ابزارهای نجومی،ابزارهای ستاره شناسی،وسایل ستاره شناسی

4- سکستانت

سکستانت به طور اخص وسیله‌ای برای دریانوردی در دریاهاست. ساده‌ترین نحوه‌ی استفاده از آن اندازه‌گیری ارتفاع اجرام سماوی است. از اندازه‌گیری ارتفاع اجرام در زمان‌های معین، موقعیت جغرافیایی ناظر را می‌توان تعیین کرد. سکستانت به حد کافی سبک و جمع و جور است به طوری که می‌توان آن را در دست نگه داشت
دو آینه به چارچوبی که دارای یک دسته است متصلند به طوری که ناظر می‌تواند آن را نگه دارد. آینه‌ی اول که به آینه‌ی شاخص، I ، مشهور است به اهرمی متصل است که این اهرم حول محوری که از سطح اندود شده‌ی آینه می‌گذرد، می‌چرخد. در انتهای دیگر این اهرم، یک ورنیه قرار دارد که زاویه‌ی آینه‌ی شاخص را بر روی قوس درجه‌بندی شده‌ای که قسمت پایین چارچوب سکستانت را تشکیل می‌دهد می‌توان خواند. آینه‌ی دوم که به آینه‌ی افق، H ، معروف است در جهت ثابتی بر روی چارچوب نصب شده است. این آینه به دو نیمه تقسیم شده است. نیمه‌ی بالایی آن شفاف است در حالی که نیمه‌ی پایینی آن اندوده است. هنگام مشاهده‌ی میدان با تلسکوپ، آینه‌ی دو قسمتی افق سبب می‌شود به طور همزمان افق و نیز میدان را از طریق دو بازتابی که از آینه‌ی I و نیمه‌ی پایینی آینه‌ی H پدید می‌آید مشاهده کرد.
برای مشاهدات خورشیدی فیلترهایی وجود دارد که شدت آن‌ها متفاوت است و بر روی هر دو آینه‌ی I و H نصب می‌شود.
واضح است هنگامی که سطوح آینه‌های I و H موازیند، آینه‌ی I و قسمت شفاف آینه‌ی H تصویر یکنواختی از افق ارائه می‌کنند. با تنظیم اهرمی که آینه‌ی I بر آن نصب شده، می‌توان دو تصویر را بر یکدیگر منطبق کرد، بدین ترتیب نقطه‌ی ثابت یا شاخص را بر روی مقیاس درجه‌بندی شده تعیین می‌کنند.
پس از تعیین ارتفاع یک جسم سماوی، اهرم نگه‌دارنده‌ی آینه‌ی I را طوری تنظیم می‌کنیم که به نظر رسد جسم مذکور بر روی افق قرار دارد. چون بازتاب یک آینه، جهت حرکت پرتو نوری را به اندازه‌ی دو برابر زاویه‌ی تابش تغییر می‌دهد، پس زاویه‌ای که بر روی مقیاس درجه‌بندی شده خوانده می‌شود با دو برابر ارتفاع ظاهری آن جسم مطابق است.
این موضوع در درجه‌بندی مقیاس مذکور رعایت شده و هر °10 از چرخش را °5 ثبت کرده‌اند. قبل از تعیین رقم دقیق ارتفاع حقیقی جسم، باید به ازای هر خطایی در موضع نقطه‌ی شاخص، ارتفاع ناظر از افق و نیز شکست جوی تصحیحاتی صورت داد. میزان عدم صحت در تعیین مواضع احتمالاً بین 5 تا 10 ثانیه‌ی قوسی است.

