ستاره شناسی،نجوم شناسی

ابزارهای نجومی،ابزارهای ستاره شناسی

1- تلسکوپ ها(دوربین های نجومی)

تلسکوپ از مهم‌ترین ابزارهای دانش نجوم هستند. گالیله برای اولین بار به صورت رسمی این ابزار را به کار گرفت. او با دوربین نجومی کوچکی که داشت توانست اهله‌ی ناهید، چهار قمر از هرمز، حلقه‌های کیوان و لکه‌های خورشیدی را ثبت کند.
دوربین‌های نجومی از زمان آغاز اختراع تاکنون با توجه به پیشرفت دانش بشری پیشرفت‌های مهمی داشته‌اند. امروز انواع مختلف دوربین‌های نجومی در جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
صرف‌نظر از انواع و مدل‌های مختلف، تلسکوپ‌ها دو عملکرد بنیادی دارد: 1. جمع‌آوری سطوح انرژی 2. تفکیک زاویه‌ای.
با استفاده از سطوح انرژی جمع‌آوری شده می‌توان اجسام را واضح‌تر و پرنورتر دید و به وسیله‌ی تفکیک زاویه‌ای می‌توان اجسام را از هم تفکیک کرده و به صورت مجزا دید. کار بزرگ‌نمایی تلسکوپ نیز جزء تفکیک زاویه‌ای به حساب می‌آید.
تلسکوپ‌ها از دو قسمت عمده تشکیل شده‌اند: 1. اپتیک و 2. پایه. هر کدام از این قسمت‌ها از اجزای متفاوتی تشکیل می‌شود که نوع تلسکوپ را مشخص می‌کند. قسمت اپتیک کار جمع‌آوری نور، تفکیک و ایجاد تصویر نهایی را انجام می‌دهد و به طور کلی از بدنه، شیئی و چشمی ساخته شده است.
کار بدنه‌ی تلسکوپ نگهداری چشمی و شیئی در یک راستا است، به طوری که کانون هر دو در یک نقطه قرار گیرد.
شیئی، معرف مدل و نوع تلسکوپ است. بنابراین شما با شناسایی یک شیئی، می‌توانید کاربرد، قدرت و توانایی تلسکوپ خود را بشناسید.
چشمی یکی دیگر از قطعات قسمت اپتیکی است و در انواع مختلف تلسکوپ یکسان است، یعنی شما هر نوع تلسکوپی که داشته باشید یک نوع چشمی خواهید داشت؛ به این معنا که با مدل‌های مختلف یک چشمی مدل تلسکوپ شما تغییر نمی‌کند و تنها پایه و شیئی یک تلسکوپ است که مدل آن را مشخص می‌کند.
قسمت بعدی هر تلسکوپ پایه است. پایه‌ها انواع متفاوتی دارند که به طور کلی به دو دسته‌ی سمت ارتفاعی و استوایی تقسیم می‌شوند. پایه‌ها گاه به صورت سه پایه، لوله‌ی استوانه‌ای و یا مدل‌های دیگر ساخته می‌شود، هر پایه از یک مقر تلسکوپ که بدنه‌ی تلسکوپ در آن بسته می‌شود و استقرار که به وسیله‌ی آن مقر بر روی زمین مستقر می‌شود، ساخته شده است.
انواع مختلف تلسکوپ‌ها
1- تلسکوپ‌های اپتیکی
الف: تلسکوپ‌های شکستی
شیئی این نوع تلسکوپ‌ها از عدسی تشکیل شده است. اولین تلسکوپ ساخته شده در نجوم از نوع شکستی بود که گالیله آن را ساخت. نوع ساده‌ی این تلسکوپ از دو عدسی یکی برای چشمی و دیگری برای شیئی ساخته شده است. به دلیل همین شیوه‌ی به کاربری از عدسی منفرد این تلسکوپ دارای کج‌نمایی رنگی، کج‌نمایی کروی و... است.
در ابتدا تصور می‌شد که این عیب ذاتی قابل رفع نمی‌باشد ولی دولاند (Dolland) در سال 1139 نشان داد که با ترکیب عدسی‌ها می‌توان عیب رنگی و دیگر عیوب را برطرف کرد.
در این نوع تلسکوپ نور توسط یک عدسی شیئی در فاصله‌ی کانونی Fo جمع می‌شود. با استفاده از یک چشمی با فاصله‌ی Fe نور کانونی شده در Fo را موازی می‌کنیم، نسبت بین Fo به Fe بزرگ‌نمایی تلسکوپ را نشان می‌دهد.
پیش از این گفتیم زمانی که تلسکوپ ساخته شد، بشر با ایراداتی در این ابزار مواجه گشت. این عیب‌ها از توانایی یک تلسکوپ به شدت کاست.
