Lorneta czy luneta?
Wielu miłośników podziwiania nocnego nieba rozpoczyna swoją przygodę z astronomią od obserwacji za pomocą lornetki — kolejnym etapem jest teleskop. Może dlatego lornetka uważana jest za sprzęt początkujących miłośników, a teleskop — to sprzęt wytrawnych obserwatorów. Celem niniejszego artykułu jest wykazanie, iż wbrew obiegowym opiniom, lornetka, składająca się z dwóch lunet, daje duże możliwości obserwatorom nocnego nieba i pod pewnymi względami jest lepszym rozwiązaniem niż luneta. Poniższe rozważania będą oparte na założeniu, że interesują nas obserwacje wizualne obiektów mgławicowych. Obserwacje takie wymagają użycia sprzętu dającego możliwie duże pole widzenia oraz jasny, o dużej rozdzielczości obraz. Uzyskanie dużego powiększenia w tym przypadku nie jest aż takie ważne. Powiększenie w tego typu obserwacjach powinno być jak najmniejsze (im mniejsze, tym większe pole widzenia) i zapewnić rozróżnienie wszystkich szczegółów utworzonych przez obiektyw. Powiększenie to nosi nazwę rozdzielczego i możemy wyrazić je następująco:
Y. Hyakutake i jego 150 mm lorneta
gdzie ϕwej i ϕwyj są odpowiednio średnicą wiązki wejściowej do teleskopu i wiązki wyjściowej — wychodzącej z okularu — w tych samych jednostkach. Średnica wiązki wyjściowej powinna być tak dobrana (poprzez dobór odpowiedniego okularu — powiększenia), aby była w przybliżeniu równa średnicy źrenicy oka obserwatora (w warunkach nocnych). Na ogół przyjmuje się, iż źrenica oka ludzkiego w warunkach nocnych wynosi 6–7 milimetrów, przy czym zdarzają się osoby mające średnicę źrenicy dochodzącą do 8 milimetrów. Jeśli nasz teleskop da wiązkę wyjściową większą niż źrenica naszego oka, to część światła zebranego przez teleskop nie zostanie przez nas odebrana (nie o to przecież chodzi!). Stosowanie większych powiększeń — dających mniejsze wiązki wyjściowe — nie powoduje wzrostu ilości obserwowanych szczegółów, a obraz staje się ciemniejszy. Przyjmując zatem, iż średnica źrenicy oka wynosi 6 mm, możemy wyznaczyć wartość powiększenia rozdzielczego. I tak dla lunety o średnicy obiektywu równej 60 milimetrów powiększenie to wynosi 10×, a dla średnicy równej 100 milimetrów — 16×. Warto podkreślić, że wartości powiększeń lornetek są zbliżone do powiększenia rozdzielczego. Wartość powiększenia lornetki podawana jest na obudowie przez producenta wraz z inną wartością — średnicą obiektywów w milimetrach. I tak, np. lornetka o oznaczeniu 10×50 posiada powiększenie 10×, a średnica obiektywów wynosi 50 milimetrów. Oczywiście im większa średnica lornetki, tym lepiej. Na rynku polskim możemy nabyć szereg lornetek produkcji rosyjskiej o średnicach nie przekraczających 50 mm. Większe lornetki są również dostępne — 20×60; 25×70 — i stanowią doskonały sprzęt obserwacyjny, przez który możemy podziwiać nie tylko obiekty mgławicowe, ale także kratery i góry na Księżycu.
Rys. 1. Zdolność rozdzielcza lunety i lornety
Można również samemu zbudować lornetkę. W tym celu musimy posiadać dwie identyczne lunety (identyczne średnice i powiększenia), które następnie mocujemy tak, aby ich osie optyczne były do siebie równoległe.
Skoro lorneta składa się z dwóch lunet, to jakie korzyści wynikają z jej użycia (w porównaniu do lunety o jednakowych parametrach)?
Po pierwsze, rośnie pole widzenia o około 30%. Po drugie, obserwowany obraz ma większy kontrast. Po trzecie, komfort obserwacji jest dużo większy. I po czwarte, widzimy więcej szczegółów — wzrasta zdolność rozdzielcza. W przypadku obserwacji obiektów mgławicowych wszystkie wymienione wyżej czynniki są bardzo istotne, chociaż najistotniejszy wydaje się pierwszy i ostatni. Wzrost pola widzenia ważny jest również w obserwacjach gromad gwiazd i gwiazd zmiennych, zwłaszcza w przypadku wyznaczania ich jasności (widać więcej gwiazd porównania). Wzrost zdolności rozdzielczej jest bodajże najważniejszym profitem, jaki uzyskujemy z zastosowania lornety. O ile zatem rośnie zdolność rozdzielcza lornetki w porównaniu do lunety o takich samych parametrach (średnica)?
Na rysunku 1 przedstawiono dwa wykresy przedstawiające zdolność rozdzielczą w funkcji średnicy obiektywu dla lunety (linia przerywana) i lornety (linia ciągła). Na rysunku tym wyraźnie widać zysk w zdolności rozdzielczej dla lornety. Lornetka o średnicy 50 mm daje zdolność rozdzielczą o 0.8'' lepszą niż luneta o tej samej średnicy, a lornetka o średnicy 70 mm — daje zdolność rozdzielczą lepszą o 0.7''. Trzeba przyznać, że są to wartości spore.
Rys. 2. Efektywny przyrost średnicy lornety
Skoro rośnie zdolność rozdzielcza, to otrzymujemy efekt analogiczny do użycia instrumentu o większej średnicy. Rysunek 2 przedstawia efektywny przyrost średnicy w przypadku użycia lornetki. I tak, np. lornetka o średnicy obiektywów 70 mm daje taką samą zdolność rozdzielczą jak luneta o średnicy 100 mm. Wykonanie lornety z teleskopów Newtona o średnicy 150 mm (np. szukacze komet Uniwersała) da nam w efekcie zdolność rozdzielczą równą teleskopowi o średnicy 210 mm!
W USA i Kanadzie wielu miłośników buduje lornety w oparciu o teleskopy Newtona i niejednokrotnie są to instrumenty bardzo spore — średnice luster wynoszą 400–500 mm! Warto na zakończenie podkreślić, że wielu łowców komet również używa lornet. Jedną z najpiękniejszych komet w tym stuleciu odkrył japoński miłośnik Y. Hyakutake i dokonał tego za pomocą 150 mm lornety dającej powiększenie 25×. Należy również dodać, że była to apochromatyczna lorneta firmy Fuji zbudowana ze szkieł o niskiej dyspersji, której cena w USA wynosi „zaledwie” 12500 dolarów!