших увеличениях.

Спустя два года после изобретения Галилея телескоп усовершенствовал немецкий математик, астроном, механик и оптик Иоганн Кеплер. Он использовал уже две выпуклых линзы — и в объективе, и в окуляре. Яркость изображения возросла, а поле зрения расширилось даже при большом увеличении, хотя картинка стала перевёрнутой. Для телескопа это несущественно, а для зрительных труб важно. Поэтому позднее в конструкцию зрительной трубы добавили оборачивающую систему — пару линз между объективом и окуляром, чтобы наблюдатель видел прямое изображение. Конструкция оказалась удачной, и кеплеровские телескопы используются до сих пор.

Одна из проблем простых линз, которыми пользовались первые астрономы, — это хроматические аберрации, то есть цветовые искажения. С ними знаком каждый, кто видел некачественные фотографии — это фиолетовые или синие края хорошо освещённых объектов. На портретах котиков, родных и близких фотографа аберрации большой проблемой не становятся. Но при наблюдении объектов далёких, например планет и звёзд, серьёзно мешают астроному — смазывают края и не дают точно определить цвет небесного тела. Хроматические аберрации возникают из-за того, что лучи разного цвета преломляются в материале линзы под разными углами. Такое явление называется дисперсией, и именно из-за него происходит разложение белого света на «радугу» при прохождении через призмы.

В середине XVIII века появились первые оптические инструменты, почти исправившие такую аберрацию. Оптики нашли способ обойти этот эффект, взяв две линзы, сделанные из разных сортов стекла — крона с высокой дисперсией и флинта с низкой. Такие линзы — одну собирающую и одно рассеивающую — обычно склеивают в составную линзу, или дублет, в котором дисперсия первой линзы компенсируется дисперсией во второй. Оптические приборы с такими линзами называются ахроматами.

Телескоп из коллекции Политехнического музея — типичный кеплеровский ахромат, конструкция которого почти не изменилась за последние 250 лет. Диаметр объектива этого экземпляра небольшой — 70 миллиметров. Установлен он на азимутальной монтировке — штативе, с помощью которого можно поворачивать трубу в горизонтальном и вертикальном направлении. При астрофотосъёмке такая монтировка требует поворота сразу по двум осям, чтобы компенсировать суточное вращение Земли. Зато это самая простая конструкция.

Телескопы такого же типа делают и сейчас — их можно купить в любом магазине оптики. В подобные телескопы можно рассмотреть лунные кратеры, увидеть четыре спутника Юпитера и некоторые — самые яркие — туманности и звёздные скопления.

Предмет можно увидеть на выставке «На языке правил и исключений. Наука и искусство», которая работает до 2 июля. Она рассказывает о взаимном влиянии, которое на протяжении веков оказывают друг на друга учёные и художники. Это совместный проект Еврейского музея и центра толерантности и Политехнического музея.

В проекте Политехнического музея по созданию онлайн-коллекции «Штуки, механизмы и агрегаты Политеха» появляется всё больше оцифрованных экспонатов. Увидеть эти предметы и узнать историю их создания можно по ссылке, в разделе «Коллекция». Проект реализуется при поддержке мецената Руслана Горюхина.