Kritische kanttekeningen bij het boek “Kijk Omhoog! Alles over sterrenkijken en telescopen”, van Philippe Mollet en Frank Deboosere (door Jan van Gastel) Eindelijk weer eens een uitgebreid boek in de Nederlandse taal over amateursterrenkunde, waarin ‘alles over sterrenkijken en telescopen’ – wat we denk ik moeten lezen als ‘alle voor hedendaagse amateurs belangrijke onderwerpen’ – aan bod komt. Een titel met pretenties en inderdaad: zeer veel voor amateurastronomen belangrijke zaken passeren de revue. De titels van de eerste vier hoofdstukken geven de inhoudelijke lijn van het boek aan: ‘kijken met het blote oog’, ‘sterrenkijken met een verrekijker’, ‘sterrenkijken met een telescoop’, ‘atlas van de sterrenbeelden’ met ruime aandacht voor interessante objecten in sterrenbeelden van de vier seizoenen. Tot slot twee hoofdstukken over wat je nog meer kunt zien behalve hetgeen al behandeld is, een hoofdstuk getiteld ‘voor wie nog meer wil weten’, waarin onder andere onderwerpen als ‘het fotograferen van sterren’ , ‘sterrenkijken op vakantie’, ‘het Grieks sterrenalfabet’ en een abc van astronomische termen aan bod komen. Het boek bevat zeer veel informatie en is rijk geïllustreerd met foto’s en in iets mindere mate, met tekeningen van waargenomen of waar te nemen objecten. Waar moeilijke zaken worden uitgelegd zijn goede tekeningen ter verduidelijking opgenomen. Er is ruim aandacht voor het waarnemen van zon, maan en planeten, van meteoren en kometen en van deepskyobjecten en ook zaken als poollicht, lichtende nachtwolken en atmosferische verschijnselen als regenbogen en halo’s worden niet vergeten. Op het Astroforum wordt het boek aangekondigd als op gelijk niveau met Thieme’s Sterrenboek van Bruno Ernst. Dit had het kunnen zijn, maar is het in mijn ogen – helaas – net niet geworden. Er staat veel informatie in het boek, vooral heel veel goede informatie. Dat maakt het zeker tot een belangrijk boek voor amateurastronomen en als je het zou willen kopen: zeker doen! Maar op een aantal belangrijke punten gaat het boek helaas de fout in. Het lijkt hier en daar wel of ontwikkelingen die zich ten aanzien van de hieronder besproken topics hebben afgespeeld de afgelopen 20 jaar, niet in het boek zijn meegenomen. Dit korte artikel is geen afgewogen recensie waarin positieve en kritische zaken worden behandeld, maar zoals de titel al zegt: kritische kanttekeningen bij het boek. Ik richt me hieronder dus alleen op onjuiste informatie. Het gaat daarbij om onderwerpen waar onder amateurs veel over gesproken wordt, onder andere op het Astroforum, dus onderwerpen die kennelijk door amateurs belangrijk worden gevonden. Het zijn ook onderwerpen waar ik mijzelf intensief mee heb beziggehouden en nog bezig houd en waarvan ik het belangrijk vind dat geïnteresseerde amateurastronomen goed geïnformeerd worden, vooral omdat ook veel beginnende amateurastronomen van het boek gebruik zullen maken. Ik snap dat het onmogelijk is als je een boek schrijft, om en detail op alle onderwerpen en alle nuances in te gaan, maar ik vind wel dat de informatie die je geeft juist moet zijn, zeker als die informatie zonder moeite te vinden is.