5- سلوستات

سلوستات سیستم جمع‌کننده‌ی ویژه‌ای است که غالباً در مشاهدات خورشیدی به کار می‌رود و تشکیل تصویری می‌دهد که در فضا ثابت است و به علاوه به کار بردن وسایل و ابزار سنگین تجزیه و تحلیل را ساده می‌کند. اکثر سیستم‌های سلوستات را در بالای یک برج و ابزار و دستگاه‌های تجزیه را در زیر سطح زمین نصب می‌کنند، زیرا تغییرات دما در زیر زمین به نحو ساده‌تری ثابت می‌ماند. قرار دادن سلوستات در ارتفاعی بالاتر از سطح زمین به بهتر شدن شرایط دید کمک می‌کند و مسیر عبور تشعشعات جمع‌آوری شده تا دستگاه‌های تجزیه را به طور مجازی می‌توان با قرار دادن آن در یک لوله که از نظر حرارت عایق‌بندی شده از جریان‌های مزاحم هوایی دور داشت.
سیستم جمع‌آوری سلوستات از دو آینه‌ی تخت مدور تشکیل شده است. آینه‌ی اول به طوری بر روی یک خرک نصب شده که محور قطبی موازی سطح منعکس‌کننده‌ی جلوی آن است و از مرکز آن می‌گذرد. آینه‌ی مسطح دوم پرتو نوری را به درون یک وسیله‌ی تشکیل‌دهنده‌ی تصویر مثلاً یک عدسی شیئی با فاصله‌ی کانونی زیاد منعکس می‌کند. البته در برخی سیستم‌ها به طور کامل از وسایل بازتابی استفاده می‌شود.
چرخش آینه‌ی اول حول محور قطبی با سرعتی معادل نصف سرعت چرخشی زمین، ما را قادر می‌کند اجرام سماوی را دنبال کنیم.
با تنظیم حالت‌های نسبی دو آینه میل‌های متفاوتی به دست می‌آید. در حالتی که در دستگاه مذکور در یک برج خورشیدی نصب شده، آینه‌های تشکیل‌دهنده‌ی تصویر در موقعیتی ثابت قرار دارند و در نتیجه، حرکت آینه‌ی دوم سلوستات می‌تواند میزان کجی آن را تغییر دهد.
آینه‌ی اول و موتور آن بر روی وسیله‌ی متحرکی قرار داده شده که می‌تواند در امتداد خط شمال ـ جنوب حرکت کند. به ازای میل‌های متفاوت موقعیت این وسیله‌ی متحرک و مقدار کجی آینه‌ی دوم را باید تنظیم کرد.
برای فائق آمدن بر مشکلی که توسط آینه‌ی دوم پیش می‌آید و آن پوشانیدن قسمت‌هایی از آسمان از دیدرس آینه‌ی اول است، معمولاً دو سری ریل برای وسیله‌ای که آینه‌ی اول را حمل می‌کند تعبیه کرده‌اند. این ریل‌ها در دو سوی نصف‌النهاری که از آینه‌ی دوم می‌گذرد کشیده شده‌اند. در مشاهدات خورشیدی به سادگی می‌توان تصور کرد که ریل‌های سمت شرق برای رصدهای قبل از عبور از نصف‌النهاری (رصدهای صبحگاهی) تعبیه شده‌اند و وسیله‌ی مذکور برای رصدهای بعد از عبور از نصف‌النهار (رصدهای بعدازظهر) باید به ریل‌های سمت غرب منتقل شود.
البته دو سیستم جمع کننده‌ی دیگر نیز وجود دارد که از آن‌ها در پاره‌ای اوقات برای ارائه تصویری از خورشید استفاده می‌شود. این سیستم‌ها هلیوستات (Heliostat) و سایدرستات (Siderostat) نام دارند. مزیت هلیوستات در این است که گرچه مرکز تصویر خورشیدی در وضعیتی ثابت قرار دارد، ولی تصویر به آرامی می‌چرخد. سایدرستات اصولاً مجموعه‌ای تک‌آینه‌ای است که عملکرد موتور آن برای دستیابی به یک تصویر ساکن و ایستا تا حدی پیچیده است.
تلسکوپ خورشیدی ماک ماث (Mc Math) نمونه‌ای از یک هلیوستات است. قطر آینه‌ی آن 5/1 متر می‌باشد و این سیستم تشکیل تصویری می‌دهد که 80 سانتی‌متر پهنا دارد.

6- خرمن نگار (تاج نگار)

تا قبل از اختراع خرمن‌نگار، خرمن (تاج) خورشید را تنها در موقع گرفتگی کلی خورشید می‌توانستند ببینند. روشنایی خرمن خورشید معمولاً از روشنایی آسمان اطراف خورشید هنگام روز کمتر است. با این وجود، با انتخاب صحیح محل رصد در جایی در ارتفاعات کوه‌ها مقدار نور پراکنده شده‌ی اطراف خورشید تقلیل یافته و شانس دیدن خرمن (تاج) خورشید بیشتر می‌شود.
هر تلسکوپ معمولی باعث پراکندگی نور در سیستم نوری می‌شود و این به نوبه‌ی خود مانع رصد خرمن خورشید می‌گردد. دستگاه ویژه‌ای به نام خرمن‌نگار که دارای یک قطعه پوشاننده‌ی قرص خورشید می‌باشد ارائه شده که نور پراکنده را به حداقل کاهش می‌دهد.
عدسی شیئی یک عدسی تک‌عنصری است که خصوصاً طوری انتخاب شده تا از معایبی چون حباب هوا و خراشیدگی که باعث تفرق می‌شوند عاری باشد. یک مخروط فلزی بر روی عدسی میدان نصب شده تا قرص خورشید را بپوشاند و نور حاصل از آن را به خارج از مسیر نوری منعکس کند. دیافراگمی با یک پوشاننده‌ی کوچک مرکزی در جایی قبل از شیئی دوربین کار گذاشته شده تا نوری را که توسط عدسی شیئی خرمن نگار شکسته می‌شود، حذف کند. گرچه کج‌نمایی رنگی ناشی از شیئی تک عنصری را می‌توان توسط عدسی دوربین جبران کرد ولی وجود پوشاننده در هر محل تنها برای یک باند کوچک طول موج مؤثر است. این موضوع عیب بزرگی محسوب نمی‌شود زیرا غالباً در اندازه‌گیری خرمن خورشید از فیلترهایی با باند کوچک استفاده می‌شود. با تنظیم محل پوشاننده‌ی قرص خورشید می‌توان از این دستگاه در طول موج‌های وسیعی استفاده کرد.
به کمک خرمن‌نگار، مشاهدات طولانی‌تری را نسبت به زمان یک خورشید گرفتگی می‌توان انجام داد و این سبب می‌شود خطوط طیفی کمرنگی از خرمن خورشید مورد بررسی قرار گیرد. به علاوه با عکس‌برداری در فواصل زمانی معین، خرمن‌نگار وسیله‌ای برای ثبت مراحل رشد و تشکیل زبانه‌های خورشید است.

