Nyní k samotným dalekohledům, než budeme pokračovat v tom, jaký si vlastně pořídit.

Rozlišujeme tyto druhy dalekohledů:

Refraktory – neboli čočkové, dioptrické, pracující s lomem světla.

Patent na dalekohled z čoček si podal 2.10.1608 brusič skla Hans Lippershey v Middelburgu, 17.10.1608 Jakob Metius a brzy i další brusič z Middelburgu, Zacharias Jansen (který podle pozdějších tvrzení svého syna postavil dalekohled dříve než Lippershey a prý už roku 1590 sestavil mikroskop).

Byť v prosinci téhož roku dokázal vyrobit Lippershey na doporučení patentové komise tři kusy dalekohledů pro pozorování oběma očima (pro krále Jindřicha IV. Francouzského, za 900 florinů), rozhodla se komise neudělit patent nikomu, když je pro každého, kdo pracuje se sklem a čočkami, tak jednoduché na něj připadnout.

Jacques Bovedere z Paříže o optickém instrumentu informoval jakéhosi italského profesora Galileiho, který si podle návodu roku 1609 postavil z olověné trubky od starých varhan dalekohled s osminásobným zvětšením, kterým začal systematicky pozorovat Měsíc (i když Thomas Harriot použil dalekohled k prohlídce Měsíce už o 4 měsíce dříve, své soukromé poznámky ale nepublikoval).

Pozorování Měsíce přineslo tehdy převratné zjištění, že se nejedná jen o nějaké světlo, ale o svět s rovinami i horami, jejichž výšku podle délek stínů zkoušel Galilei i změřit.

Roku 1610 postavil Galilei přístroj s trubkou ze dřeva a papíru se třicetinásobným zvětšením, kterým objevil velké Jupiterovy měsíce a, aniž by si toho byl vědom, pozoroval a zakreslil i Neptun.

Najít v ptolemaiovském vesmíru, kde vše obíhá kolem Země, planetu, která má své vlastní měsíce, které obíhají ji, a nikoli Zemi, byla revoluce (na kterou byla ale Evropa předpřipravena filozofií Mikuláše Kusánského, Giordana Bruna a bezdalekohledovými pozorováními Koperníka, Braha a Keplera).

Jeho objev fází Venuše pak byl dalším krokem k rozbití ptolemaiovské geocentrické soustavy (Galilei se domníval, že zvládne prokázat i heliocentričnost – ale prozíravě dovedl, narozdíl od Bruna, svou tezi označit za pouhou hypotézu, a udělal dobře, neboť jeho teorie přílivu byla chybná).

Tomuto typu dalekohledu se tedy říká dalekohled holandského typu, případně Galileiho dalekohled.

Galilei ovšem Galileiho dalekohled nevynašel, vlastně jen zpopularizoval pro astronomy.

Zkoušel dokonce měřit zdánlivé velikosti hvězd a rychlost světla, při pozorování Slunce a jeho skvrn v době východu a západu, kdy přeci jen svítí méně jasně, si ovšem poškodil zrak.

(Ještě roku 1610 se pak Galileo Galilei věnoval i mikroskopii.)

Dalekohled holandského typu neboli Galileiho dalekohled sestává ze spojného objektivu a rozptylkového okuláru, tato konstrukce se dnes objevuje v divadelním kukátku a dalších zařízeních pro pozemní pozorování, ovšem v astronomii se nepoužívá kvůli malému zornému poli při větších zvětšeních.

Dalekohled, který se používá v astronomii, je Keplerův dalekohled.

Kepler, matematik se zrakem příliš špatným pro klasická astronomická pozorování, před příchodem holandského dalekohledu napsal shodou okolností knihu o optice a byl tak teoreticky dobře připraven.

Ba ještě před vynálezem dalekohledu zkoušel pomocí dírkové komory pozorovat přechod Merkuru přes Slunce (marně, ale podařilo se mu pozorovat zatmění Slunce a vidět sluneční skrvny).

