Večji, kot je premer objektiva (zrcala ali leče) teleskopa, večja je njegova ločljivost in več svetlobe zbere v enakem časovnem intervalu. Zato je večji teleskop (če predpostavimo enako kvaliteto optike) vedno boljši od manjšega. Pomembna informacija o vsakem teleskopu je tudi njegova goriščna razdalja. Za razliko od premera objektiva, pa daljša goriščnica ni nujno vedno boljša. V resnici teleskop z daljšo goriščno razdaljo pri isti velikosti objektiva prikaže temnejšo sliko, kar seveda ni zaželeno. Hkrati pa daljša goriščna razdalja običajno pomeni, da ima teleskop manj optičnih napak – torej ostrejšo sliko. Izbira goriščnega razmerja teleskopa je vedno kompromis, ki ga izberemo glede na namen uporabe teleskopa. Noben teleskop ni dober za vse primere. Zato je v idealnem primeru zelo fino imeti čim več različnih teleskopov.

Ko s prostimi očmi gledamo nočno nebo se nam zdi, da je popolnoma pri miru. Pa ni! Zemlja se okoli lastne osi vrti s hitrostjo 15° na uro in zato se z isto hitrostjo vrti tudi nočno nebo. Če opazujemo nebo nekaj minut zapored opazimo, da so se zvezde premaknile. Drugače povedano naše oči imajo prekratko goriščno razdaljo (17-24 mm), da bi v realnem času zaznale vrtenje neba. Ko pa nočno nebo opazujemo s teleskopi, vrtenje nočnega neba postane zelo očitno. Daljša je goriščna razdalja teleskopa in večja je povečava, ki jo uporabljamo, bolj očitno postane to vrtenje. Vrtenje skorajda obstane le v bližini severnega nebesnega pola, kjer leži zvezda Severnica. In velja tudi obratno, da je najhitrejše na nebesnem ekvatorju.

Dokler skozi teleskop gledamo vizualno vrtenje neba niti ni tako zelo velika težava – teleskop počasi premikamo skupaj z objekti, ki jih opazujemo. Sam sem imel edino težave, takrat ko sem vodil javna astronomska opazovanja. Takrat se moral na roke premikati teleskop skorajda za vsakim obiskovalcem, kar je bilo moteče za vse. Prava težava nastane, če želimo objekte na nočnem nebu fotografirati. Astrofotografija meglic, galaksij in kopic praviloma poteka s časi osvetlitve, ki so dolgi od nekaj minut do več ur. Zato je brez montaže z natančnim sledenjem astrofotografija nemogoča.

Najdaljši čas, ki je še sprejemljiv, da lahko fotografiramo brez da bi se poznale sledi zvezd je odvisen od goriščne razdalje teleskopa, ločljivosti senzorja kamere s katero fotografiramo in oddaljenosti objekta od nebesnega ekvatorja. Za moj teleskop: 254 mm Newtonov reflektor z goriščno razdaljo 1270 mm in kamero Player One Uranus-C z ločljivosti 2,9 mikrometra na piksel, lahko izračunamo približno kakšen je najdaljši še sprejemljiv čas osvetlitve brez uporabe sledenja, z uporabo naslednjih enačb (vir: Chat GPT):

Torej lahko s svojim teleskopom slikam brez sledenja največ 3 stotinke sekunde. To je dovolj časa samo za slikanje Lune, planetov in Sonca, ker so ti objekti dovolj svetli, da ne zahtevajo časov osvetlitve daljših od nekaj tisočink sekunde. Točno to sem počel s starim refraktorjem (pri nekoliko krajši goriščni razdalji 1000 mm), ki nima montaže s sledenjem. Planete zaradi njihove majhnosti (več o tem v tem blogu: https://bojanambrozic.com/2024/10/01/kako-zelo-majhen-je-v-resnici-videti-saturn/) slikam z uporabo 5x barlowe leče, ki podaljša goriščnico na 6350 mm. Pri tem gorišču bi brez sledenja lahko slikal samo 6 tisočink sekunde. Par dni nazaj sem slikal komet s kamero na mobitelu z goriščno razdaljo zgolj 5 mm in časom osvetlitve 30 s. Pa se tudi na teh slikah že jasno vidi črte od zvezd.

Iz zgornjih enačb je očitno, da astrofotografije brez montaže z natančnim sledenjem ni! V praksi je cena montaže najmanj enaka ali celo nekajkrat višja od samega teleskopa. Na trgu obstajata dve glavni vrsti montaž s sledenjem: altazimutne in ekvatorialne. Vse imajo svoje prednosti in slabosti.

