В чем отличие азимутальной от экваториальной монтировки

В чем отличие азимутальной от экваториальной монтировки

Каждый телескоп снабжается штативом, позволяющим направлять телескоп в любую точку небесной сферы и закреплять в нужном положении. В связи с суточным движением небесной сферы штативы, называемые монтировками, нередко снабжаются часовыми приводами, которые чаще всего представляют собой небольшой электродвигатель мощностью в 7—15 ватт, который через систему шестерен вращает весь телескоп , со скоростью один оборот в сутки.

Большинство земных зрительных труб снабжается так называемыми азимутальными монтировками с двумя осями — вертикальной и горизонтальной. На рис. 89 показаны две азимутальных монтировки для небольших любительских телескопов.

Монтировка Добсона (рис. 89, а) предназначена для рефлекторов, с помощью которых ведутся только визуальные наблюдения туманностей, скоплений, галактик и комет. Эта довольно простая монтировка делается из многослойной фанеры (8—10 мм) с небольшим использованием металли ческих деталей. Монтировка Добсона удобна для сравнительно коротких труб рефлекторов Ньютона. Для рефракторов и «кассегренов» больше подходит монтировка рис. 89, б. Здесь изображена монтировка кометоискателя, которым много лет пользуется австралийский ловец комет У. Бредфилд.

Описанные монтировки страдают тем недостатком, что наблюдатель, следящий за суточным движением светила, вынужден поворачивать время от времени телескоп сразу по двум координатам. Это приходится делать тем чаще, чем больше увеличение телескопа.

Если вертикальную ось азимутальной монтировки наклонить на угол, равный широте места наблюдений, и направить ее на полюс мира, то она станет параллельной земной оси (направление, указанное стрелкой на рис.90). Поворачивая телескоп только вокруг этой оси, мы сможем удерживать светило неопределенно долго в поле зрения телескопа. Эта ось носит название полярной оси, а вся монтировка —полярной или экваториальной.

Рис. 89. Азимутальные монтировки: а — монтировка Добсона, 6 — кометоискатель Бредфилда

Поворачивая телескоп вокруг полярной оси, мы изменяем часовой угол, а при повороте вокруг оси склонений изменяем склонение. Одна из экваториальных монтировок на полярной оси несет корпус оси склонений. Такая монтировка называется «немецкой». На ней крепятся небольшие телескопы. Монтировка асимметричная и требует противовеса, который для небольших телескопов незначительно увеличивает вес всей установки. Подробнее об этой монтировке мы расскажем ниже.

Традиционная немецкая монтировка (рис. 90, а) имеет тот недостаток, что при прохождении светила через меридиан в районе от зенита до точки севера труба своим нижним концом упирается в колонну. Телескоп приходится "перекладывать", повернув на 180° по склонению и на 12 ч по прямому восхождению. После этого наблюдения можно продолжать. Чтобы избежать этого, колонну изгибают под углом, равным широте места (рис. 90, б) , или увеличивают длину полярной оси и опускают опору (рис. 90, в).

Если полярную ось удлинить и опереть на две опоры, монтировку можно сделать значительно жестче. Такая монтировка называется английской (рис. 91, а). Чем больше вес телескопа, тем больше должен быть противовес и тем больше прогибается полярная ось. Можно «раздвоить» полярную ось, превратив ее в ярмо (рис. 91, б). Труба крепится на полуосях, а ярмо вращается в двух подшипниках, установленных на двух опорах—северной и южной.

Рис. 90. Немецкие монтировки: а — монтировка с регулируемым наклоном полярной оси, б—монтировка из толстых водопроводных труб, в — монтировка Бостиана и Мейнела [10]

Ярмо делают недоступной полярную область неба. Это не очень страшно, так как в околополярной области мало интересных для наблюдений объектов.

При строительстве 5-метрового рефлектора обсерватории Маунт Паломар было решено северный подшипник ярма выполнить в виде подковы, в которую погружается телескоп при наведении на полюс мира (Этот тип монтировки предложил в начале веха художник, полярный исследователь и любитель телескопостроения Рассел Портер. Когда в 30-е годы он был привлечен к строительству 5-метрового телескопа обсерватории Маунт Паломар, он применил этот тип монтировки для телескопа-гиганта.). Эта подкова в любительских монтировках катается на двух небольших роликах, как это показано на рис. 92, а.

Если подкову снабдить консолями, чтобы нижняя часть трубы свободно проходила, не задевая плоскость подковы, то подкову можно заменить сплошной шайбой, как это сделано у 2, 5-метрового телескопа им. Ньютона (Англия).

