Dlouhá cesta k velkým dalekohledům: Newtonů reflektor a obří zrcadla (2)

V předchozím díle článku jste se mohli dočíst o prvním pozorování vesmíru pomocí dalekohledu Galileem Galilei, dozvěděli jste se o keplerově dalekohledu a proč má obrácený obraz a prvních pokusech postavit obří teleskopy.

Newton: vynálezce reflektoru

Velký zlom ve vývoji dalekohledů nastal po roce 1668, kdy anglický fyzik, matematik a astronom Isaac Newton (1643–1727) experimentoval se skleněným trojbokým hranolem a zjistil, že dokáže rozložit světlo na jednotlivé barvy elektromagnetického spektra. Došel tak k poznání, že barevnou vadu používaných dalekohledů ve skutečnosti způsobuje sklo. Proto nahradil jednu z čoček (objektiv) zrcadlem, a položil tak základy ke konstrukci všech pozdějších zrcadlových dalekohledů používaných pro astronomická pozorování. Do dráhy světla vložil poblíž ohniska šikmé zrcátko, které vrhalo světlo do okuláru bočním otvorem – vůči hlavní ose byl okulár skloněn o 90°.

V roce 1672 navrhl Laurent Cassegrain použití provrtaného zrcadla objektivu. Okulár byl umístěn za tímto středovým otvorem, a nemusel se tak používat „boční“ pohled do dalekohledu.

Herschel: objevitel Uranu

K významným konstruktérům dalekohledů patřil anglický astronom William Herschel (1738–1822). Zabýval se broušením zrcadel pro dalekohledy a spolu se svým bratrem Alexandrem vybrousil na 200 zrcadel s ohniskovou vzdáleností 2 m, 150 zrcadel s ohniskovou vzdáleností 3 m a asi 80 zrcadel s ohniskem 6 m. Jejich vrcholným dílem se stal dalekohled o průměru zrcadla 1,2 m s ohniskem 12 m.

Herschel však byl nejen vynikajícím optikem a konstruktérem dalekohledů, ale i velmi dobrým pozorovatelem. Objevil, pozoroval a popsal několik set dvojhvězd, na 1 500 mlhovin a galaxií, publikoval několik katalogů těchto objektů, zabýval se rovněž fotometrií hvězd, pozorováním proměnných hvězd, studiem pohybu Slunce, jeho tepelným zářením apod. Objevil také Saturnovy měsíce Mimas a Enceladus, několik komet, a především planetu Uran a její dva měsíce.

Technologické pokroky

Průkopnická práce na vývoji pozorovací techniky vedla mj. ke zvětšování průměru použitých objektivů. Avšak jejich výroba se potýkala s různými problémy: Například ruský dalekohled BTA na Kavkaze je vybaven objektivem o průměru 6 m a tloušťce 65 cm, a hmotnost zrcadla tak dosahuje 42 t (hmotnost celého dalekohledu činí 850 t). Vyrábět takto masivní zrcadla o ještě větších průměrech však již bylo neúnosné. V další etapě se proto začala vyrábět tenká zrcadla (o tloušťce kolem 10 cm), která ovšem nejsou tak pevná a jejich optická plocha se musí vyrovnávat do požadovaného tvaru při každé změně jejich polohy – což dříve, před rozvojem výpočetní a měřicí techniky, nebylo možné.

Další vylepšení představuje výroba voštinových zrcadel, v nichž jsou pro odlehčení dutiny, a dále se ve velkém navrhují segmentová zrcadla, složená z několika samostatně odlitých a vybroušených částí zpravidla ve tvaru šestiúhelníku, sestavených nakonec v jedno velké zrcadlo. Tento způsob bude rovněž využit u nového velkého kosmického teleskopu JWST (James Webb Space Telescope), jehož objektiv má mít průměr 6,5 m. Známý Hubbleův vesmírný dalekohled HST byl vybaven jednolitým objektivem o průměru 2,4 m.

Současné (ale i budoucí) největší dalekohledy světa se pak zpravidla nacházejí daleko od rušivých vlivů civilizace, jako je světelné znečištění, v místech s malou vlhkostí vzduchu, a tudíž i s řídkým výskytem oblačnosti, většinou ve vysokých horských polohách. Konkrétně jde například o Chile nebo Havajské či Kanárské ostrovy.