A „fényerő” legyen veled!

A csillagászati távcsövek fényereje számos félreértés forrása. Meglehetősen gyakori vélekedés, hogy a fényerősebb távcsövek alkalmasabbak mélyég-észlelésre, azaz a halvány objektumok megfigyelésére, mint a kevésbé fényerős társaik. Sokan tévesen azt gondolják, hogy a fényerős távcső a „jobb” távcső. Vajon mi az igazság?

Mi a csillagászati távcsövek esetén a fényerő és hogyan számoljuk?

A csillagászat távcsövek fényereje kiszámításához az eszköz fókuszhosszát osszuk el az átmérőjével.

Tegyük fel, hogy van egy 150/1200-as lencsés távcsövünk. Ha az 1200 mm-es fókuszt elosztjuk a 150 mm-es átmérővel, akkor f/8.0-as fényerőt kapunk. Ugyanígy, egy 150/750-es Newton-távcsőnél az osztást követően ez az érték f/5.0-öt eredményez. (Az f értéknél a kisebb érték a fényerősebb érték! Az f/5.0 fényerősebb, mint az f/8.0.)

Ez az érték ugyanaz a szám, mint amit a fényképezőgép objektívjén a rekesz (blende) állításával változtatni tudunk.

Nyilvánvaló, hogy ha egy távcsövet „leblendézünk”, azaz lecsökkentjük az optika átmérőjét, akkor csökken a fényereje. Épp így, ha fókusznyújtót használunk, szintén csökken a távcső fényereje. A fókuszreduktorok ezzel szemben növelik a fényerőt, ahogy sok képsíkkorrektor, kómakorrektor is ilyen hatású.

Mennyire fontos a jó fényerő a gyakorlatban?

Le kell szögezni, hogy a vizuális észlelő a fényerő változásából nem sokat tapasztal.

Azonos átmérőjű távcsövekkel azonos nagyítást használva, fényerőtől függetlenül ugyanannyira lesz fényes a látott kép.

Annak a közkeletű tévedésnek, hogy a fényerősebb távcsövek fényesebb képet mutatnak, az az alapja, hogy ugyanazt az okulárt használva kisebb nagyítást kapunk, ami valóban fényesebb képet eredményez.

Tehát ha a példánkban szereplő 1200 mm fókuszú távcsövet 24 mm-es okulárral használjuk, a 750 mm fókuszú távcsövet pedig egy 15 mm-es okulárral, akkor mindkét esetben 50x-es nagyítást kapunk. Ekkor azonos mennyiségű fény fogja érni a szemünket, noha a két távcső fényereje eltérő.

Mégis van szerepe a fényerőnek! A kis fényerejű lencsés és Newton-távcsövek esetében a hosszú fókusz hosszú építési mérettel jár. Emiatt stabilabb, de nehezebb és drágább mozgató mechanikát (állványt) igényelnek. Tehát a pénztárcánk és a hordozhatóság kényelme sérül a fókuszhossz növelésével.

A katadioptrikus (MC, SC) távcsövek előnye ebben jelentkezik: kis fényerő mellett is rövid tubushosszt kapunk az "összehajtogatott" fényútnak köszönhetően.

A kis fényerő előnyei

Mind lencsés, mind tükrös távcsövek esetén a kis fényerő általában jobb képminőséggel párosul.

Ennek a lencsés távcsöveknél (refraktoroknál) az az oka, hogy a kevésbé fényerős távcsöveket könnyebb precízen előállítani, így a két fő jellemző optikai hibájuk, a kromatikus aberráció (CA, színezés) és a szférikus aberráció (gömbi hiba), sokkal kevésbé jelentkezik náluk, mint a fényerős típusoknál.

(Persze itt is akad kivétel, mert az ED-lencsés, apokromatikus távcsövek pont a kromatikus aberráció problémájának kiküszöbölésére készültek.)

A Newton-távcsövek esetében egészen más okból előnyösebb a kevésbé fényerős távcsövek vizuális használata. Mivel kisebb segédtükör kerül beépítésre, a központi kitakarás is kisebb, emiatt javul a képalkotás, és kontrasztosabb látványra számíthatunk. Sőt, a kómahiba is kisebb, és a kevésbé fényerős Newton-távcsövek a kollimációra is kevésbé érzékenyek.

Nem a fényerő a mély-ég objektumok észlelésének fő befolyásoló tényezője

Visszatérve a mélyég objektumok észlelésére, vizuálisan könnyebb a nagy kiterjedésű ködök észleléséhez a kis nagyítás és a nagy látómező alkalmazása, amiben a fényerős távcsövek jeleskednek. Ugyanakkor sok mélyég-objektum közepes, vagy nagy nagyítást igényel, amit a kevésbé fényerős, hosszabb fókuszú amatőr távcsövek is könnyen teljesíteni tudnak. A mélyég objektumok észleléséhez elsősorban az optika átmérőjét kell maximalizálni! Erre célra kiválóak a dobson távcsövek, amelyekből szűkösebb anyagi keretből is nagyobb átmérőjű választható!