عیب‌هایی که در تلسکوپ‌های ساده وجود دارد عبارتند از:
1. کج‌نمایی رنگی 2. کج‌نمایی کروی 3. انحراف کانونی 4. آستیگماتیسم
1- کج‌نمایی رنگی
این عیب تنها مختص عدسی‌ها است، یعنی هر قطعه که در آن عدسی به کار رفته باشد این عیب را دارد. این عیب به خاطر این است که ضریب شکست عدسی برای هر طول موج عدد خاصی است. این عدد برای رنگ‌های آبی بیشتر و برای رنگ‌های قرمز کمتر است. نتیجه‌ی این رخداد، تمرکز زودتر رنگ آبی نسبت به قرمز است.
در سال 1139 دولاند با ترکیب یک عدسی همگرا و یک عدسی واگرا شیئی را ساخت که رنگ‌های بیشتری را در یک نقطه کانونی می‌کرد.
به این عدسی‌ها، عدسی آکروماتیک یا بی‌رنگ گفته شد. هر چند که کج‌نمایی رنگی در این نوع عدسی‌ها کم شد ولی کاملاً برطرف نشد.
عدسی شیئی‌های مرکب را عدسی‌های بیرنگ می‌نامند، این نوع عدسی‌ها از یک عدسی مثبت با ضریب شکست متوسط و یک عدسی منفی با ضریب شکست بیشتر تشکیل شده است.
عدسی‌های شیئی بیرنگ در طرح‌های گوناگونی وجود دارد. طول موج‌هایی را که در آن پدیده‌ی بی‌رنگی به بهترین نحو رخ می‌دهد می‌توان با توجه به نحوه‌ی استفاده از تلسکوپ برای مقاصد بصری یا عکاسی انتخاب و عدسی شیئی را طبق آن طراحی کرد. البته شیئی‌هایی نیز وجود دارد که هم برای مقاصد بصری و هم عکاسی به کار می‌رود. این شیئی‌ها از تعداد بیشتری عدسی ساخته می‌شود.
بهترین نوع شیئی، شیئی‌های آپوکروماتیک می‌باشند. این شیئی‌ها حداقل از سه قطعه لنز ساخته می‌شود. ساده‌ترین نوع این شیئی‌ها حداقل سه رنگ را در یک نقطه کانونی می‌کند.
هر چند که کج‌نمایی رنگی در هیچ شیئی به طور کامل صفر نمی‌شود ولی در این نوع شیئی‌ها این عیب در حد صفر محسوب می‌شود.
2- کج‌نمایی کروی
این عیب مختص عدسی‌هایی است که سطوحشان کروی است. اکثر عدسی‌ها چنین سطوحی دارند. این گونه عدسی‌ها نمی‌توانند نور را به درستی کانونی کنند. شعاع‌های نوری که از نزدیکی لبه‌ی این عدسی‌ها می‌گذرند بیش از شعاع‌های گذرنده از مرکز، شکسته می‌شوند. بدین ترتیب شعاع‌هایی که از لبه می‌گذرند نزدیکتر از شعاع‌هایی که از مرکز می‌گذرند به مرکز، کانونی می‌شوند. بنابراین برای بار دیگر رابطه‌ی نقطه به نقطه برقرار نیست و حاصل تصویری تار است.
این نقص، کاملاً مستقل از کج‌نمایی رنگی است. ممکن است کج‌نمایی کروی حتی زمانی که هیچ تجزیه‌ی نوری هم صورت نپذیرد، پدید آید.
اگر سطوح عدسی به جای آن‌که کروی باشند، به صورت هذلولی یا سهمی ساخته شوند، این نقص رفع می‌شود که این عمل متضمن مخارج بیشتری است. انحنای یک عدسی سهمی‌وار در لبه‌ها کمتر از مرکز است و شعاع‌های موازی را در کانون مشخص واحدی جمع می‌کند.
3- انحراف کانونی
این عیب زمانی رخ می‌دهد که تصویر ما در خارج از محور نوری قرار داشته باشد، به این ترتیب تصویر منابع نقطه‌ای به صورت محو و حلقه‌ای‌شکل است. این عیب از عمده عیوب موجود در سیستم‌های نوری است؛ اما عیب‌های دیگری نیز وجود دارد که در تعیین کیفیت تصویر با اهمیت‌اند.
ممکن است بتوان هنگامی که یک عدسی مرکب بیرنگ (آکرومات) را طراحی می‌کنند ضمن تصحیح کج‌نمایی کروی آن، انحراف کانونی آن را نیز تصحیح کرد. به عدسی که عاری از این معایب باشد عدسی بدون کج‌نمایی کروی گفته می‌شود.
4- آستیگماتیسم
این عیب نیز باعث می‌شود که به جای نقطه‌ی کانونی، خطی کانونی داشته باشیم.
برای برطرف کردن این عیب به جای یک عدسی آکروماتیک از دو عدسی آکروماتیک با فاصله‌ی مناسب استفاده می‌شود.
عیب آستیگماتیسم نیز باعث محوی تصویر می‌شود.
