வானியலில் தொலைநோக்கிகள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன
தொலைநோக்கிகள் வானியலின் மிக முக்கியமான கருவிகளில் ஒன்றாகும். தொலைநோக்கிகளின் உதவியால், சந்திரன், கோள்கள், நெபுலாக்கள் முதல் பில்லியன் கணக்கான ஒளியாண்டுகள் தொலைவில் உள்ள விண்மீன் திரள்கள் வரை, மிகவும் தொலைவில் உள்ள மற்றும் மங்கலான வானியல் பொருட்களைப் பார்க்கும் கண்ணின் திறனை மனிதர்களால் பெரிதாக்க முடிகிறது. இருப்பினும், பலர் தொலைநோக்கிகளை வெறுமனே பெரிய உருப்பெருக்கிக் கண்ணாடிகளாகவே கருதுகின்றனர். உண்மையில், அவற்றின் செயல்படும் கொள்கை மிகவும் சுவாரஸ்யமானது: தொலைநோக்கிகள் முதன்மையாக ஒளியை (அல்லது பிற மின்காந்தக் கதிர்வீச்சை ) சேகரித்து, பின்னர் அதை ஒருமுகப்படுத்தி, பகுப்பாய்வு செய்யக்கூடிய படங்கள் அல்லது தரவுகளை உருவாக்க அவற்றைச் செயலாக்குகின்றன.
1. தொலைநோக்கியின் முக்கிய செயல்பாடு: ஒளியைச் சேகரிப்பது.
நட்சத்திரங்களும் விண்மீன் திரள்களும் உண்மையில் சிறியதாக இருப்பதால் சிறியதாகத் தோன்றுவதில்லை, மாறாக அவை மிகத் தொலைவில் இருப்பதால் மிகக் குறைந்த ஒளியே பூமியை வந்தடைகிறது. மனிதக் கண்ணின் கருவிழி விட்டம் சில மில்லிமீட்டர்கள் மட்டுமே என்பதால், அதன் ஒளியைச் சேகரிக்கும் திறன் வரம்புக்குட்பட்டது. தொலைநோக்கிகள், ஒரு பெரிய வில்லை அல்லது ஒரு பெரிய கண்ணாடி போன்ற மிகப் பெரிய 'துளையை' கொண்டிருப்பதன் மூலம் இதைச் சமாளிக்கின்றன.
துளையின் அளவு பெரிதாக இருந்தால், அது அதிக ஒளியைச் சேகரிக்கும். இதனால்தான் தொழில்முறைத் தொலைநோக்கிகளில் பல மீட்டர் விட்டமுள்ள கண்ணாடிகள் பொருத்தப்பட்டுள்ளன. இதன் விளைவாக, முன்பு பார்க்க முடியாத அளவுக்கு மங்கலாக இருந்த பொருள்கள், உற்றுநோக்கும் அளவுக்குப் பிரகாசமாக மாறுகின்றன. வானியலில், உருப்பெருக்கத்தை விடப் பிரகாசத்தை அதிகரிப்பதே பெரும்பாலும் முக்கியத்துவம் பெறுகிறது.
2. பிரிதிறன்: தொலைநோக்கிகள் மிக நுண்ணிய விவரங்களைக் காண உதவுகின்றன.
தொலைநோக்கிகள் பொருட்களைப் பிரகாசமாக்குவது மட்டுமின்றி, சிறிய விவரங்களைப் பிரித்தறியும் திறனான பிரித்தறியும் திறனையும் மேம்படுத்துகின்றன. பிரித்தறியும் திறன், துவாரத்தின் விட்டத்தால் பெரிதும் பாதிக்கப்படுகிறது: துவாரம் எவ்வளவு பெரியதாக இருக்கிறதோ, அவ்வளவு நுணுக்கமான விவரங்களைப் பிரித்தறிய முடியும். எடுத்துக்காட்டாக, கோள்களைக் கண்காணிக்கும்போது, வியாழனின் மேகப் பட்டைகள், சனியின் வளையங்கள் அல்லது சந்திரனில் உள்ள பள்ளங்களின் விவரங்களை நம்மால் காண முடியுமா என்பதைப் பிரித்தறியும் திறனே தீர்மானிக்கிறது.
