Legendy
tvrdí, že se první dalekohledy podařilo sestavit na počátku sedmnáctého
století v Holandsku. V říjnu 1608 totiž vládní úřad v Haagu diskutoval
žádost Hanse Lipperhey z Middelburgu a Jacoba Metia z Alkmaaru o patent
na přístroj, jenž umožňoval "sledovat vzdálené předměty, jako kdyby
byly blízko". Jejich teleskop tvořila spojka a rozptylka a zvětšoval
třikrát až čtyřikrát, tedy stejně jako dnešní divadelní kukátko. Vzhledem
k jednoduchosti celého zařízení úředník privilegium na výrobu neudělil,
avšak Metius dostal menší odškodnění a Lipperhey pro změnu zakázku na
výrobu několika dalších exemplářů.
Jak to bylo doopravdy ale nevíme, ani se to pravděpodobně nikdy nedozvíme. První relativně kvalitní a levné čočky se v západním světě objevily už s koncem třináctého století. Kolem roku 1450 se zcela běžně vyráběly jak spojky, tak i rozptylky -- základní ingredience pro jednoduchý dalekohled. Proč byl ale tento přístroj sestaven až o dvě století později, je tedy záhadou. Snad proto, že jednotlivé komponenty neměly vhodnou optickou mohutnost.
Ať tak či onak, novinka o podivuhodném vynálezu rychle zaplavila celou Evropu: v dubnu 1609 se dalekohled objevil v pařížských krámcích, o čtyři měsíce později dorazil i do Itálie. Ruku v ruce s tím se objevil nový fenomén: Lidé, kteří se skrz tyto "roury" nedívali jenom ve dne do dálky, ale i v noci na hvězdy. Tím nejznámějším byl samozřejmě Galileo Galilei (1564 - 1642):
Asi před měsícem našim uším došla zpráva, že jakýsi Holanďan sestrojil pozorovací rouru, s jejíž pomocí zviditelní předměty, které, ač velmi vzdálené od očí pozorovatele, byly zřetelně vidět jakoby blízko. O této udivující činnosti vypovídali někteří svědci, jimž někteří věřili a jiní se od nich odvraceli. Za několik dní jsem obdržel potvrzující dopis od urozeného Francouze Iacobo Badouere z Paříže.
Zcela jsem se tudíž oddal zkoumání příčin, ale také vymýšlení prostředků, jež by mi umožnily stát se objevitelem podobného přístroje. Jelikož jsem na nic nečekal a rychle prohloubil své znalosti o teorii lomu, brzo jsem toho dosáhl. Nejdříve jsem si připravil olověnou rouru, na jejíž koncích jsem umístil dvě optická skla, obě z jedné strany plochá a z druhé strany jedno sféricky vypouklé a druhé duté. Poté, co jsem přiložil oko k dutému sklu,viděl jsem předměty dostatečně veliké a blízké; jevily se třikrát blíž a devětkrát větší než při pozorování prostým okem.
Posléze jsem zhotovil druhý lépe rozlišující přístroj, který ukazoval objekty více než šedesátkrát větší. Konečně, nehledě na práci a zdržení, jsem sestavil přístroj na takovém stupni, že se nám při jeho použití jeví předměty téměř tisíckrát větší a více než třicetkrát blíž, než při použití přirozených způsobů pozorování. Nakolik a jaké výhody dává přístroj -- jak na zemi, tak i na moři, by bylo zcela zbytečné vyjmenovávat.
|
Doba prvních průkopníků Italský astronom Galileo Galilei se narodil roku 1564 v Pise. Jeho otec Vincenzo byl vynikající hudebník, skladatel a teoretik, jenž položil základy renesanční hudby. Právě tohle prostředí umožnilo Galileimu provést skutečnou revoluci: položil základy experimentálních metod ve fyzice, resp. vědě jako takové. Při svých studiích totiž vycházel z experimentů a pozorování, na základě nichž potvrzoval, či naopak vyvracel nejrůznější teorie. V osobním
životě byl prý jen málo snášenlivý, až samolibý. Měl tři nemanželské
děti, dvě dcery, jednoho syna -- záznamy v matrice však jméno
otce neuvádí... V polovině
roku 1609 Galileo Galilei sestrojil jednoduchý dalekohled a jako
jeden z prvních s ním začal studovat oblohu. V dalších letech
tak nalezl a většinou i správně interpretoval krátery na Měsíci,
sluneční skvrny, čtyři Jupiterovy měsíce či Saturnův prstenec.
