Telescopen

Als je buiten staat en naar de sterren kijkt, komt het licht van de sterren in je oog. Het gaat door je oogpupil heen. Dat is het zwarte ronde gebiedje in je oog. Je oog pupil is niet altijd even groot. Als je op een zonnige zomerdag buiten komt, worden je pupillen vanzelf kleiner.

Op die manier zorgt je oog er zelf voor dat het niet verblind wordt. 's Nachts worden je pupillen juist groter. Hoe meer licht er in valt, hoe liever! Maar je oogpupil kan nooit groter worden dan ongeveer zes millimeter. Wil je dus nóg meer sterlicht «opvangen», dan heb je aan alleen je ogen niet voldoende. Je hebt dan een sterrenkijker nodig. Een ander woord voor sterrenkijker is telescoop.

Het woord telescoop komt uit de Griekse taal. Tele betekent ver. Denk maar aan televisie (ver zien) en telefoon (ver horen). Scoop komt van het Griekse woord scopos. Dat betekent kijken. Denk maar aan bioscoop. Daar kijk je naar dingen die lijken te leven, en bio komt van het Griekse woord voor leven. Je ziet: als je een beetje nadenkt, snap je ineens van veel meer dingen waarom ze zo genoemd zijn. Letterlijk betekent telescoop dus verrekijker. Door een telescoop zie je ver weg staande dingen groter en helderder. Als je door een telescoop naar de maan kijkt, zie je hem zó groot, dat je kraters kunt zien op het oppervlak. Maar als je met een telescoop naar de sterren kijkt, zie je die niet groter.

Sterren staan zó ver weg, dat je ze altijd als kleine lichtpuntjes blijft zien. Zelfs met de grootste telescopen ter wereld kun je de sterren niet groter zien dan een puntje. Maar ook bij sterren heeft een telescoop wel degelijk nut. Je ziet de objecten waar je naar kijkt immers ook helderder dan gewoon. Hele zwakke sterretjes zien je door een sterrenkijker veel beter. Je kunt daarom ook veel méér sterren zien dan zonder telescoop.

Er zijn verschillende soorten telescopen. De meest gebruikte zijn de refractors en reflectors. Een refractor is een ander woord voor een lenzenkijker. Vóór in de buis van de kijker zit een lens. Dat is een rond stuk heel nauwkeurig geslepen glas, dat in het midden iets dikker is dan aan de rand. De lichtstralen die door de lens gaan worden een beetje van richting veranderd. Deze richtingsverandering noemen we breking. Een duur woord voor breking is refractie.

Zo komt de refractor aan zijn naam.

In een prisma wordt ook licht gebroken. Een prisma is een driehoekig stukje glas. Maar een blauwe lichtstraal wordt door een prisma sterker afgebogen dan een rode. Wit licht bestaat uit allerlei kleuren bij elkaar. Als wit licht door een prisma valt, wordt het in de verschillende kleuren gesplitst. Het zijn de kleuren van de regenboog.

In een lens gebeurt eigenlijk hetzelfde. Wit licht van de sterren wordt in verschillende kleuren gesplitst. Blauw licht wordt sterker afgebogen dan rood licht. Het ster licht komt dus niet allemaal op dezelfde plaats terecht.

Als je door de telescoop kijkt, zie je geen mooi wit puntje, maar een gekleurd vlekje. Om dat te voorkomen worden er lenzen gemaakt die uit twee delen bestaan. De glassoorten en lensafmetingen worden zó gekozen, dat de ene lens de fouten van de andere opheft. Zo'n samengestelde lens heet een achromatische lens. Goede achromatische lenzen zijn erg duur. Dat komt doordat vier oppervlakken heel nauwkeurig geslepen moeten worden. Iedere goede sterrenkijker heeft een achromatische lens.

