Bra refraktor

Treptow-teleskopet (alias Himmelskanone ) gjorde bort en kupol, och teleskopröret sträcker sig ovanför byggnaden på den här bilden

Grande Lunette från Nice Observatory från 1886, med 76 cm bländare

James Lick-teleskop från 1888, med 91 cm bländare

Stor refraktor hänvisar till ett stort teleskop med en lins, vanligtvis den största refraktorn vid ett observatorium med ett ekvatorialfäste . Denna stils framgång och framgång inom observationsastronomi definierar en era inom modern teleskopi på 1800- och början av 1900-talet. Stora refraktorer var stora brytande teleskop som använde akromatiska linser (i motsats till speglar av reflekterande teleskop) . De var ofta störst i världen, eller störst i en region. Trots typiska konstruktioner med mindre öppningar än reflektorer, erbjöd stora refraktorer ett antal fördelar och var populära för astronomi. Det var också populärt att ställa ut stora refraktorer på internationella utställningar, och exempel på detta inkluderar Trophy Telescope på 1851 års stora utställning och Yerkes Great Refractor på 1893 års världsutställning i Chicago .

En stor refraktor var ofta mittpunkten i ett nytt 1800-talsobservatorium, men användes vanligtvis med ett följe av andra astronomiska instrument som en meridiancirkel , en heliometer , en astrograf och en mindre refraktor som en kometsökare eller ekvatorial. Stora refraktorer användes ofta för att observera dubbelstjärnor och utrustade med en Filar mikrometer . Banbrytande arbete med astrofotografering gjordes med stora refraktorer.

Ett exempel på främsta prestationer av refraktorer, över 7 miljoner människor har kunnat se genom 12-tums Zeiss-refraktorn vid Griffith Observatory sedan den öppnade 1935; detta är de flesta människor som har sett genom något teleskop. I modern tid har många stora refraktorer blivit viktiga historiska föremål och används ofta för offentliga astronomiuppsökande. Men många har också stängts av eller flyttats på grund av deras svårigheter att använda som teleskop. I den moderna eran är bländare och läge viktiga, observatorierna i äldre stil var ofta belägna nära städer eftersom astronomi bara var en funktion; stora uppgifter var helt enkelt att registrera vädret, göra exakta bestämningar av plats och att bestämma lokal tid. I modern tid utförs många av dessa funktioner på annat håll och kommuniceras lokalt.

Några noterade prestationer av refraktorer var upptäckten av Neptunus, upptäckten av Månarna på Mars och sammanställningen av olika stjärnkataloger. Heliometern , ett derivatinstrument av refraktorer, användes för att för första gången mäta avståndet till en annan stjärna med geometrisk parallax i mitten av 1800-talet. När teleskopen blev större och längre, motsvarade de relativt blygsamma ökningarna i bländare deras enorma storlek, med rörliga vikter i flera ton i kupoler som var flera våningar höga; fysiskt var många av de största större än vissa moderna reflekterande teleskop.

Början

En observatör som tittar genom Markrees Cauchoix stora teleskop

Fraunhofer-refraktor från 1824, nu en utställning på det gamla Tartu-observatoriets museum i Estland.

I början av 1800-talet byggde en ung Edward Joshua Cooper i Irland ett av periodens mest rikt inredda astronomiska observatorier. Cooper hade skaffat den största linsen i världen, tillverkad av Cauchoix i Paris , med ett objektiv på 13,3 tum (~34,8 cm) för 1200 pund, och han placerade den som centrum i observatoriet. År 1834 monterades den på ett ekvatorialfäste från Thomas Grubb från Dublin. Detta var den största refraktorn i världen i början av 1830-talet, och Cooper använde teleskopet för att skissa Halleys komet 1835 och för att se solförmörkelsen den 15 maj 1836.

År 1833 donerade hertigen av Northumberland en Cauchoix av Paris objektivlins för att upprätta ett stort teleskop för det nya observatoriet i Northumberland. Teleskopet användes i över ett sekel med några uppdateringar, men originalet var en "akromatisk dubblett med 11,6 tums klar bländare och brännvidd 19 fot 6 tum".

Refractors blir myndiga

Percival Lowell observerar Venus på dagtid från observatörsstolen i det 24-tums (61 cm) brytande teleskopet Alvan Clark i Flagstaff, Arizona.