در مجموع اگر شما سیستمی طراحی کنید که حداقل عیب‌های ممکن را داشته باشد به جای یک سطح نوری به چندین سطح نوری همراه با دیافراگم نیازمندید.
ب: تلسکوپ‌های نیوتنی
این نوع تلسکوپ را نیوتن اختراع کرد. شیئی این سیستم تنها از یک آینه‌ی مقعر ساخته شده است. سیستم‌های شکستی دارای کج‌نمایی رنگی‌اند ولی در سیستم بازتابی چون هیچ نوری با شکست مواجه نمی‌شود، بنابراین کج‌نمایی رنگی آن برطرف می‌شود؛ اما به خاطر کروی ساخته شدن آینه‌ی مقعر دارای کج‌نمایی کروی، انحراف میدان، آستیگمات و ... است. برای برطرف شدن عیب کروی آن را سهموی می‌سازند ولی این سیستم هنوز عیب آستیگماتیسم را دارا می‌باشد.
این نوع تلسکوپ از یک آینه‌ی مقعر به نام آینه‌ی اولیه، یک آینه‌ی تخت و چشمی تشکیل شده است. در این سیستم نور از اجسام بسیار دور به آینه‌ی مقعر برخورد کرده و کانونی می‌شود. پیش از آن‌که نور کانونی گردد به وسیله‌ی یک آینه‌ی تخت بیضی شکل، با زاویه‌ی °45 از لوله‌ی تلسکوپ خارج شده و توسط چشمی دریافت می‌شود.
موضع کانون در این تلسکوپ به طرف انتهای آزاد و باز آن است که برای استفاده از ابزار و تجهیزات اضافی مناسب نمی‌باشد، به این دلیل و دلایل دیگر تلسکوپ‌های بزرگ را با سیستم نیوتنی نمی‌سازند.
ج: تلسکوپ‌های کاسگرین
سیستم کاسگرین از یک آینه‌ی کاو سهمی اولیه و یک آینه‌ی کوژ هذلولی ثانویه ساخته شده است. در این سیستم موضع کانونی قسمت انتهای بسته‌ی تلسکوپ قرار دارد و به راحتی می‌توان قطعات اضافه را به این تلسکوپ نصب نمود.
به علت قابل تغییر بودن فاصله‌ی میان دو آینه در سیستم کاسگرین، مجموعه‌ای از فواصل کانونی را به دست می‌آوریم و این سیستم استفاده از هر وسیله‌ای را در چنین دستگاه‌هایی میسر می‌سازد.
به علت استفاده از یک آینه‌ی محدب هم‌چنین فاصله‌ی کانونی بزرگتری نیز به دست می‌آید.
فاصله‌ی کانونی این نوع تلسکوپ‌ها معادل ترکیب فاصله‌ی کانونی‌ها، بزرگ‌نمایی آینه‌ی محدب و فاصله‌ی بین آینه‌ی محدب تا کانون آینه‌ی اولیه به دست می‌آید.
نکته‌ی مهم در این تلسکوپ‌ها این است که آینه‌ی ثانویه باید به اندازه‌ی کافی بزرگ باشد تا همه‌ی نور همگرای مخروطی شکل آینه‌ی نخستین را فرا بگیرد.
در این تلسکوپ‌ها نور از بی‌نهایت به آینه‌ی اولیه برخورد می‌کند و قبل از کانونی شدن نور به آینه‌ی ثانویه برخورد می‌کند و از میزان شدت کانونی کم شده و نور به سمت مرکز آینه‌ی اولیه بازگشت داده می‌شود. این قسمت از آینه دارای سوراخی است که نور از طریق آن به پشت تلسکوپ منتقل شده و در آن‌جا کانونی می‌شود.
نمونه‌ی تکمیل یافته این سبک از تلسکوپ‌ها به تلسکوپ ریچی ـ کرتین معروف است. در این تلسکوپ قطر آینه‌ی ثانویه بیشتر از نوع کاسگرین است و این باعث می‌شود بازده‌ی نوری آن پایین بیاید، دو عیب انحراف کانونی و کج‌نمایی کروی کاملاً از بین برود و عیب آستیگماتیسم و انحنای میدان تا حد زیادی کاهش یابد.
یکی دیگر از مزیت‌های این نوع دوربین داشتن فاصله‌ی کانونی زیاد و طول لوله‌ی کم است.
این تلسکوپ توسط کاسگرین در سال 1051 طراحی شد و چهار سال بعد از آن نیوتن اولین تلسکوپ بازتابی را طراحی و ساخت.