Altazimutne montaže so praviloma cenejše in lažje za prenašanje. Te montaže se preprosto premikajo gor-dol in levo-desno. Tako računalniško vodeno Go-To montažo ima npr. moj ZWO Seestar S50. Lahko pa imajo altazimutne montaže tudi veliki amaterski teleskopi, kot sta npr. Celestron CPC ali Meade LX200. Tudi večina največjih profesionalnih teleskopov stoji na altazimutnih montažah. Največja pomanjkljivost altazimutnih montaž je, da pri fotografiranju z daljšimi osvetlitve pride do pojava rotacije polja. To pomeni da je samo sredina slika ostra, na robu slike pa se pri daljših ekspozicijah prav tako pojavijo zvezdne črte. Mi amaterji se temu izognemo tako, da obrežemo krajni neoster del slike. Profesionalni teleskopi pa uporabljajo posebne vrtljive kamere, ki izničijo rotacijo polja.
Posebna verzija altazimutne montaže, ki je izredno priljubljena med amaterskimi astronomi je t.i. Dobsonova montaže. Na tej montaži zelo pogosto najdemo tako majhne, kot tudi zelo velike Newtonove reflektorje. Osnova ideja te montaže je, da je narejena s kar se da malo sestavnimi deli, da je čim bolj poceni. Taka montaža ima lahko računalniško sledenje ali pa ga nima, kot je to v primeru mojega 200 mm Newtonovega reflektorja. Vendar tudi za Dobsonove teleskope brez računalniško vodenega sledenja obstaja rešitev za sledenje. In sicer z ekvatorialnimi platformami. Vendar je natančnost takega zgolj mehanskega sledenja manjša.

Teleskop Seestar je primer teleskopa z altazimutno montažo s sledenjem. Desna slika: pojav rotacije polja je jasno viden na desni sliki: ostra je samo sredina slike, med tem ko so robovi nejasni. Spodnja leva slika: Celestron NexStar 5SE na altazimutni Go-To montaži. Spodnja desna slika: moj 200 mm /1200 mm Newtonov reflektor na Dobsonovi montaži brez sledenja.

Za nas astronome amaterje je edina rešitev, da se izognemo tako pojavu “bežanja” objektov, kot rotaciji polja, uporaba računalniško vodene ekvatorialne Go-To montaže. Če bi, kot mravlja, lahko stali na cevi teleskopa s tako montažo, bi z našega vidika bilo nebo ves čas povsem pri miru. Te montaže imajo dve osi: rekstascenzijsko, ki je nebesni ekvivalent geografski dolžini in deklinacijsko, ki je nebesni ekvivalent geografski širini. Ekvatorialna montaža deluje tako da, je rektascenzijska os montaže natančno obrnjena na severni oz. južni nebesni pol. Temu se reče polarna nastavitev. Njena natančna nastavitev je tako zelo pomembna, da imajo boljše montaže vgrajen poseben teleskop – t.i. polaroskop – v rektascenzijski osi, da se z njim bolje vidi Severnico. S tem imam jaz trenutne kar težave, ker z balkona od koder opazujem ne vidim Severnice. Zato zaenkrat še nikoli nisem uspel dobiti zadovoljivo dobrega sledenja. Na srečo lahko teleskop postavim spodaj na vrtu, kjer imam vidnega dovolj neba za polarno nastavitev. Sama cev teleskopa je nameščen na deklinacijski osi, ki je uravnotežena s proti utežmi. Zato so te montaže tako nerodno težke. Za še bolj natančno sledenje večina amaterskih astronomov uporablja t.i. auto guiding. To pomeni, da imamo poleg glavnega teleskopa, še manjši pomožni teleskop s svojo kamero, katere edini namen je, da sledi izbrani zvezdi in na ta način sproti popravlja napake pri sledenju. Jaz tega trenutno še nimam. Mi pa montaža novega teleskopa omogoča to nadgradnjo. Na ta način, in vred z algoritmom za odpravljanje periodične napake, ekvatorialne montaže omogočajo celo do 5 minut natančnega sledenja. Če želimo doseči še daljše čase osvetlitve, z računalniškimi programi združimo več zaporednih posnetkov. Slabost ekvatorialnih montaž je ta, do so zelo drage, težko prenesljive, zamudne za nastavitev in zahtevnejše za uporabo.