Svůj vylepšený dalekohled ovšem Kepler sám nepostavil, jen popsal, a sestaven byl až v roce jeho smrti.

Místo spojky a rozptylky jeho dalekohled používá coby objektiv a okulár dvě spojky, jejichž ohniska (tento pojem přinesl taky Kepler, zatímco pojmy okulár a objektiv zavedl Maria Šírek) se musí setkat ve stejném bodě.

Obraz má kvalitnější než dalekohled holandského typu, ale má převrácený obraz.

Protože se ale světlo různých barev při přechodu z jednoho optického prostředí do druhého láme různě, trpí čočky refraktorů barevnou vadou (chromatickou aberací) a dalšími vadami (třeba sférickou aberací, komou, astigmatismem, …).

Proto, když se podíváte do levného refraktoru na nebeský objekt, uvidíte kolem něj modrofialovou auru způsobenou rozdílným lomem složek světla – vlastně nekoukáte na Jupiter, ale vidíte maličký červený Jupiter, přes něj trošku větší žlutý Jupiter, přes ně ještě větší zelený Jupiter, ještě větší modrý Jupiter a největší fialový Jupiter.

Vada je tím větší, čím je větší světelnost dalekohledu (hodnota poměru průměru apertury k ohniskové vzdálenosti objektivu).

Takže u dvou takových dalekohledů se stejnou aperturou (stejným průměrem objektivu) bude mít menší barevnou vadu ten s delší ohniskovou vzdáleností (a tedy obvykle i ten fyzicky delší).

Dalekohled, který se jednoduchým způsobem snaží korigovat barevné vady, obvykle objektivem složeným ze dvou čoček z různých skel různě lámajících rozdílné barvy (flintové sklo F2, korunové sklo BK7), oddělených různými prostředími – nejen vzduchem, ale třeba i olejem, aby přestupů z hustého do řidšího optického prostředí bylo co nejméně, se nazývá achromát.

Výhodou achromatického dubletu je nízká cena.

Dalekohledy, které mají chromatickou aberaci (a další vady) lépe korigovánu, jsou apochromáty, triplety, tedy mají objektiv sestavený ze tří čoček (a dalších členů, jako jsou clony).

Apochromáty (APO) jsou nejen drahé jako prase, ale většinou ještě dražší, když si uvědomíte, kolik dneska stojí prase.

Existují ovšem dalekohledy, které použitím čoček s nízkou disperzí snižují jejich počet na dvě, aniž by tím výrazněji zvětšily barevnou vadu – onačují se ED (extra-low dispersion) a jsou tedy sice dražší než achromáty, ale levnější než apochromatické triplety při zachování podobných vlastností.

Problém ED dalekohledů je marketingový – výrobci neváhají označovat je jako APO a musíte tak při výběru dávat pozor, zda jde o dubletový ED nebo opravdu o tripletový apochromát.

Výhodou čočkových dalekohledů je, že lze plně využít jejich průměr – plochu pro tok světla nezasťiňují žádné členy jako u zrcadlových dalekohledů nebo katadioptrů.

Jsou odolnější proti otřesům a není potřeba je tak často seřizovat (kolimovat) jako dalekohledy se zrcadly.

Jsou i odolnější vůči výkyvům teploty (s menší nutností temperování dalekohledu).

Nevýhodou je vysoká cena u těch kvalitích, nedají se vyrábět v moc velkých průměrech (je obtížné a drahé vyrobit dostatečně velký blok kvalitního optického skla bez vad, ze kterého by se pak vybrušovala velká čočka).

Další nevýhodou je délka, ta vadí nejenom přenosnosti (že se člověk tahá s dlouhou rourou), ale dalekohledy jsou tím i náchylnější na otřesy a vítr (obraz se v nich pak více chvěje).

Další skupinou dalekohledů jsou reflektory – zrcadlové, katoptrické, pracující s odrazem světla.