7- تداخل سنج ستاره ای مایکلسون

فاصله‌ی ستارگان به نسبت قطر آن‌ها به قدری زیاد است که حتی با بزرگ‌ترین تلسکوپ‌های جهان اندازه‌گیری قطر ظاهری آن‌ها با به کار بردن یک چشمی متداول دارای ریزسنج غیرممکن است. مایکلسون با به کار بردن روش تداخل‌سنجی که برای اندازه‌گیری قطر اجرامی مثل اقمار مشتری ارائه کرد، در دهه‌ی 1299 اولین اندازه‌گیری مستقیم قطر چندین ستاره را انجام داد. دستگاه تداخل‌سنج وی هیچ‌گاه مورد استقبال عمومی قرار نگرفت ولی تشریح آن در این‌جا مفید است، زیرا این دستگاه زیربنای آگاهی ما از اندازه‌ی ستارگان می‌باشد.
تداخل‌سنج مایکلسون از دو دهانه‌ی جمع‌کننده که توسط یک میله به یکدیگر متصل شده‌اند تشکیل شده بود به طوری که میزان جدایی آن‌ها را می‌توانستند تنظیم کنند. طول میله‌ی مذکور شش متر بود. با الحاق آن بر تلسکوپ 100 اینچی (54/2 متری) مونت ویلسون، سکوی کاملاً محکم و ثابتی به دست می‌آمد. اصول آن با اصل آزمایش نوری قدیمی که به نام آزمایش دو شکاف یانگ مشهور است، مشابه می‌باشد.

8- دستگاه تکثیر کننده نور

هر گاه تشعشع نوری بر روی مواد خاصی از جنس قلیا بتابد، از سطح این مواد الکترون‌هایی آزاد و جدا می‌شود. با محصور کردن این مواد حساس نسبت به نور در محیط خلأ و قرار دادن صفحه‌ای با بار مثبت در مجاورت آن، الکترون‌های جدا شده یا به عبارت دقیق‌تر الکترون‌های نوری را می‌توان جمع‌آوری کرد و سیلان آن‌ها را به شکل جریان برق اندازه گرفت. این نوع آشکارساز وسیله‌ای بسیار دقیق برای سنجش نور ارائه می‌کند. یکی از دلایل اصلی این کار این است که اندازه‌ی جریان مذکور دقیقاً با مقدار انرژی که بر روی سطح حساس می‌تابد متناسب است و این تناسب در مورد همه‌ی انرژی‌هایی که احتمالاً به آن وسیله و دستگاه می‌رسد صادق است. گفته می‌شود که دستگاه فوق دارای پاسخ خطی می‌باشد.
از سلول ساده‌ی فتوالکتریک به ندرت به عنوان آشکارساز در ستاره‌شناسی استفاده می‌شود. زیرا جریان‌های تولید شده اندک است. البته وسایلی ساخته شده است که اساس کار آن‌ها بر تأثیر فتوالکتریک است ولی تقویت جریان را نیز خود به عهده دارند و در حال حاضر یکی از انواع آشکارسازهایی محسوب می‌شوند که اندازه‌گیری‌های نجومی را انجام می‌دهند. این وسایل و دستگاه‌ها را تکثیرکننده‌های نور می‌نامند.
هر تکثیرکننده‌ی نور دارای یک کاتد نوری است که کار اصلی آشکارسازی را انجام می‌دهد و به دنبال آن مجموعه‌ای از دی‌نُدها (Dynode) قرار دارد که فرآیند تقویت یا تکثیر به عهده‌ی آن‌هاست. دی‌ندها به دنبال یکدیگر قرار دارند به طوری که هر یک از آن‌ها نسبت به دی‌ند قبلی دارای پتانسیل مثبت بیشتری است. با آزاد شدن یک الکترون نوری منفرد از کاتد نوری به دلیل پتانسیل مثبت اولین دی‌ند به سوی آن جذب می‌شود. در لحظه‌ی رسیدن و تصادم با اولین دی‌ند، به علت داشتن انرژی باعث می‌شود تا چندین الکترون دیگر (حدود سه یا چهار الکترون) را آزاد کند. این الکترون‌های آزاد شده به سوی دومین دی‌ند شتاب می‌گیرند و در آنجا مجدداً عمل تکثیر الکترون‌ها صورت می‌گیرد. پس از جدا شدن از آخرین دی‌ند، گروه بزرگ الکترون‌ها که از یک الکترون نوری منفرد پدید آمده است توسط آند جمع می‌شود. با اندازه‌گیری جریان آند مقدار انرژیی که بر روی کاتد نوری می‌تابد تعیین می‌شود.

