เห็นช่วงนี้มีเพื่อนหลายคนในกรุ๊ปดูดาวที่เล่นอยู่ถามถึงการเลือก spec กล้องดูดาวกันบ่อย ก็จะเลยรวบรวมความรู้ในเชิงถาม-ตอบ ในเรื่องที่มักจะมองข้ามกันไปเมื่อเลือกซื้อกล้องดูดาว จะได้มีความเข้าใจในการเลือกซื้อ หรือซื้อแบบงงๆมาแล้วก็จะได้เข้าใจเพิ่มในการปรับแต่งให้ใช้ได้ประโยชน์มากขึ้นนะครับ
เมื่อพูดถึงกล้องดูดาว หลายคนจะมองว่ามันจะต้องมีกำลังขยายสูง สามารถส่องออกไปถึงนอกอวกาศ แต่ก็มักจะไม่ทราบกันว่ามันมีหน้าที่สำคัญอีกอย่างที่ไม่แพ้กันก็คือ
"มันช่วยเพิ่มความสว่างให้กับภาพที่เราส่องดู"
กำลังขยายที่สูงจะสำคัญกับการส่องดูวัตถุเล็กๆอย่างดาวเคราห์ แต่สำหรับวัตถุสวยงามที่มีความสว่างไม่มากนัก อย่างเช่น Orion (M42) หรือ Andromeda Galaxy (M31) มีขนาดใหญ่กว่าดวงจันทร์เสียอีก และไม่ต้องการกำลังขยายที่มากมายอะไร
credit ->
https://stargazerslounge.com/topic/208533-comparing-the-size-of-deep-sky-objects/
กำลังขยายคิดยังไง ใน spec กล้องดูดาวไม่เห็นบอก?
กล้องดูดาวระดับมือสมัครเล่นจะไม่บอกกำลังขยายไว้ใน spec เพราะขึ้นอยู่กับเลนส์ตาเสียมากกว่า จึงไม่ใช่ปัจจัยพื้นฐานในการเลือกซื้อ
กำลังขยายสามารถถคิดไม่ยากด้วยสูตร:
กำลังขยาย = ทางยาวโฟกัสกล้องดูดาว / ทางยาวโฟกัสเลนส์ตา
เช่น กล้องดูดาวขนาดทางยาวโฟกัส 650mm เมื่อมาใช้รวมกับ eyepiece ขนาด 10mm ก็จะได้กำลังขยาย 65 เท่า ซึ่งจะมองเห็นพระจันทร์ดวงเท่ากำปั้นเราพอดี
อยากเห็นดวงจันทร์ใหญ่ขึ้น สามารถใช้กล้องดูดาวตัวเดิมที่มีอยู่ แล้วเปลี่ยนเลนส์ตาให้มีกำลังขยายมากขึ้นก็ได้ใช่ไหม?
ใช่แล้วครับ เลนส์ตามีให้เลือกซื้อเพิ่มหลากหลายขนาด แต่การเปลี่ยนเลนส์ตา
เพิ่มกำลังขยายโดยยังใช้กล้องดูดาวตัวเดิม ภาพที่ได้ก็จะมืดลง (เหมือนเลนส์ซูม f ไหล) จนถึงจุดหนึ่ง ภาพก็อาจจะมืดเกินไป
เลนส์ตาที่:
กำลังขยายน้อย (เลข focal length มาก) = ภาพสว่าง
กำลังขยายมาก (เลข focal length น้อย) = ภาพมืด
เลนส์หรือกระจกสะท้อนที่เป็นทางผ่านของแสงก็ยังมีการกระเจิงของแสง (diffraction limit) ที่จำกัดความคมชัดของภาพ อัตราขยายก็เลยถูกจำกัดที่ขนาดของกล้องดูดาวด้วย เช่น ถ้าเราเปลี่ยนเลนส์ตาเป็น 1mm (ซึ่งไม่น่าจะมีขาย) เพื่อให้ได้กำลังขยายมหาศาล ก็จะส่องเห็นผิวดวงจันทร์แบบมืดๆเบลอๆ
ถ้าอย่างนั้นจะลดการกระเจิงของแสง (diffraction limit) และเพิ่มความสว่างของภาพไปพร้อมๆกันได้อย่างไร?