Sledoval též fáze Venuše, odhalil podstatu Mléčné dráhy a některých
otevřených hvězdokup. Dílo Hvězdný posel, ve kterém už
v březnu 1610 publikoval některé své objevy, mu ze dne na den
zajistilo nesmrtelnost. Útlá publikace se okamžitě rozšířila po
celé Evropě a byla rychle přeložena do řady jazyků -- včetně čínštiny. Zkontrolovat
Galileova převratná pozorování nebylo zpočátku nijak jednoduché.
Obdobně kvalitní dalekohled, který by umožnil zahlédnout Jupiterovy
měsíce, totiž na jaře roku 1610 v jeho okolí nikdo neměl. Nicméně
i horší přístroje dokázaly ukázat nejvýraznější detaily na Měsíci
přesně tak, jak je popsal ve Hvězdném poslu. Předsudky
o nesmyslnosti "nové" podoby vesmíru se podařilo odbourat až v
dalších letech, například fáze Venuše potvrdilo několik pozorovatelů
teprve v první polovině roku 1611. Zájem samotného Galilea o nový
přístroj mezitím opadl, takže se další významný objev slunečních
skvrn nezávisle podařil hned několika hvězdářům. Galileo se však neomezil jenom na sledování oblohy, ale provedl též řadu experimentů s nakloněnou rovinou, volným pádem, s difuzí kapalin a v hydraulice. Dokonce byl na pokraji objevu infinitesimálního počtu. V roce 1632 vydal Dialog o dvou největších světových soustavách, v němž zcela jasně popřel tehdejší představy o neměnnosti nebes a výlučnosti Země jako středu celého vesmíru. Byl za to na léta uvězněn, vyslýchán inkvizicí, až nakonec všechna svá tvrzení odvolal. Ve výsledku tak církev zasadila italské vědě ránu, ze které se vzpamatovávala několik století. Galileo Galilei zemřel v roce 1642, zcela očištěn byl katolickou církví až v roce 1993. |
Zanechal jsem pozemského, omezil svá pozorování na nebeské; zpočátku jsem zkoumal Měsíc blízký natolik, jako by byl vzdálen pouze dva průměry Země.
Uvedl doslova Galileo Galilei v knížce Hvězdný posel (latinsky Sidereus Nuncius), která spatřila světlo světa v březnu roku 1610 a v níž publikoval hned několik převratných objevů:
V tomto malém díle předkládám velmi mnoho ku pozorování i přemýšlení jednotlivým lidem dumajícím o přírodě ... Velkým se jeví to, že přes nesčetné množství nehybných hvězd, které nám jejich přirozená povaha dovolila vidět do dnešního dne, doplnily se i další nesčetné a otevřely se našim očím nikdy ještě doposavad neviděné, které počtem více než desetkrát převyšují staré a známé.
Dále je překrásné a příjemné, že těleso Luny, na pohled vzdálené od nás téměř šedesát zemských poloměrů, bylo viděno z takové blízkosti, jako by bylo vzdálené jen dvě tyto jednotky, takže poloměr Luny se jakoby zvětšil třicetkrát, povrch devětsetkrát a objem přibližně 27 tisíckrát ve srovnání s tím, co je možné vidět pouhým okem. V důsledku toho každý na základě důvěryhodného svědectví smyslů zjistí, že se povrch Luny v žádném případě nejeví hladký a vyleštěný, nýbrž nerovný a drsný a že na ní, jako i na zemském povrchu, existují hory a hluboké údolí a propasti.
Navíc zmizel předmět sporu o Galaxii neboli Mléčné dráze a její podstata se otevřela nejen rozumu, ale i smyslům, což nikterak nelze považovat za nevýznamné. Dále je velmi příjemné a překrásné jakoby prstem ukázat, že podstata hvězd, které astronomové do současné doby nazývali mlhavými, bude veskrze jinou, jak si doposud mysleli.
Ale co nejvíc přesahuje veškerá naše chápání a co nás především přinutilo obeznámit o tom všechny astronomy a filozofy, spočívá v tom, že jsme našli čtyři hvězdy, bludné hvězdy, všem z předcházejících neznámé a nepozorované, které provádějí periodický pohyb kolem jednoho z pozorovatelných nebeských těles, jako Merkur nebo Venuše kolem Slunce, a kdy jednou předcházejí, jednou za ním následují, nikdy od něho však neodcházejí na delší než stanovenou vzdálenost. Vše toto jsem objevil a pozoroval několik dnů před dnešním za pomocí mnou vynalezené pozorovací roury po osvěcující milosti Boží.
