Історія виникнення телескопа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

1. Історія виникнення телескопа

2. Оптичні телескопи

3. Радіотелескопи

4. Космічні телескопи

5. Що можна побачити в телескоп?

6. Як обрати телескоп?

Список використаних джерел

Вступ

Телескоп - прилад, призначений для спостереження небесних світил. Існують телескопи для всіх діапазонів електромагнітного спектра: оптичні телескопи, радіотелескопи, рентгенівські телескопи, гамма-телескопи. Крім того, детектори нейтрино часто називають нейтрино телескопами. Також, телескопами можуть називати детектори гравітаційних хвиль.

Оптичні телескопічні системи використовують в астрономії (для спостереження за небесними світилами), в оптиці для різних допоміжних цілей. Також, телескоп може використовуватися в якості зорової труби , для вирішення завдань спостереження за віддаленими об'єктами. Найперші креслення найпростішого лінзового телескопа були виявлені в записах Леонардо да Вінчі. Побудував телескоп у 1608 Ханс Ліпперсхей . Також створення телескопа приписується його сучаснику Захарію Янсен .

телескоп спостереження небесний світило

1. Історія виникнення телескопа

Роком винаходу телескопа, а вірніше зорової труби, вважають 1608, коли голландський майстер Іоанн Ліпперсгей продемонстрував свій винахід у Гаазі . Тим не менш у видачі патенту йому було відмовлено, в силу того, що й інші майстри, як Захар Янсен з Мідделбурга і Якоб Метіус з Алкмара, вже володіли примірниками підзорних труб, а останній невдовзі після Ліпперсгея подав у Генеральні штати (голландський парламент ) запит на патент.

Пізніша дослідження показало, що, ймовірно, підзорні труби були відомі раніше, в «Додатках в Вітеллія», опублікованих в 1604 р. Кеплер розглянув хід променів в оптичній системі, з двоопуклою і двоввігнутою лінзами. 

Найперші креслення найпростішого лінзового телескопа (причому як однолінзового, так і двохлінзового) були виявлені ще в записах Леонардо да Вінчі датованих 1509-м роком. 

Першим, хто направив зорову трубу в небо, перетворивши її в телескоп, і отримав нові наукові дані став Галілей . У 1609 він створив свою першу зорову трубу з триразовим збільшенням. 

У тому ж році він побудував телескоп з восьмиразовим збільшенням довжиною близько півметра. Пізніше ним було створено телескоп, який давав 32-кратне збільшення: довжина телескопа була близько метра, а діаметр об'єктиву - 4,5 см.

Це був дуже недосконалий інструмент, тим не менше з його допомогою Галілей зробив ряд відкриттів.

Назва «телескоп» запропонував у 1611 грецький математик Джованні Демізіані для одного з інструментів Галілея , показаному на банкеті в Академії деї Лінчеї . 

Сам Галілей використовував для своїх телескопів латинський термін perspicillum.

2.Оптичні телескопи

Телескоп представляє собою трубу, встановлену на монтуванні, забезпечену осями для наведення на об'єкт спостереження і стеження за ним. Візуальний телескоп має об'єктив і окуляр.

Задня фокальна площина об'єктиву суміщена з передньою фокальною площиною окуляра. У фокальну площину об'єктива замість окуляра може поміщатися фотоплівка або матричний приймач випромінювання . 

У такому випадку об'єктив телескопа, з точки зору оптики, є фотооб'єктивом. Телескоп фокусується за допомогою фокусера (фокусувального пристрою).

За своєю оптичною схемою більшість телескопів поділяться на:

- Лінзові ( рефрактори або діоптричні) - в якості об'єктива використовується лінза або система лінз.

- Дзеркальні ( рефлектори або катоптричні) - в якості об'єктива використовується увігнуте дзеркало.

- Дзеркально-лінзові телескопи (катадіоптричні) - в якості об'єктива використовується сферичне дзеркало, а лінза, система лінз або меніск служить для компенсації аберацій. Крім того, для спостережень Сонця професійні астрономи використовують спеціальні сонячні телескопи , що відрізняються конструктивно від традиційних зоряних телескопів.

Характеристики оптичних телескопів

Оптичний телескоп - це афокальна система ( оптична сила дорівнює нулю), що складається з об'єктиву і окуляра . 

Телескоп збільшує видимий кутовий розмір і видиму яскравість спостережуваних об'єктів. 