ทั้งค่า diffraction limit และอัตราขยายแสง จะดีขึ้นตามขนาดหน้ากล้องของกล้องดูดาว
ถ้าเลนส์หน้ากล้องมีขนาดใหญ่ขึ้น ก็จะสามารถเพิ่มกำลังขยายได้พร้อมๆกับความสว่างเลย
กล้องดูดาวที่มีขนาดใหญ่ จะดีกว่าเสมอไปรึป่าว?
ถ้าเป็นระบบ optic เดียวกัน หน้ากล้องขนาดใหญ่ก็มักจะดีกว่า เพราะได้ทั้งความสว่างและความคมชัดเพิ่มขึ้น แต่ก็ต้องประกอบกับเลนส์ตาที่ให้กำลังขยายที่เหมาะสมสำหรับวัตถุที่เราจะส่องสำรวจด้วย
กล้องขนาดเล็ก ทางยาวโฟกัสสั้น อาจจะส่องดาวพฤหัสไม่เห็นรายละเอียด
ส่วนกล้องขนาดใหญ่ที่มีทางยาวโฟกัสมากเกินไป ก็จะหาเลนส์ตาขนาดที่มีขายในท้องตลาดมาส่อง nebula ขนาดใหญ่ให้พอดีเฟรมไม่ได้เช่นกัน
สมมุติว่า ถ้ามีงบไม่จำกัดแล้วอยากจะเห็น DSO ให้สว่างไสวเหมือนในภาพถ่าย ก็จ้างผลิต telescope ตัวใหญ่ๆ จับคู่กับเลนส์ตาที่ให้กำลังขยายต่ำ ภาพก็จะสว่างมากๆ จะได้มองเห็น DSO ลอยอยู่เต็มท้องฟ้า?
ธรรมชาติไม่ได้ใจดีขนาดนั้นหรอกครับ ถึงแม้ว่ากล้องดูดาวจะรวมแสงได้มาก แต่กรวจแสงที่ผ่านออกมาทางเลนส์ตาเรียกว่า
exit pupil นั้นคือปัญหา
Exit pupil ไม่ได้เกี่ยวอะไรกับรูปข้างบน แต่มันคือ "ขนาด" ของกรวยลำแสงที่พุ่งออกมาจากเลนส์ตา ก่อนที่จะส่องผ่านเข้าไปในรูม่านตาจนไปตกลงบน retina และกลายเป็นภาพที่เรามองเห็น
ขนาดของกรวยแสง
exit pupil จะถูกจำกัดโดยรูม่านตาของมนุษย์เรา (eye pupil) อีกที
กล้องดูดาวตัวเดียวกัน เมื่อเปลี่ยนเลนส์ตาให้สว่างขึ้น ก็จะยังได้กรวยแสง exit pupil ที่มีความเข้มแสง "ต่อพื้นที่" เท่าเดิม แต่จะมีขนาดกรวยแสงที่ใหญ่เพิ่มขึ้นแทน (เหมือนเพิ่มหลอดไฟ แต่ไม่เพิ่มขนาดวัตต์)
ใหญ่ขึ้น ก็สว่างขึ้น แต่ถ้าใหญ่ขึ้นจนล้นเฟรมของรูม่านตาเรา ก็จะถึงจุดที่ ดวงตาของเราไม่ได้รับแสงที่เพิ่มขึ้นแต่อย่างใด
สูตรคำนวน
exit pupil = ขนาดเลนส์หน้ากล้อง (mm) / กำลังขยาย (เท่า)
เช่น กล้องดูดาว ขนาด 8" (200mm) ใช้กำลังขยาย 50 เท่า ก็จะมี exit pupil = 200/100 = 4mm
ขนาด eye pupil ของคนอายุ 50 ปี อยู่ที่ 5mm
ถ้ากล้อง 8" ตัวเดิม อยากจะได้ภาพสว่างที่สุด ก็สามารเปลี่ยนเลนส์ตาเพื่อลดกำลังขยายให้เหลือ 40 เท่า ก็จะได้ exit pupil ที่ 5mm พอดี
ุ่ถึงจะลดกำลังขยายให้ต่ำไปกว่านี้เพื่อเพิ่ม exit pupil ให้เป็น 10+ ก็ไม่ได้ภาพที่สว่างขึ้นแล้ว ต่อให้เอา hubble มาส่อง ก็สว่างได้แค่นี่แหละครับ
.