இருப்பினும், பூமியில் படத்தெளிவுத்திறன் பெரும்பாலும் வளிமண்டலத்தால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. காற்றின் கொந்தளிப்பு காரணமாக நட்சத்திரங்கள் 'மின்னுவது' போலவும், படங்கள் நடுக்கத்துடனும் தோன்றும். இதனால்தான் ஹப்பிள் அல்லது ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளித் தொலைநோக்கி போன்ற விண்வெளித் தொலைநோக்கிகளால் நம்பமுடியாத அளவிற்குத் துல்லியமான படங்களை உருவாக்க முடிகிறது. மேலும், நவீன தரை அடிப்படையிலான தொலைநோக்கிகள், வளிமண்டலச் சிதைவை நிகழ் நேரத்தில் சரிசெய்வதற்காக தகவமைப்பு ஒளியியல் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன.
3. ஒளியியல் தொலைநோக்கிகளின் இரண்டு முக்கிய வகைகள்: ஒளிவிலகல் தொலைநோக்கிகள் மற்றும் ஒளித்தெறிப்பு தொலைநோக்கிகள்.
கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளியில் (ஒளியியல்) செயல்படும் தொலைநோக்கிகள் பொதுவாக இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன:
அ) ஒளிவிலகல் தொலைநோக்கி
ஒரு ஒளிவிலகல் தொலைநோக்கி, அதன் முன்புறத்தில் உள்ள ஒரு வில்லையைப் பயன்படுத்தி ஒளியை ஒளிவிலகல் அடையச் செய்து (வளைத்து) அதை ஒரே புள்ளியில் குவிக்கிறது. இதன் கொள்கை, மூக்குக் கண்ணாடி அல்லது உருப்பெருக்கிக் கண்ணாடியின் கொள்கையைப் போன்றதே, ஆனால் இது மிகவும் பெரியதாகவும் அதிகத் துல்லியமாகவும் இருக்கும்.
ஒளிவிலகல் தொலைநோக்கியின் நன்மை என்னவென்றால், அதன் ஒப்பீட்டளவில் நிலையான மற்றும் மூடப்பட்ட கட்டமைப்பு, குழாயினுள் தூசி மற்றும் காற்று நீரோட்டங்களைக் குறைக்கிறது. இருப்பினும், பெரிய ஒளிவிலகல் தொலைநோக்கிகளைத் தயாரிப்பது கடினம், ஏனெனில் பெரிய வில்லைகள் கனமானவை, விலை உயர்ந்தவை, மேலும் ஒளி அலைநீளங்கள் வெவ்வேறு புள்ளிகளில் குவியும்போது பிரகாசமான பொருட்களில் ஏற்படும் வண்ண விளிம்பான நிறப் பிறழ்வை அவை ஏற்படுத்தக்கூடும்.
b) பிரதிபலிப்பான் (கண்ணாடி) தொலைநோக்கி
பிரதிபலிப்பான்கள் ஒளியைப் பிரதிபலிக்கவும் குவிக்கவும் குழி ஆடிகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. நியூட்டோனியன் மற்றும் காசெக்ரெய்ன் பிரதிபலிப்பான்கள் மிகவும் பொதுவான வகைகளாகும். தொழில்முறை தொலைநோக்கிகளுக்கு பிரதிபலிப்பான்களே விரும்பப்படும் தேர்வாகும், ஏனெனில் நிறப்பிறழ்ச்சிப் பிரச்சனை இல்லாமல் ஆடிகளை மிகப் பெரியதாக உருவாக்க முடியும்.
