Fisika untuk Hiburan 86 (Rotasi): Teleskop Cermin Cair

Parabola yang dibentuk oleh permukaan cairan yang diputar. Dua cairan dengan densitas yang berbeda mengisi ruang sempit di antara 2 lembar plastik transparan. Celah antara kedua lembaran ditutup di bagian bawah, samping dan atas. Seluruh rakitan berputar di sekitar sebuah sumbu vertikal yang melewati pusat.

Teleskop cermin cair adalah teleskop dengan cermin yang dibuat dengan cairan reflektif. Cairan yang paling umum digunakan adalah Merkuri, tetapi cairan lain juga bisa digunakan (misalnya, paduan Galium dengan titik leleh rendah).

Cairan dan wadah teleskop diputar dengan kecepatan konstan di sekitar sebuah sumbu vertikal, yang menyebabkan permukaan cairan mengambil bentuk sebuah paraboloid.

Reflektor parabolik ini bisa berfungsi sebagai cermin utama dari teleskop pemantul. Cairan yang berputar mengambil bentuk permukaan yang sama terlepas dari bentuk wadahnya. Untuk mengurangi jumlah logam cair yang dibutuhkan, dan dengan demikian beratnya, cermin Merkuri yang berputar menggunakan wadah yang sedekat mungkin dengan bentuk parabola yang diperlukan.

Cermin cair bisa menjadi alternatif murah untuk teleskop besar konvensional. Dibandingkan dengan cermin kaca padat yang harus dicor, digerus, dan dipoles, cermin logam cair yang berputar jauh lebih murah untuk diproduksi.

Isaac Newton mencatat bahwa permukaan bebas dari cairan yang berputar membentuk paraboloid melingkar dan oleh karena itu bisa digunakan sebagai teleskop, tetapi Newton tidak bisa benar-benar membangun teleskop itu karena dia tidak memiliki cara untuk menstabilkan kecepatan rotasinya.

Konsep ini dikembangkan lebih lanjut oleh Ernesto Capocci dari Observatorium Napoli pada 1850, tetapi baru pada 1872 Henry Skey dari Dunedin, Selandia Baru membangun teleskop cermin cair laboratorium pertama yang berfungsi.

Kesulitan lain adalah bahwa cermin logam cair hanya bisa digunakan dalam teleskop zenith, yaitu teleskop yang melihat tegak ke atas, sehingga tidak cocok untuk penyelidikan karena teleskop itu tetap menunjuk pada lokasi ruang inersia yang sama (kemungkinan pengecualian untuk aturan ini adalah mungkin adalah untuk teleskop cermin cair luar angkasa, di mana efek gravitasi bumi digantikan oleh gravitasi buatan, mungkin dengan memutar teleskop pada sebuah tambatan yang sangat panjang, atau mendorongnya dengan lembut ke depan dengan roket).

Hanya sebuah teleskop yang terletak di Kutub Utara atau Kutub Selatan yang menawarkan pemandangan ruang angkasa yang relatif statis, meskipun titik beku Merkuri dan keterpencilan lokasi perlu dipertimbangkan. Teleskop radio yang sangat besar sudah ada di Kutub Selatan, tetapi Kutub Utara terletak di Samudra Arktik.

Cermin Merkuri dari Teleskop Zenith Besar di Kanada adalah cermin logam cair terbesar yang pernah dibuat. Cermin ini memiliki diameter 6 meter dan berputar dengan kecepatan sekitar 8,5 putaran per menit.

Cermin dari teleskop cair. Sumber: buku Physics for Entertainment, Book 2, hlm. 60.

Jenis cermin terbaik untuk sebuah teleskop pemantul adalah sebuah cermin parabola, persisnya cermin dengan bentuk permukaan cairan ditampung dalam sebuah bejana yang berputar.

Perancang teleskop bersusahpayah untuk menghasilkan cermin dengan bentuk parabola itu dan menghabiskan waktu bertahun-tahun untuk pembuatannya.

Fisikawan Amerika Wood mengatasi kesulitan itu dengan merancang sebuah cermin cair. Wood memutar Merkuri di dalam bejana bermulut lebar dan memperoleh permukaan parabola ideal yang bisa berfungsi sebagai cermin karena Merkuri memantulkan cahaya dengan sangat baik.

Gambar di atas menunjukkan teleskop yang dipasang dengan baik oleh Wood di dalam bejana yang dangkal.

Anda bisa melihat kedua sabuk penggerak yang digunakan untuk memutar bejana yang berisi Merkuri dan pantulan wajah Wood.

Akan tetapi, teleskop ini, memiliki kekurangan. Sedikit saja sentakan akan mengerutkan permukaan cermin cair dan mendistorsi citra yang dihasilkan. Terlepas dari kesederhanaannya, teleskop Merkuri Wood tidak menemukan aplikasi praktis.

Baik Wood sendiri maupun para fisikawan sezamannya tidak menganggap serius teleskop cermin cair ini. Ada catatan yang ditulis oleh A.G. Webster, seorang kepala departemen fisika dari salah satu universitas Amerika setelah dia melihat perangkat asli ini:
Ding, dong, bel.
Prof ada di dalam sumur.
Apa yang dia masukkan?
Sebuah baskom penuh timah.
Apa yang dia keluarkan?
Hampir tidak ada.

Kepustakaan:
1. Perelman, Y., Physics for Entertainment, Book 2, Shkarovsky, A. (Transl.), Foreign Language Publishing House, Moscow, 1936.
2. Diary Johan Japardi.
3. Berbagai sumber daring.

Jonggol, 15 Agustus 2021

Johan Japardi