د: تلسکوپ‌های عدسی ـ آینه‌ای (کاتادیوپتریک)
دسته‌ای دیگر از تلسکوپ‌ها، تلسکوپ‌های ترکیبی یا عدسی ـ آینه‌ای‌اند. در این دسته از تلسکوپ‌ها، هم از آینه استفاده می‌شود و هم از عدسی. این دسته به دو گروه کلی تقسیم می‌شوند: اشمیت ـ کاسگرین و ماکسوتف ـ باورز
تلسکوپ اشمیت ـ کاسگرین
پس از تلاش‌های بسیار برای تهیه‌ی تلسکوپ‌های بی‌عیب و با زاویه‌ی دید بالا سرانجام در سال 1310 برنارد اشمیت با استفاده از طرح کل‌نر (طرحی جهت تهیه‌ی نور موازی قوی) در هامبورگ دوربینی ساخت که نمونه‌ای بسیار تکامل یافته و باصرفه‌تر از تلسکوپ کاسگرین است.

ساخت این تلسکوپ ساده‌تر از ساخت تلسکوپ گاسگرین است (در ابعاد بزرگ).
این سیستم از یک تیغه‌ی تصحیح‌کننده، آینه‌ی کاو کروی، آینه‌ی دوم به شکل هذلولی و چشمی تشکیل شده است.

نسبت دهانه‌ی ورودی تلسکوپ به آینه‌ی نخست معمولاً دو به سه است. در این تلسکوپ‌ها صفحه‌ی عکاسی به صورت خمیده قرار می‌گیرد تا بتواند به انحنای صفحه‌ی کانونی منطبق شود و تصویری بسیار خوب از تمامی میدان دید بگیرد که حدود °10 است.
سیستم اشمیت علی‌رغم آن که تصاویر خوب و با کیفیت عالی ارائه می‌کند اما تصاویر کامل و بی‌عیبی نیست، تیغه‌ی تصحیح‌کننده نیز تنها در طول موج محدودی به تصحیح می‌پردازد و در تصاویری که از مرکز فاصله دارند انحراف میدان مشاهده می‌شود.
تلسکوپ ماکسوتف ـ باورز
نمونه‌ی تکامل یافته‌ی تلسکوپ اشمیت به تلسکوپ ماکسوتف ـ باورز مشهور است. این طراحی در میانه‌ی قرن سیزدهم انجام گرفت. در این نمونه تیغه‌ی تصحیح‌کننده‌ی غیر کروی جای خود را به یک عدسی هلالی منفی با فاصله‌ی کانونی زیاد می‌دهد. با طراحی خاصی که این عدسی هلالی دارد عیب کج‌نمایی رنگی آن برطرف شده است. کج‌نمایی کروی آن نیز با آینه‌ی کروی داخل منطبق می‌شود و هم دیگر را خنثی می‌کنند.
کار تولید عدسی هلالی منفرد ساده تر از تیغه‌ی تصحیح‌کننده اشمیت است. صفحه‌ی کانونی این تلسکوپ برخلاف اشمیت تخت می‌باشد.
چشمی‌ها:
قسمت دیگر تلسکوپ، چشمی است. چشمی‌ها نیز انواع متفاوتی دارند که نسبت به کاربرد خود متفاوت‌اند. ابتدایی‌ترین چشمی، چشمی تک‌لنزی است. این چشمی انواع مختلف عیوب تصویر را داراست.
1. چشمی رمزدن:
این چشمی نوع ساده‌ای است. این چشمی از دو عدسی تخت ـ کوژ تشکیل شده است که با فاصله‌ی تقریباً معادل نصف فاصله‌ی کانونی مجموع قرار گرفته به طوری که دو طرف کوژ آن‌ها به سمت هم و به داخل چشمی است و یک سر تخت آن مقابل چشم و سر تخت دیگر مقابل کانون شیئی است.
2. چشمی هویگنسی:
این چشمی نیز از دو عدسی تخت ـ کوژ تشکیل شده است. جنس هر دو یکی است و نسبت به رمزدن کج‌نمایی رنگی کمتری دارد ولی دیگر عیوب را نیز دارد. این چشمی دارای میدان دید بالا است.
عدسی میدان در این تلسکوپ به طوری است که قسمت کوژ آن به سمت شیئی و قسمت تخت آن به سمت عدسی چشمی است. عدسی چشمی نیز قسمت تخت آن به سمت چشم می‌باشد. در این چشمی، عدسی میدان باعث می‌شود تا نور شیئی در فاصله‌ی کمتر کانونی شود و بنابراین زاویه‌ی خروجی بزرگ‌تر می‌شود و میدان بیشتری را رصد می‌کند.
3. چشمی کل‌نر:
این چشمی نوع کامل‌تر و پیشرفته‌تری از چشمی رمزدن به شمار می‌آید. از لحاظ کج‌نمایی رنگی در وضعیت خوبی قرار دارد و برای بزرگ‌نمایی‌های متوسط بسیار متداول است.
ساده‌ترین نمونه‌ی آن از یک عدسی تخت ـ کوژ، که طرف تخت آن به سمت شیئی است و عدسی چشمی آکروماتیکی به قطر کمتر تشکیل شده است. عدسی میدان در این چشمی یک عدسی ساده است.
در نمونه‌ی دوم این چشمی، عدسی میدان آکرومات است.
