Cải tiến của Kepler về kính thiên văn
Một cải tiến cho kính thiên văn Galileo đã được đề xuất bởi Johannes Kepler trong quyển sách Dioptrice năm 1611 của ông. Ông lưu ý rằng một dụng cụ viễn vọng có thể chế tạo bằng hai thấu kính hội tụ, nhưng ảnh do nó tạo ra sẽ lộn ngược.
Kính thiên văn khúc xạ kiểu Kepler.
Ở ngoài cùng bên trái là vật kính hội tụ. Nó có tiêu cự f1, chiều dài mà ở đó nó mang ánh sáng từ một vật ở xa đến tiêu điểm. Thấu kính hội tụ thứ hai (tiêu cự f2) một lần nữa gửi ánh sáng về phía mắt người quan sát. Thủy tinh thể trong mắt của người quan sát sau đó làm hội tụ nó lên võng mạc của người quan sát.Kết quả là nhà quan sát nhìn thấy một ảnh nằm giữa hai thấu kính. Hình này bị lộn ngược so với vật ở xa ban đầu.
Thuận lợi của thiết kế này, theo Kepler, là trường nhìn của nó rộng hơn và độ phóng đại cao. Tuy nhiên, đề xuất của ông không được các nhà thiên văn nhận ra ngay. Kính thiên văn kiểu Kepler không được chấp nhận mãi cho đến khi Christoph Scheiner, một nhà toán học dòng Tên người Đức, cảm thấy hứng thú với các thiết bị, và xuất bản cuốn Rosa Ursina năm 1630 của ông.
Trong các nghiên cứu vết đen Mặt Trời của ông, Scheiner đã thí nghiệm với những chiếc kính thiên văn chỉ có thấu kính hội tụ. Ông nhận thấy khi ông quan sát một vật trực tiếp qua một dụng cụ như thế, thì ảnh bị lộn ngược lại. Nhưng nó sáng hơn nhiều và trường nhìn rộng hơn nhiều so với kính thiên văn Galile, đúng như Kepler đã tiên đoán. Vì trong quan sát thiên văn, chuyện ảnh bị lộn ngược là không thành vấn đề, nên tiện lợi của cái trở nên nổi tiếng là “kính dùng cho thiên văn” dẫn tới sự chấp nhận rộng rãi của nó trong cộng đồng khoa học hồi giữa thế kỉ 17
Bản mô tả vết đen Mặt Trời trong cuốn Tres Epistolae của Scheiner
Một số kính thiên văn kì lạ
Một nhược điểm của kính thiên văn do Kepler đề xuất và Scheiner tán thành là độ phóng đại cao hơn của nó đi cùng với nhiều cầu sai và sắc sai hơn – tức là sự méo hình và màu sắc không trung thực. Trong vài thập niên sau đó, kĩ thuật nghiền và mài thấu kính đã cải tiến từng bước. Một cộng đồng thợ thủ công chuyên nghiệp trong số các nhà chế tạo kính thiên văn từ từ phát triển. Những người thợ thủ công này đã làm việc mang lại những thấu kính cầu tốt hơn với độ cong giảm (và tiêu cự dài hơn) cải thiện chất lượng kính thiên văn, chế tạo chúng dài hơn.
Kính thiên văn 60 foot của Hevelius
Từ chiếc kính viễn vọng Galile tiêu biểu dài 5 hay 6 feet, những chiếc kính thiên văn đã tăng chiều dài lên 15 hay 20 feet vào giữa thế kỉ thứ 17. Một chiếc kính thiên văn điển hình của thời kì này là chiếc chế tạo vào năm 1656 bởi Christiaan Huygens, nhà toán học và thiên văn học người Hà Lan, cùng với người anh em của ông Constantine. Dài 23 feet, nó phóng đại các vật lên khoảng 100 lần, và vẫn có trường nhìn đáng kể. Một trong những đối tượng ngoạn mục nhất mà Christiaan Huygens có thể quan sát với chiếc kính thiên văn của họ là tinh vân Orion lớn.
Kính thiên văn 150 foot của Hevelius, tại Danzig
“Trong lưỡi gươm của Orion là ba ngôi sao khá gần nhau. Năm 1656, tôi tình cờ quan sát vùng giữa của một trong số những ngôi sao này với một chiếc kính thiên văn, thay vào đó là một bộ 12 sao tự biểu hiện chúng (một hiện tượng hiếm thấy). Ba trong số này hầu như chạm vào nhau, và với bốn ngôi sao khác chiếu qua tinh vân, nên không gian xung quanh chúng có vẻ sáng hơn nhiều so với phần còn lại của bầu trời, chúng hoàn toàn trong trẻo và hình như khá đen, kết quả là một khe trống trên bầu trời mà qua đó có thể nhìn thấy một vùng sáng hơn”.
Huygens, 1659
Một chiếc kính thiên văn “tiêu cự dài” hơn nữa được mô tả bởi nhà thiên văn người Đức Johannes Hevelius trong cuốn sách Machiane Coelestis năm 1673 của ông. Ông đã chế tạo những chiếc kính thiên văn có tiêu cự dài tới 150 feet và thấu kính có đường kính lên tới 8 inch. Tuy nhiên, giá trị của chúng với tư cách là công cụ nghiên cứu vẫn còn đáng ngờ, vì giàn khung của kính thiên văn uốn cong và lung lay cả trong cơn gió nhẹ nhất.
Người anh em của Huygens cũng phát triển “kính thiên văn trên không trung”. Những chiếc kính kiểu này có đặc điểm nổi bật là vật kính gắn trên một ống sắt trên một cái sào cao. Nhà thiên văn nâng lên và hạ xuống cái ống này và tìm ảnh bằng cách thử và sửa sai. Một thị kính ghép được đặt hơi đứng để thu ảnh do vật kính bắt được. Mặc dù các nhà thiên văn đã có một số khám phá với những chiếc kính thiên văn như thế này, nhưng công dụng của chúng thật hạn chế - việc canh thẳng hàng trong những đêm nhiều gió, chẳng hạn, thật khó khăn – và thiết kế của chúng thật kềnh càng.
Đài quan sát trên mái nhà của Hevelius
Kính thiên văn trên không của Huygens
Vào đầu thế kỉ 18, những chiếc kính thiên văn khúc xạ rất dài hiếm còn được sử dụng nữa. Việc nâng cao công suất, bắt đầu vào giữa thế kỉ 17, đã dẫn đến một loại kính thiên văn mới – kính thiên văn phản xạ.
Nguồn: AIP
Còn tiếp...
