{ E. Öpik TK 4 1927 30-35, TK 5 1928 29-32 }

Pikksilm

Pikksilma võib igaüks omale valmistada käepärast olevatest abinõudest: prilliklaasist, suurekstegevast klaasist, papist ja liimist. Säärane pikksilm, andes 10-20-kordset suurendust, võimaldab Kuu mägede, Päikese laikude, Jupitri kaaslaste, kergemate kaksiktähtede ja teiste huvitavate taevaobjektide vaatlemist; valmistamiseks tarvisminevad materjalid maksavad ainult 150-200 marka.

Pikksilm koosneb harilikult järgmistest osadest: 1) objektiivist - vähe kumerast klaasist, mis vaadeldava eseme poole asetatud ja kiiri kogub, sünnitades teatavas, n. n. fokaal-tasapinnas vastava eseme ümberpöördud kujutise; 2) okulaarist - ka kumerast klaasist, kuid palju suurema kumerusega kui objektiiv, - mis silma ette asetatakse ja mille läbi objektiivi fokaal-tasapinnas leiduvat kujutist vaadeldakse; 3) suurest torust, mille ühe otsa külge kinnitatud objektiiv; 4) okulaari torust, mille külge kinnitatakse okulaar, mis suure toru vaba otsa sisse käib ja enam-vähem vabalt liigub, võimaldades silma järele seadmist.

Et antud klaasidest ehitada pikksilma, peame kõige pealt mõlema klaasi - objektiivi ja okulaari - fookuse pikkust, s. o. fokaal-tasapinna kaugust klaasist, määrama. Selleks võtame küllalt pika puust lati, ühe otsa vastu seame loodsuunas klaasi ja suuname Päikese poole; Päikese kujutise klaasi taga püüame paberi peale (musta paberit tuleb eelistada, muidu on kujutis liiga hele); kus kujutis kõige teravam (kõige väiksem), ongi fookus. Märgime ära pliiatsiga fookuse asukoha ja mõõdame pikkuse lati otsast: see ongi fookuse pikkus.

Objektiiviks valime ringi järele (s. t. mitte pikerguse) väljalõigatud prilliklaasi - säärase, mis kaugeltnägemise vea parandamiseks tarvitatakse; klaas peab olema võrdlemisi nõrk, s. t. väikese kumerusega, muidu on fookus liiga lühike. Paremaks fookuse pikkuseks tuleb lugeda objektiivil  75-100  sentimeetrit.

Okulaarina võib tarvitada harilikku suurekstegevat klaasi, fookusega 5-6 sentimeetrit; osta tuleb klaas üksi, ilma pidemeteta.

Olgu objektiivi fookuse pikkus F, okulaari oma - f. Torude pikkuse peab siis nii valima, et keskmine kaugus objektiivist okulaarini oleks umbes F+f; sealjuures peab okulaari toru niipalju liikuma, et okulaari kaugust objektiivist võiks muuta järgmistes piirides: väiksem kaugus F+1/2f suurem F+2f. Selle saavutame, kui suure toru pikkuse valime umbes 1 sentimeeter F-ist väiksemana, okulaari toru pikkuse aga umbes 3f kuni 4f. Pikksilma suurendus võrdub sealjuures suhtega F:f.

Näiteks, kui F= 80 sm, f= 6 sm, on suurendus 13 1/3-kordne; suure toru pikkus võiks olla 79 sm, okulaari toru oma - 20 sm.

Objektiivi - prilliklaasi - läbimõõt on harilikult 43-45 millimeetrit; toru tuleks teha veidi suuremaks, umbes 60-millimeetrilise läbimõõduga. Okulaari läbimõõt oleks 25-30 millimeetrit; okulaari toru läbimõõt on ainult papi paksuse võrra suurest torust kitsam, nii et väike toru vabalt, kuid mitte lõdvalt suure sees saaks liikuda.