நியூட்டோனியன் வடிவமைப்பில், ஒளி முதன்மைக் கண்ணாடியால் குழாயின் முன்புறத்திற்குப் பிரதிபலிக்கப்பட்டு, பின்னர் பக்கவாட்டில் உள்ள கண்ணருகு வில்லை அல்லது கேமராவை நோக்கி ஒரு சிறிய மூலைவிட்டக் கண்ணாடியால் மீண்டும் பிரதிபலிக்கப்படுகிறது. காசெக்ரெய்ன் வடிவமைப்பில், ஒளி முதன்மைக் கண்ணாடியில் உள்ள ஒரு துளை வழியாக முன்னும் பின்னுமாகப் பிரதிபலிக்கப்படுவதால், இந்த அமைப்பு மிகவும் கச்சிதமானதாக அமைகிறது.
4. தொலைநோக்கியின் முக்கிய பாகங்கள்: குவியம், கண்ணருகு வில்லை மற்றும் உருப்பெருக்கம்.
ஒளி சேகரிக்கப்பட்டு ஒருமுகப்படுத்தப்பட்டவுடன், தொலைநோக்கி ஒரு பிம்பத்தை 'தோற்றுவிக்க' வேண்டும். ஒரு பார்வைத் தொலைநோக்கியில், கண்ணருகு வில்லை மூலம் பிம்பம் பெரிதாக்கப்படுகிறது. கண்ணருகு வில்லை என்பது கண் பார்ப்பதற்கான ஒரு சிறிய லென்ஸ் ஆகும். ஒரு தொலைநோக்கியின் உருப்பெருக்கம் பொதுவாக பின்வருமாறு கணக்கிடப்படுகிறது:
உருப்பெருக்கம் = தொலைநோக்கியின் குவிய நீளம் / கண்ணருகு வில்லையின் குவிய நீளம்
உதாரணமாக, 1000 மிமீ குவிய நீளம் மற்றும் 10 மிமீ கண்வில்லை கொண்ட ஒரு தொலைநோக்கி, 100 மடங்கு உருப்பெருக்கத்தை அளிக்கிறது.
ஆனால், உருப்பெருக்கம் மட்டுமே எல்லாமல்ல. துளை அளவு மற்றும் வளிமண்டல நிலைமைகளுடன் ஒப்பிடும்போது உருப்பெருக்கம் மிக அதிகமாக இருந்தால், படம் இருட்டாகவும் மங்கலாகவும் இருக்கும். துளை அளவு, ஒளியியல் தரம் மற்றும் தாங்கியின் நிலைத்தன்மை ஆகியவையே மிக முக்கியமானவை என்ற நிலையில், பல புதிய புகைப்படக் கலைஞர்கள் அதிக உருப்பெருக்க எண்களைத் துரத்தி ஏமாற்றமடைகிறார்கள்.
5. தாங்கி: விண் பொருட்களைக் கண்காணிப்பதற்கான திறவுகோல்
பூமியின் சுழற்சியின் காரணமாக வான்பொருட்கள் வானத்தில் நகர்வது போல் தோன்றுகின்றன . தொலைநோக்கி சரியாகப் பொருத்தப்படாவிட்டால், குறிப்பாக அதிக உருப்பெருக்கங்களில், பொருள்கள் பார்வைப் புலத்திலிருந்து விரைவாக நகர்ந்துவிடும்.
ஏற்றங்களில் இரண்டு முக்கிய வகைகள் உள்ளன:
– ஆல்ட்-அசிமுத்: மேலும் கீழும் (உயரம்) மற்றும் இடமும் வலமும் (அசிமுத்) நகரும். தொடக்கநிலையாளர்களுக்குப் பயன்படுத்த எளிதானது, ஆனால் பார்வைப் புலம் சுழல்வதால் வானியல் புகைப்படக்கலைக்கு ஒரு திருத்த அமைப்பு தேவைப்படுகிறது.
– பூமத்தியரேகை: இதன் அச்சுகளில் ஒன்று பூமியின் சுழற்சி அச்சுடன் நேர்க்கோட்டில் அமைந்துள்ளது. இது, நட்சத்திரங்களின் இயக்கத்தைப் பின்தொடர்வதற்காகத் தொலைநோக்கியை ஓர் அச்சில் நகர்த்த அனுமதிக்கிறது. இந்த அமைப்பு, தீவிரமான வானியல் ஆய்வு மற்றும் வானப் புகைப்படம் எடுப்பதற்கு மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கிறது.