Även om det hade funnits mycket stora (och otympliga) icke-akromatiska flygteleskop i slutet av 1600-talet, och Chester Moore Hall och andra hade experimenterat med små akromatiska teleskop på 1700-talet, uppfann och skapade John Dollond (1706–1761) en akromatisk objektglas och lins som möjliggjorde akromatiska teleskop upp till 3–5 tum (8–13 cm) bländare. Schweizaren Pierre-Louis Guinand [ fr ] (1748–1824) upptäckte och utvecklade ett sätt att göra mycket större kron- och flintglasämnen. Han arbetade med instrumentmakaren Joseph von Fraunhofer (1787–1826) för att använda denna teknik för instrument i början av 1800-talet.

Eran av stora refraktorer började med de första moderna, akromatiska, brytande teleskopen som byggdes av Joseph von Fraunhofer i början av 1820-talet. Den första av dessa var Dorpat Great Refractor, även känd som Fraunhofer 9-tum, vid det dåvarande Dorpat-observatoriet i Estland (Estland) (som senare blev Tartu-observatoriet i södra Estland ). Detta teleskop tillverkat av Fraunhofer hade en 9 Paris-tum (cirka 9,6 tum (24 cm)) akromatisk bländarlins och en brännvidd på 4 m (13,4 fot). Den var också utrustad med den första moderna ekvatorialfästet som kallas ett "tyskt ekvatorialfäste" utvecklat av Fraunhofer, ett fäste som sedan dess blev standard för de flesta stora refraktorer. En Fraunhofer "9-tum" (24 cm) vid Berlin Observatory användes av Johann Gottfried Galle i upptäckten av Neptunus . Det finns en tendens att runda öppningar till närmaste stora figur, vilket kan skapa en slags drift när omvandlingar görs; Fraunhofer "9-inch" var nio paris tum vilket är cirka 9,6 tum eller cirka 24 cm, inte exakt nio engelska tum, och närmare tio tum. (Paris inches kallas också för pungor )

Refractor på en utställning, 1851

1851, på den stora utställningen i Hyde Park, var en av de uppmärksammade utställningarna ett teleskop med 5 m (16 fot) långt rör, kallat "Trophy-teleskopet" och var med i utställningen. Teleskopet placerades av astronomen James William Grant , och det hade en 11-tums bländare (280 mm) och en 16 fot (4,88 m) brännvidd.

På 1861 års internationella utställning ökade storleken till att visa ett teleskop med 21-tums objektiv. Buckingham eller Walworth Common-teleskopets objektiv tillverkades av William Wray.

Den 31 januari 1862 observerade den amerikanske teleskopmakaren och astronomen Alvan Graham Clark för första gången den svaga följeslagaren, som nu kallas Sirius B, eller kärleksfullt "valpen". Detta hände under testning av ett 18,5-tums (470 mm) storrefractorteleskop för Dearborn Observatory , som var en av de största brytande teleskoplinserna som fanns vid den tiden, och det största teleskopet i USA.

En 25-tums (63,5 cm) objektivrefraktor installerades i Newall-teleskopet. Detta hade ett mål som gjorts av tillverkarna Chance, med det övergripande teleskopet tillverkat av Thomas Cooke. Teleskopet gjordes för Robert Stirling Newall, och när det stod klart 1869 var det det största brytande teleskopet i världen. På 1950-talet donerade University of Cambridge Newall-teleskopet till National Observatory of Athens, som tog emot gåvan och den har funnits där sedan dess. I Grekland installerades den i en ny anpassad kupolbyggnad nära berget Pendeli .

Den gyllene eran

Brytande teleskop skulle fyrdubblas i storlek i slutet av århundradet, och kulminerade med den största praktiska refraktor som någonsin byggts, Yerkes Observatory 40-tums (1 meter) öppning från 1895. Denna stora refraktor tänjde på dagens gränser för tekniken; tillverkningen av den akromatiska linsen med två element (den största linsen som någonsin gjorts vid den tiden), krävde 18 försök och samarbete mellan Alvan Clark & Sons och Charles Feil från Paris. För att uppnå sin optiska bländare var den faktiskt något större fysiskt, på 41 3/8 tum. Refractors hade nått sin tekniska gräns; problemen med att linsen hängde ihop från gravitationen innebar att refraktorer inte skulle överstiga cirka 1 meter, även om Alvan G. Clark , som hade gjort Yerkes 40-tumsobjektiv, sa att en 45-tum (114 cm) skulle vara möjlig innan han dog. Förutom linsen behövde resten av teleskopet vara ett praktiskt och mycket exakt instrument, trots storleken. Till exempel vägde Yerkes-röret enbart 75 ton och var tvungen att spåra stjärnor lika exakt som ett mindre instrument.