نمونه‌ی سوم این چشمی، که چشمی پلوسل هم نامیده می‌شود، هر دو عدسی میدان و چشمی آکرومات هستند که دارای میدان دید زیاد است. فاصله‌ی بین دو عدسی از اختیارات طراح چشمی برای رسیدن به بهترین وضعیت و بیشترین میدان دید است. از چشمی‌های کل‌نر به طور گسترده در دوربین‌های شکاری نیز استفاده می‌شود.
کارل کل‌نر (Carl Kellner) نورشناس آلمانی این نوع چشمی را در سال 1273 ابداع کرد.
4. چشمی ارتوسکوپیک:
این چشمی از بهترین انواع چشمی‌های موجود است که در آن مشکلات تصویر تقریباً از بین رفته است. این چشمی مخصوص بزرگنمایی‌های زیاد است. یکی دیگر از امتیازات این چشمی نسبت به انواع دیگر زیاد بودن فاصله‌ی راحتی چشم آن است.
چشمی ارتوسکوپیک از یک عدسی میدان و یک عدسی دید تخت ـ کوژ تشکیل شده است. عدسی میدان مرکب از سه جزء است. این سه جزء عبارتند از: یک عدسی واگرا فلینت که بین دو عدسی همگرای کراون قرار گرفته است. عدسی دید تخت ـ کوژ و نزدیک به عدسی میدان قرار دارد و وجه تخت آن به طرف چشم است. عدسی‌ها از نظر کج‌نمایی‌های کروی و رنگی تصحیح شده‌اند و در نسبت‌های عادی تصویر روشنی را پدید می‌آورند.
یکی از مشکلات در این نوع چشمی‌ها که از عدسی‌های زیادی تشکیل شده‌اند کاهش مقدار نور هنگام عبور از میان عدسی‌ها است که این مشکل را با پوشش‌دار کردن عدسی‌ها برطرف کرده‌اند.
میدان دید آن زیاد (حداکثر 80 درجه) بوده و جهت رصد سحابی‌ها بسیار مناسب است. این چشمی و به‌طور کلی تمام چشمی‌هایی که دارای میدان دید زیاد هستند از مشکل آستیگماتیسم در نزدیکی لبه‌ی میدان دید رنج می‌برند.
5. چشمی ارف‌لر:
این نوع چشمی مرغوب‌ترین چشمی‌ها است. عیوب رنگی، کروی، انحراف میدان، آستیگماتیسم و... تقریباً از بین رفته است. این چشمی از سه عدسی آکروماتیک تشکیل شده است که عیوب تصویر را برطرف سازد. هزینه‌ی ساخت این چشمی بالا بوده و برای بزرگ‌نمایی‌های بالا کاربرد دارد.
برای کارکرد بهتر عدسی‌ها، آن‌ها را اندوده می‌کنند. معمولاً برای این کار سطح لنزها را با فلوئورید منیزیم می‌پوشانند و این کار باعث می‌شود تا نور کمتری باز تابش نماید. این عمل روشنایی عدسی را تا 30% افزایش می‌دهد.
توان‌های تلسکوپ
1. جمع‌آوری نور 2. تفکیک 3. بزرگ‌نمایی
1- جمع‌آوری نور
یکی از مهم‌ترین کارهای تلسکوپ جمع‌آوری سطوح بیشتری از نور است. هر چه نور بیشتری جمع‌آوری شود طبیعی است که اجرام کم‌نورتر آشکار می‌شود. به عنوان مثال در یک شب تاریک قطر مردمک حدود 6 میلی‌متر باز می‌شود، در چنین آسمانی ستارگانی تا حدود قدر 5/5 الی 6 قابل مشاهده‌اند.
اگر با یک دوربین به قطر 6 سانتی‌متر به چنین آسمانی نگاه بکنید اجرامی نه 10 برابر بلکه تا 100 برابر کم‌نور را می‌توانید ببینید چرا؟
زیرا نور در مساحت جمع می‌شود نه در قطر بنابراین نسبت مساحت یک شی‌ء 6 سانتی‌متری به چشم از رابطه‌ی زیر به دست می‌آید:

اگر با یک دوربین دوچشمی 50 میلی‌متری به چنین آسمانی نگاه کنید تا قدر 5/10، با یک تلسکوپ 15 سانتی‌متری تا قدر 9/12 و با یک تلسکوپ 38 سانتی‌متری تا قدر 8/14 را می‌توان دید.
2- توان تفکیک
توان تفکیک با وضوح رابطه‌ی مستقیم دارد، هرچه توان تفکیک تلسکوپ بیشتر باشد وضوح تصویر بیشتر است. توان تفکیک یک چشم معمولی 6 دقیقه است، یعنی چنانچه زاویه‌ی بین دو جسم از رأس چشم کمتر از 6 دقیقه‌ی قوسی باشد، چشم آن دو را به صورت جسمی واحد می‌بیند
رابطه ســاده‌ای که بتوانید تــوان تفکیک ابزار نجومـی خود را بسنجید عبــارت است از:

در این رابطه قطر شیئی بر حسب سانتی‌متر و توان تفکیک بر حسب ثانیه‌ی قوسی است، البته این فرمول با تقریب است چرا که توان تفکیک بستگی به طول موج نور دارد.