Joon. 1

Joon. 2

Joon. 3

1. joon. kujutab meie pikksilma läbilõikes, 2. joon. näitab lähemalt objektiivi kinnitusviisi. Objektiiv A on asetatud papist ringi C sisse, milles vastav avaus seest välja lõigatud; objektini kinnitamiseks kleebitakse mõlemalt poolt kaks paberist ringi peale, mis umbes 3 millimeetri laiuse objektiivi ääreriba katavad; objektiivi, samuti okulaari kleepimine tuleb sündeetikoniga toimetada, kuna muud osad võib kinnitada hariliku liimiga, ka kliistriga. Üks objektiivi kinnitavatest paberiringidest omab 3. joon. näidatud kuju. Osade l abil kleebitakse objektiivi ring papist silindri-kese- B külge (2. joon.), ja kleebitakse veel mitmekordne pabeririba r peale. Silinder B ühes objektiiviga käib suure toru peale (1. joon.), nii et teda igal ajal objektiivi puhastamise otstarbel võib ära võtta. Toru D, samuti ka E tuleb teha 2-3-kordsest papist, Okulaar g kinnitatakse samuti kui objektiiv papist ringi k sisse, viimane papist silindri N [Joonisel on kogemata täht N välja jäänud.] külge, mis omalt poolt toru E peale käib; silinder N peab umbes poole võrra lühem olema okulaari fookuse pikkusest: s. t. umbes 2 ½ - 3 sm pikk. Silindri N külge on väljastpoolt peale kleebitud veel silinder J ringiga Q milles umbes 10-millimeetriline avaus H; selle avause kaugus okulaarist peab olema võrdne okulaari fookusega, see tähendab - umbes 5-6 sentimeetrit; väga täpsalt seda kaugust ei tule võtta. Asetades silm H-i ette, on vaateväli kõige suurem; võiks läbi saada ilma selle avauseta ja silindri J-ta, asetades silm otsekohe okulaari ette, kuid siis on vaateväli võrdlemisi väike.

Joon. 4

Pikksilma valmistamisel tuleb hoolt kanda,  et nii  objektiiv kui ka okulaar seisaksid loodsuunas neid ühendava joonega või toruga; klaase väga täpsalt seada ei ole küll võimalik, ei ole ka tarvis, kuid silmanähtavalt viltu nad ei tohi seista.

Kui toru väga pikk või papp õhuke, võib teda kinnitada puust lati külge, paindumise ärahoidmiseks.

Kleepimisel tuleb silmas pidada,  et liimi  klaaside peale ei satuks: kui see aga ikkagi juhtub - lasta ära kuivada ja siis noateraga eemaldada.

Et nii objektiiv kui okulaar koosnevad meil igaüks ainult ühest klaasist, on n. n. pikksilma kromaatiline (värvi-) viga möödapääsmatu ; kuid et objektiivi fookus on võrdlemisi pikk ja suurendus väike, ei ole see viga väga silmapaistev.

Umbes iga 5-10 müügil oleva prilliklaasi kohta leidub üks, mis pikksilma valmistamiseks ei kõlba; mõnikord võib säärast klaasi juba väliselt ära tunda, nagu mitte-ühetaolisest paksusest, vigadest klaasis jne. Igatahes, kui pikksilm küllalt teravaid kujusid ei anna, tuleb harilikult otsida viga objektiivis ja viimane ümber vahetada.

Taevaobjektide vaatlemisel tuleb üks toru ots toetada aia, seinaääre või teise sarnase asja vastu, et värisemist ära hoida ja sihtimist hõlbustada.

Päikese otsene vaatlemine on võimatu, isegi tumeda klaasi tarvitamine ei ole soovitav - hädaohu pärast, millega säärane vaatlus silmanägemist ähvardab. Kuid Päikesi võib üsna hästi vaadelda, projektides tema kuju valgele paberile, nagu 4. joon. näidatud. Ring M, milles toru läbimõõdu suurune avaus välja lõigatud, on pandud toru etteotsa ; see ring kaitseb pappi P, millele kinnitatud tükk valget paberit, otsese päikesevalguse eest ja võimaldab Päikese kujutist S segamatult vaadelda. Et Päikese kujutis oleks küllalt selge, tuleb okulaari toru umbes 1 ½ sentimeetri võrra välja tõmmata, võrreldes tema normaalse asendiga tähtede vaatlusil, ja papp P joonistuspaberiga asetada umbes 30 kuni 50 sentimeetri kaugusele okulaarist, ristsuunas toruga. Õiged okulaari ja joonistuslehe kaugused võib kõige paremini katsete abil kindlaks määrata.    Sihtida Päikese peale   tuleb   varju järele.

Päikesekell

5. joon. kujutab lihtsama päikesekella sisseseadet. Horisontaalse laua A külge on kinnitatud kõver metallist haru P, mille ülemises õige õhukeseks tehtud otsas leidub väike ringitaoline avaus c; sama otsa peale on kleebitud paberitükk d, avausega c kohal; paberitükk on selleks, et avause c vari laua peal, isegi kaugelt, võimalikult selgesti oleks näha heleda täpikesena. Avause külge on riputatud lood co terava otsaga o, mis peaaegu puutub laua külge. oM  olgu   meridiaani   suund   (kuidas   seda   suunda leida, v. allpool): sellel joonel asuvas täpis a on lauast läbipuuritud avaus; loodiniidi pikendus ca läheb sellest avausest läbi ja on kinnitatud kuskil laua all. Suhe oc:oa oleneb geograafilisest laiusest φ, ja nimelt peab olema oc:oa = tg φ. Näiteks, Tartus on see suhe 1.624, Tallinnas - 1.682. Selle suhte korral on niit ca maakera ehk taeva teljele paralleelne, ja ca varju suund laual oleneb ainult Päikese tunninurgast, olles üks ja sama igal aastaajal, kui  tunni nurk on samasugune. Nurk a, mida moodustab ca poolt  heidetud  vari  meridiaani   suunaga,   on  antud järgmise valemi abil:

kus (φ on geograafiline laius, t - tundide arv enne või peale tõelist keskpäeva. Eestis mõjub geograafiline laius õige vähe a peale, nagu järgmisest tabelist näha :