Основними параметрами, які визначають інші характеристики телескопа, є: діаметр об'єктива ( апертура ) і фокусна відстань об'єктива.

- Роздільна здатність залежить від апертури. 

Визначається за формулою

r=140/D,

де r - кутова роздільна здатність в кутових секундах, а D - діаметр об'єктива в міліметрах.

- Оптичне збільшення визначається відношенням

G=F/f, де F і f - фокусні відстані об'єктива та окуляра.

- Діаметр поля зору телескопа S (size of visible sky field-розмір видимого поля неба). Дослідним шляхом встановлено, що діаметр поля зору телескопа, виражений у мінутах дуги, залежить від застосованого збільшення, S=2000/G.

- Відносний отвір телескопа A - це відношення діаметра об'єктива телескопа D до його фокусної відстані F, де D і F виражаються в міліметрах,

A=D/F=1/?=?^-1.

- Світлосила телескопа

?, ?=F/D=1/A=A^-1.

Відносний отвір телескопа A і світлосила ? є важливою характеристикою об'єктива телескопа. Це зворотні один одному величини. Чим більше світлосила - тим менший відносний отвір, і відповідно формується яскравіше зображення у фокальній площині об'єктива телескопа. Але при цьому виходить менше збільшення, яке дає даний об'єктив.

- Проникаюча сила (оптична сила) m - зоряна величина найбільш слабких зірок, видимих з допомогою телескопа при спостереженні в зеніті . Для візуального телескопа може бути оцінена за формулою Боуена

m=3+2.5lgD+2.5lgG.

Або ж за спрощеною формулою,

m=2.1+5lgD.

Проникаюча сила рефлекторів на 1-2 m вище, ніж у рефракторів. 

Проникаюча сила телескопа сильно залежить від якості оптики, яскравості неба, прозорості атмосфери і її спокою. 

Рівень і тип оптичних спотворень (аберацій) залежить від конструкції телескопа, і фізичних властивостей його оптичних компонентів - лінз, дзеркал, призм і скляних коректорів.

Лінійні розміри діаметрів дисків Сонця і Місяця в фокальній площині об'єктива телескопа обчислюються за формулою

l=F(30/3440),

де l - діаметр диска Сонця у фокусі в міліметрах, а F - фокусна відстань об'єктива у міліметрах.

- Масштаб фотонегативів чи матриці

u=3440/F ,

де u - масштаб в кутових мінутах на міліметр ('/ мм), а F - фокусна відстань об'єктива у міліметрах. 

Якщо відомі лінійні розміри матриці, її роздільна здатність і розмір її пікселів, то тоді звідси можна обчислити роздільну здатність цифрового знімка в кутових мінутах на піксель.

3. Радіотелескопи

Для дослідження космічних об'єктів в радіодіапазоні застосовують радіотелескопи. 

Основними елементами радіотелескопів є приймаюча антена і радіометр 

- чутливий радіоприймач, та приймаюча апаратура.

Оскільки радіодіапазон набагато ширший оптичного, для реєстрації радіовипромінювання використовують різні конструкції радіотелескопів, в залежності від діапазону.

У довгохвильовій області (метровий діапазон; десятки і сотні мегагерц ) використовують телескопи складені з великої кількості (десятків, сотень або, навіть, тисяч) елементарних приймачів, зазвичай диполів. Для більш коротких хвиль (дециметровий і сантиметровий діапазон; десятки гігагерц) використовують напів-або повноповоротні параболічні антени. Крім того, для збільшення роздільної здатності телескопів, їх об'єднують в інтерферометри . При об'єднанні кількох одиночних телескопів, розташованих у різних частинах земної кулі, в єдину мережу, говорять про радіоінтерферометрію з наддовгою базою (РНДБ). Прикладом такої мережі може слугувати американська система VLBA ( Very Long Baseline Array). З 1997 по 2003 рік функціонував японський орбітальний радіотелескоп HALCA ( Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy), включений в мережу телескопів VLBA, що дозволило істотно поліпшити роздільну здатність всієї мережі.

4. Космічні телескопи

Земна атмосфера добре пропускає випромінювання в оптичному (0,3-0,6 мкм ), ближньому інфрачервоному (0,6 - 2 мкм) і радіодіапазоні (1 мм - 30 м ). Вже в ближньому ультрафіолетовому діапазоні зі зменшенням довжини хвилі прозорість атмосфери сильно погіршується, внаслідок чого спостереження в ультрафіолетовому, рентгенівському і гамма діапазонах стають можливими тільки з космосу. Винятком є реєстрація гамма-випромінювання надвисоких енергій, для якого підходять методи астрофізики космічних променів : високоенергійні гамма-фотони в атмосфері породжують вторинні електрони, які реєструються наземними установками. Прикладом такої системи може служити телескоп CACTUS.

