Ngày nay, chúng ta đã biết những thế giới hàng xóm của chúng ta trông như ra sao, chúng ta biết vũ trụ đẹp đến nhường nào, chúng ta đã thấy những vụ nổ siêu tân tinh kỳ vĩ và chứng kiến hình ảnh đầu tiên của lỗ đen. Tất cả đều nhờ kính thiên văn! Không còn nghi ngờ gì, kính thiên văn đã trở thành công cụ được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành Thiên văn học và Vật lý thiên văn. Bất kỳ ai muốn nghiên cứu về lĩnh vực này đều cần trang bị một kính thiên văn ở thời điểm này hoặc thời điểm khác. Bài viết này nhằm giúp bạn hiểu biết hơn về thiết bị tuyệt vời đó.
Đang xem: Kính viễn vọng là gì
Kính thiên văn thực sự đã giúp khám phá ra vị trí của chúng ta trong vũ trụ. Thuở xưa, các thuyền trưởng và cả cướp biển thường sử dụng kính thiên văn chỉ có độ phóng đại 4 lần và có trường nhìn rất hẹp. Tuy nhiên, kính thiên văn ngày nay là những chuỗi kính khổng lồ, có khả năng quan sát mọi góc cạnh của vũ trụ. Kính thiên văn hoạt động giống như con mắt nâng cấp của chúng ta và giúp ta quan sát những thứ mà mắt thường không thể thấy được.
Kính thiên văn là công cụ không thể thiếu với các nhà thiên văn nghiệp dư và những người yêu thích vẻ đẹp bầu trời đêm. Ảnh: PicsWe
Về mặt kĩ thuật, kính thiên văn là một thiết bị quang học có khả năng phóng đại hình ảnh của vật thể ở xa bằng việc sử dụng hệ thống kính và gương cầu được sắp xếp theo thứ tự nhất định. Thuật ngữ “kính thiên văn” (telescope) thường ám chỉ kính thiên văn quang học, nhưng chúng đã trải qua những biến đổi lớn kể từ khi ra đời vào thế kỉ 17. Hệ quả là ngày nay chúng ta có nhiều loại kính thiên văn hoạt động trên các dải bước sóng khác nhau, từ sóng vô tuyến cho tới tia gamma. Mục đích chính của kính thiên văn là thu gom ánh sáng và các bức xạ do vật thể ở xa phát ra và hội tụ chúng vào một tiêu điểm, nơi ảnh có thể được quan sát, chụp lại hoặc khảo sát.
Lược sử kính thiên văn
Hans Lippershey. Ảnh: Secretsofuniverse.in
Kính viễn vọng* đầu tiên được chế tạo vào khoảng 400 năm trước, cụ thể là năm 1608, bởi một nhà sản xuất kính mắt người Hà Lan có tên Hans Lippershey. Cho dù Lippershey không nhận bản quyền sáng chế, tin tức về phát minh mới của công đã lan truyền nhanh như một “đám cháy” trên khắp châu Âu. Thiết kế của Lippershey cơ bản bao gồm một vật kính lồi và một thị kính lõm. Thiết bị này có khả năng phóng đại vật thể lên 3 lần so với kính thước gốc.
Khi Galileo Galilei nghe tin về kính viễn vọng của Hans Lippershey vào năm 1609, ông ngay lập tức bắt tay vào thiết kế mà không hề xem qua thiết bị của Hans. Ông đã cải thiện đáng kể năng lực của kính thiên văn và đạt được độ phóng đại 20 lần. Hơn thế nữa, Galileo trở thành người đầu tiên hướng kính viễn vọng lên bầu trời và và phát hiện ra bốn vệ tinh lớn nhất của Sao Mộc vào năm 1610.
Phân loại kính thiên văn
Kính thiên văn có nhiều loại khác nhau. Đồng thời cũng có nhiều cách phân loại: dựa trên sự sắp xếp thấu kính và gương; dựa trên loại bức xạ mà kính đó tiếp nhận; dựa trên điều kiện bên ngoài mà chúng có thể chịu được,v.v… Nhưng có ba loại kính thiên văn cơ bản, cội nguồn để phát triển những phiên bản cải tiên hơn. Ba loại đó là:
Kính thiên văn khúc xạ (refractor) – Kính thiên văn đầu tiên được phát triển là kính khúc xạ. Kính thiên văn khúc xạ sử dụng một thấu kính để thu nhận và hội tụ ánh sáng. Các thấu kính đặt phía trước kính thiên văn và ánh sáng bị bẻ cong (khúc xạ) khi đi qua các thấu kính này. Phần lớn những người bắt đầu tìm hiểu thiên văn sẽ dùng kính khúc xạ bởi vì chúng dễ sử dụng và cần ít bảo dưỡng hơn các loại khác.