Aanpassen aan het donker Onder het kopje ‘Aanpassen aan het donker’ op pagina 16 staat dat we “…toch moeten rekenen op 10-15 minuten voordat we een echt goed nachtzicht krijgen”. Dat is onjuist. De kegeltjes, waarmee je kijkt als je naar heldere zon, maan of planeten kijkt zijn na die tijd wel aan het donker aangepast, maar de staafjes, waarmee we kijken naar lichtzwakke deepskyobjecten nog lang niet. Het duurt – aangenomen dat je al niet voor een belangrijk deel aan het donker was aangepast – minimaal 40-45 minuten voordat je aangepast ben aan het donker. In de volgende zin in het boek staat dan wel dat experimenten aantonen dat er zelfs na meerdere uren nog verbetering ervaren wordt (je was dus blijkbaar toch niet aangepast na 15 minuten), maar ook die 40-45 minuten die minimaal nodig zijn is genoegzaam in experimenten aangetoond. Vergroting Een aantal keer wordt in het boek gesproken over vergroting. Terecht wordt opgemerkt op te passen voor goedkope telescoopjes die met name worden aangeprezen door te benadrukken dat ze zeer hoge , objectief gezien niet realistische vergrotingen mogelijk zouden maken. Het werkelijke nut van vergroting wordt echter op belangrijke punten niet uitgelegd, of de uitleg die gegeven wordt is vaag en onjuist. Op pagina 86 (derde alinea) bijvoorbeeld wordt gezegd: “Daarenboven helpt meer vergroten soms ook omdat het de hemelachtergrond donkerder maakt, waardoor zwakke objecten beter contrasteren”. Zo algemeen gesteld klopt dat niet, omdat dit alleen voor puntbronnen, sterren dus, opgaat. Dit blijven immers puntbronnen, hoeveel men ook vergroot, terwijl het achtergrondlicht wordt uitgesmeerd. Uitgebreide objecten zoals nevels en sterrenstelsels houden bij vergroting altijd hetzelfde contrast met hun achtergrond, omdat achtergrondlicht en licht van het object in gelijke mate worden uitgesmeerd. De zin van vergroten is hier juist, dat het object groter wordt gemaakt, waardoor de fotonen die op ons netvlies terechtkomen meer lichtgevoelige orgaantjes, in geval van deepskyobjecten staafjes, activeren. Vergroot je teveel voor de betreffende telescoop, dan gaat dit positieve effect weer verloren, omdat het beeld – achtergrond en object – te donker wordt. Hierin zit hem nu juist het voordeel van een grotere objectiefdiameter en dus de interactie tussen ‘meer licht’ en ‘hogere vergroting’: je kunt met een groter objectief meer vergroten zonder dat het beeld te donker wordt, waardoor je het object (beter) ziet. Het bovenstaande is op zijn minst al sinds het verschijnen van het boek van Roger N. Clarke (1990): ‘Visual astronomy of the deepsky’, bekend en er zijn al jaren voldoende publicaties, ook in de Nederlandse taal die hier wel juiste informatie over verstrekken. Op pagina 212 komt het onderwerp ‘vergroting’ nog even terug: “Sommige objecten worden wel beter zichtbaar bij een hogere vergroting. Ook het licht van de hemelachtergrond wordt er immers door uitgesmeerd, waardoor de nevel juist wel zichtbaar wordt”. Ook dit suggereert, dat het contrast tussen object en achtergrond toeneemt door vergroting, terwijl dat zoals reeds vermeld juist niet opgaat voor nevels. De eerder vermelde fout wordt hier dus helaas niet gecorrigeerd maar bevestigd. Met dezelfde hoeveelheid tekst zou het boek over dit onderwerp juiste en up-to-date informatie hebben kunnen geven. Nu blijft het op dit punt helaas in vage bewoordingen en foute uitspraken steken. Een gemiste kans.
