Зміст

Вступ

Історія перших оптичних спостережень

Висновок

Література

Вступ

Важко сказати, хто перший винайшов телескоп. Відомо, що ще древні стародавні вживали, використовували збільшувальні стекла. Дійшла до нас і легенда про те, що нібито Юлій Цезарь під час набігу на Британію з берегів Галії розглядував|розглядав| в підзорну|дозорну| трубу туманну британську землю|грунт|. Роджер Бекон, один з найбільш чудових ученных| і мислителів XIII століття|віку|, він винайшов таку комбінацію лінз, за допомогою якої віддалені предмети при розгляді їх здаються|видаються| близькими.

Чи так це було насправді - невідомо. Безперечно, проте|однак|, що на самому початку XVII століття|віку| в Голландії майже одночасно про винахід підзорної|дозорної| труби заявили трьох оптиків - Ліпперсгей, Мециус і Янсен. Розповідають|розказують, що ніби то діти одного з оптиків, граючи з|із| лінзами, випадково розташували дві з|із| них так, що далека дзвіниця раптом здалася|показалася| близькою. Як би там не було|як би то не було|, до кінці 1608 року перші підзорні|дозорні| труби були виготовлені і чутки про ці нові оптичні інструменти швидко поширилися|розповсюджувалися| по Европе.

У Падує в цей час вже користувався широкою популярністю Галілео Галілей, професор місцевого університету, красномовний оратор|промовець| і пристрасний|палкий| прихильник|прибічник| учення|вчення| Коперника. Почувши про новий оптичний інструмент вирішив власноручно побудувати|спорудити| підзорну|дозорну| трубу. Сам він розповідає|розказує| про це так: «Місяців десять|десятеро| тому стало відомо, що якийсь|деякий| фламандець побудував|спорудив| перспективу, за допомогою якої видимі предмети, далеко розташовані|схильні| від очей, стають виразно|чіткий| помітні|розрізняти|, неначе|наче| вони знаходяться|перебувають| поблизу. Це і було причиною, по якій я звернувся|обертався| до дослідження|вишукування| підстав і засобів|коштів| для винаходу схожого інструменту. Незабаром після|потім| цього, спираючись|обпиратися| на вчення про заломлення, я спіткав суть справи і спочатку виготовив свинцеву трубу, на кінцях якої я помістив два оптичні стекла, обидва плоских з одного боку, з іншого боку одне скло опукло-сферичне, інше увігнуте|угнуте|».

Цей первісток телескопічної техніки давав збільшення всього в три рази. Пізніше за Галілео удалося побудувати|спорудити| досконаліший|довершений| інструмент, що збільшує в 30 разів. І тоді, як пише Галілей «залишивши справи|речі| земні, я звернувся|обертався| до небес».

1. Історія перших оптичних спостережень

7 січня 1610 року назавжди залишиться пам'ятною датою в історії людства. Увечері цього дня Галілей вперше|уперше| направив|скеровував| побудований|спорудити| ним телескоп на небо|піднебіння|. Назва «телескоп» була привласнена новому інструменту за рішенням італійської Академії наук. Він побачив те, що передбачати заздалегідь|наперед| було неможливо. Луна, поцяткована горами і долинами, виявилася миром|світом|, схожим хоч би|хоча би| по рельєфу із|із| Землею|грунтом|. Планета Юпітер з'явилася перед очима здивованого Галілея крихітним диском, довкола|навколо| якого зверталися|оберталися| чотири незвичайні|незвичні| зірочки - його супутники. Картина ця в мініатюрі нагадувала Сонячну систему за уявленням Коперника. При спостереженнях в телескоп планета Венера виявилася схожою на маленький місяць. Вона міняла|замінювала| свої фази, що свідчило про її звернення|звертання| довкола|навколо| Сонця. На самому Сонці (помістивши перед очима темне скло) Галілей побачив чорні плями, спростувавши тим самим загальноприйняте вчення Арістотеля про «недоторканну чистоту небес». Ці плями зміщувалися по відношенню до краю сонця, з|із| чого Галілей зробив правильний вивід|виведення| про обертання Сонця довкола|навколо| осі.