A fényerős távcsövek hátrányai

Sok fényerős távcső ugyanakkor nagy nagyításon „elvérzik”, ha például nagy kontrasztot igénylő bolygó-, Hold- vagy napfoltészlelést végzünk. Említést érdemel még, hogy nagyobb nagyításokhoz rövid fókuszú okulárokra van szükség. Ezek az alacsonyabb árkategóriában már elég kényelmetlenek a rövid pupillatávolság miatt. A kényelmetlen okulárok kiválthatók fókusznyújtó Barlow-lencsék használatával, de minden további üveg-levegő felületnek lehet képrontó hatása. A másik lehetőség a drágább, több lencsetagot tartalmazó, kényelmesebb okulárok használata.

Miért előnyös egy fényerős távcső asztrofotózás során?

A fényerőnek nagyon fontos szerepe van asztrofotózás esetén, mivel rövidebb idő alatt lehet kiexponálni a képet egy nagyobb fényerővel bíró optikával.

Szemünkkel ellentétben a fényképezőgépek, asztrokamerák érzékelői képesek folyamatosan gyűjteni a fényt, márpedig minél fényerősebb a távcső annál hatékonyabban. Fényerős távcső esetén a bejövő fény kisebb felületen koncentrálódik, ezáltal egy adott kamera egy pixele több fényt tud összegyűjteni, a szenzor által látott kép "fényesebb" lesz. A fényerősebb távcső másik előnye, hogy nagyobb égterület fényképezhető le vele. Mindezek az előnyök a halvány, nagy kiterjedésű mély-ég objektumok esetén teszik a fényerős műszert kívánatossá.

A rövidebb expozíciós idő csökkenti az áram alatt folyamatosan melegedő érzékelő által okozott „zaj” mennyiségét, másrészt a távcső mechanikák elkerülhetetlen pontatlanságai és a légkör okozta változások a rövidebb expozíció alatt szintén kevésbé jelentkeznek. Fontos tudni, hogy a fényerő és a szükséges expozíció hossza között négyzetes és fordított arányosság van, tehát egy f/4-es műszerhez képest egy f/8-as távcső használatakor 4x annyi expozíciós időre van szükség, hogy ugyanannyi fény érje az érzékelő egy pixelét.

A bolygófotózás esetén inkább a minél nagyobb átmérő a kívánatos. Mivel sok esetben nyújtani kell egy távcső fókuszát, hogy elérjük az optikai és a kamera által elérhető felbontóképességet, a rövid fókusz és nagy fényerő inkább hátrányos.

Fényerő a fotográfiában

Másként megfogalmazva a (hagyományos nappali fotózásból ismert) szabvány fényerősor két szomszédos értéke közötti előre lépés azt jelenti, hogy éppen felennyi fény éri majd a szenzort, azaz duplájára nő az expozíciós idő. Ha nem akarunk négyzetgyökökkel bajlódni, akkor közelítőleg megkapjuk milyen egy szabvány blendesor, ha 1.4x-es szorzót használunk az értékek között. Kicsit csalnunk, azaz felkerekítjük az értékeket.

Gyakran találkozhatunk a "változtatható fényerejű" régi fényképezőgép objektívjein is ezekkel az értékekkel, ahol a blende szűkítésével lehet befolyásolni a bejövő fény mértékét. Persze a fényképezőgép optikáknál más szempontok miatt is fontos a fényerő, mint amilyen például a mélységélesség. A mélységélesség (azonos fókuszhosszt feltételezve) nő a blende, azaz az átmérő szűkítésével és ezzel együtt a fényerő csökkenésével is jár.

f1.0 – f1.4 – f2.0 – f2.8 – f4.0 – f5.6 – f8.0 – f11.0 – f16 – f22 – stb.

Összefoglalva

A fentiekből is jól látszik, hogy kevés mindenes amatőr csillagász távcső létezik. Vagy vizuális használatkor nyerünk vagy veszítünk a választásunkkal, vagy pedig a fotografikus felhasználásnál járunk hasonlóan. A nagyon fényerős vagy a kis fényerővel rendelkező távcsövek „cél” műszerek, amelyek a használójuk számára fontosabb érvek alapján lesznek kedveltek. Valójában nem jobb vagy rosszabb távcsövekről beszélünk, hanem más-más területen jeleskedő műszerekről. Sok amatőr éppen ezért választ magának akár kettő (vagy több) műszert is.

Ha távcső vásárlás előtt állsz érdemes elolvasnod a Tanácsok csillagászati távcső vásárlása előtt című cikkünket.

Gyakran feltett kérdések