Gran refractor

Gran refractor se refiere a un gran telescopio con una lente, generalmente el refractor más grande en un observatorio con una montura ecuatorial . La preeminencia y el éxito de este estilo en la astronomía observacional define una era en la telescopia moderna [1] en el siglo XIX y principios del XX. [1] Los grandes refractores eran grandes telescopios refractores que usaban lentes acromáticos (a diferencia de los espejos de los telescopios reflectantes ). A menudo eran los más grandes del mundo o los más grandes de una región. A pesar de que los diseños típicos tienen aberturas más pequeñas que los reflectores, los grandes refractores ofrecen una serie de ventajas y son populares para la astronomía. [1]También fue popular exhibir grandes refractores en exhibiciones internacionales, y ejemplos de esto incluyen el Telescopio Trofeo en la Gran Exposición de 1851 y el Gran Refractor Yerkes en la Feria Mundial de 1893 en Chicago .

El telescopio Treptow (también conocido como Himmelskanone ) eliminó una cúpula, y el tubo del telescopio se extiende por encima del edificio en esta imagen
Gran Luneta del Observatorio de Niza de 1886, con apertura de 76 cm.
Telescopio James Lick de 1888, con 91 cm de apertura

Un gran refractor era a menudo la pieza central de un nuevo observatorio del siglo XIX, pero se usaba típicamente con un séquito de otros instrumentos astronómicos como un círculo de meridianos , un heliómetro , un astrógrafo y un refractor más pequeño como un buscador de cometas o ecuatorial. Los grandes refractores se usaban a menudo para observar estrellas dobles y estaban equipados con un micrómetro Filar . Se realizó un trabajo pionero en astrofotografía con grandes refractores. [2]

Un ejemplo de los principales logros de los refractores, más de 7 millones de personas han podido ver a través del refractor Zeiss de 12 pulgadas en la inauguración del Observatorio Griffith en 1935; esta es la mayor cantidad de personas que han visto a través de cualquier telescopio. [3] En los tiempos modernos, muchos refractores grandes se han convertido en elementos históricos importantes, y se utilizan a menudo para los alcances de la astronomía pública. Sin embargo, muchos también se han cerrado o trasladado debido a su dificultad de uso como telescopios. Mientras que en la era moderna la apertura y la ubicación son importantes, los observatorios de estilo antiguo a menudo se ubicaban cerca de las ciudades porque la astronomía era solo una función; Las principales tareas consistían simplemente en registrar el clima, realizar determinaciones precisas de la ubicación y determinar la hora local. En los tiempos modernos, muchas de estas funciones se realizan en otros lugares y se comunican localmente.

Algunos logros notables de los refractores fueron el descubrimiento de Neptuno, el descubrimiento de las Lunas de Marte y la compilación de varios catálogos de estrellas. Un instrumento derivado de los refractores, el heliómetro se utilizó para medir por primera vez la distancia a otra estrella por paralaje geométrico a mediados del siglo XIX. A medida que los telescopios se volvían más y más largos, los aumentos relativamente modestos en la apertura desmentían su enorme tamaño, con pesos en movimiento de varias toneladas en cúpulas de varios pisos de altura; físicamente, muchos de los más grandes eran incluso más grandes que algunos telescopios reflectores modernos.

Un observador mirando a través del gran telescopio Cauchoix de Markree
Refractor Fraunhofer de 1824, ahora una exhibición en el antiguo museo del Observatorio de Tartu en Estonia.


A principios del siglo XIX, un joven Edward Joshua Cooper construyó en Irlanda uno de los observatorios astronómicos más ricamente amueblados del período. [4] Cooper había adquirido la lente más grande del mundo, fabricada por Cauchoix de París , con un objetivo de 13,3 pulgadas (~ 34,8 cm) por 1200 libras, y la colocó como la pieza central del observatorio. [4] [5] En 1834 se montó en un montaje ecuatorial suministrado por Thomas Grubb de Dublín. Este era el refractor más grande del mundo a principios de la década de 1830, y Cooper usó el telescopio para dibujar el cometa Halley en 1835 y ver el eclipse solar del 15 de mayo de 1836. [6]

En 1833, el duque de Northumberland donó una lente de objetivo Cauchoix de París para establecer un gran telescopio para el nuevo Observatorio de Northumberland. [7] El telescopio se utilizó durante más de un siglo con algunas actualizaciones, pero el original era un "doblete acromático de 11,6 pulgadas de apertura clara y una distancia focal de 19 pies y 6 pulgadas". [7]

Percival Lowell observando Venus durante el día desde la silla del observador del telescopio refractor Alvan Clark de 24 pulgadas (61 cm) en Flagstaff, Arizona.