3- بزرگ‌نمایی
مشهورترین کارکرد تلسکوپ بزرگ‌نمایی آن است. بزرگ‌نمایی تلسکوپ‌ها به وسیله‌ی نسبت فاصله‌ی کانونی شیئی به فاصله‌ی کانونی چشمی سنجیده می‌شود. این عمل در واقع به واسطه‌ی بزرگ‌نمایی زاویه‌ای است که تلسکوپ انجام می‌دهد.
افزایش زاویه‌ی تصویر نزدیکتر شدن را سبب می‌گردد و به این ترتیب موجب می‌شود که تصویر شیء نزدیکتر به چشم آید.
طبق این رابطه می توان با افزایش و یا کم کردن فاصله‌ی کانونی شیئی و یا ترکیب این دو بزرگ‌نمایی‌های زیاد و بالا را ایجاد نمود اما این از نظر عملی با محدودیت‌هایی مواجه است:
1. بزرگ نمودن، با زیاد شدن زاویه‌ی مجازی، از وضوح تصویر می‌کاهد. هر چه بزرگ‌نمایی بیشتر شود وضوح و تمایز تصویر کمتر است.
2. افزایش بزرگ‌نمایی نور تصویر را کم می‌کند.
3. افزایش بزرگ‌نمایی میدان دید واقعی را کم می‌کند.
در تعاریف چنین می‌آید: بزرگ‌نمایی یک تلسکوپ باید در بازه‌ای باشد که در آن تصویر در حد قابل قبولی است. دامنه‌ی بزرگ‌نمایی طبق تعریف در رابطه‌ی زیر قرار می‌گیرد:

در این رابطه m مقدار بزرگ‌نمایی و D قطر تلسکوپ بر حسب میلی‌متر است. به عنوان مثال در یک تلسکوپ 10 سانتی‌متر‌ی بازه‌ی مناسب برای تصویر چنین تعریف می‌شود:

البته این عدد تقریبی و به عوامل دیگری چون روشنایی جسم، کیفیت آینه‌ی تلسکوپ، کیفیت چشمی و محیط رصد و ناظر بستگی دارد.
2- رادیوتلسکوپ‌ها
در اواخر قرن دهم گالیله با ساختن تلسکوپ، چشم خود را به ابزاری مسلح نمود که می‌توانست توانایی رصد او را افزایش دهد. هر چند امروزه تلسکوپ‌هایی به مراتب قوی‌تر و حساس‌تر از آنچه گالیله ساخته بود، طراحی و تولید می‌شوند، اما اصل موضوع هنوز تغییر نکرده است. واقعیت این است که باید نوری وجود داشته باشد تا تلسکوپ با جمع‌آوری و متمرکز ساختن آن تصویری تهیه نماید.
جیمز کلارک ماکسول، فیزیک‌دان برجسته‌ی انگلیسی در قرن نوزدهم میلادی پی به ماهیت الکترومغناطیسی بودن نور برد. در واقع امواج الکترومغناطیسی تنها به نور محدود نمی‌شوند و طیف گسترده‌ای را در بر می‌گیرند، اما چشم ما فقط قادر به ایجاد تصویر از محدوده‌ی خاصی از این طیف گسترده می‌باشد که ما آن را نور می‌نامیم. برای مشاهده و درک سایر طول موج‌های ارسال شده به جانب ما، احتیاج به ابزاری جهت جمع‌آوری، آنالیز و آشکارسازی آن‌ها به شکل صوت یا تصویر داریم.
امواج الکترومغناطیسی طیف بسیار وسیعی از طول موج‌های بسیار کوچک تا بسیار بزرگ را در بر‌می‌گیرند. این امواج را با توجه به اندازه‌ی طول موج به هفت دسته ی مختلف تقسیم‌بندی می‌کنند که امواج گاما با طول موج‌هایی کوچک‌تر از 9-^۱۰ سانتی‌متر تا امواج رادیویی با طول موج بزرگ‌تر از ۱۰ سانتی‌متر را شامل می‌شوند. محدوده‌ی امواج نوری که قابل دیدن توسط چشم انسان می‌باشند، محدوده‌ی بسیار کوچکی از این طیف گسترده است. با حرکت از سمت امواج رادیویی به سمت امواج گاما، همزمان با کاهش طول موج، فرکانس آن و در نتیجه انرژی موج افزایش می‌یابد.