У темні прозорі ночі у полі зору галілеївського телескопа було видно|показний| безліч зірок, недоступних неозброєним оку. Деякі туманні плями на нічному небі|піднебінні| виявилися скопищами|скупченнями| зірок, що слабо світяться. Великими зборами|зібраннями| скупчено розташованих|схильних| зірочок опинився і Молочний шлях - білувата, така, що слабо світиться смуга, що опоясувала|оперезала| все небо|піднебіння|.

Недосконалість першого телескопа перешкодила Галілею розгледіти|розглядати| кільця Сатурну. Замість кілець він побачив по оді сторони Сатурну два якихось дивних придатка.

Відкриття|відчиняти| Галілея поклали початок телескопічної астрономії. Але|та| його телескопи (малюнок 1), утвердившие| остаточний новий коперническое| світогляд, були дуже не досконалі|довершені|.

Вже за життя Галілея їм на зміну прийшли телескопи декілька іншого типа|типу|. Винахідником нового інструменту був вже знайомий нам Іоган Кеплер. У 1611 році в трактаті «Діоптрика» Кеплер дав опис телескопа, що складався з двох двоопуклих лінз. Сам Кеплер, будучи типовим астрономом - теоретиком, обмежився лише описом схеми нового телескопа, а першим, хто побудував|спорудив| такий телескоп і спожив його для астрономічних цілей, був єзуїт Шейкер, опонент Галілея в їх гарячих спорах про природу сонячних плям.

Галілей виготовив трубу із|із| збільшенням в 30 разів. Ця труба мала довжину 1245 мм; об'єктивом у неї була опукла|випукла| лінза, діаметром в 53,5 мм; плосковогнутый| окуляр мав діаметр в25| мм. Труба із|із| збільшенням в 30 разів була кращою з труб Галілея; вона до цих пір зберігається в музеї у флоренції. При її допомозі Галілей зробив всі свої телескопічні відкриття|відчиняти|.

Галілей відкрив|відчиняв| на Луне гори і гірські|гірничі| ланцюги|цепи|, а також декілька темних плям, які назвав|накликав| морем. При першому ж знайомстві з|із| поверхнею Луни Галілео кинулася в очі досвідчена обставина: поверхня Луни здавалася|видавалася| схожої на поверхню Землі|грунту| - на місячній поверхні (як і на земній) опинилися і великі гори, і гірські|гірничі| ланцюги|цепи|, і морить, і долини. Галілей перший час передбачав|припускав| присутність на Луне води (у морях) і атмосферної оболонки.

В кінці|наприкінці| 1609 і на початку 1610 років Галілей досліджував за допомогою телескопа різні небесні об'єкти, у тому числі молочний Шлях. Арістотель вважав Молочний Шлях за атмосферне явище. Але|та| в телескоп Галілей відразу побачив, що сяяння|сяйво| Молочного Шляху викликається|спричиняє| незліченно скупчено розташованими|схильними| зірочками. Таким чином, Молочний шлях виявився скупченням зірок, тобто явищем космічним, а зовсім не атмосферним.

Дивовижне відкриття|відчиняти| зробив Галілей, спостерігаючи на початку січня 1610 року планету Юпітер.

Зберігся журнал|часопис| спостережень Галілея, якого він зачав|починав| регулярно вести з 7 січня 1610 року. 7 січня він побачив біля Юпітера три світлі зірочки; дві знаходилися|перебували| на схід від Юпітера, а третя - до заходу. 8 січня він знову направив|скеровував| свою трубу на Юпітер. І що ж? Розташування зірочок змінилося. Всі три зірочки поміщалися тепер на захід від планети і ближче одна до іншої, чим в попереднє спостереження. «Вони, - пише Галілей в «Зоряному віснику», - по колишньому стояли на одній прямій лінії, але|та| вже були розділені собою рівними проміжками». 9 січня було видно|показний| тільки|лише| дві, і обидві вони знаходилися|перебували| на схід від Юпітера.

13 січня Галілей побачив вже чотири зірочки біля Юпітера; потім всі чотири зірочки він знову спостерігав 15,19|, 20, 21, 22 і 26 січня і остаточно запевнився|увіряв| в тому, що він зробив абсолютно|цілком| несподіване|неочікуване| відкриття|відчиняти|: встановив існування чотирьох супутників планети Юпітер. Цих супутників Галілей вирішив назвати|накликати| «світилами Медічи», присвятивши своє відкриття|відчиняти| герцогові Тосканському Козімо II Медічи.