Aunque había habido telescopios aéreos no acromáticos muy grandes (y difíciles de manejar) de finales del siglo XVII, y Chester Moore Hall y otros habían experimentado con pequeños telescopios acromáticos en el siglo XVIII, John Dollond (1706-1761) inventó y creó un sistema acromático Objeto de vidrio y lente que permitían telescopios acromáticos de hasta 3 a 5 pulgadas (8 a 13 cm) de apertura. [8] [9] El suizo Pierre-Louis Guinand  [ fr ] (1748-1824) descubrió y desarrolló una forma de hacer coronas y piezas en bruto de vidrio de sílex mucho más grandes. [9] Trabajó con el fabricante de instrumentos Joseph von Fraunhofer (1787-1826) para utilizar esta tecnología en instrumentos a principios del siglo XIX. [9]

La era de los grandes refractores comenzó con los primeros telescopios refractores acromáticos modernos construidos por Joseph von Fraunhofer a principios de la década de 1820. [10] [11] [12] [13] El primero de ellos fue el Gran Refractor Dorpat, también conocido como Fraunhofer de 9 pulgadas, en lo que entonces era el Observatorio Dorpat en la gobernación de Estonia (Estland) (que luego se convirtió en Tartu Observatorio en el sur de Estonia ). Este telescopio fabricado por Fraunhofer tenía una lente acromática de apertura de 9  pulgadas (aproximadamente 24 cm) y una distancia focal de 4 m (13,4 pies). También estaba equipado con el primer tipo de montura ecuatorial moderna llamada "montura ecuatorial alemana" desarrollada por Fraunhofer, [14] una montura que se convirtió en estándar para la mayoría de los refractores grandes a partir de entonces. Johann Gottfried Galle utilizó un Fraunhofer de "9 pulgadas" (24 cm) en el Observatorio de Berlín en el descubrimiento de Neptuno . [15] Hay una tendencia a redondear las aberturas a la figura grande más cercana, lo que puede crear una especie de deriva cuando se realizan conversiones; el Fraunhofer "9 pulgadas" eran nueve pulgadas de París, que son aproximadamente 9,6 pulgadas o aproximadamente 24 cm, no exactamente nueve pulgadas inglesas, y más cerca de diez pulgadas. (Las pulgadas de París también se llaman pouces )

Refractor en una exposición, 1851

En 1851, en la Gran Exposición en Hyde Park, una de las exhibiciones más destacadas fue el telescopio con un tubo de 5 m (16 pies) de largo, llamado "Telescopio Trofeo" y se presentó en la exhibición. [16] El telescopio fue colocado por el astrónomo James William Grant , y tenía una apertura de 11 pulgadas (280 mm) y una distancia focal de 16 pies (4,88 m). [17] [18]

En la Exposición Internacional de 1861, el tamaño aumentó para mostrar un telescopio con lente objetivo de 21 pulgadas. [19] El objetivo del telescopio Buckingham o Walworth Common fue fabricado por William Wray. [19]

El 31 de enero de 1862, el astrónomo y fabricante de telescopios estadounidense Alvan Graham Clark observó por primera vez al débil compañero, que ahora se llama Sirius B, o cariñosamente "el cachorro". [20] Esto sucedió durante las pruebas de un gran telescopio refractor de 18,5 pulgadas (470 mm) de apertura para el Observatorio Dearborn , que era una de las lentes de telescopio refractor más grandes que existían en ese momento, y el telescopio más grande de los Estados Unidos. [21]