V červenci 1610 si Galileo všiml podivného vzezření planety Saturn, ve druhé polovině roku s řadou dalších pozorovatelů sledoval sluneční skvrny a v prosinci 1610 i fázi planety Venuše.
Objektivy Galileových dalekohledů tvořily spojky s ohniskovou vzdáleností 75 až 100 centimetrů (jedna až jeden a čtvrt dioptrie), okulárem byly rozptylky s ohniskovou vzdáleností asi pět centimetrů (-20 D). A popravdě řečeno nebyly nijak vynikající: průměr objektivu se pohyboval kolem jednoho až tří centimetrů, zvětšovaly 15krát až 20krát a poskytovaly jenom malé zorné pole kolem patnácti minut. Pozorovatel tedy sledovat nanejvýš čtvrtinu úplňkového Měsíce.
Navíc byly skleněné čočky plné drobných bublinek vzduchu a měly zelenou barvu (od železa, které sklo obsahovalo). Ani jejich tvar nešlo prohlásit za ideální -- zatímco kolem středu měly docela dobrou kvalitu, na okrajích byly nepoužitelné. Proto Galilei objektivy clonil a proto měly jenom velmi omezené zorné pole. Přesto všechno mu tyto přístroje poskytly řadu příležitostí k nočním procházkám.
Je tomu šest dní, co se zpráva, že jsem kukátko zhotovil, donesla do Benátek a já byl povolán signorii, abych přístroj předvedl jim i celému senátu, a to k velikému úžasu všech. Mnoho pánů i senátorů, byť již letitých, nelenilo vyjít i vícekráte po schodech nejvyšších věží benátských, aby pozorovali vzdálené plachetnice a jiná plavidla po moři, jak se blíží k přístavu, po celé dvě hodiny, než je bylo možno spatřiti pouhým okem. Jest to tím, že můj přístroj způsobuje, aby předměty, vzdálené kupříkladu na padesát mil, se zdály tak blízké a tak veliké, jako kdyby byly vzdálené jen pět mil. Tento dopis z konce srpna 1609 florentskému švagrovi naznačuje, jak byl Galileo dobrý obchodník. Přístroj totiž věnoval benátské vládě současně s žádostí o zvýšení univerzitního platu. To se skutečně stalo, namísto 480 florintů dostával ročně celou tisícovku. V řeči dnešních čísel se mu tak obyčejné divadelní kukátko podařilo prodat za stovky tisíc korun.
Kámen,
nůžky, papír
Nuže, jak si postavit jednoduchý dalekohled? Snadno. Vystačíte si jenom s několika málo stovkami korun. Taková hračka vám přitom ukáže vesmír přibližně stejně "špatně" jako ho viděli první hvězdáři.
Nejdražší ze všeho budou dvě čočky. Koupíte je u očního optika, který vám je zpravidla také ochotně upraví do požadované velikosti. Počítejte s tím, že vás jeho návštěva vyjde na zhruba dvě stě korun.
Za objektiv použijte brýlovou spojku o mohutnosti 0,75 dioptrie (ohnisková vzdálenost 1,35 metru), kterou si necháte u optika zbrousit na průměr pět centimetrů, okulárem rozptylka stejného průměru a mohutnosti -6,5 dioptrie (-150 mm). Zdrojem vhodného objektivu může být i rozbitý triedr či divadelní kukátko.
Pokud náhodou neseženete optiku s danou optickou mohutností, můžete použít spojky i rozptylky poněkud jiných parametrů. (Silnější rozptylky nad šest dioptrií se ale shánějí poměrně obtížně.) Pro pozorování se hodí také některé plastikové dalekohledy z dětských stavebnic, event. jejich optické části.
Všechny další ingredience pro stavbu jednoduchého teleskopu už seženete skoro zadarmo. Tubusem bude novodurová trubka o průměru pět centimetrů a délce 1,1 metru. Ve specializované prodejně vás přijde na třicet korun. Na ni z tvrdého papíru naviňte kratší trubku, tak aby šla lehce posouvat. Proti rozvinutí ji pojistíte izolepou. Pro snížení rušivých odlesků bude navíc velmi užitečné, když tubus zevnitř něčím vyčerníte (nebo do něj vlepíte černý papír).