У жовтні 1610 року Галілей зробив нове сенсаційне відкриття|відчиняти|: він відмітив|помітив| фази Венери. Галілей був упевнений, що Венера має фази і ніскільки|аніскільки| не був здивований, що їх побачив. До кінця 1610 року відноситься ще одне чудове відкриття|відчиняти|: Галілей угледів на диску Сонця темні плями. Ці п'ята приблизно в теж|також| час побачили та інші: англійський математик Гарріот (1560 - 1621), голландський астроном Іоганн Фабріций (1587 - 1615) і єзуїт Христофор Шейнер (1575 - 1650).

Фабріций перший оповістив учений світ про своє відкриття|відчиняти|, видавши на латинській мові|язиці| брошуру «Розповідь|оповідання| про плями, спостереженнях про Сонце, і їх переміщення, що здається|видається|, разом з Сонцем». У цій брошурі автор стверджує, що вперше|уперше| відмітив|помітив| пляму на диску Сонця 9 березня 1611 року. Після|потім| декількох днів спостережень пляма зникла на західному краю сонячного диска, а тижнів за два знову з'явилося|появлялося| на східному. З|із| цих спостережень Фабріций уклав, що пляму здійснює|скоює| звернення|звертання| довкола|навколо| Сонця. Незабаром, проте|однак|, він зрозумів, що переміщення плями по сонячному диску тільки|лише| здається|видається|, і що насправді само Сонце обертається довкола|навколо| осі.

Герріот побачив три чорні плями на сонячному диску 1 грудня 1610 року. Нарешті|урешті|, єзуїт Христофор Шейнер побачив сонячні плями в 1611 році, але|та| не поспішав|квапився| з|із| публікацією свого несподіваного|неочікуваного| відкриття|відчиняти|.

Відкриття|відчиняти| Галілея порівнювали з|із| відкриттям|відчиняти| Америки; писали, що поточне століття|сторіччя| буде по праву гордиться відкриттям|відчиняти| «нових небес». Ім'я Галілея прославлялося в багаточисельних|численних| листах, на честь його складалися|вигадували| оди. Він зробив в короткий час найзнаменитішим ученим Европи. Галілей демонстрував в телескоп небесні об'єкти багатьом своїм співгромадянам і випадковим відвідувачам|візитерам|.

Зауваження Галілея щодо|відносно| природи Луни і щодо|відносно| місячних гір і гірських|гірничих| ланцюгів|цепів| і зроблені ним виміри|вимірювання| висот місячних гір показують, що він стояв на точці зору Коперника і Бруно. З|із| читання «Зоряного вісника» читачі могли вивести тільки|лише| такий висновок|ув'язнення|, що Галілей, на підставі своїх телескопічних спостережень, вважає Луну за схожу за своєю природою із|із| Землею|грунтом|.

З точки зору|з погляду| церкви це пахло єрессю, оскільки|тому що| йшло в розріз з|із| освітлюючою церквою ідеєю Арістотеля про категоричний відмінність «земного» і « небесного». У свою трубу Галілей не один раз спостерігав «попелясте світло» молодої Луни; він, як за століття|сторіччя| до цього і Леонардо да Вінчі, пояснив|тлумачив| абсолютно|цілком| правильно явище попелястого світла тим, що темна частка|частина| поверхні місяця в цей час освітлює світлом Сонця, відображеним|відбивати| від земної поверхні. Галілей використовував своє пояснення в чисто коперническом| дусі як сильний аргумент на користь тієї пропозиції|речення|, що і зама| Земля|грунт|, подібно до інших планет, є|з'являється| світилом. Галілей так і пише: «За допомогою доказів і природничонаукових виводів|виведень| ми стократно підтвердили, що Земля|грунт| рухається|суне|, як планета, і перевершує Луну блиском свого світла». Подібний висновок|ув'язнення| вів прямо до порушення основного положення|становища| учення|вчення| Коперника, що Земля|грунт| - одна з планет, що звертаються|обертаються| довкола|навколо| Сонця. Учені різних таборів, що читали «Зоряний вісник», добре це розуміли. Ось чому|от чому| «Зоряний вісник» одними читався із|із| захопленням|захватом|, іншими - з|із| відразою|відвертанням|, як книга єретична, осоружна|противна| церковній традиції і фізиці Арістотеля. Кажучи про супутники Юпітера. Галілей також відкрито|відчиняти| заявляє себе коперниканцем|.