Jsou založeny na Newtonově nápadu, že odrazem na zrcadle nevznikne barevná vada.

Nápad použít zrcadla ovšem promýšlel už Galilei, tehdy ovšem nebylo jasné, jak barevná vada vzniká a jejím výzkumem se zabýval až Newton.

Newtonův přítel James Gregory publikoval roku 1663 popis dalekohledu s dvěma konkávními zrcadly – parabolickým primárním a eliptickým sekundárním – který byl určen pro pozemní pozorování a tudíž narovnával obraz.

Proto se zrcadlovým dalekohledům říká také gregoriánské.

Gregory ovšem dalekohled nesestavil, to provedl až Robert Hooke roku 1673.

Isaac Newton byl ale rychlejší, už roku 1668 postavil malý dalekohled v rámci testování své teorie o lomu barevného světla, pro zjednodušení výroby primárního zrcadla použil kulové místo parabolického, a sekundární zrcátko rovinné.

Průměr primárního zrcadla byl 3 centimetry!

Newtonovým kukátkem byly kupodivu vidět fáze Venuše i galileovské měsíce Jupitera, a to bez barevné vady!

Druhý Newtonův výrobek pak Isaac Barrow roku 1671 předvedl Královské společnosti v Londýně, kde zaujal tak, že se na něj byl v lednu 1672 podívat král Karel II. a Newton byl do Královské společnosti přijat.

Použití sférického primárního zrcadla místo parabolického by nemělo vadit u konstrukcí s menší světelností (poměr průměru apertury/primárního zrcadla a ohniskové vzdálenosti), tedy f/8 a více.

Ovšem Newtonův dalekohled trpěl jinou vadou – ta se nazývá koma.

Projevuje se tím, že bodové objekty jsou u krajů obrazu protáhlé, v centru se neprojevuje.

Newtony jsou specifické tím, že se do nich nekouká zezadu, ale vpředu poblíž apertury a ze strany, takže si pozorovatel nestíní hlavou, a jsou tudíž vhodným kandidátem na Dobsonovu montáž, hlavně při větších rozměrech, kdy se u nich pak dá pohodlně stát.

U Newtona na stativu se totiž při nastavení k zenitu špatně dosahuje na okulár a ke slovu přichází schůdky nebo stolička.

Naopak sekundární zrcadlo, i když vlastně snižuje tok světla, kupodivu ničemu nevadí – v obraze není vidět, není na ně totiž zaostřeno.

Cassegrain (pravděpodobně Laurent Cassegrain) sestavil dalekohled s parabolickým primárním a konvexním hyperbolickým sekundárním zrcadlem.

Popsal jej v dopise do Chartres, o němž se zmínil zas ve svém dopise reprezentant Akademie věd v Chartres de Bercé, a tento dopis zas Jean-Baptiste Denys citoval v článku v prvním evropském vědeckém časopise Journal des sçavans, přesněji v jeho doplňku Recueil des mémoires et conférences concernant les arts et les sciences (Sbírka dizertací a přednášek z umění a věd) 25. dubna 1672.

Zajímavé je, že v Journal des sçavans psal Jean Gallois na popud Christiaana Huygense o Newtonově konstrukci už 29. února 1672, zatímco Newtonův článek v Philosophical Transactions vyšel až 25. března 1672 (tedy čtyři roky po vzniku prvního modelu).

Dalekohledy typu Cassegrain se vyrábí dodnes, ale častěji jsou základem pro nějakou katadioptrickou modifikaci, většinou s cílem odstranit komu.

Nekouká se do nich ze strany jako do newtonů, ale zezadu, tak jak jsme zvyklí u refraktorů.

Jak klasický cassegrain, tak dalekohledy od něj odvozené mívají dlouhou ohniskovou vzdálenost.

Ritchey-Chrétien je vynikající konstrukce, která ale přišla až kolem roku 1910.

