Kirkkonummen Komeetan esitelmäsarjassa oli vuorossa Hannu Määttänen, jonka aiheena oli Kaukoputken historia. Esitelmä pidettiin 20.9.2011 Kirkkonummen koulukeskuksen auditoriossa. Esitelmä järjestettiin yhdessä Kirkkonummen Kansalaisopiston kanssa. Esitelmällä oli 25 kuulijaa.
Kaukoputki on hieman yli 400 vuotta vanha keksintö. Kaukoputki on kehittymisensä myötä antanut ihmiskunnalle jatkuvasti tarkentuvan ymmärryksen maapalloamme ympäröivän kosmoksen rakenteesta. Esitys kattoi kaukoputken historian syntyvaiheistaan aina huomispäivän avaruusteleskooppeihin. Esitelmä kertoi kaukoputken kehitykseen vaikuttaneista keskeisistä henkilöistä, optiikan asioiden ymmärtämisen myötävaikutuksesta kaukoputkien rakennukseen, instrumenttien rakennustekniikan edistyksestä sekä kulloisenkin kehitysvaiheen merkittävistä havaintotuloksista.
Klikkaa kuvaa!Esitelmöitsijä on helsinkiläinen yrittäjä, joka on vuosikymmenien ajan ollut kiinnostunut tähtitaivaan ilmiöistä, avaruuden asioista, tieteen historiasta ja optiikasta.
Kaukoputken keksiminen
Kaukoputki keksittiin Hollannissa hieman yli 400 vuotta sitten eli v. 1608. Kaukoputken keksijänä useimmat pitävät Hans Lipperheytä.
Galileo Galilei kuuli 1609 alussa hollantilaisten keksinnöstä ja valmisti maaliskuussa ensimmäisen kaukoputkensa.
Galilein kaukoputkessa oli kupera objektiivilinssi ja kovera okulaari. Galilein kaukoputkessa oli vain neljäsosa-asteen kokoinen näkökenttä eli sillä näki vain puolet Kuun halkaisijasta.
Galileo Galilei rupesi talvella 1609-10 systemaattisesti tekemään havaintoja tähtitaivaalta. Ja hän julkaisi havaintonsa jo maaliskuussa 1610 "Sidereus Nuncius" -kirjassa.
Galilei näki Kuussa vuoria, lukemattomia paljain silmin näkymättömiä tähtiä, Venuksen vaiheet, auringonpilkkuja ja ennenkaikkea Jupiteria kiertävät neljä kuuta, joiden liikkeitä hän selostaa tarkasti Sidereus Nuncius -kirjassa.
Englantilainen Thomas Harriot havaitsi tarkasti Kuuta jo kesällä 1609, mutta hänen havaintonsa tulivat julki vasta paljon myöhemmin.
Johannes Kepler kuuli Galilein kaukoputkesta maaliskuussa 1610. Kepler oli enemmänkin teoreetikko, ei niinkään käytännön mies. Hän mm. kirjoitti optiikasta Dioptrice-kirjan vuonna 1611. Hän keksi kuperan okulaarin, joka oli paljon parempi kuin Galilein käyttämä kovera okulaari, vaikkakin siinä oli kuva ylösalaisin.
Willebrord Snell eli Snellius (1591-1626) keksi valon taittumislain. Se julkaistiin vasta 1662.
Vuonna 1636 Pierre de Fermat (1601-1665) keksi, että valo etenee aina siten, että optinen matka on pienimmillään (eli matka-aika on nopeimmillaan).
Klikkaa kuvaa!Vuonna 1647 Bonaventura Cavalieri (1598-1647) kehitti ohuen linssin polttovälin kaavan.
Havaintoja 1600-luvulla
1600-luvun puolivälissä vaikutti Johannes Hevelius (1611-1687). Hän oli vuosisatansa suurimpia havaitsijoita. Hän kiersi kromaattisen linssin värivirhettä siten, että hänen objektiivilinssinsä olivat hyvin pitkäpolttovälisiä. Hänen pisin kaukoputkensä oli peräti 45 metriä pitkä.