நவீன மவுண்ட்களில் பெரும்பாலும் மோட்டார்கள் மற்றும் கோ-டு (GoTo) அமைப்புகள் இடம்பெற்றுள்ளன, அவை ஆயத்தொலைவுகளின் அடிப்படையில் பொருட்களைத் தானாகவே கண்டறியும்.
6. நவீன கண்டறிவான்கள்: கண்கள் முதல் கேமராக்கள் மற்றும் சென்சார்கள் வரை
நவீன வானியல், வெறும் கண்ணால் காணும் அவதானிப்புகளை மட்டும் சார்ந்திருப்பதில்லை. இன்று பல தொலைநோக்கிகள் CCD அல்லது CMOS கேமராக்களுடன் பொருத்தப்பட்டுள்ளன. இந்த உணர்விகள் ஃபோட்டான்களைப் பிடித்து அவற்றை மின் சமிக்ஞைகளாக மாற்றுகின்றன. இதனால் குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகள் உள்ளன: இந்தக் கேமராக்கள் நீண்ட காலத்திற்கு (நீண்ட நேரம் வெளிச்சம் படும் வகையில்) ஒளியைச் சேகரிக்க முடியும், இதனால் மிகவும் மங்கலான பொருட்களையும் காண முடிகிறது. அதே சமயம், பதிவுசெய்யப்பட்ட தரவுகளைச் செயலாக்குவதன் மூலம் ஒளி வேறுபாட்டை அதிகரித்து, நுணுக்கமான விவரங்களை வெளிப்படுத்த முடிகிறது.
ஆராய்ச்சியில், உணரித் தரவுகளை அளவுரீதியாகவும் பகுப்பாய்வு செய்யலாம்: பிரகாசத்தை அளவிடுதல் (ஒளி அளவியல்), நிலை மற்றும் இயக்கத்தை வரைபடமாக்குதல் (வானியல் அளவியல்), அல்லது ஒளி நிறமாலைகளைப் பகுப்பாய்வு செய்தல் போன்றவை.
7. நிறமாலையியல்: ஒளியிலிருந்து தகவல்களைப் பெறுதல்
தொலைநோக்கிகள் வெறும் பிம்பங்களை உருவாக்கும் கருவிகள் மட்டுமல்ல, அவை நிறமாலைமானிகள் போன்ற அறிவியல் கருவிகளுக்கான "ஒளி சேகரிப்பாளர்களாகவும்" இருக்கின்றன. நிறமாலைமானிகள் ஒளியை வானவில் போன்ற வண்ணங்களின் நிறமாலையாகப் பிரிக்கின்றன, பின்னர் வானியலாளர்கள் அந்த நிறமாலை வரிகளைப் பகுப்பாய்வு செய்து பின்வருவனவற்றைத் தீர்மானிக்கின்றனர்:
- நட்சத்திரங்களின் வேதியியல் கலவை அல்லது நெபுலா,
– மேற்பரப்பு வெப்பநிலை,
– நெருங்கும்/நகரும் வேகம் (டாப்ளர் விளைவு),
- காந்தப்புலம் மற்றும் பல இதர இயற்பியல் அளவுருக்கள்.
நிறமாலையியல் மூலம், தொலைநோக்கியை வந்தடையும் ஒளியைக் கொண்டே, நேரடியாகத் தொட முடியாத பொருட்களை நம்மால் ஆய்வு செய்ய முடியும்.
8. கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளிக்கு அப்பாற்பட்ட தொலைநோக்கிகள்: வானொலி முதல் எக்ஸ்-கதிர்கள் வரை
பிரபஞ்சம் கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளியில் மட்டுமல்ல, பல அலைநீளங்களிலும் ஆற்றலை வெளியிடுகிறது. எனவே, அவை உற்றுநோக்கும் நிறமாலையின் அடிப்படையில் பல வகையான தொலைநோக்கிகள் உள்ளன:
வானொலித் தொலைநோக்கிகள் வானொலி அலைகளைப் பிடிக்கின்றன; அவை பெரும்பாலும் பெரிய தட்டுகளின் வடிவத்தில் இருக்கும். அவை பல்சார்கள், விண்மீன்களுக்கு இடையேயான வாயு மற்றும் அண்ட நுண்ணலை பின்னணி ஆகியவற்றை ஆய்வு செய்வதற்கு ஏற்றவை.