Проти|супроти| відкриттів|відчиняти|, описаних в «Зоряному віснику», посипалися друкарські заперечення. Німецький астролог Мартін Хорки написав брошуру під заголовком: «Дуже короткий похід проти|супроти| «Зоряного вісника»». Це добуток|твір| - куховаріння астролога, пройнятого вірою в свою «науку» і що не бажав «вірити галилеевой| трубі», оскільки|тому що| «труби породжують ілюзії». Супутники Юпітера придумані|вигадувати| Галілеєм, затверджував|стверджував| Хорки, «для задоволення ненаситної його жадності до золота».

Інший опонент - італієць Коломбе - послав|надіслав| Галілею цілий трактат, де між іншим заперечував проти|супроти| місячних гір і взагалі проти|супроти| всякого|усякого| роду піднесень|підвищень| і поглиблень на місяці. На думку Коломбе, що спостерігалося Галілеєм на місяці пропасти і западини заповнені якоюсь абсолютно|цілком| прозорою кристалічною речовиною. Таким чином, Луна все-таки представляє|уявляє| собою точну сферу, як і передбачав|припускав| «великий вчитель|учитель| Арістотель».

Флорентінец Франчесько Сицци теж|також| випустив памфлет проти|супроти| «Зоряного вісника», де звів спори про нові несподівані|неочікувані| відкриття|відчиняти| Галілея до чисто богословських тонкощів. Так, Сицци заявляє, що в другій книзі Моісея|Мойсея| і в четвертому розділі книги пророка Захарії ніби то міститися|утримуватися| вказівки, що число планет на небі|піднебінні| рівне семи. Число сім взагалі є|з'являється| символом досконалості, наприклад, в голові людини - сім «отворів» (два вуха, два очі, дві ніздрі і один рот). Аналогічно бог створив сім планет: дві «добродійні» - Юпітер і Венеру, дві «шкідливі» - Марс і Сатурн, дві що є|з'являються| «світилами» - Сонце і Луну, і одну «байдужу» - Меркурій. Звідси Сицци робить|чинить| вивід|виведення|: ніяких|жодних| нових планет (тобто супутників Юпітера) не може бути, а Галілей з|із| його трубою грубо помилився.

Такі були аргументи тодішніх учених. Проте|однак| відкриття|відчиняти| Галілея скоро|швидко| були підтверджені. Існування супутників юпітера констатував Іоган Кеплер. Він описав свої спостереження в невеликій брошурі на латинській мові|язиці|: «Розповідь|оповідання| Іоганна Кеплера про його спостереження чотирьох супутників Юпітера, яких флорентійський математик Галілей по праву відкриття|відчиняти| назвав|накликав| Медічеськимі світилами». Кеплер спостерігав в досить посередню трубу. Кілька разів на початку вересня 1610 року Кеплер ясно бачив то два, то трьох супутників Юпітера, але|та| в спостереженні четвертого не був упевнений. У листопаді 1610 року Пейреськ у Франції теж|також| регулярно, як і Галілей, почав|став| спостерігати супутників Юпітера, задавшись метою|ціллю| скласти таблиці їх руху. У спостереженнях йому допомагали Готье і Гассенді. Таблиць, проте|однак|, їм скласти не удалося, оскільки|тому що| спостереження їх були недостатньо точні.