Délka zaostřeného dalekohledu odpovídá rozdílu ohniskové vzdálenosti objektivu a okuláru (u keplerovských přístrojů jde o součet). Pokud ale použijete čočky s malou optickou mohutností, pak vezměte v úvahu fakt, že mají poměrně velikou chybu ohniskové vzdálenosti (až několik centimetrů). Před řezáním tubusu z novodurové trubky je proto vhodné ohniskovou vzdálenost objektivu přeměřit. Prostě "třikrát měř, jednou řež".
Pokud máte tubus připraven, vlepte pomocí sekundového lepidla obě čočky na konec každé z trubek. Před rozptylku, tedy okulár, umístěte clonu z tvrdého papíru o průměru asi jeden centimetr. Dalekohled, který zaostříte pohybem do sebe zasunutých trubek, bude zvětšovat desetkrát a poskytne vám zorného pole o velikosti kolem dvaceti úhlových minut, tj. dvou třetin průměru Měsíce.
|
Replika
dalekohledu keplerova typu Kombinaci dvou spojek, která také vytvoří dalekohled, popsal v roce 1611 Johannes Kepler (dalekohled však on sám nikdy nesestrojil). Konstrukčně se od galileova přístroje skoro neliší. Jako objektiv použijte brýlovou čočku s optickou mohutností kolem jedné dioptrie. Okulárem pak může být lupa (nebo okulár z mikroskopu) s mohutností kolem deset dioptrií a více. Velmi vhodná je pak především dvojčlenná lupa -- má potlačenou barevnou vadu a poskytuje větší zvětšení při méně vadách. (Takové lupy jsou popsané jen svým zvětšením, ohniskovou vzdálenost pak spočítáte pomocí vztahu f=L/z, kde L je konvenční zraková vzdálenost, L=0,25 m). V dalekohledu "keplerova" typu se sice objeví převrácený obraz, avšak s větším zorným polem. |
Jak sami brzo zjistíte, je velmi důležité dalekohled upevnit na stabilní stativ. Jinak se vám bude obraz značně chvět a vy sledovaný objekt v zorném poli udržíte jenom s vypětím všech sil. Pokud se vám dalekohled vůbec podaří správně namířit.
Je však nutné přiznat, že i přesto poskytne jenom značně mizerný obraz: Hvězdy s barevnými okraji, bez možnosti pořádně zaostřit. Skoro zázrak, že s ním Galileo dokázal něco objevit. Obraz jednoduchých dalekohledů totiž trpí tzv. barevnou vadou, kterou lze jenom z části redukovat clonou z alobalu o průměru jeden až dva centimetry umístěnou před objektivem. Chyba je samozřejmě v brýlových čočkách. Ty se používají na pozorování ve dne, ale pro objektivy astronomických přístrojů vhodné nejsou. Proto je kvalita takových dalekohledů velmi rozdílná a proto nemusí všechny dále popisované nebeské objekty vypadat tak, jak je uvedeno. Skoro každý triedr vám přitom vesmír ukáže mnohem lépe.
Planetománia
Před vynálezem dalekohledu se planety od hvězd lišily především tím, že neustále z týdne na týden měnily polohu. Od toho také pochází jejich název -- řecké planétes značí bloudící. Galileo Galilei, který si začal oblohu prohlížet koncem roku 1609, však brzo zjistil další zásadní rozdíl: Planety ukazují kotoučky přesně kruhové a ohraničené. Stálice naopak nejsou nijak omezeny, zdají se být plamínky se zářícími paprsky. Pozorované dalekohledem mají tutéž podstatu jako při pohledu okem.
|
||||||||||||
Pokud dalekohled vhodně zacloníte, uvidíte jako kotouček Jupiter a zřejmě i Saturn. Stejně tak Venuši, u které si můžete během týdnů všimnout i dalších změn: Když jsem před třemi měsíci začal sledoval Venuši při západu, jevila se mi kulatá a zřetelně ohraničená. Den za dnem však rostla až dosáhla své největší výchylky od Slunce... Pak začala na východní straně ztrácet svoji kulatost, aniž by přestala růst. V několika málo dnech se zmenšila na dokonalý půlkruh. Nyní už není půlkruh, ale zřetelně nabývá podobu úzkého srpku. Uvedl později v jednom z dopisů, jež následovaly po vydání Hvězdného posla, Galileo Galilei.