Het licht van een ster komt de telescoopbuis binnen vanuit één richting. De lichtstralen zijn evenwijdig. Doordat de lens als een prisma werkt, wordt het licht afgebogen. Alle lichtstralen komen in één punt bij elkaar. Dat punt heet het brandpunt. Weet je waarom? Als de kijker op de zon is gericht komt het zonlicht allemaal in dat punt terecht. Het wordt daar zó heet, dat een stuk papier in brand vliegt. Je hebt misschien wel eens veters laten branden met een brand glas. Zo'n brandglas is ook een lens. De veter houd je in het brandpunt van de lens. De zonnestralen komen daar bij elkaar en de veter begint te smeulen. Doe zoiets nooit in huis! Dat is erg gevaarlijk.

De afstand van de lens tot het brandpunt noemen we brandpunts afstand. Niet alle lenzen hebben dezelfde brandpuntsafstand.

Hoe «boller» de lens is, hoe dichterbij het brandpunt ligt.

De brandpuntsafstand van een lens geven we vaak aan met de hoofdletter F. Een ander woord voor brandpunt is namelijk focus. Daar komt de F vandaan. Zo geven we de middellijn van een lens aan met de hoofdletter D. Die komt van diameter, een ander woord voor middellijn.

We hebben net gezegd dat het brandpunt of focus het punt is waar de lichtstralen van een ster bij elkaar komen. Als er vlak bij de ster nóg een ster staat, komt het licht van uit een iets andere richting. Ze komen ook in een ander brandpunt bij elkaar. Zo heeft ieder sterretje in het kijkerveld zijn eigen brandpunt. Al die brandpunten liggen wel bij elkaar in de buurt. Er is eigenlijk een heel gebiedje van brandpunten. Dat gebiedje heet het brandvlak.

Goed, al het sterlicht komt dus in het brandvlak terecht.

Maar het moet natuurlijk in je oog komen. Daarom zit er nóg een lens in de kijker. Die zit aan het uiteinde van de telescoopbuis. Deze lens is veel kleiner dan de hoofdlens van de kijker. Meestal maar een paar millimeter in doorsnee.

Dit lensje zorgt er voor dat de lichtstralen van een ster weer evenwijdig uit de kijker komen. Het licht van de ster is daardoor weer een bundeltje evenwijdige lichtstralen geworden. Dit bundeltje is veel smaller dan de bundel die op de grote lens terecht kwam. Toch zit er, om het maar eens zo te zeggen, evenveel licht in. Al het licht van de ster dat op de grote lens van de telescoop viel, komt nu dus in je oog terecht. Er komt dus véél meer sterlicht je oog binnen dan zonder kijker. Nu snap je ook hoe het komt dat je door een telescoop de sterren helderder ziet.

Het kleine lensje waar we het net over hadden, heet het oculair. Het is meestal ingebouwd in een metalen buisje Ieder oculair bestaat weer uit meerdere lensjes. Ook zijn er veel verschillende soorten oculairen. Probeer nooit een oculair uit elkaar te halen. Je krijgt het weer moeilijk in elkaar en de kans is groot dat er stof tussen de lensjes komt. Dat is erg vervelend bij het waarnemen.

De grote lens vóór in de telescoop noemen we het objectief van de kijker. Die lens staat namelijk het dichtst bij het object waar je naar kijkt. Net zo als het objectief een brandpunt heeft, heeft het oculair er ook een. De brand puntsafstand van een oculair is wel veel kleiner dan van een objectief. Meestal maar een paar centimeter. Om niet in de war te raken geven we de brandpuntafstand van het oculair (het kleine lensje) aan met de kleine letter f. De brand puntsafstand van het objectief (de grote lens) geven we altijd aan met de hoofdletter F.

Het licht dat uit het oculair in je oog komt, is weer netjes evenwijdig. Maar dat geldt alleen als het oculair op een bepaalde manier is ingesteld. Het brandpunt van het oculair moet precies samenvallen met het brandpunt van het objectief. Dat instellen kan met een knop aan het uiteinde van de kijker. Door aan de knop te draaien kun je het oculair verder naar binnen of naar buiten bewegen. Dit instellingsgedeelte van de telescoop heet de focusseerinrichting. Dat woord is ook afgeleid van focus. Met de focusseerinrichting kun je het kijkerbeeld scherpstellen. Als de brandpunten van het objectief en het oculair niet samenvallen heb je geen scherp beeld. Een ander woord voor scherpstellen is focusseren.