Teleskop na računalniški Go-To ekvatorialni montaži Sky Watcher EQ-6 R Pro, in moj 120 mm / 1000 mm refrakor na ročno vodeni nemški ekvatorialni montaži EQ-5

Moj 120 mm refraktor ima ekvatorialno montažo brez računalniško vodenega sledenja, ampak omogoča zgolj ročno sledenje. Vseeno je sledenje objektom s to montažo bolj udobno, kot z altazimutno montažo, ker ko naredim polarno nastavitev montaže, lahko premikam premikam samo po rektascenzijski osi. Za razliko od 200 mm Newtonovega reflektorja na Dobsonovi montaži, ki ga moram nenehno premikat tako po višini, kot po azimutu. Za tako ekvatorialno montažo se da dobiti motorček za rektascenzijsko os in potem montaža sledi dovolj dobro vsaj za vizualno astronomijo.

Torej je pri vizualni astronomiji manj težav s sledenjem, kot pri astrofotografiji. Vseeno je ta priporočljiva. Sploh za opazovanje planetov, Lune in Sonca pri velikih povečavah. Poglejmo si zakaj. Spet vzemimo za primer moj teleskop z goriščno razdaljo 1270 mm. Če opazujem planete, navadno uporabljam okularja z goriščnima razdaljama bodisi 10 mm bodisi 4 mm. Povečavo teleskopa preprosto izračunamo tako, da goriščno razdaljo teleskopa delimo z goriščno razdaljo okularja. Torej v mojem primeru, če vzamem 4 mm okular dobim 317,5-kratno povečavo. Pomemben podatek vsakega okularja je njegovo lastno vidno polje. V mojem primeru je to 58 ° (boljši okularji imajo polja vse do 120 °). Če delimo lastno polje okularja s trenutno povečavo teleskopa, dobimo pravo velikost polja, ki je v mojem primeru 0,18 °, kar je zgolj tretjina premera polne Lune. Da dobimo čas koliko minut objekt ostane v vidnem polju okularja pravo velikost polja pomnožimo s faktorjem 4. V mojem primeru tako dobimo čas 0,7 minute, kar je okoli 40 sekund. Mogoče se vam zdi to veliko. Vendar je zavajajoče, ker pri večini amaterskih teleskopov je vidno polje zelo ostro samo na sredini, pri robu je običajno nekoliko slabše. Če vzamemo, da je uporabno ostrega tri četrtine polja, potem nam ostane še 30 sekund časa. Najslabše pa je, da vsakič ko premaknemo teleskop na roke, ga zatresemo. Tresljaji so odvisni od kvalitete montaže in goriščne razdalje. Da se montaža po premiku umiri od tresenja običajno traja 5-10 sekund. Tako nam v praksi ostane za opazovanje samo še 10-20 sekund; preden moramo premakniti teleskop in spet počakati, da se umiri. Verjemite mi, to je lahko zelo naporno in frustrirajoče početje.

Naj dodam še to, da je največja uporabna povečava optično perfektnega teleskopa pri pogojih z odličnim astronomskim siingom največ dvakratnik premera objektiva teleskopa v mm. V praksi se taki pogoji pojavijo silno redko. Moj teleskop ima premer zrcala 254 mm, kar pomeni da je največja uporabna povečava tega teleskopa okoli 500-kratna. Brez težav je z vsakim (tudi majhnim) teleskopom mogoče doseči tudi več 1000-kratne povečave. A, je to docela nesmotrno početje, ker kot smo pokazali si s tem zmanjšamo vidno polje na velikost pogleda skozi šivankino uho in hkrati je to enako digitalnemu zoomu na fotoaparatih – večja povečava ne bo pokazala nič več detajlov na sliki.

Za vizualno opazovanje meglic, galaksij in zvezdnih kopic sledenje ni tako zelo nujno. Poglejmo si še v tem primeru zakaj. Te objekte se običajno najbolje vidi in opazuje pri najmanjši možni povečavi, kot jo lahko z našim teleskopom še dosežemo. Jaz imam na voljo okular z goriščno razdaljo največ 25 mm (obstajajo pa okularji s še daljšimi goriščnicami, ki nam omogočajo doseči še manjše povečave). Ta okular ima lastno vidno polje 52 °, kar je pogosto za okularje nižjega cenovnega razreda. Z upoštevanjem zgornjih enačb dobimo, da opazujem pri povečavi 50,8-krat in je moje pravo vidno polje 1 °, kar je velikost dveh polnih Lun in pomeni da opazovan objekt ostane v vidnem polju 4 minute, kar je več kot dovolj za relativno udobno opazovanje. Če bi si kupil okular z vidnim poljem 100 °, bi lahko neprekinjeno opazoval kar 8 minut. Ampak ne bom, ker tak okular stane več kot 1000 €.

S sledenjem ali brez; v vsakem primeru uživajte pod nočnim nebom!