XI. Giới thiệu kính thiên văn dùng trong quan sát thiên văncổ điển
1. "Ống kính ma thuật" của Hans Lippershey
Cũng như nhiều phát minh lớn vào thời cổ và trung đại , kính thiên văn được sáng chế ra qua một sự kiện tình cờ may mắn. Đến cuối thế kỷ 16 đầu thế kỷ 17, việc chế tạo kính mắt đã trở thành phổ biến đã là điều kiện thuận lợi cho việc ra đời của kính thiên văn.
Một cơ hội may mắn đã đến với Hans Lippershey (1570-1619) là một nhà chế tạo kính mắt sống tại Middelburg, Hà Lan. Vào năm 1608, con trai Hans Lippershey, trong khi nghịch các kính mắt của bố, đã phát hiện ra và báo cho bố biết cĩ thể nhìn thấy tháp chuơng nhà thờ gần hơn, thậm chí thấy cả mấy con chim đang nấp dưới gác chuơng qua 2 kính mắt. Thay vì “đét” vào mơng chú nhĩc nghịch ngợm, Lippershey đã cùng “nghịch” với con trai.
Hans Lippershey đã nghiên cứu cẩn thận và phát hiện ra 2 kính mắt thích hợp đặt thẳng hàng nhau ở một khoảng cách nào đĩ, thật sự cĩ tác dụng “kéo gần” lại những vật ở rất xa.
Hans Lippershey đang xem thử mơ hình "kính nhìn xa" tại cửa hàng kính mắt của ơng
Từ hơm đĩ, bỏ quên cơng việc hàng ngày, ơng lao vào thử nghiệm nhiều loại kính, nhiều kiểu kết hợp khác nhau và cuối cùng đã chế tạo thành cơng chiếc” kính nhìn xa” đầu tiên của nhân loại. Chiếc kính được gọi là “Chiếc ống ma thuật của Lippershey” đã nhanh chĩng nổi tiếng khắp châu Âu.
Ống kính gồm chỉ 2 thấu kính, một thấu kính lồi hướng về vật quan sát và một thấu kính lõm đặt sát mắt. Độ phĩng đại đạt khoảng 3 đến 5 lần. Bạn hãy thử hình dung nĩ làm việc ra sao qua bản vẽ này !
Bản phác thảo cổ nhất mà người ta được biết của Ống kính Lippershey trong một lá thư viết vào tháng 8 năm 1609
Với ngơn ngữ vật lý phổ thơng hiện đại thì nguyên lý làm việc của nĩ như thế này :
Thấu kính hội tụ (lồi) hướng về phía vật quan sát ở rất xa sẽ cho một ảnh thật nhỏ hơn và ngược chiều với vật tại tiêu diện của nĩ. Thấu kính này được gọi là vật kính. Thấu kính phân kỳ (lõm) được chỉnh vị trí sao cho ảnh cho bởi vật kính sẽ nằm đúng tiêu diện vật của nĩ. Khi đĩ mắt đặt sau kính sẽ thấy ảnh ảo cùng chiều với gĩc nhìn lớn hơn . Kính này được gọi là thị kính.
Độ phĩng đại của kính sẽ bằng f1 (tiêu cự vật kính) / f2 (tiêu cự thị kính)
kỷ niệm 400 năm ngày ra đời của Kính Thiên văn.
Tuy vậy đã cĩ những tiền đề tạo điều kiện ra đời cho kính thiên văn từ rất lâu Ở Châu Âu, thấu kính thủy tinh đã được chế tạo và dùng phổ biến từ thế kỷ 13.
“Máy” mài kính mắt vào thế kỷ 17
Roger Bacon ( 1219-1294) , nhà thần học Thiên chúa giáo nổi tiếng đã đề cập đến loạikính thần diệu giúp người ta nhìn rõ hơn này trong các cơng trình nghiên cứu của mình.
Lần theo quá khứ xa hơn nữa, năm 1850, người ta đã khai quật được tại Nimrud thuộc Irak một tấm "đá lấy lửa" cĩ niên đại cách đây hơn 3000 năm. Tấm đá được mài từ một tinh thể thạch anh lớn, khá trong suốt. Các nhà vật lý cho rằng tấm đá này cịn cĩ thể dùng như một kính lúp để phĩng đại.( Thậm chí cĩ người cho là đây chính là vật kính của một kính thiên văn cổ dựa trên cơ sở truyền thuyết của người Assyrie cổ đã mơ tả Sao Thổ như một vị thần đứng trong một vịng gồm những con rắn cắn đuơi ! Phải chăng họ đã từng cĩ được những chiếc kính mạnh hơn của Lippershey và biết rõ về vành đai sao Thổ ? ).
Nhiều tấm đá lấy lửa khác cĩ niên đại muộn hơn, chất lượng tốt hơn đã được tìm thấy tại đảo Crete (Hy lạp).
Tấm đá lấy lửa
Các nghiên cứu về ánh sáng và thị giác cũng đã được các nhà "triết học" cổ đại tiến hành từ rất lâu.
Các tiên đề hình học Euclide (325-265BC) rất quen thuộc với chúng ta cĩ lẽ đã được rút ra qua các nghiên cứu của ơng về tia sáng.
Archimedes xứ Syracuse (287-212BC) đã từng dùng gương hội tụ ánh nắng Mặt Trời để đốt cháy chiến thuyền La mã chứng tỏ ơng đã biết nguyên lý phản xạ trên gương cầu.
Hero xứ Alexandria (10-70) và Ptolemy (90-168), tác giả của thuyết Địa tâm từng đứng vững hơn 15 thế kỷ, đã bắt đầu xây dựng các nguyên lý của quang hình học qua các nghiên cứu về hiện tượng phản xạ và khúc xạ.
Khi châu Âu chìm vào “đêm trường Trung cổ” thì ánh sáng khoa học bừng sáng ở phía Đơng. Nhà bác học vĩ đại người Aicập Ibn al-Haytham (Alhacen) (965-1040) , người được mệnh danh là cha đẻ của quang học, từ các cơng trình nghiên cứu thực nghiệm của mình, đã hệ thống hố hồn chỉnh các nguyên lý về quang hình học gần như dưới dạng chúng ta đã biết hiện nay. ( trước I.Newton vĩ đại và R. Descarte gần
500 năm !)
Dù thấu kính cho kính viễn vọng địi hỏi chất lượng bề mặt và chiết suất đồng nhất cao hơn nhiều so với kính mắt, nhưng kỹ thuật thời đĩ đã đủ để thừa sức chế tạo tốt.
Tuy nhiên điều khiến cho việc chế tạo thành cơng kinh shtieen văn đĩ là do giáo hội. Vào thời kỳ đĩ, mọi ý tưởng chệch hướng với các "quan điểm chính thống Thiên chúa giáo" đều bị xem là tà giáo và phải bị thiêu hủy, đúng theo cả nghĩa đen lẫn nghĩa bĩng !
Ống kính viễn vọng của Lippershey sau đĩ đã tìm được đất dụng võ thực sự trong lĩnh vực quân sự và hàng hải.