De vergroting van een kijker kun je gemakkelijk zelf uitrekenen. Je moet alleen weten hoe groot de brandpunts afstand van het objectief en van het oculair is. De vergroting (V) is dan de brandpuntsafstand van het objectief (F) gedeeld door de brandpuntsafstand van het oculair (f). In formulevorm: nemen. Bijvoorbeeld allebei in millimeters. Als het objectief van een kijker een brandpuntsafstand heeft van één meter (1000 millimeter) en je oculair een brand puntsafstand van 25 mm, dan is de vergroting:
Je begrijpt nu ook dat je telescoop altijd één vergroting heeft. Behalve als je er een ander oculair in zet met een andere brandpuntsafstand. In het voorbeeld hierboven was de brandpuntsafstand van het oculair 25 mm. De vergroting was daarom 40 keer. Als je nu een oculair neemt met een brandpuntsafstand van 10 millimeter, wordt de vergroting 100 keer. Reken maar na! Hoe groter de brandpuntsafstand van het oculair is, hoe lager de vergroting. En hoe kleiner de brandpuntsafstand van het oculair is, hoe hoger de vergroting.

Goede oculairen zijn behoorlijk duur: zo'n Ÿ 40.-- of meer per stuk ben je al gauw kwijt. Als je toch verschil lende vergrotingen wilt gebruiken, wordt dat een kostbare zaak. Maar er bestaat een andere mogelijkheid: een barlow lens. Dat is een lensje dat je tussen de kijkerbuis en het oculair kunt zetten. De vergroting wordt hierdoor tweemaal zo groot. Wel wordt het beeld veel lichtzwakker. Een goede barlowlens is bovendien óók erg duur. Veel barlowlenzen hebben bovendien niet zo'n goede kwaliteit.

Er zijn ook oculairen waarvan je de brandpuntsafstand, en dus de vergroting kunt veranderen. Ze heten zoom-oculairen (zoom spreek je uit als zoem). Bijna alle zoom-oculairen zijn erg slecht. Je kunt beter nooit een kijker met een zoom-oculair kopen. Veel goedkopere kijkers hebben er een. In een advertentie wordt dat dan aangeprezen. Trap daar dus niet in! In je kijker kun je niet zo maar elk oculair gebruiken.

Iedere kijker heeft een laagste en een hoogste vergroting.

Ga je te weinig vergroten, dan komt niet al het sterlicht in je oog terecht. De lichtbundel die uit het oculair komt is dan groter dan de pupil van je oog. Daar heb je dus niets aan. Ga je te veel vergroten, dan wordt het beeld te zwak om nog wat te zien. Je hebt dan bovendien veel meer last van trillingen van de kijker. Want iedere trilling wordt óók mee vergroot. En bij een te sterke vergroting is het beeld niet meer scherp door allerlei afwijkingen van de lenzen.