Sơ đồ mô tả cấu trúc của kính thiên văn Khúc xạ. Ảnh: reddit.com, HowStuffWorks
Kính thiên văn phản xạ (reflector) – Kính phản xạ sử dụng gương để thu nhận và hội tụ ánh sáng. Tất cả thiên thể đều nằm quá xa đến nỗi ánh sáng từ chúng đến Trái Đất là các tia sáng song song. Vì các tia sáng song song với nhau, gương của kính thiên văn phản xạ được làm thành dạng cong parabol để có thể hội tụ các tia sáng song song vào một điểm. Tất cả kính thiên văn phục vụ nghiên cứu và các kính thiên văn nghiệp dư lớn hiện nay đều là kính phản xạ bởi vì chúng có những ưu điểm vượt trội hơn kính khúc xạ.
Sơ đồ mô tả cấu trúc của kính thiên văn phản xạ. Ảnh: Hội thiên văn Liverpool (LAS)
Kính thiên văn phức hợp/tổ hợp (Compound/Catadioptric Telescopes) – Kính thiên văn phức hợp có thể xem là “con lai” giữa kính phản xạ và kính khúc xạ. Chúng kết hợp những đặc tính tốt nhất của cả hai loại.
Sơ đồ mô tả cấu trúc của kính thiên văn tổ hợp. Ảnh: Abrams Planetarium
Thuật ngữ cơ bản liên quan đến kính thiên văn
Vật kính (Objective lens) – Thấu kính đặt phía trước được gọi là vật kính hoặc thấu kính sơ cấp. Nó thu gom ánh sáng từ các vật thể xa xôi và hội thụ vào một điểm.
Ảnh: B&H
Độ mở (Aperture) – Đường kính của gương/thấu kính sơ cấp được gọi là độ mở (khẩu độ). Độ mở càng lớn, hình ảnh tạo thành càng sáng. Một kính thiên văn nghiệp dư tốt thường có độ mở từ 80 đến 300 mm. Trong khi đó, một số kính thiên văn chuyên nghiệp cỡ lớn, trị giá hàng tỉ đô la có độ mở của gương lên tới 10 mét.
Tiêu cự (Focal Length) – Khi chạm tới gương hoặc xuyên qua thấu kính, ánh sáng sẽ bị điều chỉnh để hội tụ tại tiêu điểm thuộc mặt phẳng nằm xa hơn. Khoảng cách giữa tâm của một thấu kính hoặc gương cầu và tiêu điểm của nó được gọi là tiêu cự.
Thị kính (Eyepiece) – Thị kính ám chỉ một ống nhỏ có chứa các thấu kính với nhiệm vụ tạo nên hình ảnh cuối cùng để người quan sát nhìn thấy. Các kính thiên văn thường có ít nhất hai thị kính: một cái cho độ phóng đại thấp và cái thứ hai cho độ phóng đại cao hơn.
Một số thị kính. Ảnh: stargazerslounge.com
Năng lực phóng đại (Magnifying Power)– Thông số này cho ta biết khả năng kính thiên văn tăng kính thước biểu kiến của đối tượng quan sát. Độ phóng đại có thể được xác định bằng cách chia tiêu cự của kính thiên văn (tức của vật kính) cho tiêu cự của thị kính. Vậy nên tiêu cự của thị kính càng lớn, độ phóng đại đạt được càng nhỏ, tuy nhiên hình ảnh nhận được lại sáng hơn.
(*) Telescope được dịch sang tiếng Việt là kính thiên văn hoặc kính viễn vọng. Trong khuôn khổ bài viết này, telescope được gọi là kính viễn vọng khi không dùng cho mục đích quan sát bầu trời. Vì thế, khi nhắc đến sáng chế của Hans Premiership, chúng tôi dùng từ “kính viễn vọng”, còn khi nhắc đến Galileo Galilei, chúng tôi dùng từ “kính thiên văn”.
Earthgrazer – Hội thiên văn nghiệp dư Hà Nội (HAS)