Jak ustawić montaż paralaktyczny (równikowy) względem bieguna niebieskiego ?

Jak ustawić teleskop z montażem paralaktycznym względem bieguna północnego

Gdy już kupisz swój pierwszy teleskop, zapewne skierujesz go na Księżyc. To fascynujący obiekt i z pewnością pierwsze dni obserwacji mógłbyś poświęcić wyłącznie na niego. Ale ostatecznie jest wiele innych ciekawych ciał niebieskich, więc szybko skierujesz swoją uwagę także na inne obiekty - głównie planety, a także słabo widoczne mgławice. Szybko zauważysz, znalezienie obiektu w polu widzenia okularu nie jest rzeczą prostą, ale jego utrzymanie też wymaga wprawy, ciągłych korekcji położenia itp. Dlatego tam, gdzie jest to jeszcze w zasięgu możliwości finansowych zawsze polecamy zakupu teleskopu na montażu z głowicą paralaktyczną. Głowica paralaktyczna tym różni się od głowicy azymutalnej, że osie nie są prostopadłe. Montaż azymutalny (tak jak montaż Dobsona) posiada oś wysokości i azymutu. Gwiazdy poruszają się jednak po łuku, nie zaś po liniach prostych, więc korekcja ustawienia teleskopu w związku z obrotem sfery niebieskiej musi być wykonana w dwóch osiach równocześnie. Stanowi to sporą uciążliwość, zarówno w obserwacjach wizualnych, jak i w astrofotografii (*). W montażu paralaktycznym jedna z osi (oś deklinacji, drugą oś nazywamy rektascensją) jest równoległa do osi obrotu Ziemi, dzięki czemu po prawidłowym ustawieniu całego teleskopu można korygować położenie obiektu w okularze tylko w jednej osi - osi rektascensji (**).

Jak większość początkujących miłośników astronomii, jedną z pierwszych umiejętności które chcesz i musisz posiąść będąc posiadaczem teleskopu na montażu paralaktycznym jest właściwe ustawianie głowicy paralaktycznej tak, by móc korzystać z niewąpliwych zalet tego rozwiązania. Jeżeli zakupiłeś teleskop na montażu paralaktycznym z napędem zegarowym prawidłowe ustawienie głowicy jest warunkiem koniecznym prawidłowego działania napędu, tak więc warto opanować tę umiejętność tak, by później bez trudności radzić sobie z ustawianiem teleskopu "w warunkach polowych". Nie po to zainwestowałeś w taki montaż, by teraz posługiwać się nim tak, jak teleskopem na montażu Dobsona! Poniżej znajdziesz nieco teorii dotyczącej montażu paralaktycznego, jak również praktyczne wskazówki jak go prawidłowo ustawić. Informacje dotyczące tego tematu podawane w instrukcjach obsługi teleskopów bywają niestety skrótowe i niewystarczające.

Ustawianie montażu paralaktycznego może być albo zgrubne, albo precyzyjne, zależnie od tego, czemu ma służyć. Do obserwacji wizualnych, można ustawić oś deklinacji "na szybko" tak, by mniej-więcej wskazywała na biegun niebieski północny. Jeżeli jednak chcemy śledzić obiekty przez dłuższy czas bez ręcznego korygowania jego położenia i przy dużych powiększeniach (bez względu na to, czy podążamy za obiektem korzystając ze śrub mikrometrycznych czy mechanizmu zegarowego), niezbędne jest dość precyzyjne ustawienie montażu. Jeszcze dokładniej musimy ustawić montaż jeżeli chcemy później korzystać z tarcz ze współrzędnymi niebieskimi podanymi na elementach montażu celem znalezienia słabo widocznych obiektów (których współrzedne znamy np. z atlasu nieba). Dla potrzeb fotografii nieba wymagane jest jak najdokładniejsze ustawienie osi teleskopu równolegle do osi świata (osi rotacji Ziemi), gdyż nawet z pozoru niewielka różnica może skutkować rozmazaniem obrazu fotografowanego obiektu na kliszy fotograficznej.