Z většiny odstraňuje komu a sférickou aberaci tím, že obě zrcadla jsou hyperbolická.

Naprostá většina velkých profesionálních zrcadlových teleskopů je typu Ritchey-Chrétien, a to včetně Hubbleova vesmírného dalekohledu.

Hyperbolická zrcadla jsou ale náročná na výrobu, a tak jsou dalekohledy tohoto typu nesmírně drahé.

Přesto se dají RC teleskopy, samozřejmě poměrně malých rozměrů, koupit i za přijatelné ceny, s malým nárůstem rozměrů ale stoupá cena dramaticky.

Jejich ohnisková vzdálenost bývá kratší než u ostatních konstrukcí odvozených z cassegrainu.

Dall-Kirkham vznikl roku 1928, sestavil jej Horace Dall a publikoval v diskuzi mezi Allanem Kirhamem a šéfredaktorem časopisu Scientific American Albertem Ingallsem roku 1930.

Používá konkávní eliptické primární zrcadlo, ale snižuje náklady na výrobu použitím konvexního sférického sekundárního zrcadla.

Tím se samozřejmě zhoršuje koma, která se ale při použití nízké světelnosti neprojevuje, Dall-Kirkham dalekohledy proto mívají menší světelnost.

Fotograf Paolo Lazzarotti předvádí, co se dá vyfotografovat s Dall-Kirkham dalekohledem o ohniskové vzdálenosti skoro 8 metrů: https://www.paololazzarotti.photo/solar-system

Nasmyth je vylepšení Cassegrainova dalekohledu třetím zrcátkem, které umožňuje vyvést obraz bokem podobně jako u Newtonů.

Používá se hlavně u velkých přístrojů.

Další úrovní Nasmythovy konstrukce je věc zvaná coude (z francouzského výrazu pro loket) odvádějící dalšími zahnutími optické dráhy obraz mimo tubus dalekohledu, obvykle s velmi dlouhým ohniskem, využitelným zvláště u spektrografů.

Například největší československý Perkův dalekohled se zrcadlem o průměru 2 metry, s ohniskovou vzdáleností 6 metrů v konfiguraci Newton a 9 metrů v konfiguraci Cassegrain, vyvádí v konfiguraci coude obraz skrz svou montáž do sklepa s ohniskovou vzdáleností 64 metrů!

Zvláštní kapitolou zrcadlových dalekohledů jsou systémy, které se snaží dostat sekundární zrcátko z osy, kde stíní primární zrcadlo.

Nejjednodušší konstrukce je Herschel, ten roku 1789 stavěl obří 40stopový dalekohled a snažil se vyvarovat použití sekundárního zrcátka, protože použitý bronz rychle ztrácel odrazivost a ztráty činily až 60% světla.

Proto primární zrcadlo sklonil, aby do ohniska místo sekundáru postavil sám sebe.

Dále jsou to dalekohledy Kutter, které ale nakloněním zrcadel zavádí mnoho nových aberací, a systémy Yolo, které používají místo drahých parabolických nebo hyperbolických zrcadel úseč toroidu, čímž odstraňují komu, ale zvětšují astigmatismus.

Jaké jsou výhody zrcadlových dalekohledů?

Nemají barevnou vadu.

Dají se vyrábět s velkým průměrem, tedy pojmou hodně světla a umožní velké zvětšení.

Obecně jsou při stejné ohniskové vzdálenosti fyzicky kratší než refraktory.

Pokud nepočítáme konstrukce se zrcadly obtížněji vyráběných tvarů, jako jsou hyperbolická zrcadla, jsou to dalekohledy výrobně levné.

Vzhledem k otevřenému tubusu se rychle temperují a dobře odvětrávají.

A nevýhody?

Především koma a pak případně různé drobnější aberace, záleží na typu.