Christian Huygens (1629-1695), oli taitava kaukoputkien kehittäjä. Hän havaitsi 1655 putkella, jonka polttoväli oli n. 4 metriä, Saturnuksen suurimman kuun Titanin ja Saturnuksen renkaan. Putkella, jonka polttoväli oli lähes 8 metriä ja aukko n. 6 cm, Huygens näki Marsin Syrtis Majorin ja määritti Marsin pyörähdysajaksi n. 24 tuntia.
1680-luvulla Christian Huygens kehitti kaksilinssisen okulaarin, jonka näkökenttä oli nelinkertainen yksilinssiseen okulaariin verraten.
Dominique Cassini (1625-1712) havaitsi 1684 putkilla, joiden polttovälit olivat 100 ja 136 jalkaa, Saturnuksen kuut Tethyksen ja Dionen. Japetuksen hän oli löytänyt aiemmin 17 jalan putkella ja Rhean 34 jalan putkella. 20 jalan putkella ja 90x suurennuksella Cassini näki Saturnuksen renkaiden raon. Punaisen pilkun perusteella Cassini määritti Jupiterin kiertoajan.
Yksinkertaisen objektiivin rajoituksina 1600-luvulla olivat palloaberraatio, värivirhe ja lasin laatu.
Peilikaukoputket
James Gregory (1638-1675) esitti 1663 peileihin perustuvan kaukoputkirakenteen.
Isaac Newton (1643-1727) teki 1668 pienikokoisen peilikaukoputken. Peilin halkaisija oli 35 mm ja polttoväli 160 mm. 1672 hän teki hieman suuremman peilikaukoputken, jonka peilin halkaisija oli 5 cm ja polttoväli 20,3 cm. Peilikaukoputken rakentaminen sai alkunsa kokeista, joissa Newton hajoitti valkoisen valon prismalla spektriksi.
John Hadley (1682–1744) teki ensimmäisen kelvollisen peilikaukoputken vuonna 1721. Hadleyn putken peilin halkaisija oli 150 mm ja aukkosuhde f/10. Putki annettiin Edmund Halleyn tutkittavaksi. Se kesti jopa 200-kertaisen suurennuksen. Sillä näki Jupiterin kuiden varjot vaikeuksitta, Saturnuksen renkaan jaon ja Saturnuksen kuun varjon.
Akromaatti keksitään
Värivirhe voidaan lähestulkoon poistaa tekemällä objektiivi kahdesta erilaisesta lasilaadusta. Chester Moor Hall (1704–1771) teki ensimmäisen tällaisen akromaattiobjektiivin vuonna 1733. Parhaimmillaan se oli kooltaan n. 63 mm, polttoväli puoli metriä.
John Dollond (1706–1761) sai valmiiksi akromaatin vuonna 1758.
William Herschel (1738-1822) oli saksalaissyntyinen muusikko, joka Englantiin muutettuaan kiinnostui tähtitieteestä. Hän valmisti veljensä kanssa yli 400 metallista kaukoputkenpeiliä. Ensimmäisen käyttökelpoisen kaukoputkensa hän valmisti 1774. Hän löysi taivaalta 13.3.1781 kohteen, joka paljastui suomalaisen tähtitieteilijä Anders Lexellin laskujen perusteella uudeksi planeetaksi, jolle annettiin nimeksi Uranus. Hän löysi planeetan kaukoputkella, jonka peilin halkaisija on 165 mm ja polttoväli 2,1 metriä. Hän valmisti tällaisia kaukoputkia runsaasti, joita on mm. Helsingin ja Tarton Observatorioissa.