Рис. 91. Английские монтировки: а — асимметричная монтировка, б — ярмо с недоступной полярной областью

Полярной осью служит собственно шайба, которая в любительских монтировках, как и подкова, катается по двум роликам и фиксирована в центре короткой осью (рис. 92, б).

Если шайбу заменить поперечной балкой, называемой траверсой, и обычной полярной осью, получится монтировка, называемая вилочной (рис. 92, в). Обычно к числу ее достоинств причисляют отсутствие противовеса. Это действительно так, если труба не слишком длинна. В противном случае консоли становятся длинными и нежесткими. Если же нагрузить нижнюю часть трубы, чтобы сместить ее центр тяжести книзу и тем самым укоротить консоли, то мы лишим монтировку ее главного преимущества: она станет тяжелой.

Французский любитель Андриен Понсе придумал простое приспособление превращать азимутальную монтировку в экваториальную. Основной ее узел выглядит так (рис. 93):

вращение осуществляется вокруг шарнира 1. Подвижный стол 2 опирается на этот шарнир и на наклонную площадку 3, на которую опирается клинообразная рейка 4. Наклон

площадки 3 равен наклону небесного экватора к горизонту a =90°— j , где j — географическая широта места наблюдения. Шарнир 1 установлен на южном краю монтировки.

Рис. 92, Монтировки Р. Портера и вилка: а — ярмо с подковой, б — платформа с консолями, в — вилка

Перпендикуляр, проведенный из этой точки к плоскости «экватора» монтировки, является полярной осью Р, вокруг которой происходит движение.

Рис. 93. Монтировка Понсе: 1 — шаровая опора, 2 — горизонтальная платформа, 3 — брусок, срезанный под углом 90° — j , 4—опора горизонтальной платформы, скользящая по бруску 3, 5— винт, 6 — гайка, к которой прикреплен шнур 7, 8— консоль, скрепленная со шнуром, 9— мебельный шарнир, 10—подвижная платформа, II — винт для коррекции по склонению

Для движения вслед суточному вращению небесной сферы служит винт 5, который через гайку 6 тащит жесткий шнур 7, а тот с помощью консоли 8 передает движение столу 2. Для коррекции по склонению к столу 2 крепится с помощью мебельного шарнира 9 пластина 10. При необходимости с помощью винта 11 можно сделать поправку по склонению.

Установив на пластину 10 обычную азимутальную монтировку вроде монтировки Добсона, мы получим удобный инструмент для ловцов комет. Поиск ведется обычным образом по горизонтальной и вертикальной осям азимутальной монтировки. В случае обнаружения подозрительного объекта можно легко сделать его фотографию, приводя инструмент в движение вокруг полярной оси Р с помощью винта 5. Эта монтировка хороша и для небольших астрографов.

Различные типы монтировок

При выборе телескопа далеко не все уделяют должное внимание его монтировке, хотя любой опытный любитель астрономии вам скажет, что даже телескоп с превосходной оптикой окажется практически бесполезным на хлипкой и шаткой монтировке. Проблемы начинаются при малейшем прикосновении к винтам тонких движений или ручке фокусёра. Малейший порыв ветра приводит к сильнейшей вибрации картинки, вплоть до того, что на высоком увеличении объект может просто уйти из поля зрения.

Кроме вопросов устойчивости к вибрациям, нагрузкам и порывам ветра, существуют также разные варианты выбора монтировки в зависимости от поставленных задач.

К счастью, в большинстве случаев, о многих проблемах уже позаботился производитель, укомплектовав оптическую трубу телескопа монтировкой требуемой грузоподъёмности и устойчивости. Но требования искушённого наблюдателя или опытного астрофотографа зачастую могут превосходить штатно заложенные возможности монтировки. Поэтому, в некоторых случаях стоит приобрести оптическую трубу телескопа и отдельно укомплектовать её подходящей монтировкой.

В этой статье мы рассмотрим наиболее распространённые типы монтировок, устройство важнейших узлов и поговорим о том, какая монтировка станет лучшим выбором именно для ваших задач.

Все существующие типы монтировок можно принципиально разделить на две основные группы – это альт-азимутальные монтировки и экваториальные. Азимутальные монтировки имеют две оси, одна из которых параллельна горизонту, а другая направлена в зенит. Экваториальная монтировка включает в себя две оси – ось склонений (DEC) и ось прямого восхождения (R.A.), которую также называют полярной или часовой осью.