Observatörsänden av Lick-teleskopet

Valet mellan stora refraktorer eller reflektorer drevs av tidens teknik. För refraktorer var svårigheterna att tillverka två skivor av optiskt glas för en stor akromatisk lins enorma. För reflektorer i stora delar av 1800-talet var det föredragna materialet i en primär spegel spekulummetall , ett ämne som reflekterade upp till 66 procent av ljuset som träffade den och bleknade på månader. De måste tas bort, poleras och omformas till rätt form. Detta visade sig ibland vara så svårt att en teleskopspegel övergavs. I mitten av 1800-talet erbjöd en teknik för beläggning av glas med metall en stor fördel och denna teknik blev vanligare under de följande decennierna. Under 2000-talet är metallbelagda glasspeglar fortfarande populära, inklusive på rymdteleskop som Hubble Space Telescope .

Great Paris Exhibition Telescope från 1900 fixerades i ett horisontellt läge för att övervinna gravitationsförvrängning på dess 1,25 m (49,2 tum) lins och riktades med en 2 m siderostat . Detta demonstrationsteleskop skrotades efter att Exposition Universelle stängdes. Treptow-refraktorn byggdes för den stora industriella utställningen i Berlin 1896.

I slutet av 1800-talet nådde de stora refraktorerna några av sina stora framgångar, inklusive upptäckten av månarna på Mars 1877 och den jovianska månen Amalthea 1892. Det var den första nymånen av Jupiter som hittades sedan Galileo. Dessutom användes de för banbrytande arbete med astrofotografi och spektroskopi. Upptäckten av interstellärt kalcium 1904, av Potsdams stora refraktor, avrundade deras upptäckter. Men till och med denna tid överskuggades de av stora reflektorer som Leviathan of Parsonstown , och arbetet med Crossley Reflector och allt större silver-och-glasspeglar markerade att stora refraktorer var föråldrade.

Slutet på eran

Den 40-tums (1,02 m) Refractor, vid Yerkes Observatory , den största av de berömda linstillverkarna Alvin & Clark

Eran slutade sakta när stora reflekterande teleskop ersatte de stora refraktorerna. 1856–57 Carl August von Steinheil och Léon Foucault en process för att deponera ett lager av silver på glasteleskopspeglar. Försilvrade glasspeglar var en stor förbättring jämfört med spekulummetall och gjorde reflektorer till ett praktiskt instrument. Eran med stora reflektorer hade börjat, med teleskop som 36-tums (91 cm) Crossley Reflector (1895), 60-tums (1,5 m) Mount Wilson Observatory Hale-teleskopet från 1908 och 100-tums (2,5 m) Mount Wilson Hooker-teleskopet 1917. Två andra stora teleskop som överträffade de största refraktorerna i öppning var Dominion Astrophysical Observatory och David Dunlap Observatory i Kanada, som kom online i början av 1900-talet.

Den största refraktorn i Europa, med utställningskikaren demonterad, skulle vara dubbelteleskopet, med 33-tum (84 cm) primär, La Grande Lunette vid Meudon (senare del av Paris Observatory). Detta tillverkades av Henry Brothers och Gautier, som också hade tillverkat det stora Expo-teleskopet 1900.

Fotografiskt kontra visuellt

Grande Lunette of Meudon Observatory (Frankrike), är en dubbel refraktor med både 83 cm och 62 cm på ett skaft och kom online 1891.

Tillkomsten av kemikaliebaserad astrofotografi i slutet av 1800-talet medförde svårigheter att anpassa stora refraktorer till denna applikation. Akromatiska linser färgkorrigerades för vad det mänskliga ögat var känsligt för, gult ljus, medan fotografiplattor vid den tiden var mer känsliga för ljus i den blå änden av spektrumet, vilket krävde en lins med en annan färgkorrigering och fokalplan. Lösningar på detta problem inkluderade:

montera två teleskop sida vid sida, ett med ett visuellt objektiv och ett med ett fotografiskt objektiv
montera ett enda teleskop men med ett utbytbart visuellt och fotografiskt objektiv
skapa objektivlinser för visuellt bruk som hade en extra korrigeringslins som kunde läggas till för fotografiskt arbete
gör speciella objektivlinser som kunde vändas, ett sätt var det ett visuellt objektiv, vänd över det var ett fotografiskt objektiv

Ett exempel på det första fallet var Meudon Great Refractor i Paris, som stod färdig 1891. Denna hade en visuell objektivlins på 32,7 tum på ett rör, och bredvid den ett annat rör med en lins på 24,4 tum avsedd för fotografiskt arbete. Ett exempel på att konvertera till fotografiskt arbete med en tredje korrigeringslins är Lick-teleskopet. En 33-tums korrigeringslins användes för att konvertera detta teleskop för fotografering.