Галілею хотілося підтвердити зроблені їм телескопічні відкриття|відчиняти|, відвівши безглузді звинувачення|обвинувачення| його в тому, що він все це просто придумав|вигадував|. Незабаром йому це удалося. Римська колегія підтвердила з|із| деякими, дуже незначними обмовками|застереженнями| дійсність телескопічних відкриттів|відчиняти| Галілея. Батьки-єзуїти римської колегії самі спостерігали вельми|дуже| ретельно і старанно, записи і креслення їх спостережень юпитеровых| супутників збереглися і були опубліковані в міланському виданні вигадувань|творів| Галілея. Таким чином, в запеклій боротьбі між ученими-новаторами і ученими-схоластами, що займав|позичав| положення|становище| Арістотеля, переміг Галілей. Але|та| його перемога над упертими|впертими| противниками|супротивниками| створила йому безліч ворогів серед учених схоластичного табору. Католицька церква всіляко підтримувала учення|вчення| Арістотеля, так що друкарські виступи|вирушання| Галілея проти|супроти| останнього розцінювалося його противниками|супротивниками| як випад проти|супроти| церкви і загальноприйнятого тоді церковного миро| уявлення|вистави|. Боротьба Галілея за нову науку, за новий коперническое| світогляд зачалася|починала|. У подальші|наступні| роки ця боротьба ще більш розвернулася і загострилася|загостряла|.

Розгледимо оптичні схеми і принцип дії галілеївського і кеплеровского телескопів. Лінза А, звернена до об'єктиву спостереження, називається об'єктивом, а та лінза В, до якої прикладає своє око спостерігач - окуляром. Якщо лінза товще посередині, чим на краях, вона називається збірною або позитивною, інакше - розсіюючою або негативною. У телескопі самого Галілея об'єктивом служила плосковыпуклая лінза, а окуляром - плосковогнутая. По суті, галілеївський телескоп був прообразом сучасного театрального бінокля, в якому використовуються двоопуклі і двоввігнуті лінзи в телескопі Кеплера і об'єктив і окуляр були позитивними двоопуклими лінзами.

Уявимо собі просту двоопуклу лінзу, сферичні поверхні якої мають однакову кривизнукривину. Прямі, що сполучають з'єднують центри цих поверхонь, називаються оптичною віссю лінзи. Якщо на таку лінзу падають промені, що йдуть паралельно оптичній осі, вони, заломлюються в лінзі, збираються в точці оптичної осі, званому фокусом лінзи. Відстань від центру лінзи до її фокусу називають фокусною відстанню.

Чим більше фокусне кривизна|кривина| поверхонь збірної|збиральної| лінзи, тим менше її фокусна відстань. У фокусі такої лінзи завжди виходить дійсне зображення предмету.

Інакше поводяться розсіюючі, негативні|заперечні| лінзи. Падаючий на них паралельно оптичній осі пучок вони розсіюють і у фокусі такої лінзи сходяться не самі промені, а їх продовження. Тому розсіюючі лінзи мають, як то кажуть, уявний фокус і дають уявне зображення.

На малюнку 2 показаний хід променів в галілеївському телескопі. Оскільки небесні світила, практично кажучи, знаходяться «в нескінченності», те зображення їх виходять у фокальній плоскості, тобто в плоскості, що проходить через фокус F і перпендикулярній до оптичної осі. Між фокусом і об'єктивом Галілей помістив розсіюючу лінзу, яка давала уявне, пряме збільшення зображення MN.

Головним|чільним| недоліком|нестачею| галілеївського телескопа було дуже мале поле зору - так називають кутовий поперечник кружка|гуртка| неба|піднебіння|, видимого в телескоп. Через це наводити телескоп на небесне світило і спостерігати його Галілею було дуже важко. З цієї ж причини галілеївські телескопи після смерті їх винахідника в астрономії не уживалися і за їх релікт можна вважати сучасні театральні біноклі.

У кеплеровском| телескопі (малюнок 3) зображення CD| виходить дійсне, збільшене і перевернене. Остання обставина, незручна при спостереженнях земних предметів в астрономії неістотно|несуттєвий|, - адже в космосі немає якогось абсолютного верху або низу, а тому небесні тіла не можуть бути повернені телескопом «вверх ногами|догори ногами|».

Перше з|із| двох головних|чільних| переваг телескопа - це збільшення точки зору, під яким бачимо небесні об'єкти. Людське око здатне|здібне| окремо|нарізно| розрізняти дві частки|частини| предмету, якщо кутова відстань між ними не менше однієї хвилини дуги. Тому, наприклад, на Луне неозброєне око розрізняє тільки|лише| крупні деталі, поперечник яких перевищує 100 км. У сприятливих умовах, коли Сонце затягнуте хмарним серпанком, на його поверхні удається розгледіти|розглядати| найбільші з|із| сонячних плям. Ніяких|жодних| інших подробиць|докладності| неозброєним оком на небесних тілах не видно|показний|. Телескоп же збільшує точка зору в десятки і сотні разів.