В інфрачервоному діапазоні також сильне поглинання в атмосфері, проте, в області 2-8 мкм є деяка кількість вікон прозорості (як і в міліметровому діапазоні), в яких можна проводити спостереження. Крім того, оскільки велика частина ліній поглинання в інфрачервоному діапазоні належить молекулам води , інфрачервоні спостереження можна проводити в сухих районах Землі (зрозуміло, на тих довжинах хвиль, де утворюються вікна прозорості у зв'язку з відсутністю води). 

Прикладом такого розміщення телескопа може служити South Pole Telescope, встановлений на південному географічному полюсі, що працює в субміліметровому діапазоні.

У деяких випадках вдається вирішити проблему атмосфери підйомом телескопів чи детекторів в повітря на літаках або стратосферних балонах .

Але, найбільші результати досягаються з винесенням телескопів у космос. Космічна астрономія - єдиний спосіб отримати інформацію про всесвіт у короткохвильовому і, здебільшого, в інфрачервоному діапазоні; спосіб поліпшити роздільну здатність радіоінтерферометрів.

Оптичні спостереження з космосу не настільки привабливі в світлі сучасного розвитку адаптивної оптики , що дозволяє сильно знизити вплив атмосфери на якість зображення, а також дорожнечу виведення на орбіту телескопа з дзеркалом, яке можна порівняти за розмірами з великими наземними телескопами.

5. Що можна побачити в телескоп?

Один з найголовніших параметрів телескопа це діаметр його об'єктива. Чим більший діаметр об'єктива телескопа, тим слабкіші зорі можна побачити і тим більш дрібні деталі можна розрізнити на планетах і Місяці, а також розділити більш тісні подвійні зірки. Роздільна здатність телескопа вимірюється в кутових секундах і обчислюється за такою формулою 140/D, де D - діаметр об'єктива телескопа в мм. А гранично доступна зоряна величина телескопа обчислюється за формулою m = 5,5 + 2,5lgD + 2,5lgГ, де D - діаметр телескопа в мм., Г - збільшення телескопа. Також діаметр об'єктива визначає максимальний зум телескопа. Який дорівнює подвоєному діаметру об'єктиву телескопа в міліметрах. Наприклад, телескоп з діаметром об'єктива 150 мм має максимальне корисне збільшення 300 крат. 

У продажу зустрічаються телескопи який мають діаметр об'єктива від 50 мм до 250 мм і більше. Роздільна здатність телескопа також залежать від його схеми, зокрема від наявності центрального екранування вторинним дзеркалом і його розміром. У телескопах рефракторах (об'єктив лінза) центральне екранування відсутнє, і вони дають більш контрастне і детальне зображення, правда це відноситься до довгофокусних телескопів рефракторів. У короткофокусних телескопах рефракторах хроматична аберація зведе нанівець ці переваги рефрактора.

Що можна побачити в телескопи різних діаметрів:

 Телескоп рефрактор 60-70 мм, телескоп рефлектор 70-80 мм.

 - Подвійні зірки з розділенням більше 2"- Альбірео, Міцар і т.д..

- Слабкі зірки до 11,5 m.

- Плями на Сонці (тільки з апертурним фільтром).

- Фази Венери.

- На Місяці кратери діаметром 8 км.

- Полярні шапки і моря на Марсі під час Великого протистояння.

- Пояси на Юпітері і в ідеальних умовах Велика Червона Пляма (ВЧП), чотири супутники Юпітера.

- Кільця Сатурну, щілину Кассіні при відмінних умовах видимості, рожевий пояс на диску Сатурна.

- Уран і Нептун у вигляді зірок.

- Великі (наприклад M13) та розсіяні скупчення.

- Майже всі об'єкти каталогу Месьє без точних деталей.

Телескоп рефрактор 80-90 мм, телескоп рефлектор 100-120 мм, катадіоптричні телескопи 90-125 мм.

- Подвійні зорі з розділенням 1,5" та більше, слабкі зірки до 12 зоряної величини.

- Структуру сонячних плям, грануляцію і факельні поля (тільки з апертурним фільтром).