De zwakste vergroting die je bij een kijker kunt gebruiken kun je zelf uitrekenen. Je moet dan weten hoe groot de diameter (D) van het objectief in millimeters is. Dat deel je door zes en je hebt de zwakste vergroting. Als je objectief een diameter heeft van 60 mm (6 cm), dan is de laagst bruikbare vergroting 60 : 6 = 10 keer. Meestal zul je een sterkere vergroting gebruiken. Tien keer is wel heel erg weinig. Maar je moet ook niet boven de hoogste vergroting uitkomen. Die kun je óók zelf uitrekenen. Je moet dan de diameter van je objectief (in mm) met 1« ver menigvuldigen. Voor een objectief met een diameter van 60 mm is de sterkste vergroting dus 1« x 60 = 90 keer! Een telescoop met een lensmiddellijn van 10 cm (100 mm) heeft een kleinste vergroting van 100 : 6 = bijna 17 keer en een sterkste vergroting van 100 x 1« = 150 keer. Je ziet dat het niet zo moeilijk is. Let bij het kopen van een kijker dus vooral op de grootte en kwaliteit van de lens. Als je een advertentie ziet van een kijker met een lensmiddellijn van 60 mm die maar liefst 250 keer ver groot weet je dat je aan deze vergroting totaal niets hebt! Helaas kom je dergelijke advertenties maar al te vaak tegen. Veel mensen trappen er nog altijd in en kopen zo'n kijker. Als ze met zo'n kijker willen gaan werken merken ze pas hoe waardeloos die kijker is! In het lijstje hieronder vermelden we nog eens de voor en nadelen van een zwakke vergroting en van een sterke vergroting:
We hebben nu de belangrijkste onderdelen van een lenzen kijker (refractor) besproken. Zo'n telescoop heeft vaak nog meer onderdelen. Bijvoorbeeld een zoeker. Dat is een klein richtkijkertje dat maar enkele keren vergroot. Een zoeker gebruik je om zwakke objecten op te zoeken. Een dubbelster bijvoorbeeld. In de zoeker heb je hem al snel gevonden. Een zoeker heeft namelijk een groot beeldveld, doordat de vergroting zo laag is. In het oculair van de zoeker zijn vaak twee ragfijne draadjes gespannen in de vorm van een kruis. Als je de gezochte ster precies op het snijpunt van deze kruisdraden zet, weet je zeker dat de ster ook door de telescoop zelf te zien is. Je zoeker moet dan natuurlijk wel precies evenwijdig staan met de telescoop.

Mensen die foto's van bijvoorbeeld nevels maken door een telescoop hebben vaak een volgkijker. De camera is achter de telescoop bevestigd. Je kunt dus niet meer door de kijker kijken. Maar je moet er wel voor zorgen dat de telescoop de hele tijd op de nevel gericht blijft! Daar kun je dan de volgkijker voor gebruiken. Die is ook evenwijdig aan de grote telescoop bevestigd en heeft ook een kruisdraad in het oculair. Als je er maar voor zorgt dat de nevel (of een heldere ster in de buurt) op het kruisdraad blijft, dan gaat alles goed.

Lenzenkijkers hebben ook vaak een zenitprisma. Dat is een driehoekig stuk glas met twee metalen buisjes. Het ene buisje schuif je in de telescoop. In het andere buisje past het oculair. Het licht uit de kijkerbuis wordt door het prisma omhoog gestuurd. Je kunt nu door de telescoop kijken zonder een stijve nek te krijgen. Zonder zenit prisma moet je alsmaar onder het uiteinde van de telescoop kruipen en omhoog kijken. Mét een zenitprisma kijk je eigenlijk naar beneden.

Vooraan de telescoop, bij het objectief, steekt de kijker buis meestal wat uit. Dat deel is er vaak af te schroeven, maar dat kun je beter niet doen. Het is de dauwkap van de kijker. Doordat het objectief wat verder is «weggestopt» zal de lens niet zo snel beslaan. Zonder dauwkap krijg je al gauw vocht op de lens. Bovendien is de dauwkap een goede bescherming voor de lens.

In de kijkerbuis zitten meestal ringen vastgemaakt, die nét groot genoeg zijn om het licht door te laten van de ster waar de kijker op gericht is. De ringen houden ander licht tegen. Bijvoorbeeld het licht uit een raam of van een straatlantaarn in de buurt. Ook de dauwkap houdt al een deel van dat zogenaamde strooilicht tegen. De ringen in de kijker heten diafragmaringen, of kortweg diafragma's.

Als je in de winkel een kijker koopt, zit er vaak een zonnefilter bij. Dat kun je aan het oculair van de kijker bevestigen. Je kunt immers niet zo maar naar de zon gaan kijken! Dat is erg gevaarlijk! Je kunt er blind door worden.