Se instaló un refractor objetivo de 25 pulgadas (63,5 cm) en el telescopio Newall. [19] Esto tenía un objetivo establecido por los fabricantes Chance, con el telescopio general fabricado por Thomas Cooke. [22] El telescopio fue hecho para Robert Stirling Newall, y cuando se completó en 1869 fue el telescopio refractor más grande del mundo. [22] En la década de 1950, la Universidad de Cambridge donó el telescopio Newall al Observatorio Nacional de Atenas, quien aceptó el regalo y ha estado allí desde entonces. [22] En Grecia, se instaló en un nuevo edificio de cúpula personalizado cerca de la montaña Pendeli . [22]

Los telescopios refractores cuadriplicarían su tamaño a finales de siglo, culminando con el refractor práctico más grande jamás construido, el Observatorio Yerkes de 40 pulgadas (1 metro) de apertura de 1895. [23] [24] Este gran refractor empujó los límites de la tecnología del día; La fabricación de la lente acromática de dos elementos (la lente más grande jamás fabricada en ese momento) requirió 18 intentos y la cooperación entre Alvan Clark & ​​Sons y Charles Feil de París. [24] Para lograr su apertura óptica, en realidad era un poco más grande físicamente, a 41 3/8 pulgadas. [25] Los refractores habían alcanzado su límite tecnológico; Los problemas de caída de la lente debido a la gravedad significaban que los refractores no superarían alrededor de 1 metro, [26] aunque Alvan G. Clark , quien había hecho el objetivo Yerkes de 40 pulgadas, dijo que sería posible un objetivo de 45 pulgadas (114 cm) antes de morir. . [25] Además de la lente, el resto del telescopio debía ser un instrumento práctico y de gran precisión, a pesar del tamaño. Por ejemplo, el tubo de Yerkes solo pesaba 75  toneladas y tenía que rastrear estrellas con la misma precisión que un instrumento más pequeño. [25]

Extremo del observador del telescopio Lick

La elección entre grandes refractores o reflectores fue impulsada por la tecnología de la época. [27] Para los refractores, las dificultades de fabricar dos discos de vidrio óptico para una lente acromática grande eran formidables. Para los reflectores en gran parte del siglo XIX, el material preferido de un espejo primario era el metal espéculo , una sustancia que reflejaba hasta el 66 por ciento de la luz que lo golpeaba y se empañaba en meses. Tenían que quitarlos, pulirlos y volver a moldearlos para que tuvieran la forma correcta. Esto a veces resultó tan difícil, que se abandonó el espejo de un telescopio. [28] A mediados del siglo XIX, una técnica para revestir vidrio con metal ofrecía una gran ventaja y esta tecnología se hizo más común en las décadas siguientes. En el siglo XXI, los espejos de vidrio recubiertos de metal siguen siendo populares, incluso en telescopios espaciales como el telescopio espacial Hubble .

El telescopio de la Gran Exposición de París de 1900 se fijó en una posición horizontal para superar la distorsión gravitacional en su lente de 1,25 m (49,2 pulgadas ) y se apuntó con un siderostato de 2 m . Este telescopio de demostración fue desechado después del cierre de la Exposición Universal . El refractor Treptow fue construido para la Gran Exposición Industrial de Berlín de 1896.

A finales del siglo XIX, los grandes refractores alcanzaron algunos de sus grandes éxitos, incluido el descubrimiento de las lunas de Marte en 1877 y la luna joviana Amaltea en 1892. Esa fue la primera luna nueva de Júpiter que se encontró desde Galileo. Además, se utilizaron para trabajos pioneros en astrofotografía y espectroscopia. El descubrimiento del calcio interestelar en 1904, por el gran refractor de Potsdam, completó sus descubrimientos. Sin embargo, durante este tiempo fueron eclipsados ​​por grandes reflectores como el Leviatán de Parsonstown , y el trabajo con el Crossley Reflector y espejos de plata y vidrio cada vez más grandes marcaron la obsolescencia de los grandes refractores.