Kromě Ritchey-Chrétienovy konstrukce mívají dalekohledy odvozené od cassegrainu menší světelnost a nehodí se tak moc pro astrofotografii méně jasných objektů, jsou vhodnější pro Měsíc a planety.

A pokusy redukovat komu nás přivádí k systémům katadioptrickým.

Z názvu vyplývá, že jde o dalekohledy současně katoptrické i dioptrické, s kombinací zrcadla a čočky (nebo zrcadel a čoček).

Čočka koriguje komu zrcadla, ale zanáší určitou barevnou vadu.

Schmidt-Cassegrain napravuje komu v Cassegrainově teleskopu konstrukcí se sférickým zrcadlem a korekční Schmidtovou deskou v apertuře dalekohledu.

Tvar Schmidtovy desky je poměrně komplexní a tradiční technikou je těžké ji vyrobit, sám Schmidt vymyslel roku 1930 jednodušší cestu pomocí podtlaku, třetí způsob pro firmu Celestron vymysleli roku 1970 Tom Johnson a John O’Rourke, což právě této firmě umožnilo poměrně levnou velkovýrobu Schmidt-Cassegrain dalekohledů a jsou v tomto smyslu velkovýrobcem dodnes.

Jejich komputerizované SC teleskopy na azimutální (polo)montáži jsou jednou z cest, jak dosáhnout dobrého poměru cena / výkon.

Maksutov-Cassegrain je dalším zlevněním Schmidt-Cassegrain dalekohledu, které Dmitri Maksutov rozpracoval roku 1936 a dokončil podle legend roku 1941 ve vlaku s uprchlíky z obleženého Leningradu.

Používá levné sférické primární i sekundární zrcadlo, místo korekční desky komplexního tvaru má v apertuře obyčejnou rozptylku (a sekundární zrcátko je napařeno z vnitřní strany této rozptylky).

„Mak“ je tedy dalekohled levný, a přitom s minimem optických vad.

Maksutovova rozptylka je ale silnější, než Schmidtova deska (asi 1/10 průměru), z praktických důvodů se tedy klasické MC dalekohledy s průměrem nad nějakých 150-180 mm nevyrábí.

Existuje zvláštní konstrukce Maksutov-Newton, jako 152 mm dalekohled (průměr zrcadla) ji prodává firma Explore Scientific pod názvem David Levy Comet Hunter (dalekohled byl vytvořen ve spolupráci právě s Davidem Levym) a taiwanská firma Synta pod značkou Sky Watcher ve 190 mm provedení.

Maksutov-Newton má komu čtvrtinovou proti normálnímu Newtonu a poloviční proti Schmidt-Newtonu, který vyráběla zas firma Meade.

Rutten-Maksutov-Cassegrain čili RuMak nenapařuje sekundární zrcátko přímo na stěnu rozptylky, ale má ho nezávisle, s možností odlišného zakřivení, při jeho přiblížení primárnímu zrcadlu pak stačí menší průměr sekundáru a sníží se zástin apertury.

Shafer a Field jsou autory dalšího vylepšení Maksutovu, označovaného jako subaperturní korektor.

Přesouvá korekční rozptylku z apertury před sekundární zrcátko.

Zlepšuje to temperaci dalekohledu, ale světlo přechází přes korekční člen dvakrát, což zhoršuje korekci aberací, a protože sekundární zrcáto nedrží průhledný člen, musí být umístěno na ramenech „pavouka“, která přidávají difrakční artefakty.

Dalekohledy této konstrukce se vyrábí pod značkou Vixen (řada VMC – Vixen Maksutov-Cassegrain).

Klevcov-Cassegrain přesouvá Maksutovovu rozptylku z apertury před sekundární zrcadlo, které je tvořeno Manginovým zrcadlem.

Manginovo zrcadlo je čočka s napařenou zrcadlovou vrstvou, kterou plukovník Mangin vynalezl roku 1876 pro použití v pátracích světlometech.