Toch is ook een zonnefilter niet veilig. Het filter zit dicht bij het brandpunt van de kijker. Het wordt daarom erg heet. De kans bestaat dat het daardoor kapot springt.

Als dat gebeurt terwijl je door de kijker kijkt kun je je oog beschadigen.

Hoe kun je dan wél veilig naar de zon kijken? Het beste kun je de zon projecteren op een stukje wit karton. Je moet het karton ongeveer 25 centimeter achter het oculair houden. Aan de schaduw van de kijker kun je zien of hij goed gericht staat.

Een telescoop moet op een stevig statief staan. Meestal is dat een houten driepoot. Er zijn ook zogenaamde tafel statieven: hele kleine, wankele metalen driepootjes. Daar heb je niets aan! Boven op het statief zit de montering van de kijker. Die wordt ook wel de opstelling genoemd. De montering bestaat uit twee assen, waar de telescoop om heen kan draaien. Hij moet op elk punt van de hemel gericht kunnen worden. Bij een azimuthale montering is één as vertikaal en de andere as horizontaal. Zulke monteringen zijn het eenvoudigst én het goedkoopst. Ze hebben echter één nadeel. Als je een tijdlang een ster of planeet wilt bekijken, moet je steeds allebei de assen wat verdraaien. Meestal gaat dat met een draaiknop, de fijnregeling. Het zou veel gemakkelijker zijn als je maar aan één knop hoefde te draaien. Dat is het geval bij een parallactische montering. Eén as is gericht op de noordelijke hemelpool (ongeveer in de richting van de Poolster), en de andere as staat hier loodrecht op. Als de kijker eenmaal gericht is, is het heel eenvoudig om een object in beeld te houden. Grote telescopen hebben vaak een opstelling met een motortje. Zo'n volgmotor zorgt er automatisch voor dat de kijker met de sterren mee beweegt zodat steeds hetzelfde hemellichaam in beeld blijft. Die beweging van de sterren wordt overigens veroorzaakt door dat de aarde om zijn as draait.

Tot nu toe hebben we het alleen gehad over lenzenkijkers (refractors). Een ander soort telescoop is de spiegel telescoop of reflector. Reflecteren is een ander woord voor weerkaatsen. In een spiegeltelescoop is het objectief geen lens, maar een spiegel. De spiegel zit ook niet bovenin de kijkerbuis, maar juist onderin. De spiegel is hol. Dat betekent dat hij in het midden wat dunner is dan aan de rand. Daardoor wordt het licht van een ster, dat op de spiegel terecht komt, afgebogen. En ook hier komen de lichtstralen in één punt terecht. Dat punt ligt natuurlijk recht boven de spiegel. Als je daar een oculair zou bevestigen en je zou er door kijken, dan zou je eigen hoofd het sterlicht tegenhouden. Daarom zit bij een spiegeltelescoop het oculair vaak aan de zijkant. Een klein, vlak spiegeltje in de kijkerbuis zorgt er voor dat het sterlicht toch in het oculair terecht komt. Dat vang spiegeltje is vastgemaakt met drie of vier dunne metalen pootjes, die samen wel eens een spin worden genoemd. De vangspiegel houdt wel een beetje sterlicht tegen, maar niet zo veel.

Een reflector zoals we die hier beschreven hebben is voor het eerst gebouwd door de natuurkundige Isaac Newton. Daarom wordt zo'n reflector vaak een Newtontelescoop genoemd.

Belangrijk bij iedere telescoop is de lichtwinst of licht sterkte! Hoe groter het objectief en hoe korter de brand puntsafstand is, hoe meer sterren je met de kijker kunt zien.

De lichtsterkte van een telescoop wordt gegeven door de openingsverhouding. Dat is de brandpuntsafstand van het objectief gedeeld door de diameter. Een lage openingsver houding betekent een lichtsterke kijker. Een hoge openings verhouding betekent een lichtzwakke kijker. Een refractor met een brandpuntsafstand van 900 mm en een objectief middellijn van 60 mm heeft een openingsverhouding van 900 : 60 = 15. Een reflector met een spiegeldiameter van 100 mm en een brandpuntsafstand van 1000 mm heeft een openingsverhouding van 1000 : 100 = 10. In dit voorbeeld is de reflector dus lichtsterker dan de refractor.