.
.
เดี๋ยวจะยาวไป ขอจบลงที่ exit pupil ก่อน
ถ้ามีอะไรน่าสนใจจะมาเพิ่มเติมให้อีกทีนะครับ
Telescope FAQ: ความสำคัญของขนาดหน้ากล้อง, กำลังขยาย และ exit pupil!!??
เมื่อพูดถึงกล้องดูดาว หลายคนจะมองว่ามันจะต้องมีกำลังขยายสูง สามารถส่องออกไปถึงนอกอวกาศ แต่ก็มักจะไม่ทราบกันว่ามันมีหน้าที่สำคัญอีกอย่างที่ไม่แพ้กันก็คือ "มันช่วยเพิ่มความสว่างให้กับภาพที่เราส่องดู"
กำลังขยายที่สูงจะสำคัญกับการส่องดูวัตถุเล็กๆอย่างดาวเคราห์ แต่สำหรับวัตถุสวยงามที่มีความสว่างไม่มากนัก อย่างเช่น Orion (M42) หรือ Andromeda Galaxy (M31) มีขนาดใหญ่กว่าดวงจันทร์เสียอีก และไม่ต้องการกำลังขยายที่มากมายอะไร
กำลังขยายคิดยังไง ใน spec กล้องดูดาวไม่เห็นบอก?
กล้องดูดาวระดับมือสมัครเล่นจะไม่บอกกำลังขยายไว้ใน spec เพราะขึ้นอยู่กับเลนส์ตาเสียมากกว่า จึงไม่ใช่ปัจจัยพื้นฐานในการเลือกซื้อ
กำลังขยายสามารถถคิดไม่ยากด้วยสูตร:
กำลังขยาย = ทางยาวโฟกัสกล้องดูดาว / ทางยาวโฟกัสเลนส์ตา
เช่น กล้องดูดาวขนาดทางยาวโฟกัส 650mm เมื่อมาใช้รวมกับ eyepiece ขนาด 10mm ก็จะได้กำลังขยาย 65 เท่า ซึ่งจะมองเห็นพระจันทร์ดวงเท่ากำปั้นเราพอดี
อยากเห็นดวงจันทร์ใหญ่ขึ้น สามารถใช้กล้องดูดาวตัวเดิมที่มีอยู่ แล้วเปลี่ยนเลนส์ตาให้มีกำลังขยายมากขึ้นก็ได้ใช่ไหม?
ใช่แล้วครับ เลนส์ตามีให้เลือกซื้อเพิ่มหลากหลายขนาด แต่การเปลี่ยนเลนส์ตาเพิ่มกำลังขยายโดยยังใช้กล้องดูดาวตัวเดิม ภาพที่ได้ก็จะมืดลง (เหมือนเลนส์ซูม f ไหล) จนถึงจุดหนึ่ง ภาพก็อาจจะมืดเกินไป
เลนส์ตาที่:
กำลังขยายน้อย (เลข focal length มาก) = ภาพสว่าง
กำลังขยายมาก (เลข focal length น้อย) = ภาพมืด
เลนส์หรือกระจกสะท้อนที่เป็นทางผ่านของแสงก็ยังมีการกระเจิงของแสง (diffraction limit) ที่จำกัดความคมชัดของภาพ อัตราขยายก็เลยถูกจำกัดที่ขนาดของกล้องดูดาวด้วย เช่น ถ้าเราเปลี่ยนเลนส์ตาเป็น 1mm (ซึ่งไม่น่าจะมีขาย) เพื่อให้ได้กำลังขยายมหาศาล ก็จะส่องเห็นผิวดวงจันทร์แบบมืดๆเบลอๆ
ถ้าอย่างนั้นจะลดการกระเจิงของแสง (diffraction limit) และเพิ่มความสว่างของภาพไปพร้อมๆกันได้อย่างไร?
ทั้งค่า diffraction limit และอัตราขยายแสง จะดีขึ้นตามขนาดหน้ากล้องของกล้องดูดาว
ถ้าเลนส์หน้ากล้องมีขนาดใหญ่ขึ้น ก็จะสามารถเพิ่มกำลังขยายได้พร้อมๆกับความสว่างเลย
กล้องดูดาวที่มีขนาดใหญ่ จะดีกว่าเสมอไปรึป่าว?