- Фази Меркурія.

- Місячні кратери розміром близько 5 км.

- Полярні шапки і моря на Марсі під час протистоянь. - Кілька додаткових поясів на Юпітері і ВЧП. 

Тіні від супутників Юпітера на диску планети.

- Щілину Кассіні в кільцях Сатурна і 4-5 супутників. - Уран і Нептун у вигляді маленьких дисків без деталей на них. - Десятки кульових скупчень.

- Десятки планетарних і дифузних туманностей і всі об'єкти каталогу Месьє.

- Найяскравіші об'єкти з каталогу NGC (у найбільш яскравих і великих об'єктів можна розрізнити деякі деталі, але галактики в більшості своїй залишаються туманними плямами без деталей).

Телескоп рефрактор 100-130 мм, телескоп рефлектор або катадіоптричні телескопи 130-150 мм.

- Подвійні зірки з розділенням 1" та більше, слабкі зірки до 13 зоряної величини.

- Деталі Місячних гір і кратерів розміром 3-4 км.

- Можна спробувати з синім фільтром розглянути плями в хмарах на Венері. - Численні деталі на Марсі під час протистоянь.

- Деталі у поясах Юпітера. - Хмарні пояси на Сатурні. - Безліч слабких астероїдів і комет. - Сотні зоряних скупчень, туманностей і галактик (у найбільш яскравих галактик можна побачити сліди спіральної структури (М33, M51)). - Велику кількість об'єктів каталогу NGC (у багатьох об'єктів можна розгледіти цікаві подробиці).

Телескоп рефрактор 150-180 мм, телескоп рефлектор або катадіоптричні телескопи 175-200 мм.

- Подвійні зорі з розділенням менш 1", слабкі зірки до 14 зоряної величини.

- Місячні утворення розміром 2 км.

- Хмари і пилові бурі на Марсі.

- 6-7 супутників Сатурна, можна спробувати побачити диск Титану. - Деталі кілець Сатурна при максимальному їх розкритті.

- Галілеєві супутники у вигляді маленьких дисків. - Видно деталі будови багатьох туманностей та галактик.

Телескоп рефрактор 200 мм і більше, телескоп рефлектор або катадіоптричні телескопи 250 мм і більше.

- Подвійні зірки з розділенням до 0,5" при ідеальних умовах, зірки до 15 зоряної величини.

- Місячні утворення розміром менше 1,5 км.

- Невеликі хмари і дрібні структури на Марсі, в окремих випадках - Фобос і Деймос.

- Велика кількість подробиць в атмосфері Юпітера.

- Розподіл Енке в кільцях Сатурна, диск Титану.

- Супутник Нептуна Тритон.

- Плутон у вигляді слабкої зірки.

- Гранична детальність зображень визначається станом атмосфери.

- Тисячі галактик, зоряних скупчень і туманностей.

- Практично всі об'єкти каталогу NGC, у подробицях, які невидимі в телескопи менших розмірів.

- У найбільш яскравих туманностей спостерігаються ледь помітні кольори.

6. Як обрати телескоп?

Ви вирішили подарувати телескоп дитині чи близькій людині? Відмінний вибір! Пізнання таємниць космосу, вивчення зоряного неба позитивно впливає на характер людини, її світогляд. Розуміючи красу і велич космосу, ми вчимося жити в гармонії з природою. Сучасний ринок телескопів, доступних практично кожному, досить широкий і різноманітний. Ви можете стати власником недорогого телескопа початкового рівня, або ж придбати великий телескоп з характеристиками професійної техніки, якою користуються сьогодні астрономи. Перш ніж оглянути асортимент телескопів, які відповідатимуть вашим потребам, варто визначитися з типом оптичної системи телескопа, його монтування та фірмою-виробником. Існують декілька найбільш поширених на сьогодні оптичних систем телескопів у серії аматорської техніки: рефрактори (об'єктив - лінза), рефлектори (об'єктив - дзеркало), система Кассегрена, Максутова-Кассегрена і Шмідта-Кассегрена (системи з комбінованим набором лінз і дзеркал). Вибір оптичної системи дуже важливий, хоча можна звичайно вибрати і телескоп, який сподобається вам за зовнішнім виглядом. Варто виділити основні аспекти даних оптичних систем. Рефрактори Телескопи рефрактори в якості об'єктива використовують лінзу або систему лінз, в передній частині труби. Вони мають велику довжину в порівнянні з іншими системами. Ціна телескопа зі збільшенням діаметра об'єктива зростає непропорційно, тому що виготовлення якісної великий лінзи складний виробничий процес, на відміну від виготовлення дзеркал. Такі телескопи часто застосовуються для астрофотографії. Телескопи системи рефрактора зручні для спостережень на відкритій місцевості і незручні для спостережень з балкона або відкритого вікна. 