Er zijn nog twee belangrijke eigenschappen van een teles coop. De grensmagnitude en het scheidend vermogen. De grensmagnitude van een kijker is de helderheid van de zwakste sterren die je met die kijker nog net kunt zien.

Het scheidend vermogen van een telescoop geeft aan hoe dicht twee even heldere sterren bij elkaar kunnen staan om ze in de kijker nog apart te kunnen zien. Van een kijker met een objectiefmiddellijn van 60 mm is de grens magnitude ongeveer 11. Het scheidend vermogen van deze kijker is ongeveer 2 boogseconden. In de praktijk zal het meestal wat tegenvallen. Dat komt doordat niet iedere kijker even goed is. Ook het weer en de ervaring van de waarnemer spelen een belangrijke rol. Daarom moeten we eigenlijk spreken over theoretische grensmagnitude en het theoretisch scheidend vermogen.

Heel belangrijk bij iedere sterrenkundige waarneming is de seeing. Dat is een engels woord, dat «zicht» betekent.

Je spreekt het uit als sie-jing. Bij een goede seeing is de lucht erg rustig.

Er zijn nog vele andere soorten kijkers. De bekendste is misschien wel de prismakijker. Die wordt ook wel verrekijker genoemd. Of, met een duur woord, binoculair. Er zitten twee objectieven en twee oculairen in. Je kunt daardoor met beide ogen tegelijk kijken. Met een binoculair kun je al veel aan de sterrenhemel zien. Vooral sterrenhopen, nevels, enz.

Hij is niet geschikt voor maan- en planeetwaarnemingen. Daar voor is de vergroting te laag. Op een binoculair zie je vaak twee getallen staan. Bijvoorbeeld 7 x 50. Dat betekent dat de kijker een vergroting heeft van 7 keer en dat de objectieven een middellijn hebben van 50 mm. Het eerste getal geeft dus de vergroting aan, het tweede getal de diameter van de lenzen.

Als je een telescoop wilt kopen moet je je niet laten ver lijden door mooie advertenties. Vaak staat er dat de telescoop wel 300 keer kan vergroten. Maar jij weet nu dat dit veel te veel is! Je hebt dan geen bruikbaar beeld meer.

Of de telescoop heeft een tafelstatief: veel te klein! Of de lenzen zijn niet van een goede glassoort gemaakt.

Een goede, goedkope telescoop is de JWG-kijker. Het is een refractor met een lensdiameter van 60 mm en een brand puntsafstand van één meter (1000 mm). Het oculair dat er bij hoort heeft een brandpuntsafstand van 25 mm. Kun je nu zelf uitrekenen wat de vergroting van de JWG-kijker is? En hoe groot de hoogste en laagste vergroting mag zijn? En wat de openingsverhouding is? Van de JWG-kijker zijn inmiddels meer dan 500 kijkers ge bouwd. In de meeste gevallen is dit onder leiding gebeurd.

De JWG (Jongerenwerkgroep van de Nederlandse Vereniging voor Weer- en Sterrenkunde) heeft echter ook een uitgebreide bouwbeschrijving van deze kijker uitgegeven. Bovendien is de benodigde optiek bij de JWG te koop. Aan materiaal kost deze kijker ongeveer Ÿ 350.--. Van dit bedrag kosten het objectief, het zenitprisma en het oculair bij elkaar zo'n Ÿ 250.--. Voor inlichtingen kun je kontakt opnemen met de Jongerenwerkgroep. Het adres is: Bureau JWG, Zonnenburg 2, 3512 NL Utrecht.

In dit verhaal hebben we het nog niet gehad over hele grote telescopen die tegenwoordig in gebruik zijn. Wil je hier meer over weten kijk dan bij het trefwoord superkijkers.