அகச்சிவப்பு தொலைநோக்கிகள், நட்சத்திரங்கள் பிறந்த இடங்கள் போன்ற குளிர்ச்சியான அல்லது தூசியால் மூடப்பட்ட பொருட்களைக் கண்காணிக்கின்றன. பல அகச்சிவப்பு தொலைநோக்கிகள் விண்வெளியிலோ அல்லது உயரமான, வறண்ட இடங்களிலோ அமைந்துள்ளன.
புற ஊதா, எக்ஸ்-கதிர் மற்றும் காமா-கதிர் தொலைநோக்கிகள் பொதுவாக வளிமண்டலத்திற்கு வெளியே அமைக்கப்பட்டிருக்க வேண்டும், ஏனெனில் வளிமண்டலம் உயர் ஆற்றல் கதிர்வீச்சை உறிந்துகொள்கிறது. கருந்துளைகள், சூப்பர்நோவாக்கள் மற்றும் நியூட்ரான் நட்சத்திரங்கள் போன்ற தீவிர நிகழ்வுகளை ஆய்வு செய்வதற்கு இந்தத் தொலைநோக்கிகள் அவசியமானவை.
இந்தத் தொலைநோக்கிகள் ஒவ்வொன்றும் ஒரே மாதிரியான பொதுவான கொள்கையின் அடிப்படையில் செயல்படுகின்றன: கதிர்வீச்சைச் சேகரித்து, அது வந்தடையும் திசையைக் குவித்து அல்லது வரைபடமாக்கி, பின்னர் ஒரு சிறப்பு உணரியைக் கொண்டு அதைப் பதிவு செய்கின்றன.
9. சுருக்கம்: தொலைநோக்கிகள் ஏன் மிகவும் முக்கியமானவை?
வானியலில் தொலைநோக்கிகள் செயல்படும் விதத்தை மூன்று முக்கியப் பணிகளாகச் சுருக்கமாகக் கூறலாம்: முடிந்தவரை அதிக ஒளியைச் சேகரிப்பது, விவரங்களின் கூர்மையை (பிரிதிறன்) அதிகரிப்பது, மற்றும் கேமராக்கள் மற்றும் நிறமாலைமானிகள் போன்ற கருவிகள் மூலம் ஒளியைத் தகவலாக மாற்றுவது. துல்லியமான ஒளியியல், பின்தொடரும் தாங்கிகள் மற்றும் நவீன உணர்விகளின் ஒருங்கிணைப்புடன், பிரபஞ்சத்தின் அமைப்பு, விண்மீன் திரள்களின் வரலாறு, மற்றும் நட்சத்திரங்களின் இயற்பியல் நிலைமைகள் போன்றவற்றை மனிதர்கள் ஆய்வு செய்ய தொலைநோக்கிகள் உதவுகின்றன.
தொலைநோக்கிகள் மனிதப் புலன்களின் நீட்சிகளாகும்—அவை உற்று நோக்குவதற்கான கருவிகள் மட்டுமல்ல, வானில் உள்ள ஒளிப் புள்ளிகளை அறிவாக மாற்றும் அறிவியல் கருவிகளும் ஆகும். நீங்கள் எப்போதாவது ஒரு சிறிய தொலைநோக்கி வழியாக சனியின் வளையங்களைப் பார்த்திருந்தால்கூட, ஒரு மலை உச்சியில் உள்ள மாபெரும் தொலைநோக்கி காணும் அதே தத்துவத்தை நீங்களும் கண்டிருப்பீர்கள்: அதாவது, பெரும் தூரம் பயணித்த ஒளியை உள்வாங்கி, அதை அண்டத்தைப் பார்க்கும் ஒரு சாளரமாக மாற்றுவது.