Joon. 5

Joon. 6

Meridiaani suuna kindlaksmääramine sünnib järgmiselt.

Oletame, et ringikujulise avause c poolt lauale heidetud hele täpp ehk “hele vari" liigub päeva jooksul punktiirjoont RQ mööda (6. joon.); joonistame lauale ringi LFK, mille senter on o, see on c-st allalangeva loodjoone ots. Jälgides "valge varju" liikumist märgime ära täpid, kus see vari parajasti meie poolt, joonistatud ringi lõikab; olgu need täpid K ja L; siis on meridiaani suund joon, mis pooleks lõikab nurka LOK. Parem aeg meridiaanisuuna kindlaksmääramiseks sel viisil on suvise pööripäeva lähedal, umbes 1. juuni ja 10. juuli vahel. Muul ajal tekib Päikese käände muutuvusest sel teel määratud meridiaani suunas väike, kuni umbes 1/8° suurune viga, ehk jälle on Päike liiga madalal (talvel). Tähtis on, et täppide K ja L äratahendamine sünniks ühel ja samal päeval. Ringi KFL raadius peab olema niisugune, et " valge vari" tema peale satuks umbes kell 8-9 (hommikul) ja kella 15-16 (peale lõunat). Ringisid võib olla mitu, igaüks annaks iseseisvalt meridiaani suuna, lõplikult võtame keskmise kõigist niiviisi määratud suundadest.

Päikesekell näitab tõelist päikeseaega; tegelikult tarvitatakse aga kas kohalikku keskmist aega või ametlikku - sooni aega. meil näiteks Ida-Euroopa aega. Kuidas sünnib üleminek nendele ajasüsteemidele, on näidatud kalendri seletuses.

Kui meil mingisugusel kaudsel teel, näiteks Tähetorni ajasignaalide abil, oma kellaõiendus teataval päeval määratud, võime meridiaani suuna kindlaks määrata, ilma et tarvis oleks teha ülalkirjeldatud keerulisemaid vaatlusi ringidega: arvutame nimelt, kui palju peab näitama meie kell tõelisel keskpäeval, ja sel ettearvutatud momendil märgime ära loodjoone co (5. joon.) varju suund - see ongi meridiaani suund. Edaspidi võime juba iseseisvalt määrata oma kellaõiendust päikesekella abil, ilma et oleks vaja telegraafisignaale.

Kui päikesekell lõplikult valmis, võib c-st allarippuvat niiti co teha lühemaks, nii et selle niidi vari enam laua peale ei langeks ja tegemist oleks ainult varjuga, mida heidab niit ca.        

Passaashiriist

Passaashiriistaks nimetavad täheteadlased pikksilma, mille abil vaadeldakse taevakehade läbiminekut teatavast tasapinnast, harilikult meridiaani tasapinnast; määratakse nimelt kella järele meridiaanist läbimineku momenti. Et sel momendil teatavasti täheaeg võrdub vaadeldud tähe otsetõusule, võib viimast teades määrata kellaõiendust täheaja suhtes, ehk ka ümberpöördult - antud kellaõienduse abil arvutada tähe otsetõusu.

Võib aga ehitada passaashiriista ka ilma pikksilmata ; tehti ju sarnaste riistadega, kus paljasilmaga vaadeldi, astronoomilisi vaatlusi vanal ajal.    Õige lihtsa passaashiriista kujutab 1.joonis.

Läbi kahe rõnga on tõmmatud niit AB, mille otsad C ja D, varustatud pommidega, loodjoones allarippuvad; nende otsade asjata kõikumise ärahoidmiseks on nad mahutatud veega täidetud nõudesse. Selge on, et murtud joon CABD asub vertikaalses tasapinnas; asetame viimase nii, et ta ühtuks meridiaani tasapinnaga - ja passaashiriist on valmis.