هنگامی که رصد از سطح زمین انجام می‌گیرد، دریافت و آشکارسازی امواج الکترومغناطیسی با مشکلی روبرو می‌شود که به اثرات جوّ غلیظ زمین مربوط می‌گردد. جوّ زمین تنها به محدوده‌ی امواج مرئی، مایکروویو و رادیویی، آن هم با جذب و پراکنده ساختن بسیار، اجازه عبور می‌دهد. از آن‌جا که امواج مایکروویو بخشی از امواج رادیویی محسوب می‌شوند، مشاهده می‌شود که با آشکارسازی محدوده‌ی وسیع امواج رادیویی گسیل شده از آسمان، راه دیگری برای رصد اجرام سماوی گشوده می‌شود.
اخترشناسان از سال 1310 که کارل جانسکی (K.Jansky) به طور اتفاقی رادیو تلسکوپ را کشف کرد، بارها و بارها به این نکته پی برده‌اند که جهان بسیار فراتر از آن چیزی است که چشم انسان قادر به دیدن آن است.
با استفاده از رادیو تلسکوپ‌ها، آشکارسازهای زیر قرمز و ماورای بنفش و تلسکوپ‌های اشعه‌ی X و اشعه‌ی گاما جزئیات بسیار دقیقی از کیهان آشکار شده است و معلوم شد که کیهان مملو از اجرام عجیبی هم‌چون سیاه‌چاله‌ها و تپ‌اختر‌ها است که نمی‌توان آن‌ها را از ورای عدسی چشمی یک تلسکوپ نوری مشاهده کرد. در حقیقت هر قسمت از طیف الکترومغناطیس چیزهای عجیب و منحصر به فردی را به اخترشناسان ارائه داده است.
ابزاری که برای مشاهده‌ی رادیویی آسمان مورد استفاده قرار می‌گیرد را تلسکوپ رادیویی می‌نامند که از نظر ساختار کلی بسیار شبیه یک رادیوی معمولی عمل می‌کند، بدین معنی که همانند رادیوهای معمولی از یک آنتن، یک آمپلی فایر و یک آشکار‌ساز تشکیل شده ا‌ست. آنتن‌ها می‌توانند از یک آنتن ساده و معمولی نیم موج دو قطبی، نظیر آنچه در گیرنده‌های تلویزیونی استفاده می‌شود، تا آنتن‌های مجهز به بشقاب‌های عظیم ۳۰۰ متری باشند.
در تلسکوپ‌های رادیویی نیز همانند آنچه در مورد همتای نوری آن‌ها صادق است، بزرگ بودن سطح جمع‌آوری کننده‌ی امواج از دو جنبه مفید می‌باشد.
اول آن‌که توان جمع‌آوری امواج برای رصد منابع ضعیف و یا خیلی دور افزایش می‌یابد و دوم این‌که توان تفکیک نسبت مستقیمی با قطر بشقاب آنتن دارد. هر چه، قدرت تفکیک تلسکوپی بیشتر باشد، توانایی آن برای جداسازی جزییات تصویر افزایش خواهد یافت. قدرت تفکیک تلسکوپ‌ها رابطه‌ی تنگاتنگی با سطح جمع‌آوری کننده‌ی امواج و طول موج آن‌ها دارد. هر چه سطح جمع‌آوری کننده بزرگ‌تر و طول موج امواج الکترومغناطیسی کوچک‌تر باشند، قدرت تفکیک تلسکوپ افزایش می‌یابد. مشکل تلسکوپ‌های رادیویی از این‌جا شروع می‌شود که قدرت تفکیک یک تلسکوپ با طول موج دریافتی نسبت عکس دارد.
تلسکوپ‌های رادیویی در مقابل همتایان نوری خود که موظف به جمع‌آوری و آشکارسازی امواجی در محدوده‌ی طول موج 4-^۱۰ تا 5-^۱۰ سانتی‌متر می‌باشند، می‌بایستی امواجی با دامنه‌ی وسیع طول موج، از یک میلی‌متر تا چندین متر را جمع‌آوری نمایند. این امر باعث می‌شود که توان تفکیک این گونه از تلسکوپ‌ها به شدت کاهش پیدا کند. برای مثال قدرت تفکیک یک تلسکوپ نوری ۵۰ سانتی‌متری، 2/0 ثانیه‌ی قوسی است، در حالی که قدرت تفکیک یک تلسکوپ رادیویی به خصوص، با همین قطر دهانه ۱۳۸ درجه خواهد بود. اگر بدانیم که قرص کامل ماه در آسمان تنها 5/0 درجه‌ی قوسی است می‌فهمیم که چنین تلسکوپی عملاً کارایی ندارد. چنین تلسکوپی ماه را اصلاً نمی‌تواند ببیند.