Sferische Aberratie Op pagina 97 van het boek wordt gezegd: “Sferische aberratie ontstaat wanneer de rand van de spiegel of lens teveel of te weinig gecorrigeerd is bij het slijpen”. Het wordt dus voorgesteld als een probleem van de rand van de spiegel. Dat is niet juist. Sferische aberratie betekent dat de spiegel of lens over- of ondergecorrigeerd is. Dit betekent weliswaar dat de lichtstralen komend van de rand van de spiegel niet op dezelfde plek samenkomen als die van het centrum van de spiegel, maar dat kan net zo goed al dichter bij het centrum van de spiegel het geval zijn. Ook als het hele oppervlak van de spiegel dezelfde mate van correctie heeft, doch minder dan 100%, is er sferische aberratie1. Als alleen de rand overgecorrigeerd2 is en de rest van de spiegel zeer goed is gecorrigeerd, hebben we een 'turned down edge' (afgevallen rand), als de overgecorrigeerde zone wat groter is, ook wel een 'rolled edge', of ‘afgerolde’ rand genoemd. Een afgevallen/afgerolde rand kunnen we inderdaad uitstekend corrigeren, door het overgecorrigeerde deel af te dekken. Als de spiegel verder ‘perfect’ is, heb je na afdekken van het slechte deel van de rand, soms maar een of enkele millimeters, een perfecte spiegel, zonder merkbaar lichtverlies of verlies aan resolutie. In deze situatie is afdekken dus een prima remedie om tot een echt goede spiegel te komen. En inderdaad, zoals in het boek wordt gezegd verbetert ook een spiegel met sferische aberratie door de rand af te dekken, maar het gaat dan niet om enkele millimeters. Je zult er tamelijk veel voor moeten afdekken om het contrastverlies flink te verminderen. Laten we als voorbeeld eens een f/6 spiegel nemen van 260mm diameter met 1/2.5 lambda sferische aberratie3. Het ging in het boek namelijk om een remedie tegen ‘storende sferische aberratie’. Die spiegel geeft zo’n 38% contrastverlies in vergelijking met een perfecte spiegel. Ter vergelijking: een spiegel met 1/4 lambda sferische aberratie geeft 20% contrastverlies, volgens het boek onzichtbaar. Als we 12 millimeter van de rand afdekken – de diameter van de spiegel gaat dus van 260 naar 218 millimeter - hebben we de maximale verbetering die door het afdekken van de rand mogelijk is. Hoewel dit een flinke vooruitgang is, heeft de spiegel dan nog steeds een contrastverlies van 26%, dus nog steeds meer dan de 20% van een 1/4 lambda spiegel. Dekken we nog meer van de rand af, daalt de kwaliteit weer. In tegenstelling tot een spiegel met een afgevallen of omhoog gedraaide rand, kunnen we van een door sferische aberratie slechte spiegel dus nooit een goede spiegel maken door de rand af te dekken. Het boek zegt dit ook niet, maar omdat in het boek wel gesteld wordt dat sferische aberratie een randprobleem is, zou men ten onrechte die conclusie kunnen trekken. Effect vangspiegel op beeldkwaliteit Op pagina 94 wordt ten aanzien van de vangspiegel gesteld: “de invloed op de beeldkwaliteit hangt vooral af van de grootte van de vangspiegel: bij kleinere is dat minder uitgesproken”. Het is zeker zo dat de grootte van de vangspiegel in verhouding tot de spiegeldiameter de 1
Dit wil niet zeggen dat de maximale correctie van 100% nodig is, er is een zekere tolerantie. We nemen overcorrectie als voorbeeld, maar een vergelijkbare redenering kan men uiteraard voor ondercorrectie van de rand volgen. 3 Hiervan heb ik de testgegevens liggen. 2
beeldkwaliteit beïnvloedt. De kwaliteit van de vangspiegel echter, is minstens zo belangrijk en wel net zo belangrijk als de kwaliteit van de hoofdspiegel. Omdat hier helaas misverstanden over bestaan - er zijn nogal wat mensen die denken dat de kwaliteit van de vangspiegel minder van belang is dan die van de hoofdspiegel - zou het goed geweest zijn dat hier ook te vermelden en niet alleen de grootte van de vangspiegel te noemen. De formulering in het boek als hierboven geciteerd, suggereert helaas dat de kwaliteit van de vangspiegel niet zo belangrijk is. Telescoopkwaliteit Als maximaal noodzakelijke kwaliteit van de hoofdspiegel van een Newtontelescoop