Основной принцип работы экваториальной монтировки заключён в том, что ось прямого восхождения установлена под наклоном, угол которого равен широте места наблюдений, при отслеживании движения наблюдаемого объекта это позволяет вести телескоп только по одной оси. К примеру, Киев имеет географические координаты 50°27' северной широты и 30°30' восточной долготы. Следовательно, мы устанавливаем полярную ось под углом 50° по шкале широт монтировки и направляем точно на север. После этого ось прямого восхождения направлена на Полюс Мира – точку, вокруг которой Земля осуществляет суточное вращение.

Азимутальные монтировки

Главным преимуществом азимутальных монтировок является их, как правило, невысокая цена, устойчивость, малый вес и компактные размеры. Разными типами монтировок такого рода снабжают недорогие рефракторы начального уровня, компактные телескопы для обзорных наблюдений дип-скай объектов, а зачастую и массивные компьютеризированные телескопы для опытных любителей астрономии.

Первым типом азимутальных монтировок мы рассмотрим простые вилочные монтировки, которые применяются обычно в недорогих телескопах, рассчитанных на детей или начинающих любителей астрономии. В монтировках таких типов применяется цельнометаллическая литая вилка, оснащённая двумя винтами тормозов по каждой оси и простейшем механизмом тонких движений на горизонтальной оси. Этот механизм содержит в себе стержень, который имеет на одном из концов винт с мелкой резьбой. Во время грубого наведения телескопа по горизонтальной оси стержень свободно перемещается по направляющей, после чего фиксируется, а винтом тонких движений производится плавное наведение телескопа.

Другой тип азимутальных монтировок по своей конструкции во многом напоминает головку обычного фотоштатива. Принцип работы таких монтировок понятен по приведенным изображениям. В этих монтировках используется механизмы тонких движений по обеим осям, а их винты оснащены длинными ручками маховиками. Узлы тонких движений представляют собой возвратно-толкательные механизмы, ход которых, хотя и ограничен, но все-таки его вполне достаточно для длительного сопровождения наблюдаемого объекта.

Многие небольшие рефлекторы, короткофокусные ахроматические рефракторы или рефракторы апохроматы могут устанавливаться на так называемые полувилочные монтировки. Эти монтировки имеют конструкцию из одной консоли, вместо двух перьев классической вилки. Они удобны в первую очередь тем, что по средствам крепления типа ласточкин хвост на них можно установить разные трубы примерно одинаковых габаритов, а в разобранном состоянии они занимают очень немного места. Полувилочная монтировка может, как иметь механизмы тонких движений, так и быть оборудованной специальными фрикционами.

В последнем случае плавные перемещения телескопа обеспечиваются подбором нужного коэффициента трения и для ведения телескопа за объектом достаточно просто слегка подталкивать трубу. Полувилочная монтировка замечательно подходит для небольшого телескопа, который всегда можно взять с собой в путешествие для наблюдений настоящих сокровищ Вселенной под первозданно тёмным небом.

Многие из современных производителей выпускают мощные и крупноапертурные телескопы на альт-азимутальных монтировках. Но монтировки этих инструментов уж никак нельзя назвать вариантом для новичков, или лёгким и компактным способом установки телескопа.

Эти массивные устройства напичканы электроникой, которая способна производить точную привязку к месту наблюдения по GPS, автонаведение телескопа по средствам системы GoTo и точное отслеживание объекта в процессе наблюдения. При этом массивность и устойчивость таких телескопов исключают заметные вибрации при фокусировке или корректировке положения трубы.

Интересно также и то, что азимутальные монтировки такого класса довольно просто могут быть превращены в экваториальные с применением специального экваториального клина. Это устройство представляет собой две платформы, одна из которых устанавливается на треногу телескопа, а другая жестко закреплена на нижней платформе монтировки. Верхняя платформа на специальных кронштейнах наклонятся, параллельно с небесным экватором, что позволяет направить вертикальную ось монтировки на Полюс Мира.

Таким образом, достаточно лишь указать компьютеру телескопа, отвечающему за работу GoTo, что наблюдения ведутся в экваториальном режиме. И азимутальная монтировка может быть легко превращена в экваториальную для целей астрофотографии. Экваториальный клин обеспечивает универсальность применяемого оборудования. Ведь для обычных визуальных наблюдений можно без проблем использовать монтировку в штатном азимутальном режиме, при этом сохраняя портативность оборудования. Но если возникают задачи, требующие точного ведения за объектом без вращения поля зрения, или необходимо сделать снимок наблюдаемого объекта с продолжительной экспозицией, то установка клина легко превратит азимутальную монтировку в экваториальную.