9- طیف نما

کار طیف‌نما تجزیه‌ی شعاع نور به رنگ‌های تشکیل دهنده‌ی آن است. کاری شبیه به آنچه قطرات آب در ابر انجام می‌دهند و رنگین‌کمان را به وجود می‌آورند.
تجزیه‌ی نور سفید به چندین رنگ یا به وسیله‌ی منشور شیشه‌ای و یا به وسیله‌ی توری پراش انجام می‌گیرد.
یک شعاع نور معمولی، مثلاً نور آفتاب، با ورود به شیشه‌ی منشور به ردیف پیوسته‌ای از رنگ‌ها تجزیه می‌شود و با خروج از منشور به هوا دستخوش تجزیه‌ی بیشتری می‌گردد. این ردیف رنگ‌ها طیف نامیده می‌شود. طیف نور خورشید هر هفت رنگ عمده‌ی بنفش، نیلی، آبی، سبز، زرد، نارنجی و سرخ را شامل می‌شود. همه‌ی رنگ‌های حد وسط نیز در آن وجود دارند.
اجزاء اصلی یک طیف‌نمای منشوری، علاوه بر منشور عبارت است از یک شکاف باریک، یک کلیماتور و یک تلسکوپ.
شکاف باریک، دریچه‌ای است که نور از آن وارد طیف‌نما می‌شود. شکاف را نسبتاً باریک می‌سازند تا از روی هم افتادن رنگ‌ها در طیف جلوگیری شود.
شکاف باریک در کانون یک عدسی غیر رنگی (آکروماتیک) به نام کلیماتور قرار داده می‌شود که کار آن تغییر امتداد شعاع‌های نور و آوردن آن‌ها به مسیرهای متوازی است.
هر شعاع موازی با عبور از منشور به رنگ‌های گوناگون تجزیه می‌شود. بنابراین شعاع A طیف کاملی از سرخ تا بنفش را به وجود می‌آورد؛ شعاع B نیز یک طیف کامل از سرخ تا بنفش را پدید می‌آورد و الی آخر.
کار جمع کردن مؤلفه‌های سرخ همه‌ی شعاع‌ها در یک مکان توسط شیئی تلسکوپ انجام می‌گیرد: این عدسی همه‌ی اجزای سرخ تجزیه شده و نیز همه‌ی اجزای تجزیه شده‌ی رنگ‌های دیگر را جمع می‌کند و یکی بعد از دیگری قرار می‌دهد. چشم که از چشمی تلسکوپ نگاه می‌کند توالی رنگ‌هایی را می‌بیند که همان طیف است و البته متشکل از تصویرهای شکاف باریک است و هر تصویر را نوری با طول موج مخصوص تشکیل داده است.
نوع دیگر طیف‌نما با توری پراش کار می‌کند. در این طیف‌نما، به جای منشور یک توری پراش قرار داده شده است. ساده‌ترین شکل توری به صورت قطعه‌ی شیشه‌ای است که بر آن تعداد زیادی خطوط موازی حک شده است. هرچه تعداد خطوط در سانتی‌متر بیشتر باشد، توری بهتر است. توری‌های خوب در حدود پانزده هزار خط در سانتی‌متر دارند. نوری که از توری می‌گذرد به رنگ‌های مختلف تجزیه می‌شود. اما تجزیه در این مورد بر اساس شکست نیست. بلکه در نتیجه‌ی تداخل میان امواج نوری است که از فاصله‌ی بین خطوط گذر کرده‌اند.
طیف‌نمای توری‌دار برتر از طیف‌نمای منشوری است. زیرا طیف را گسترده‌تر می‌سازد. طیف‌نمای منشوری نور را در فضای کوچکی متمرکز می‌سازد و طیفی که پدید می‌آورد پرنورتر از طیف‌نمای توری‌دار است. این طیف‌نما منحصراً برای بررسی نوری به کار می‌رود که از ستارگان کم فروغ و اجرام سماوی دیگر به ما می‌رسد.