Друга перевага телескопа в порівнянні з оком полягає в тому, що телескоп збирає значно більше світла, чим зіниця людського ока, що має навіть в повній|цілковитій| темноті|темряві| діаметр не більше 8 мм. Очевидне, що кількість світла, що збирається телескопом, в стільки раз більш того|більше того| кількості, яка збирає око, в скільки майдан|площа| об'єктиву більше майдану|площі| зіниці. Інакше кажучи, це відношення|ставлення| дорівнює відношенню|ставленню| квадратів діаметрів об'єктиву і зіниці.

Виснвок

Зібране телескопом світло виходить з|із| його окуляра концентрованим світловим пучком. Найменший його перетин називається вихідною зіницею. Біля|в| галілеївської труби вихідної зіниці немає. По суті, вихідна зіниця - це зображення об'єктиву, що створюється окуляром. Можна довести, що збільшення телескопа (тобто|цебто| збільшення точки зору в порівнянні з неозброєним оком) дорівнює відношенню|ставленню| фокусної відстані об'єктиву до фокусної відстані окуляра. Здавалося б, можна досягти будь-яких збільшень. Теоретично це так, але|та| практично все виглядає інакше. По-перше, ніж збільшення, що більше вживається|використовує| в телескопі, тим менше його поле зору. По-друге, із|із| зростанням|зростом| збільшення стають все помітнішими за рух повітря. Неоднорідні повітряні струмені розмазують, псують зображення і інколи|іноді| те, що видно|показний| при малих збільшеннях, пропадає для великих. Нарешті|урешті|, чим більше збільшення, тим блідіше, тьмяніше зображення небесного світила (наприклад, Місяці). Інакше кажучи, із|із| зростанням|зростом| збільшення хоча і видно|показний| більше подробиць|докладності| на Місяці, сонці і планетах, та зате зменшується поверхнева|зверхня| яскравість їх зображень. Є і інші перешкоди, що заважають|мішають| застосовувати дуже великі збільшення (наприклад, в тисячі і десятки тисяч разів). Доводиться шукати деякий оптимум і тому навіть в сучасних телескопах, як правило, найбільші збільшення не перевершують декількох сотень разів.

При створенні|створінні| телескопів з часів Галілея дотримуються наступного|слідуючого| правила: вихідна зіниця телескопа не має бути більше зіниці спостерігача. Легко зміркувати, що інакше частина світу, зібраного|повизбирувати| об'єктивом, буде марно втрачена|загубити|. Дуже важливою|поважною| величиною, що характеризує об'єктив телескопа, є|з'являється| його відносний отвір, тобто|цебто| відношення|ставлення| діаметру об'єктиву телескопа до його фокусної відстані. Світлосилою об'єктиву називається квадрат відносного отвору телескопа. Чим «светосильнее|» телескоп, тобто чим більше світлосила його об'єктиву, тим більше яскраві зображення об'єктів він дає. Кількість же світла, що збирається телескопом, залежить лише від діаметру його об'єктиву (але|та| не від світлосили). Із-за явища, що іменується в оптиці дифракцією, при спостереженнях в телескопи яскраві зірки здаються|видаються| невеликими дисками, оточеними декількома концентричними веселковими|райдужними| кільцями. Зрозуміло, до справжніх|даних| дисків зірок дифракційні диски ніякого|жодного| відношення|ставлення| не мають.

Таке було скромний початок «Чемпіонату» телескопів, що розвернувся пізніше, - тривалої боротьби за удосконалення цих головних|чільних| астрономічних інструментів.

1 Література.

Дагаєв М. М., Чаругин Ст|ст.| М. Астрофізика. - М.: Освіта, 1988.

Кабардін о.Ф. Фізика. - М.: Освіта, 1988.

Рябов Ю. А. Двіженіє небесних тіл. - М.: Наука, 1988.

Симоненко А. Н. Астероїди або тернисті шляхи|дороги| досліджень. - М.: Наука, 1985.