Экваториальные монтировки

Как упоминалось выше, у экваториальной монтировки одна из осей, которую называют полярной, направлена соответственно на Полюс Мира, что и позволяет, отслеживать наблюдаемый объект, вращая лишь одну ось. Конструкций экваториальных монтировок существует огромное множество, но наибольшее распространение получили два типа – это немецкая монтировка и вилочная. По сути это модификации рассмотренных нами типов азимутальных монтировок с тем лишь отличием, что их вертикальная ось наклонена под углом равным географической широте места наблюдений и направлена на север.

В немецкой монтировке к полярной оси (R.A.) крепится корпус оси склонений (DEC). С одной стороны на ось склонений устанавливается труба телескопа, а с другой на специальной штанге противовес, который уравновешивает конструкцию. Экваториальные монтировки снабжаются механизмами тонких движений в виде толкательного механизма или червячной пары, и конечно координатными кругами, которые в некоторых случаях могут упростить поиск труднодоступного объекта.

В работе с экваториальными монтировками и в особенности немецкого типа крайне важна точная балансировка. Устанавливая ось склонений горизонтально, зажимаем тормоз полярной оси и, ослабляя трубу в кольцах или зажим ласточкиного хвоста, производим балансировку трубы. После того как труба сбалансирована и не имеет заметного «разгона» при вращении, выставляем противовес. На этот раз необходимо зажать ось склонений и, вращая телескоп вокруг полярной оси, добиться баланса с трубой, перемещая противовес по штанге.

К процедурам балансировки и настройки монтировки нужно подходить очень аккуратно, ведь, после первоначальной сборки, монтировка сильно разбалансирована и отпустив тормоз, можно случайно повредить трубу телескопа или узлы монтировки. А важность самой процедуры балансировки сложно переоценить, ведь в случае пренебрежения ею, монтировка испытывает чрезмерное напряжение общей конструкции, что станет причиной сильных вибраций, и нагрузку на механизмы тонких движений, что приводит к быстрому их износу.

Экваториальные монтировки немецкого типа разного класса грузоподъёмности на сегодняшний день являются наиболее распространёнными среди любителей астрономии, причиной тому является их универсальность. Ведь в отличие от вилочных монтировок, на немецкую монтировку могут быть установлены трубы самых разных типов и оптических схем, вписывающиеся при этом лишь в предел грузоподъёмности монтировки. В итоге производитель получает возможность ограничить линейку своих монтировок буквально несколькими типами, которые будут совместимы с телескопами того или иного класса. А любитель астрономии при этом получает универсальное устройство, с возможностью установки самых разных инструментов, в зависимости от его задач и наблюдательных предпочтений.

Определённым неудобством типичной немецкой монтировки является то, что при прохождении через меридиан в районе зенита до точки севера, труба своим нижним концом обычно упирается в штатив или колонну телескопа. Приходится проводить «перекладку» — т.е. повернуть телескоп на 180° по склонению и на 12ч по прямому восхождению.

Экваториальные монтировки вилочного типа, хотя и не так распространены и универсальны как немецкие, имеют собственные неоспоримые преимущества, особенно когда речь идёт о крупных и массивных инструментах. Именно монтировки вилочного типа тех или иных модификаций имеют большинство крупнейших профессиональных телескопов во всём мире.

Здесь вместо корпуса оси склонений к полярной оси крепится U-образная вилка, в которой на двух полуосях труба телескопа перемещается по склонению. Вместе с компактными телескопами кассегреновских систем, таких как Шмидт-Кассегрен, Максутов-Кассегрен вилка работает замечательно. Вилка не применяется с рефракторами из-за их длинных труб и крайне редко используется с телескопами системы Ньютона. Но с компактной трубой её консоли имеют небольшую длину, что обеспечивает высокую жёсткость и компактность всей конструкции. Вместе с тем, вилочная монтировка не обладает такой универсальностью, как немецкая. Отдав предпочтение именно этому типу, стоит осознавать невозможность замены оптической трубы телескопа, например для широкоугольной съёмки, и помнить о некоторых трудностях, связанных с установкой дополнительного оборудования.

Монтировка Добсона

Основной принцип телескопов на монтировке Добсона это парадоксальное сочетание минимализма в подходе к самой конструкции и максимализма в апертуре и реализуемых возможностях. На монтировку Добсона устанавливают довольно крупные и светосильные телескопы Ньютона.