El refractor de 40 pulgadas (1,02 m), en el Observatorio Yerkes , el más grande de los famosos fabricantes de lentes Alvin & Clark

La era llegó lentamente a su fin cuando los grandes telescopios reflectores sustituyeron a los grandes refractores. En 1856-1857, Carl August von Steinheil y Léon Foucault introdujeron un proceso de depósito de una capa de plata en espejos telescópicos de vidrio. Los espejos de vidrio plateado fueron una gran mejora con respecto al metal espéculo e hicieron de los reflectores un instrumento práctico. La era de los grandes reflectores había comenzado, con telescopios como el reflector Crossley de 36 pulgadas (91 cm) (1895), el telescopio Hale del Observatorio Mount Wilson de 60 pulgadas (1,5 m) de 1908 y el telescopio Hale de 100 pulgadas (2,5 m) El telescopio Mount Wilson Hooker en 1917. [29] [30] Otros dos grandes telescopios que superaron a los refractores más grandes en apertura fueron el Observatorio Astrofísico Dominion y el Observatorio David Dunlap en Canadá, que entró en funcionamiento a principios del siglo XX.

El refractor más grande de Europa, con el visor de exhibición desmantelado, sería el telescopio doble, con primario de 33 pulgadas (84 cm), La Grande Lunette en Meudon (más tarde parte del Observatorio de París). [31] Este fue fabricado por Henry Brothers y Gautier, quienes también habían hecho el gran telescopio Expo de 1900. [31]

El Observatorio Grande Luneto de Meudon (Francia), es un refractor doble con 83 cm y 62 cm en un eje y entró en funcionamiento en 1891.

El advenimiento de la astrofotografía de base química a finales del siglo XIX trajo dificultades para adaptar grandes refractores a esta aplicación. [32] Las lentes acromáticas se corrigieron de color para lo que el ojo humano era sensible a la luz amarilla, mientras que las placas fotográficas en ese momento eran más sensibles a la luz en el extremo azul del espectro, lo que requería una lente con una corrección de color y un plano focal diferentes. . Las soluciones a este problema incluían: [32]

  • Montaje de dos telescopios uno al lado del otro, uno con un objetivo visual y otro con un objetivo fotográfico.
  • montar un solo telescopio pero tener un objetivo visual y un objetivo fotográfico intercambiables
  • Creación de lentes de objetivo para uso visual que tenían una lente de corrección adicional que se podía agregar para trabajos fotográficos.
  • hacer lentes de objetivos especiales que se puedan invertir, de una manera era un objetivo visual, volteado era un objetivo fotográfico

Un ejemplo del primer caso fue el Gran Refractor Meudon en París, que se terminó en 1891. [32] Este tenía una lente de objetivo visual de 32,7 pulgadas en un tubo, y junto a él otro tubo con una lente de 24,4 pulgadas destinada a la fotografía. trabaja. [32] Un ejemplo de conversión a trabajo fotográfico con una tercera lente correctora es el telescopio Lick. [32] Se utilizó una lente correctora de 33 pulgadas para convertir este telescopio para fotografía. [32]

Cúpula de Greenwich Gran refractor de 28 pulgadas
Viena Observatorio 's Großer Refraktor ( "Gran Refractor") [33] de 1880, con 69 cm de abertura
Astrofotografía moderna de la luna con un refractor (27 cm ~ 10,6 pulgadas) de apertura en el Observatorio Kuffner de Viena, Austria.

Los grandes refractores fueron admirados por su calidad, durabilidad y utilidad, que se correlacionaban con características como la calidad de la lente, la calidad de la montura, la apertura y también la longitud. La longitud era importante porque, a diferencia de los reflectores (que se pueden plegar y acortar), la distancia focal de la lente de vidrio se correlaciona con la longitud física del telescopio y ofrece algunas ventajas ópticas y de calidad de imagen.