Teoria

Podstawowa zasada, na której opiera się metoda ustawiania głowicy paralaktycznej względem bieguna niebieskiego, jest następująca: oś deklinacji (biegunowa) teleskopu musi być ustawiona równolegle do osi obrotu Ziemi. W języku astronomicznym oś tę nazywamy inaczej osią świata, zaś umowny punkt przebicia sfery niebieskiej przez oś świata nazywamy biegunem niebieskim (północnym lub południowym - oczywiście w Polsce widzimy wyłącznie biegun niebieski północny, jednak z całego serca wszystkim życzymy, by choć raz w życiu wykorzystali umiejętność ustawiania teleskopu na montażu paralaktycznym pod niebem południowym). Gdy już ustawimy odpowiednio teleskop, obrót sfery niebieskiej może zostać skompensowany poprzez obrót jednej osi (ręcznie lub za pomocą mechanizmu zegarowego) z prędkością kątową równą prędkości kątowej obrotu Ziemi, w przeciwnym do tego obrotu kierunku.
Chyba wszyscy mieszkańcy północnej półkuli Ziemi wiedzą, że biegun niebieski północny leży w okolicach jasnej gwiazdy Polaris (zwanej powszechnie Gwiazdą Polarną), jednak dokładne wskazanie położenia bieguna stanowi na prima vista niejaki problem (***).

Teleskop ustawiony zgodnie z biegunem niebieskim

Zgrubne ustawienie montażu paralaktycznego

Dla celów zwykłych obserwacji wizualnych, oś biegunowa teleskopu musi zostać ustawiona równolegle do osi bieguna ziemskiego. Oznacza to najzwyczajniej, że oś biegunowa teleskopu musi wskazywać Gwiazdę Polarną. Najprostszą metodą właściwego ustawienia teleskopu jest:
• obrócić tubę teleskopu tak, aby podziałka na osi deklinacji wskazywała 90°
• obrócić cały teleskop (montaż i tubę razem) do pozycji takiej, gdy oś deklinacji wskazuje Gwiazdę Polarną.
• w końcu ustawić kąt nachylenia osi biegunowej teleskopu na szerokość geograficzną, na jakiej prowadzimy obserwacje (przykładowo dla Warszawy jest to około 52° szerokości geograficznej północnej - praktycznie każdy teleskop posiada taką skalę; szerokość geograficzna odpowiada wysokości bieguna niebieskiego nad horyzontem).

Należy pamiętać by w miarę dokładnie określić szerokość geograficzną miejsca obserwacji - równoleżniki odległe o jeden stopień oddalone są o około 120 kilometrów!

Gwiazda Polarna powinna być widoczna w polu widzenia szukacza. Oczywiście szukacz (lunetka celownicza) musi być prawidłowo ustawiony tak, by wskazywał to samo co sam teleskop. Teraz można lekko doregulować pozycję teleskopu tak, by wycentrować Polaris na środek pola widzenia szukacza lub samego teleskopu przy zastosowaniu niewielkiego powiększenia.
Powyższe czynności pozwalają na wystarczająco dokładne ustawienie teleskopu dla celów obserwacji wizualnych z zastosowaniem mechanizmu zegarowego. Jeżeli jednak chcesz w pełni wykorzystać możliwości, jakie daje teleskop na montażu paralaktycznym (ustawianie pozycji na podstawie pierścieni współrzędnych lub długoczasowa astrofotografia), wymagana jest dokładniejsze ustawienie montażu paralaktycznego.

Schemat ustawienia teleskopu równolegle do osi Ziemi

Zanim możemy przystąpić do precyzyjnego ustawiania montażu paralaktycznego, należy upewnić się, że szukacz (lunetka celownicza) jest ustawiony precyzyjnie i równolegle do osi optycznej teleskopu.
Po pierwsze, szukacz służy precyzyjnemu ustawieni lunetki biegunowej, jeżeli jest wbudowana w głowicę paralaktyczną (zazwyczaj jest). Poza tym, jako instrument o dużym polu widzenia, pozwoli na zlokalizowanie położenia bieguna niebieskiego północnego względem Gwiazdy Polarnej.