Загалом, телескопи рефрактори відмінно підходить дітям, тому що не мають особливих складнощів з роботою. Рефрактори не так примхливі до температурних режимів на відміну від дзеркальних телескопів. 

Телескоп рефрактор з азимутальним монтуванням. Рефлектори Оптична система рефлекторів відрізняється від системи рефракторів кардинально. В якості об'єктива тут виступає увігнуте дзеркало в задній частині труби. Виготовлення дзеркал простіше, ніж лінз, тому телескопи рефлектори з тим же діаметром об'єктива, що рефрактор, будуть на порядок дешевші. Рефлектори найчастіше встановлюються на екваторіальному монтуванні, яка може бути складна дітям, але в той же час більш функціональна і зручна в тривалих спостереженнях, ніж азимутальна. Також такі телескопи можуть бути встановлені на монтуванні Добсона - дешевій, але не придатній для точних спостережень та навігації. Дзеркала мають тонкий відображаючий шар, тому варто це враховувати при використанні телескопів такого типу. Небезпеку становлять часті різкі зміни температур. Після спостережень рекомендується зачохлити телескоп, щоб дзеркало та інші частини труби, не покривалися конденсатом. Сьогодні в асортименті доступний широкий вибір рефлекторів від 80-100 мм до 150 і навіть 250 мм в діаметрі об'єктива. Якщо вам важлива світлосила телескопа, якщо ви хочете спостерігати слабкі і далекі об'єкти і при цьому максимально заощадити гроші - цей тип телескопів для Вас.

Телескоп рефлектор і система Добсона

Телескопи - Максутова-Кассегрена, Шмідта-Кассегрена З моменту винаходу Галілео Галілеєм телескопа і широкого його поширення став відомий факт спотворень зображень (Хроматична аберація), яку дають лінзи і зокрема ж вони є об'єктивами у системах телескопів-рефракторів. З цим намагалися, так чи інакше, боротися. Дзеркальні системи практично позбавлені цих недоліків, але в них можуть виникати інші - сферична аберація. Для виправлення викривлень у дзеркальних системах оптики були винайдені коригувальні лінзи і пластини, що встановлюються в передній частині труби. Подібні системи мають дуже якісне і чітке зображення, дуже компактні та прості в транспортуванні. 

Телескоп - Максутова-Кассегрена

Монтування Напевно кожен, хто тримав у руках підзорну трубу або бінокль помічав, що виникає бажання обперти на що-небудь руки, тому що тремтіння рук передаються інструменту і зображення тремтить, заважаючи розглядати деталі далеких об'єктів і предметів. Механічна рухома система і опора, на яку встановлюється телескоп, називається монтуванням. Існує безліч систем монтувань, в аматорській лінійці телескопів їх три основних типи: азимутальна, екваторіальна і система Добсона. Кожен тип монтувань володіє своїми перевагами і недоліками. Азимутна, наприклад, проста і зручна для телескопів системи типу рефрактор, зручна дітям.  Екваторіальна - настроюється відповідно широти місця спостережень і дозволяє наводити телескоп на небесні світила за координатами, незамінна для точних астрономічних спостережень, пошуку комет, слабких об'єктів неба. Ця система відмінно підходить для астрофотографії - фотографування зоряного неба, космічних об'єктів. Система Добсона - проста і нехитра, але незручна для пошуку слабких об'єктів. Така система найчастіше застосовується для великих рефлекторів, що здешевлює загальну вартість комплекту "телескоп плюс монтування", і при цьому Ви отримуєте могутній телескоп. 

Список використаних джерел

1. Телескоп // Астрономічний енциклопедичний словник./ За загальною редакцією І. А. Климишина та А. О. Корсунь. -- Львів : ЛНУ--ГАО НАНУ, 2003. -- С. 470.

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

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

4. Дагаєв М. М., Чаругин Ст М. Астрофізика. -М.: Освіта, 1988.

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

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

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

8. http://space.vn.ua/

Размещено на Allbest.ru