Herschelin suurimman kaukoputken peilin halkaisija oli 122 cm ja polttoväli 12 metriä. Herschel keksi paljon uusia asoita tähtitieteessä, mm. Saturnuksen kuut Mimas ja Enceladus, kaksi Uranuksen kuuta ja selvitti linnunradan olemusta.
Vuonna 1800 suurin akromaattinen linssiobjektiivi oli halkaisijaltaan 12,5 cm, kun taas suurimman peilin halkaisija oli 122 cm.
Joseph von Fraunhofer (1787-1826) oli monipuolinen nerokas optikko. Hän mm. kehitti lasinvalmistusta, hiontamenetelmiä ja taitekertoimen mittauksen sekä kehitti monenlaisia astrometrisia kojeita, joissa oli akromaattiobjektiivi. Hän työskenteli müncheniläisessä optisessa tehtaassa, jossa valmistettiin laitteet Helsingin yliopiston Observatorioon.
William Parsons (1800-1867), Rossen jaarli, rakennutti 1845 peilikaukoputken, jossa oli 1,8 metrin metallipeili. Se oli suurin kaukoputki vuoteen 1917 saakka. Sillä hän mm. löysi galaksista M51 spiraalirakenteen.
William Lassell (1799-1880) oli taitava kaukoputkien valmistaja ja peilien hioja. Hänen suurimman peilikaukoputkensa peilin halkaisija oli 1,22 metriä ja polttoväli yli 11 metriä. Putki oli Maltalla 1855-60. Tämä oli ensimmäinen ekvatoriaalisesti pystytetty suuri peiliputki. Lassel löysi tällä ja pienemmillä putkilla Neptunuksen Triton-kuun 1846 ja Saturnuksen Hyperion-kuun 1848 bja Uranuksen Ariel- ja Umbriel-kuut 1851.
Vuodesta 1856 lähtien siirryttiin tekemään kaukoputken peilejä lasista, joissa oli hopeoitu pinta.
Vuodesta 1871 alkaen valmistettiin runsaasti suuria linssikaukoputkia. Niistä oli suurin 1897 Yerkesiin valmistunut linssikaukopuitki, jossa oli 102 cm:n linssi.
1800-luvulla keksittiin valokuvaus ja kuivalevyt keksittiin 1871. Tähtitieteilijät ottivat ne heti käyttöön. Esim. Helsingin observatorioon rakennettiin valokuvausta varten uusi tähtitorni 1890.
1917 valmistui Mount Wilsoniin 250 cm peiliteleskooppi. Sillä Edwin Hubble teki merkittävät havaintonsa, hän todisti että Andromedan tähtisumu on Linnunradan ulkopuolinen galaksi. Hän myös todisti, että galaksit etääntyvät sitä nopeammin mitä kauempana ne ovat ja luokitteli galaksit niiden ulkonäön perusteella.
1948 valmistui Mount Palomarin 5,08 metrin peiliteleskooppi. Se oli maailman suurin teleskooppi vuoteen 1975 saakka, jolloin Neuvostoliiton Kaukasukselle valmistui 6 metrin teleskooppi.
1990-luvulta alkaen on valmistunut lukuisia suurempia kaukoputkia, mm. Subaru-kaukoputki, joka on suurin kiinteäpeilinen kaukoputki, jonka peilin halkaisija on 8,2 metriä. Japanin omistama kaukoputki toimii Havaijilla vuodesta 1999.
1990 avaruuteen lähetettiin Hubble-avaruusteleskooppi, jossa on 2,4 metrin peili. Sillä otettiin ennnennäkemättömän tarkkoja kuvia. Se on edelleen käytössä. Se on tarkoitus korvata NASAn ja ESAn yhteisellä uudella avaruusteleskoopilla, James Webb Space Telescopella. Se lähetetään avaruuteen suunnitelmien mukaan vuosina 2016-18. Sen peilin halkaisija on 6,5 metriä. Se havaitsee infrapunasäteilyä.
Seppo Linnaluoto