wordt in het boek (pag. 84) het Rayleigh-criterium gegeven, dat aldus de auteurs van het boek stelt, dat “lichtstralen tot ¼ van de golflengte mogen afwijken vooraleer ze de beeldkwaliteit zichtbaar verminderen”, implicerend dat de degradatie van het beeld tot ¼ lambda afwijking van de ideale spiegel, niet zichtbaar is. Dat klopt niet en dat heeft Rayleigh ook niet zo gezegd. Wat hij zei is dat “aberration begins to be decidedly prejudicial when the wavesurface deviates from its proper place by about a quarter of a wave-length”. In termen van Suiters ‘Star testing astronomical telescopes’: ‘noticably soft, but barely acceptable’. Ofwel: zichtbaar, maar nog net acceptabel. Zeker zo belangrijk is echter, dat Lord Rayleigh het had over een ‘optical system’ en niet alleen over een van de optische componenten van een optisch systeem. De gedachte dat een telescoopspiegel niet beter hoeft te zijn dan ¼ lambda, is dan ook onjuist en de betere spiegelleveranciers in de VS en Europa leveren spiegels met een kwaliteit van 1/8 lambda4 aan het golffront of beter. Er wordt in bovenstaande uitspraak van de auteurs dus buiten beschouwing gelaten, dat een telescoop niet alleen uit een hoofdspiegel bestaat, maar dat er ook nog een secundaire spiegel is die gewoonlijk niet ideaal zal zijn en dat er ook nog een obstructie is die de kwaliteit van het beeld vermindert. De gecombineerde afwijkingen5 bepalen de kwaliteit van het beeld. Start je met een hoofdspiegel van ¼ lambda6, dan weet je al van tevoren dat je hele telescoop van matige of zelfs slechte kwaliteit zal zijn, vooral als het je bedoeling is planeten waar te nemen. Uitgangspunt moet dus minimaal zijn, dat de kwaliteit van de totale telescoop, bij voorkeur inclusief de obstructie, niet minder wordt als ¼ lambda, of beter gezegd, dan een Strehlratio van 0.80 ofwel een contrastverlies van maximaal 20%. Uiteraard staat het eenieder vrij om genoegen te nemen met mindere kwaliteit, maar door zo stellig te beweren dat een spiegel nauwkeuriger maken dan ¼ lambda aan het golffront niet nodig is, zet mensen echt op het verkeerde been. Collimatie van een Newtontelescoop De informatie in dit hoofdstuk is ronduit slecht. “Een Newtonkijker is exact gecollimeerd als de optische as van de hoofdspiegel door het centrum van zowel de vangspiegel als het oculair gaat en de vangspiegel exact 45° gekanteld staat ten opzichte van de hoofdspiegel” lezen we op pagina 135. Hoewel dit een van de manieren is een telescoop te collimeren, is 4
Tegenwoordig denkt met overigens veel meer in Strehlratio, die voor een spiegel met een 1/8 lambda peakto-valley wavefront sferische aberratie 0.95 bedraagt en voor 1/4 lambda 0.80. 5 En dan hebben we het hier nog niet over lichaamswarmte, seeing etc. 6 Sferische aberratie, wavefront.
een exacte 45° kanteling van de vangspiegel is niet altijd nodig en mogelijk gaan mensen die dit advies volgen hier teveel tijd aan besteden. Helaas wordt in deze definitie het offsetten van de vangspiegel uitgesloten, want bij een juist geoffsette vangspiegel raakt de optische as van de hoofdspiegel juist niet het centrum van de vangspiegel. De mogelijkheid van offsetten wordt overigens wel impliciet genoemd, al is het niet met die term. Een veel betere en veel meer geaccepteerde definitie van juiste collimatie is, ‘dat de optische as van het oculair en die van de hoofdspiegel moeten samenvallen’. Deze definitie houdt alle mogelijkheden voor goede collimatie – afhankelijk van het doel waarvoor men de telescoop gebruikt - open. “Plaats een zwart stipje op het exacte centrum van de hoofdspiegel” staat op pagina 137. Een zwart stipje zal een laser helaas niet reflecteren, dus dit is een vreemd advies, ook al gezien het feit dat later een laser als collimator wordt geadviseerd. Er wordt ook wel gezegd dat je “ook een verstevingingsringetje” kunt gebruiken in plaats van een zwarte stip, maar die zwarte stip had beter weggelaten kunnen worden. Zelfs als de zwarte stip zo klein is dat de laser wel reflecteert is dit een onhandig advies, omdat je dan