Kas yra teleskopas ir kam jis reikalingas? Teleskopai. Teleskopų istorija. Teleskopų tipai Kaip išsirinkti teleskopą astronomijos entuziastams

Visus optinius pagal pagrindinio šviesą renkančio elemento tipą galima suskirstyti į lęšius, veidrodinius ir kombinuotus – veidrodinius-lęšius. Visos sistemos turi savų privalumų ir trūkumų, o renkantis tinkamą sistemą reikia atsižvelgti į keletą faktorių – stebėjimo tikslus, sąlygas, reikalavimus transportavimui ir svoriui, aberacijų lygį, kainą ir kt. Pabandykime pateikti pagrindines populiariausių šiandieninių teleskopų tipų charakteristikas.

Refraktoriai (lęšių teleskopai)

Istoriškai jie buvo pirmieji. Šviesa tokiame teleskope renkama naudojant abipus išgaubtą lęšį, kuris yra teleskopo tikslas. Jo veikimas pagrįstas išgaubtų lęšių savybe laužyti šviesos spindulius ir surinkti juos tam tikrame taške – židinyje. Todėl dažnai vadinami objektyvo teleskopai refraktoriai(iš lat. lūžti - lūžti).

IN „Galileo“ refraktorius(sukurta 1609 m.) buvo naudojami du lęšiai, kurie surinko kuo daugiau žvaigždžių šviesos, kad žmogaus akis galėtų ją pamatyti. Pirmasis lęšis (objektyvas) yra išgaubtas, jis surenka šviesą ir sufokusuoja ją tam tikru atstumu, o antrasis lęšis (atliekantis okuliaro vaidmenį) yra įgaubtas, sujungiantį šviesos spindulių pluoštą vėl paverčiantis lygiagrečiu. „Galileo“ sistema sukuria vertikalų, neapverstą vaizdą, tačiau labai kenčia nuo chromatinės aberacijos, kuri gadina vaizdą. Chromatinė aberacija atrodo kaip klaidingas objekto kraštų ir detalių dažymas.

Buvo tobulesnis Keplerio refraktorius(1611), kuriame išgaubtas lęšis veikė kaip okuliaras, kurio priekinis židinys buvo sujungtas su galinio objektyvo židiniu. Tokiu atveju vaizdas pasirodo apverstas, bet tai nesvarbu astronominiams stebėjimams, tačiau vamzdžio viduje galima įtaisyti matavimo tinklelį. Keplerio pasiūlyta schema turėjo didelę įtaką refraktorių kūrimui. Tiesa, jis taip pat nebuvo laisvas nuo chromatinės aberacijos, tačiau jos įtaką buvo galima sumažinti padidinus objektyvo židinio nuotolį. Todėl to meto refraktoriai, kurių objektyvo skersmuo buvo kuklus, dažnai turėjo kelių metrų židinio nuotolį ir atitinkamą vamzdžio ilgį arba apsieidavo visai be jo (stebėtojas laikė rankose okuliarą ir „pagaudavo“ vaizdą, kuris buvo sukurtas objektyvu, pritvirtintu ant specialaus trikojo).

Šie savo laiku refraktorių sunkumai netgi paskatino didįjį Niutoną padaryti išvadą, kad refraktorių chromatizmo ištaisyti neįmanoma. Tačiau pirmoje XVIII a. pasirodė achromatinis refraktorius.

Tarp mėgėjiškų instrumentų dažniausiai naudojami dviejų lęšių achromatiniai refraktoriai, tačiau yra ir sudėtingesnių lęšių sistemų. Paprastai achromatinį refraktorinį lęšį sudaro du lęšiai, pagaminti iš skirtingų tipų stiklo, vienas surenkantis, o kitas besiskiriantis, ir tai gali žymiai sumažinti sferines ir chromatines aberacijas (vienam objektyvui būdingus vaizdo iškraipymus). Tuo pačiu metu teleskopo vamzdis išlieka palyginti mažas.

Tolesnis refraktorių tobulinimas paskatino juos sukurti apochromatai. Juose chromatinės aberacijos įtaka vaizdui sumažinama iki beveik nepastebimos reikšmės. Tiesa, tai pasiekiama naudojant specialias stiklo rūšis, kurių gamyba ir apdorojimas yra brangus, todėl tokių refraktorių kaina kelis kartus didesnė nei tokios pat apertūros achromatų.

Kaip ir bet kuri kita optinė sistema, refraktoriai turi savo privalumų ir trūkumų.

Refraktorių pranašumai:

  • palyginamas dizaino paprastumas, užtikrinantis naudojimo paprastumą ir patikimumą;
  • praktiškai nereikalauja specialios priežiūros;
  • greitas terminis stabilizavimas;
  • puikiai tinka stebėti Mėnulį, planetas, dvigubas žvaigždes, ypač su didelėmis apertūromis;
  • centrinio ekrano nebuvimas nuo antrinio ar įstrižainės veidrodžio užtikrina maksimalų vaizdo kontrastą;
  • geras spalvų perteikimas achromatinėje versijoje ir puikus apochromatinėje versijoje;
  • uždaras vamzdis pašalina oro srautus, kurie gadina vaizdą ir apsaugo optiką nuo dulkių ir nešvarumų;
  • Lęšį gamina ir sureguliuoja gamintojas kaip vieną vienetą ir jo nereikia koreguoti vartotojui.