Exempel

Dome of Greenwich 28 tum Stor refraktor

Wienobservatoriets Großer Refraktor ("Great Refractor") från 1880, med 69 cm bländare

Modernt astrofotografi av månen med en refraktor (27 cm ~10,6 tum) bländare vid Kuffner Observatory i Wien, Österrike.

Fantastiska refraktorer beundrades för sin kvalitet, hållbarhet och användbarhet som korrelerade med funktioner som objektivkvalitet, monteringskvalitet, bländare och även längd. Längden var viktig eftersom till skillnad från reflektorer (som kan vikas och förkortas) brännvidd till teleskopets fysiska längd och erbjöd vissa optiska fördelar och bildkvalitetsfördelar.

Öppning

Utvecklingen av största brytande teleskop under 1800-talet, inklusive några teleskop vid privata observatorier som egentligen inte användes särskilt mycket eller hade problem.

Observatorium	Öppning	År	Linstillverkare	Notera
Valde de största 1800-talets stora refraktorer efter år
Capodimonte-observatoriet	17,5 cm	1814	Fraunhofer	se posten
Dorpat observatorium	24 cm	1826	Fraunhofer
Kensington observatorium	30 cm	1829–1838	Cauchoix	Nedlagd 1836 eller 1838
Markree Observatory	34 cm	1834	Cauchoix
Pulkovo observatorium	38 cm	1839	Merz och Mahler ^{[ citat behövs ]}
–	61 cm	1852–1857	Chans bröder	Craig teleskop
Dearborn Observatory	47 cm	1862	Alvan Clark & Sons	Mindre än Craig
–	53 cm	1862		Buckingham London Exhibition teleskop
Newall Observatory	64 cm	1871	Chans bröder	Knappt använd förrän 1891
US Naval Observatory	66 cm	1873	Alvan Clark & Sons
Wien observatorium	69 cm	1880	Grubb
Pulkovo observatorium	76 cm	1885	Alvan Clark & Sons
Trevligt observatorium	77 cm	1886	Gautier & Henry	Grande Lunette
Lick Observatory	91 cm	1888	Alvan Clark & Sons
Yerkes observatorium	102 cm	1897	Alvan Clark & Sons
–	125 cm	1900	Gautier & Mantois	Paris utställningsteleskop; Endast använd 1 år

Några av de näst största refraktorerna, eller på annat sätt anmärkningsvärda.

Observatorium	namn	Bländare	År	Lens Maker
Andra & Dubbelteleskop Stora Refractors
Berlins observatorium		24 cm	1835	Merz och Mahler
Harvard College Observatory	Harvard Great Refractor	38 cm	1847	Merz och Mahler ^{[ citat behövs ]}
Cambridge observatorium	Northumberland Ekvatorial	30 cm	1835	Cauchoix
Royal Greenwich Observatory	28-tums Grubb Refractor	71 cm	1893	Chans bröder
Astrofysiska observatoriet Potsdam	Potsdam Große Refraktor	80 cm + 50 cm	1899
Paris observatorium	Meudon 33-tum	83 cm + 62 cm	1891	Henry Brothers & Gautier

Brännvidd

Ungefärlig historisk utveckling av några av de stora refaktorerna i slutet av 1800-talet:

Observatorium	Längd	Öppning	År	Notera
Valda längsta 1800-talets stora refraktorer efter 1873
US Naval Observatory	9,9 m	66 cm (26")	1873
Wien observatorium	10,5 m	69 cm (27")	1880
Trevligt observatorium	17,9 m	77 cm (30,3")	1886	Biscoffsheim
Treptow observatorium	21 m	68 cm (26,77")	1896	Ingen kupol
Yerkes	19 m	102 cm (40")	1897	Alvan Clark & Sons största objektiv
(endast utställningens omfattning)	57 m	125 cm (49,2")	1900	Stora Paris utställningsteleskop från 1900

Så länge dessa var, var de faktiskt mycket kortare än de längsta singlet- refraktorerna i flygteleskop .

Parisutställningens räckvidd, förutom att använda en spegel för att sikta, var egentligen inte en observatories "stora" refraktor i den meningen, men det kunde det ha varit och både de enorma Yerkes- och Treptow-refraktorerna debuterade faktiskt på utställningar, som var stora evenemang av perioden.