A teraz: do dzieła!

Ustaw teleskop jak przy zgrubnym ustawieniu montażu paralaktycznego. Pierścień deklinacji powinien być ustawiony na 90°. Obróć teleskop w rektascensji tak, by szukacz znalazł się z boku tuby teleskopu. Ustaw montaż we współrzędnych horyzontalnych (wysokości i azymucie) tak, by Gwiazda Polarna znalazła się w polu widzenia szukacza, możliwie blisko środka pola widzenia. Jeżeli Twój szukacz wyposażony jest w krzyż z nitek, ustaw Polaris na przecięciu nitek.

Teraz, patrząc przez szukacz, powoli obróć teleskop o 180° dookoła osi deklinacji (tj. o 12 godzin w osi rektascensji) tak, by szukacz znalazł się po przeciwnej stronie tubusu. Jeżeli oś optyczna szukacza jest równoległa do osi biegunowej głowicy paralaktycznej, to Gwiazda Polarna nie zmieni swojego położenia, ale pozostanie na przecięciu nitek szukacza. Jeżeli jednak zauważysz, że Gwiazda Polarna zmieniła swoje położenie względem nitek szukacza, oznacza to, że oś optyczna szukacza jest cokolwiek nachylona względem osi biegunowej montażu. W takim wypadku zauważysz, że Polaris porusza się po półkolu wokół kierunku, w którym skierowana jest oś biegunowa. Zwróć uwagę jak daleko i w którym kierunku przesunięta jest Gwiazda Polarna.

Używając śrub regulacyjnych oprawy szukacza, wykonaj regulację szukacza i przesuń krzyż tak, by w nowej pozycji znajdował się w połowie odległości między uprzednią pozycją, a położeniem Polaris. Gdy to uczynisz, ustaw samo montaż w azymucie i wysokości tak, by krzyż szukacza znów wskazywał Polaris. Powtórz całą czynność poprzez ponowne obrócenie tubusa o 180°, ponowne wyregulowanie szukacza w jego mocowaniu tak, by krzyż znalazł się w połowie odległości między uprzednim swoim położeniem i położeniem Polaris, i ponowne ustawienie Polaris na przecięciu nitek poprzez regulację montażu w azymucie i wysokości. Z każdą kolejną taką regulacją odległość, o jaką przesuwa się Polaris przy obrocie tuby o 180° będzie się zmniejszać. Czynności ten należy powtarzać tak długo, aż Polaris nie będzie "schodziła" z przecięcia nitek przy obrocie o kąt półpełny. Gdy tak już będzie, oznacza to, że oś optyczna szukacza jest ustawiona prawie doskonale równolegle do osi biegunowej montażu i można go teraz użyć do ustawienia montażu na oś świata.

Jak dotąd udało nam się ustawić oś biegunową montażu na Gwiazdę Polarną. Jednakże, jak można przekonać się na podstawie dowolnego atlasu nieba, biegun polarny znajduje się w odległości około 3/4 stopnia od Gwiazdy Polarnej, w kierunku ostatniej gwiazdy dyszla Wielkiego Wozu (lub, jak kto woli, Dużego Wozu - nie jest co prawda gwiazdozbiór, a jedynie bardzo charakterystyczny układ gwiazd będący częścią gwiazdozbioru Wielkiej Niedźwiedzicy), jak to widać na poniższym rysunku. Następnie należy przesunąć montaż teleskopu (nie samą tubę) w azymucie i wysokości w tym kierunku o nieco mniej niż jeden stopień. Oczywiście trudno jest ocenić, ile to jest "jeden stopień", jednak znając pole widzenia lunetki celowniczej teleskopu (jeśli nie ma tego parametru w istrukcji, należy pomęczyć o to sprzedawcę lub poszukać na stronie producenta teleskopu) łatwo to ustalimy. Jeżeli pole widzenia szukacza to 6°, należy przesunąć montaż tak, by Polaris odsunęła się od centrum szukacza o 1/3 promienia (odległości centrum - brzeg). Wynika to z banalnej matematyki (promień to 6/2 = 3°, więc jeden stopień to 1/3 promienia).