Abertura

La progresión de los telescopios refractores más grandes en el siglo XIX, incluidos algunos telescopios en observatorios privados que realmente no se utilizaron mucho o tuvieron problemas. [34] [35]

Grandes refractores del siglo XIX seleccionados por año [36]
ObservatorioAberturaAños)Fabricante de lentesNota
Observatorio de Capodimonte17,5 cm1814Fraunhoferver el registro
Observatorio Dorpat24 cm1826Fraunhofer
Observatorio de Kensington30 centimetros1829–1838CauchoixDifunto 1836 [37] o 1838 [38]
Observatorio Markree34 cm1834Cauchoix[39]
Observatorio Pulkovo38 cm1839Merz y Mahler [40]
-61 cm1852-1857 [41]Chance BrothersTelescopio craig
Observatorio de Dearborn47 cm1862Alvan Clark e hijosMás pequeño que Craig
-53 cm1862Telescopio de la exposición de Buckingham Londres [42]
Observatorio Newall64 cm1871Chance BrothersApenas utilizado hasta 1891 [43]
Observatorio Naval de EE. UU.66 cm1873Alvan Clark e hijos
Observatorio de Viena69 cm1880Grubb
Observatorio Pulkovo76 cm1885Alvan Clark e hijos
Bonito observatorio77 cm1886Gautier y HenryGrande Luneta [35]
Observatorio Lick91 cm1888Alvan Clark e hijos
Observatorio Yerkes102 cm1897Alvan Clark e hijos
-125 cm1900Gautier y MantoisTelescopio de exposición de París ; Usado solo 1 año

Algunos de los segundos refractores más grandes, o notables.

Otros grandes refractores de telescopio y doble
ObservatorioNombreApertura (s)AñoFabricante de lentes
Observatorio de Berlín24 cm1835Merz y Mahler
Observatorio de la Universidad de HarvardGran refractor de Harvard [44]38 cm1847Merz y Mahler [40]
Observatorio de CambridgeEcuatorial de Northumberland30 centimetros1835Cauchoix [45]
Observatorio Real de GreenwichRefractor Grubb de 28 pulgadas71 cm1893 [46]Chance Brothers [47]
Observatorio astrofísico de PotsdamPotsdam Große Refraktor80 cm + 50 cm1899
Observatorio de ParisMeudon de 33 pulgadas83 cm + 62 cm1891 Henry Brothers y Gautier [48]


Longitud focal

Progresión histórica aproximada de algunos de los Grandes refactores de finales del siglo XIX:

Grandes refractores seleccionados más largos del siglo XIX después de 1873
ObservatorioLargoAberturaAños)Nota
Observatorio Naval de EE. UU.9,9 metros66 cm (26 ")1873
Observatorio de Viena10,5 metros69 cm (27 ")1880[49]
Bonito observatorio17,9 m77 cm (30,3 ") [35]1886Biscoffscheim
Observatorio Treptow21 m68 cm (26,77 ")1896Sin cúpula
Yerkes19 m [50]102 cm (40 ")1897La lente más grande de Alvan Clark & ​​Sons
(Solo ámbito de exposición)57 metros125 cm (49,2 ")1900Gran telescopio de exposiciones de París de 1900

Mientras lo fueran, en realidad eran mucho más cortos que los refractores singlete más largos de los telescopios aéreos . [51]

El alcance de la exposición de París, además de usar un espejo para apuntar, no era realmente un `` gran '' refractor de los observatorios en ese sentido, pero es posible que lo haya sido y tanto los enormes refractores Yerkes como los Treptow debutaron en las exposiciones, que fueron eventos importantes. del período.

Cúpula del refractor de 28 pulgadas del Observatorio Real de Greenwich, circa 1900
  • "> Reproducir medios

    Vídeo moderno de Großer Refraktor de 1896 en el Observatorio Treptow, más tarde rebautizado como Observatorio Archenhold

  • Refractor Newall (diagrama de 1870)

  • Cuatro instrumentos astronómicos del Observatorio de Estrasburgo , incluido su Großer Refraktor

  • Observatorio de Cincinnati , Ilustración del telescopio refractor "Merz y Mahler" de 11 pulgadas (de "Smith's Illustrated Astronomy" 1848).

    • La Luna a través de un refractor de Grubb de 10 pulgadas de apertura

    • Lente acromática
    • Telescopio aéreo
    • Apocromático
    • Telescopio extremadamente grande
    • Lista de los telescopios refractores ópticos más grandes
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    • Lista de los telescopios ópticos más grandes del siglo XIX
    • Lista de los telescopios ópticos más grandes del siglo XX
    • Lista de tipos de telescopios

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    • Era de los grandes refractores
    • Refractor de Fraunhofer
    • Imagen moderna del gran refractor de Harvard