ถ้าเป็นระบบ optic เดียวกัน หน้ากล้องขนาดใหญ่ก็มักจะดีกว่า เพราะได้ทั้งความสว่างและความคมชัดเพิ่มขึ้น แต่ก็ต้องประกอบกับเลนส์ตาที่ให้กำลังขยายที่เหมาะสมสำหรับวัตถุที่เราจะส่องสำรวจด้วย
กล้องขนาดเล็ก ทางยาวโฟกัสสั้น อาจจะส่องดาวพฤหัสไม่เห็นรายละเอียด
ส่วนกล้องขนาดใหญ่ที่มีทางยาวโฟกัสมากเกินไป ก็จะหาเลนส์ตาขนาดที่มีขายในท้องตลาดมาส่อง nebula ขนาดใหญ่ให้พอดีเฟรมไม่ได้เช่นกัน
สมมุติว่า ถ้ามีงบไม่จำกัดแล้วอยากจะเห็น DSO ให้สว่างไสวเหมือนในภาพถ่าย ก็จ้างผลิต telescope ตัวใหญ่ๆ จับคู่กับเลนส์ตาที่ให้กำลังขยายต่ำ ภาพก็จะสว่างมากๆ จะได้มองเห็น DSO ลอยอยู่เต็มท้องฟ้า?
ธรรมชาติไม่ได้ใจดีขนาดนั้นหรอกครับ ถึงแม้ว่ากล้องดูดาวจะรวมแสงได้มาก แต่กรวจแสงที่ผ่านออกมาทางเลนส์ตาเรียกว่า exit pupil นั้นคือปัญหา
Exit pupil ไม่ได้เกี่ยวอะไรกับรูปข้างบน แต่มันคือ "ขนาด" ของกรวยลำแสงที่พุ่งออกมาจากเลนส์ตา ก่อนที่จะส่องผ่านเข้าไปในรูม่านตาจนไปตกลงบน retina และกลายเป็นภาพที่เรามองเห็น
ขนาดของกรวยแสง exit pupil จะถูกจำกัดโดยรูม่านตาของมนุษย์เรา (eye pupil) อีกที
กล้องดูดาวตัวเดียวกัน เมื่อเปลี่ยนเลนส์ตาให้สว่างขึ้น ก็จะยังได้กรวยแสง exit pupil ที่มีความเข้มแสง "ต่อพื้นที่" เท่าเดิม แต่จะมีขนาดกรวยแสงที่ใหญ่เพิ่มขึ้นแทน (เหมือนเพิ่มหลอดไฟ แต่ไม่เพิ่มขนาดวัตต์)
ใหญ่ขึ้น ก็สว่างขึ้น แต่ถ้าใหญ่ขึ้นจนล้นเฟรมของรูม่านตาเรา ก็จะถึงจุดที่ ดวงตาของเราไม่ได้รับแสงที่เพิ่มขึ้นแต่อย่างใด
สูตรคำนวน exit pupil = ขนาดเลนส์หน้ากล้อง (mm) / กำลังขยาย (เท่า)
เช่น กล้องดูดาว ขนาด 8" (200mm) ใช้กำลังขยาย 50 เท่า ก็จะมี exit pupil = 200/100 = 4mm
ขนาด eye pupil ของคนอายุ 50 ปี อยู่ที่ 5mm
ถ้ากล้อง 8" ตัวเดิม อยากจะได้ภาพสว่างที่สุด ก็สามารเปลี่ยนเลนส์ตาเพื่อลดกำลังขยายให้เหลือ 40 เท่า ก็จะได้ exit pupil ที่ 5mm พอดี
ุ่ถึงจะลดกำลังขยายให้ต่ำไปกว่านี้เพื่อเพิ่ม exit pupil ให้เป็น 10+ ก็ไม่ได้ภาพที่สว่างขึ้นแล้ว ต่อให้เอา hubble มาส่อง ก็สว่างได้แค่นี่แหละครับ
.
.
.
เดี๋ยวจะยาวไป ขอจบลงที่ exit pupil ก่อน
ถ้ามีอะไรน่าสนใจจะมาเพิ่มเติมให้อีกทีนะครับ