Sekundární zrcado tedy tvoří dvě čočky, z toho jedna s napařenou odrazivou plochou.

Dalekohled je tak otevřený a snáze temperuje.

Klevcovy jsou obvykle dalekohledy stavěné na zakázku, vyraběla je i Ruská firma TAL.

Existuje vylepšení Argunov-Cassegrain, podobné Klevcovovi, se sférickou optikou a tříčlenným sekundárním prvkem (tři čočky, z nichž poslední je Manginovo zrcadlo).

Rowe-Ackerman-Schmidt astrograf neboli RASA je zvláštní konstrukce dalekohledu od Celestronu s vysokou světelnosí f/2, která je určena výslovně pro astrofotografii.

Místo sekundárního zrcátka má korektor pole a rovnou se sem připevňuje i kamera, která je tak vlastně uprostřed apertury!

V poslední době se objevují konstrukce jako CDK, corrected Dall-Kirkham.

Kromě americké Planewave nabízí podobně korigovaný dalekohled pod označením RiDK i Massimo Riccardi, tedy italská firma Officina Stellare, a jako ODK pak Orion UK.

Dalekohledy jsou bez komy, bez astigmatismu, umístění korekčního členu blízko ohniska minimalizuje barevnou vadu – podle měření jsou lepší než (nekorigovaný) Ritchey-Chrétien.

Zvláštním typem katadioptrického dalekohledu je systém Jones-Bird.

Výrobci se tím obvykle nechlubí a prodávají tyto dalekohledy jako Newtonovy.

Jsou to Newtonovy dalekohledy, které mají kulové zrcadlo při velké světelnosti (f/8 a méně) a jeho vadu nenápadně korigují optickou soustavou prodlužující ohniskovou vzdálenost, umístěnou obvykle v okulárovém výtahu.

Což samo o sobě není špatně, ale většinou jde o nejlevnější modely, kde je kvalita korekčního členu mizivá – dvoučočkový achromatický Barlow korektor dokáže opravit sférickou vadu kulového zrcadla, ale jen střed, zatímco sklenutí pole bude horší než u zrcadla téže ohniskové vzdálenosti, a to v druhé mocnině prodloužení.

Naopak astrografy Hypergraph jsou konstruovány jako Newtonovy dalekohledy velké světelnosti, ale s hyperbolickým zrcadlem místo parabolického a s odpovídajícím korektorem, který kromě jiného zajišťuje ploché pole, taky umístěným v okulárovém výtahu.

Jaké jsou obecně výhody katadioptrických dalekohledů?

Mají přijatelně malou barevnou vadu.

Dají se vyrábět s poměrně velkým průměrem (v závislosti na typu korekčního členu), tedy pojmou hodně světla.

Mají i při dostatečně dlouhých ohniskových vzdálenostech velmi krátký tubus, jsou tedy skvěle přenosné (vyrábějí se dokonce katadioptrické fotoobjektivy, většinou v provedení Maksutov-Gregory).

Pokud nepočítáme konstrukce se zrcadly nebo korekčními členy obtížněji vyráběných tvarů, jako jsou Schmidtovy desky, jsou to stále dalekohledy s celkem dobrým poměrem cena / výkon.

Při uzavřeném tubusu je vnitřek chráněn před prachem.

A nevýhody?

Při uzavřeném tubusu se pomaleji temperují a hůře odvětrávají, snáze se zamlží.

U levných Newtonů s (často nepřiznaným) Jones-Birdovým korektorem je nízká kvalita výroby důvodem špatného obrazu.

Obecně mají dalekohledy odvozené od cassegrainu menší světelnost a nehodí se tak moc pro astrofotografii méně jasných objektů, jsou vhodnější pro Měsíc a planety.

I. díl – počítače na montáži
video – počítače na montáži
II. díl – druhy dalekohledů
III. díl – parametry dalekohledů
video – soutěž levných dalekohledů
IV. díl – objekty
V. díl – nákup dalekohledu