Et määrata nüüd momenti, mil mõni täht S meridiaanist läbi läheb, asetame aegsasti, umbes 2-3 minutit enne läbimineku momenti, silm kohale V nii, et niidid AC ja BD meile ühel joonel paistaks, see tähendab, et niit AC kaugemal asuvat niiti BD kinni kataks. Tähe niitide joonele lähenedes ootame, kuni  täht  sellele  joonele  asub,   nimelt kuni niidid näivalt tähe kuju pooleks lõikavad, ja märgime üles vastav moment kella järele; see ongi otsitav moment.

Kui täht seenidi lähedal on, nagu S1 tarvitame sihtimiseks niiti AB niidi BD asemel, ja silm paigutame vastavalt madalamasse, V1-sse. Samuti võib vaadelda laua lõunapoolsest otsast, sihtides AG peale, määrates põhjapoolsete tähtede kulminatsiooni (alumise ja ka ülemise) momenti.

Ehitamise juures tuleb hoolt kanda, et vaatluslauda võimalik  oleks  liikumatult kinnitada ja sellega ära hoida vaatlustasapinna igasugust juhuslikku nihkumist. Ka peavad rõngad A ja B liikumatult ja kindlalt laua suhtes kinnitatud olema.

Joon. 1

Soodne pikkus AB on 70 kuni 100 sm, kõrgus AG umbes 1 meeter. Silm tuleb vähemalt 30 sm. lähemast niidist eemal hoida. Et võimaldada vaatlusi pimedas, tuleb tarvitada valget niiti, seda valgustades vaatleja taga asetatud laternaga; siis paistavad meile niidid heledate joontena tumedal öösise taeva tagaseinal.

Et niite meridiaani tasapinda asetada, võib tarvitada Põhjanaela vaatlusi; teatud kellaajal, - tähe-aeg peab selleks umbes tunni aja täpsusega teada olema, - sihime oma niite Põhjanaela

peale, ja parandame siis oma sihti Põhjanaela asimuudi võrra, mis Tähetorni kalendris antud (v. Ihk. 28 ja seletus Ihk. 6), pöörates selleks tervet vaatluslauda nii, et niitide tasapind meridiaani satuks. Siis kinnitame laud liikumatult. Tasapinna orientatsiooni viga, mis võrduks 1/4° asimuudis, tähendaks läbimineku momendis umbes 1 min. suurust viga lõunapoolsetel tähtedel,

kuna seeniti lähedal viga oleks palju väiksem.

Seenitkauguste mõõtmine

Seenitkaugus, või nurk taevakehalt langeva kiire ja vertikaaljoone vahel, on tähtis suurus mõõtvas astronoomias. Mõõtes tähtede seenitkaugust meridiaanis, näiteks meridiaanringiga, võime leida nende tähtede deklinatsiooni, kui vaatluskoha laius tuntud; ehk ümberpöördult, teades tähtede deklinatsioone ja seenitkaugusi meridiaanis, võime määrata oma asukoha geograafilist laiust. Mõõtes tuntud taevakehade seenitkaugust väljaspool meridiaani teataval momendil, võime määrata oma kellaõiendust sel momendil.

Joon. 2

Seenitkauguste mõõtmist umbes 1/50 täpsusega võib saavutada 2. joonisel kujutatud lihtsa riista abil. Joonis kujutab lihtsat nurgamõõtjat, ehk transportiiri, mis kõige paremini puust võib olla. Sentrist O ripub alla lood P; tuleb hoolitseda selle eest, et liikumatult kinnitatud loodi niidi ots O täpsalt asuks kraadidesse jaotatud kaare sentris. Transportiiri otsa on kinnitatud kaks sihingut D ja C, milles väljalõigatud ringid nii, et nende sentreid ühendav joon DC täpsalt paralleelne oleks transportiiri alg-diameetrile AB. Vaatlejapoolse, ehk 0° jaotuse poolse ringi D läbimõõt võib veidi teisest ringist väiksem olla, kuid mitte liiga: vaatlejale peab temale lähemal olev ring D alati suuremana paistma kui C. Pimedas vaatlemiseks võib sihingud valge paberiga ümber kleepida ja vaatleja tagant valgustada.

Sihime nüüd mõne tähe S peale nii, et ring C paistaks ringi D keskel (konsentriliselt), ja täht - mõlema ringi sentris. Kui see saavutatud, surume kohe sõrmega loodi niit vastu transportiiri äärt: kraadide arv, mida niit näitab, ongi tähe seenitkaugus.        ,

Loodi kõikumiste ärahoidmiseks võib transportiir veidi viitu hoida, et niit kergelt õõruks vastu selle äärt.

Päikese peale otsekohe sihtida küll ei saa; sihtida tuleb varju järele: et ring D asuks täpsalt heleda ringi keskel, mida viskab ring C.

Kohane transportiir oleks umbes 30 sm. läbimõõduga; sarnase võib kergesti ka ise valmistada vineerist, hoolega kraadijaotusi peale kandes.