В исполнении для начинающих наблюдателей это могут быть 150-200мм телескопы, со светосилой 1/8-1/6. А для искушённых охотников за дип-скай объектами существуют телескопы с главным зеркалом от 300мм до невероятных 600мм и даже больше.

Невероятная популярность телескопов на монтировке Добсона обусловлена несколькими важнейшими факторами для любителей астрономии – это доступная цена, большая апертура вместе с относительно компактными размерами, очень простая и при этом жёсткая и надёжная конструкция.

В этих монтировках сохранены все принципы классической вилочной монтировки. Вся конструкция вращается вокруг вертикальной оси, опираясь своей платформой на три опорных пятачка изготовленных из фторопласта или пластика, которые обеспечивают плавное движение. На трубе телескопа закреплены полуоси, которые укладываются на пару пластиковых опор закреплённых на боковых вертикальных стенках монтировки. Труба телескопа с объективом свыше 200мм нередко делается разборной или складывающейся, что значительно уменьшает габариты телескопа в собранном виде, позволяя ему без проблем поместиться в багажник легкового автомобиля.

В результате монтировка лишена всяческих механизмов тонких движений, тормозов и прочего, а низко расположенный центр тяжести обеспечивают превосходную устойчивость. Наведение телескопа осуществляется простым поворачиванием трубы в нужный участок неба, а ведение простым подталкиванием трубы вслед за «уходящим» объектом. Благодаря такой простоте и оперативности в работе, монтировка Добсона заслужила любовь тысяч наблюдателей всего мира.

Выбирая монтировку, которой будет оборудован ваш телескоп, трезво оцените свои возможности и, конечно, наблюдательные предпочтения. Перед началом и по завершении наблюдений оборудование придётся собирать, разбирать, настраивать. Всё это требует времени, порой даже заурядных физических усилий и, как правило, некоторой квалификации.

Если выбирая оптическую схему будущего телескопа ещё можно положиться на некоторые теоретические знания или авторитет производителя, то в случае с монтировками, всё очень индивидуально. Кто-то не может жить без дорогой и сложной экваториальной монтировки с Go-To и GPS, а кто-то убеждён в том, что нет ничего лучше монтировки Добсона. Попробуйте поучаствовать в наблюдениях местного астроклуба или посетить один из слётов любителей астрономии, где можно будет сполна набраться опыта и прочувствовать реальные преимущества разных конструкций.

Внимательно подойдя к этому вопросу, вы сможете сделать выбор в пользу инструмента, который в течение многих лет будет дарить прекрасные впечатления от наблюдений. Ошибка же будет стоить напрасно потраченных денег, а телескопу придётся просто пылиться в чулане, вместо того чтобы помогать вам изучить окружающую нас Вселенную.

Вопрос про телескоп. Какая монтировка для телескопа лучше экваториальная ил азимутная?

Если не рассматривать цену, у азимутной только одно преимущество — её интуитивно крутить — вправо-влево, вверх-вниз. Если не требуется фотографировать с большой выдержкой, если она не подключена к ПК, если хочется просто крутить и смотреть в окуляр — это то, что нужно.

Экваториальная нужна для чего — экваториальная при правильной установке и юстировке отслеживает движение объектов на небе, происходящее за счёт суточного вращения Земли, вращая только одну свою ось с постоянной скоростью (а именно — равной скорости вращения Земли) . Чтобы сделать то же самое с азимутной — надо вращать две оси с переменными скоростями. Моторизированные приводы, подключённые к ПК могут это делать и с азимутальной монтировкой.

Что даёт это слежение? Самое очевидное — если подвесить вместо окуляра фотоаппарат, можно делать фото с длительной выдержкой. Также можно навестись на объект и отойти, позвать кого-нибудь и т. п. , а привод будет следить. Если, конечно, он моторизирован. А насколько быстро будет съезжать — опять-таки зависит от поля зрения телескопа.

Так что надо исходить из того, какой будет телескоп, будет ли дистанционное управление, планируется ли съёмка фотокамерой.
Далее на эти соображения накладывается цена вопроса.

Если телескоп небольшой и вообще первый опыт общения со всем этим делом — возьми лучше азимутную. А там видно будет.
Если есть устраивающий по цене вариант экваториальной, да ещё механизированной — можно сразу и её.
Главное — сначала уясни что ты сам хочешь делать и что на предполагаемой монтировке можно будет делать.