Skutečně, Venuše jeví fáze obdobně jako Měsíc. Slunce osvětluje přivrácenou stranu planety, ale my se většinou díváme i na část její neosvětlené odvrácené strany. Jelikož se také mění vzdálenost planety, mění se i její úhlová velikost. Když je nejdále, skoro za Sluncem, má podobu úplňku a je velmi malá. Během přibližování k Zemi Venuše ubývá, ale průměr roste. Pak opět zmizí v záři Slunce, je v novu a objeví se na druhé straně, kdy se začne opět zakulacovat a zmenšovat.
Je ovšem nezbytné poznamenat, že ke sledování Venušiných fází potřebujete poměrně kvalitní dalekohled s dostatečným zvětšením (zkuste zaclonit objektiv). Jinak se vám planeta promění v rozmáznutou barevnou skvrnku.
Nejkrásnější představení ale spatříte v těsném okolí Jupiteru. Ostatně přenechejme slovo slavnému italskému astronomovi: Sedmého ledna roku 1610, v první hodinu noci, spočinul můj zrak i na Jupiteru... spatřil jsem, že jej provázejí tři hvězdičky -- nevelké, ale přesto jasné. Ač jsem se domníval, že patří mezi hvězdy stálé, přesto jsem byl poněkud udiven jejich rozložením přesně na přímce. Ze strany východní přiléhaly k Jupiteru hvězdy dvě a ze západu jedna. Nejvýchodnější a západní se zdály o něco větší než třetí z nich. Jejich poloha byla následující:
...Když jsem se, veden neznámo jakou sudbou, osmého ledna vrátil k pozorování, našel jsem je v naprosto jiném rozložení. Všechny tři hvězdy už ležely na západě, velmi blízko Jupiteru i sebe...
Galileo pečlivě pozoroval a den za dnem zakresloval polohy do té doby naprosto neznámých "hvězd". Brzo proto došel k jednoznačnému závěru: Přijal jsem za zřejmé, a to bez jakýchkoli pochybností, že se na nebi nacházejí tři hvězdy putující kolem Jupiteru podobně jako Merkur i Venuše okolo Slunce. V dalších, pozdějších a nesčetných pozorováních se ukázalo nad Slunce jasné, že ne tři, ale čtyři jsou, jež putují kolem Jupiteru ... Podařilo se tak objevit čtyři největší Jupiterovy měsíce, později nazvané Ió, Európa, Ganymed a Kallistó.
Pozorovat tyto satelity, jež se také označují galileovské, není s jednoduchým dalekohledem obtížné. (Vhodné je ale zaclonit objektiv nedokonalého dalekohledu na průměr asi jeden a půl centimetru.) Jako slabé hvězdičky je každou noc uvidíte v těsné blízkosti planety. Můžete je stejně jako Galileo pravidelně sledovat, zaznamenávat jejich polohy a pokusit se předpovídat, kde budou příští noc. U horších přístrojů ale budou problémy s pozorováním úhlově blízkého Ió a Európy, protože se utápí v oslnivé záři planety.
Kromě Jupiteru a Venuše lze na nebi spatřit i Merkur, Mars a Saturn. Bohužel bez jakýchkoli detailů. Mars i Merkur jsou úhlově malí, druhá z planet je ke všemu pozorovatelná jen krátce před východem Slunce, či po jeho západu. Saturn je sice větší, dokonce je ozdoben známým prstencem, ten však nekvalitním dalekohledu určitě nespatříte. Sám Galileo v dopise z poloviny roku 1610 uvedl: Saturn není jednoduchou hvězdou, nýbrž je utvořen ze tří hvězd, které se nikdy nehýbou ani vůči sobě nemění polohu; a jsou rozloženy podél ekliptiky; prostřední z nich je přitom třikrát větší než ty na okrajích a dohromady tvoří následující útvar oOo.
Především díky špatné kvalitě dalekohledů byl tento popis několik následujících desetiletí tím nejlepším pozorováním. Už roku 1616 ale Galileo bez jakéhokoli komentáře publikoval jinou Saturnovu podobu:
Dnes v přístroji s lepší optikou Saturnův prstenec uvidíte snadno. Stejně tak si můžete všimnout, že se v jeho těsné blízkosti pohybuje slabá hvězda -- jeho největší měsíc Titan. Kolem dokola oběhne jednou za šestnáct dní.