مزیت عمده‌ی استفاده از امواج رادیویی برای مشاهده‌ی آسمان، این است که حتی در نور روز و هوای ابری نیز می‌توان رصد را ادامه داد. در طول روز پخش نور خورشید توسط مولکول‌های گازیِ جوّ زمین باعث می‌شود که لایه‌ای روشن و آبی اطراف ما را احاطه کند. شدت روشنایی جوّ زمین در روز به حدی است که از میان آن قادر به دیدن ستاره‌های کم فروغ بالای سرمان نمی‌شویم. تنها جرم پرنوری مانند خورشید و یا در بعضی زمان‌های خاص، ماه را می‌توان در طول روز رؤیت کرد. هم‌چنین نور مرئی قادر به گذر از لایه‌های ضخیم و متراکم بخار آب نمی‌باشد. این موضوع به طول موج کوچک نور وابسته است. هیچ‌کدام از مواردی که یاد شد برای امواج رادیویی با طول موج‌های بزرگی که دارند مانع و یا مزاحم شناخته نمی‌شوند و عملیات رصد رادیویی پیوسته ادامه دارد.
در مورد تلسکوپ‌های رادیویی بسیار عظیم، نظیر رادیو تلسکوپ ۳۰۵ متری آرسیبو واقع در کشور پورتوریکو، یک مشکل اساسی وجود دارد و آن، این است که حرکت دادن چنین مجموعه‌ی عظیمی برای تنظیم روی سوژه‌ی مورد نظر، غیر ممکن می‌باشد. از این رو دانشمندان برای رصد یک جرم سماوی خاص، باید آن‌قدر صبر کنند تا در اثر چرخش زمین به دور خودش و یا خورشید، هدف در راستای دید این بشقاب بزرگ قرار گیرد.
برای رفع این مشکل و هم‌چنین به دلیل نیاز به دستیابی به قدرت تفکیک بیشتر، روش دیگری در ساخت و استفاده از رادیو تلسکوپ‌ها به وجود آمده است که مبتنی بر تداخل‌سنجی رادیویی است.
در این روش مجموعه‌ای از چند رادیو تلسکوپ به نسبت کوچکتر، با کمک هدایت کننده‌های کامپیوتری در جهت خاصی تنظیم شده و سیگنال‌های دریافتی از آن‌ها آنالیز می‌شود تا تصویر واحد و واضحی به دست آید. اخترشناسان رادیویی با استفاده از روش تداخل‌سنجی قادر به رصد آسمان با دقتی افزون بر001/0 ثانیه‌ی قوسی هستند. در این روش آنتن‌ها را روی خطی که خط مبنا نامیده می‌شود، به دنبال هم نصب می‌کنند.
معمولاً نصب آنتن‌ها روی ریلی عمود بر خط مبنا صورت می‌گیرد تا در صورت لزوم بتوان زاویه‌ی خط را نسبت به نصب مرجع تغییر داد. حال چنانچه امواج دریافتی عمود بر خط مبنا نباشند، تلسکوپ‌ها در فواصل زمانی متفاوتی، موج یکسانی را دریافت می‌کنند.
با استفاده از الگوریتم‌های ریاضی و توجه به فواصل زمانی دریافت سیگنال‌ها، می‌توان موقعیت منبع رادیویی را با دقت بسیار خوبی تخمین زد. هر چه فاصله‌ی تلسکوپ‌ها از یکدیگر بیشتر باشد، اختلاف زمانی و در نتیجه دقت اندازه‌گیری افزایش خواهد یافت. در این روش، فاصله‌ی اولین تا آخرین تلسکوپ، معادل قطر بشقاب تلسکوپ واحد در نظر گرفته می‌شود.
نمونه‌ای از این گونه تلسکوپ‌ها، مجموعه‌ای با نام «آرایه‌ی خیلی بزرگ» (VLA) می‌باشد که در نیومکزیکوی آمریکا قرار دارد و طول خط مبنای آن ۳۶ کیلومتر است.
این مجموعه عظیم از ۲۷ عدد تلسکوپ با قطر بشقاب ۲۵ متر تشکیل شده است. آنتن‌ها روی ریل‌هایی قرار گرفته‌اند که به دانشمندان اجازه می‌دهد بتوانند آن‌ها را در انواع چیدمان‌های مختلف تنظیم نمایند.
3- تلسکوپ‌های پرتوی ایکس و پرتوی گاما
اصول کار تلسکوپ‌های پرتو ایکس و پرتو گاما نیز شبیه تلسکوپ‌های نوری است، با این تفاوت که این پرتوها به راحتی می‌توانند از بیشتر فلزها و شیشه‌ها عبور کنند که این موضوع دشواری‌های زیادی را در پی دارد.
برخی از تلسکوپ‌های پرتو ایکس از آینه‌هایی استفاده می‌کنند که از فلزهای سنگین ساخته شده است و می‌تواند باعث شکست چند درجه‌ای پرتوهای ورودی شود. نکته‌ای که باید در مورد این تلسکوپ‌ها دانست آن است که جو زمین تا حدود زیادی مانع از ورود این پرتوها به سطح زمین می‌شود. به همین دلیل برای بررسی این پرتوها باید این تلسکوپ‌ها را در فضا مستقر کرد.