Położenie bieguna niebieskiego północnego wśród okolicznych jasnych gwiazd (biegun oznaczono krzyżykiem)

Teraz można zweryfikować jak dobrze ustawiliśmy montaż zgodnie z biegunem niebieskim północnym: należy wybrać z atlasu nieba dowolną znają nam jasną gwiazdę o znanych (znów z atlasu lub programu komputerowego) współrzędnych niebieskich. Kierujemy na nią teleskop i ustawiamy pierścienie współrzędnych zgodnie ze znanym położeniem gwiazdy. Obracamy teleskop tak, by pierścienie wskazywały odpowiednio 2h 30m w rektascensji i +89,25° w deklinacji (współrzędne Polaris). Polaris powinna znaleźć się w centrum pola widzenia szukacza, na przecięciu nitek. Jeżeli tak nie jest, należy ponownie nieco przesunąć montaż w wysokości i azymucie tak, by Polaris po takim teście wypadła na przecięciu krzyża szukacza. Wyżej omówiony proces pozwala na ustawienie montażu w odległości ułamka stopnia od Bieguna Niebieskiego Północnego. Jest to wystarczająca dokładność do średnioczasowej astrofotografii przy niewielkim powiększeniu, do prowadzenia aparatu fotograficznego na tubie optycznej (piggyback) teleskopu, jak i, oczywiście, do obserwacji wizualnych przy małych i średnich powiększeniach bez widocznego dryfu obiektów .

Procedura ustawiania jeszcze precyzyjniejszego, ważnego dla osób zajmujących się długoczasową fotografią nieba, wymaga jeszcze dalszych precyzyjnych justacji i jako istotna jedynie dla wąskiego grona bardzo zaawansowanych miłośników astronomii nie będzie tu omówiona - chętni z pewnością dotrą do odpowiednich opracowań na stronach angielskojęzycznych.

Podsumowanie i uwagi końcowe
Ustawienie montażu paralaktycznego na biegun północny jest czynnością dość czasochłonną. Jednak jest marnotrawieniem czasu, gdy starasz się ustawić montaż bardziej dokładnie niż jest to niezbędne to czynności, które zamierzasz wykonywać z teleskopem. Wraz z doświadczeniem i praktyką proces ustawiania głowicy stanie się naturalny, oczywisty i znacznie szybszy w stosunku do czasu poświęconego za pierwszym razem.
Pamiętaj: nigdy nie ustawiaj montażu dokładniej niż naprawdę potrzebujesz! Szkoda czasu!

Aleksander Kacz
i Zespół teleskopy.pl

(*) Co więcej, nawet jeżeli potrafimy podążać za obiektem w dwóch osiach teleskopu na montażu azymutalnym, należy pamiętać, że obraz w okularze obraca się. Stanowi to problem przy średnio i długo czasowej astrofotografii nawet, gdy dysponujemy zaawansowanym teleskopem z systemem GOTO, gdyż są one zazwyczaj wyposażone w montaż azymutalny. Wymagają więc stosowania dodatkowych rozwiązań, np. odpowiednich platform równikowych.

(**) Oś rektascensji dla głowicy paralaktycznej odpowiada osi azymutalnej dla montażu azymutalnego.

(***) Mieszkańcy północnej półkuli mają jednak sprawę mocno ułatwioną - biegun leży mniej niż 1° od jasnej gwiazdy. Na niebie południowym biegun niebieski południowy nie leży blisko żadnej jasnej gwiazdy ani innego charakterystycznego obiektu.