zou moeten gaan kijken of het zwarte stipje gecentreerd is in de laserpunt op de hoofdspiegel om na te gaan of de laser – die niet echt een punt geeft maar een rond of ovaal vlekje - echt het centrum van de spiegel raakt. Daarna wordt geadviseerd een kijkbuis te maken, met een klein kijkgaatje. Prima. Maar de uitspraak dat een cheshire oculair een verbeterde versie is van een kijkgaatje is onzin (ook al kun je een cheshire soms als kijkbuis gebruiken). Een cheshire werkt fundamenteel anders dan een kijkbuis en heeft ook een heel ander doel. En een kruisdraad maakt de taak waar de cheshire voor bedoeld is – het collimeren van de hoofdspiegel - niet gemakkelijker zoals het boek zegt, maar juist moeilijker. De passage die dan volgt geeft wel zeer slechte informatie. “De allersnelste methode om te collimeren is met behulp van een lasercollimator: de rode laserstraal moet na reflectie op vangspiegel-hoofdspiegel en terug vangspiegel weer exact terugkomen waar hij vertrok”. Ondanks het feit dat dit advies nog steeds regelmatig gegeven wordt, is het op deze manier geformuleerd een fout advies. Minimaal had erbij moeten staan dat bij deze manier van collimeren de collimatie alleen goed is als de laserstraal op de heenweg de hoofdspiegel precies in het centrum raakt. Elke afwijking daarvan maakt de collimatie van de hoofdspiegel namelijk onjuist. En vooral bij dichte telescoopbuizen waar je vanaf boven inkijkt is zeer moeilijk te zien of de laser het centrum van de hoofdspiegel ook exact raakt. Dus dit is misschien wel een snelle, maar geen goede manier van collimeren. Iets verderop lezen we: “via de lasercollimatie gaan we enkel eventuele kantelingen van de spiegels bijregelen”. Niets over een eventuele volgorde – eerst vangspiegel, dan hoofdspiegel - alsof dat allemaal niet uitmaakt. En in dezelfde passage: “De exacte positie van de vangspiegel kan dan (na het bijregelen van de kantelingen van de spiegels, jvg) nog fout zijn, maar dan komt het cheshire oculair weer van pas”. Hoe fout kan je advies zijn. Uiteraard kan het zijn dat je vangspiegel dan nog niet goed staat, maar dat corrigeer je niet met een cheshire, maar juist met een laser (en/of kijkbuis). Een cheshire is speciaal bedoeld om de hoofdspiegel te collimeren en dat werkt veel nauwkeuriger dan met een gewone laser maar dit wordt nergens vermeld. En stel je ziet dat je vangspiegel nog niet goed staat en zet die, op welke manier dan ook, alsnog goed, dan zul je ook je hoofdspiegel opnieuw moeten collimeren, omdat een verandering van de stand van de vangspiegel ook de richting van de
optische as van de hoofdspiegel verandert, zodat die niet meer in het brandpunt van het oculair terecht komt. Ook dit wordt ten onrechte niet vermeld. En dan de stertest, volgens de auteurs de manier om de collimatie te controleren. Dit is niet zo, behalve bij excellente seeing, die haast nooit voorkomt. Echt nauwkeurige controle met een stertest kan alleen geschieden met de ster in focus of zeer dicht bij focus en dat is zelden of nooit haalbaar in onze contreien, zeker niet met een wat grotere spiegel. Met een cheshire of Barlowed laser kan de hoofdspiegel (want daar gaat het hier om) van een Newtontelescoop daarom veel nauwkeuriger gecollimeerd worden dan met een stertest, omdat seeing dan geen enkele rol speelt. Zowel in het Engels als in het Nederlands zijn al jaren, zowel op internet als in boekvorm, zeer goede uiteenzettingen en handleidingen te vinden over het collimeren van een Newtontelescoop. Kennelijk is dit allemaal aan de auteurs voorbijgegaan, of hebben ze gebruik gemaakt van de – eveneens royaal aanwezige – bronnen die verkeerde informatie verstrekken. Een nieuw boek was de kans bij uitstek geweest om nu eens een flinke slag te slaan en een goede uitleg te geven over collimeren, een vaardigheid waarmee alle gebruikers van Newtontelescopen te maken hebben en een van de meest terugkerende onderwerpen voor vragen op fora en mailinglijsten. En met dezelfde hoeveelheid tekst. Maar die kans hebben de auteurs helaas voorbij laten gaan.