Refraktorių trūkumai:

  • didžiausia lęšio skersmens vieneto kaina, palyginti su atšvaitais ar katadioptriais;
  • kaip taisyklė, didesnis svoris ir matmenys, palyginti su tos pačios diafragmos atšvaitais ar katadioptriais;
  • kaina ir tūringumas riboja didžiausią praktinės angos skersmenį;
  • paprastai mažiau tinka stebėti mažus ir silpnus gilaus dangaus objektus dėl praktinių diafragmos apribojimų.


Bresser Mars Explorer 70/700 yra klasikinis mažas achromatas. Aukštos kokybės šio modelio optika leidžia išgauti ryškų ir aiškų objekto vaizdą, o komplekte esantys okuliarai leidžia nustatyti padidinimą iki 260x. Šis teleskopo modelis sėkmingai naudojamas fotografuojant Mėnulio paviršių ir planetų diskus.


4 lęšių achromatinis refraktorius (Pezval). Palyginti su achromatu, jis turi mažiau chromatizmo ir didesnį naudingą matymo lauką. Automatinė orientavimo sistema. Tinka astrofotografijai. Trumpo metimo ir didelės diafragmos derinys paverčia automatiškai besitaikantį Bresser Messier AR-152S vienu patraukliausių modelių dideliems dangaus objektams stebėti. Ūkai ir tolimos galaktikos pasirodys prieš jus visa savo šlove, o naudodami papildomus filtrus galėsite juos išsamiai ištirti. Rekomenduojame šį teleskopą naudoti Mėnulio ir planetų stebėjimams, giliųjų kosmoso objektų studijoms ir astrofotografijai.


Visiems, kurie nori išmokti astronomijos pagrindų ir stebėti žvaigždes bei planetas, rekomenduojame Levenhuk Astro A101 60x700 refrakcinį teleskopą. Be to, šis teleskopas patenkins aukštesnius patyrusio stebėtojo poreikius, nes šis modelis užtikrina labai aukštą vaizdo kokybę.


Daugeliui žmonių, aistringų astronomijai, nepaprastai svarbu kiekvieną laisvą minutę panaudoti įdomiems tyrimams. Tačiau, deja, ne visada po ranka turite teleskopą – daugelis jų yra tokie sunkūs ir nepatogūs, kad neįmanoma jų nuolat nešiotis su savimi. Su refrakciniu teleskopu
Levenhuk Skyline 80x400 AZ Jūsų idėjos apie astronominius stebėjimus pasikeis: dabar teleskopą galėsite nešiotis su savimi automobilyje, lėktuve, traukinyje, tai yra, kad ir kur eitumėte, galėsite skirti laiko savo pomėgiui.


Frakcinis teleskopas Orion GoScope 70 yra nešiojamas achromatas, kuris leis labai aiškiai tyrinėti tolimus dangaus kūnus. Tiesą sakant, šis teleskopas jau yra pilnai surinktas ir paruoštas naudojimui bei įdėtas į specialią patogią kuprinę. Viskas, ką jums reikia padaryti, tai ištiesti aliuminio trikojį ir ant jo uždėti teleskopą.


Atšvaitai (veidrodiniai teleskopai)

Arba atšvaitas(iš lat. atspindys - reflektuoti) yra teleskopas, kurio objektyvas susideda tik iš veidrodžių. Kaip ir išgaubtas lęšis, įgaubtas veidrodis tam tikrame taške gali surinkti šviesą. Jei šioje vietoje įdėsite okuliarą, galėsite matyti vaizdą.

Vienas pirmųjų atšvaitų buvo atspindintis teleskopas Grigalius(1663), išradęs teleskopą su paraboliniu pirminiu veidrodžiu. Vaizdas, kurį galima stebėti per tokį teleskopą, neturi nei sferinių, nei chromatinių aberacijų. Didelio pagrindinio veidrodžio surinkta šviesa atsispindi nuo mažo elipsės formos veidrodžio, sumontuoto priešais pagrindinį veidrodį, ir išvedama į stebėtoją per pagrindinio veidrodžio centre esančią angą.

Nusivylęs šiuolaikiniais refraktoriais, I. Niutonas 1667 metais jis pradėjo kurti atspindintį teleskopą. Niutonas naudojo metalinį pirminį veidrodį (stiklo veidrodžiai, padengti sidabru arba aliuminiu, vėliau atsirado), kad surinktų šviesą, ir nedidelį plokščią veidrodį, kad nukreiptų surinktą šviesą stačiu kampu ir iš vamzdelio pusės į okuliarą. Taigi pavyko susidoroti su chromatine aberacija – vietoj lęšių šiame teleskope naudojami veidrodžiai, vienodai atspindintys skirtingų bangų ilgių šviesą. Pagrindinis Niutono reflektoriaus veidrodis gali būti parabolinis arba net sferinis, jei jo santykinė diafragma yra santykinai maža. Sferinį veidrodį pasigaminti daug lengviau, todėl Niutono reflektorius su sferiniu veidrodžiu yra vienas iš labiausiai prieinamų teleskopų tipų, taip pat ir savaiminiam gamybai.

Schema, kurią 1672 m. pasiūlė Laurensas Cassegrain, išoriškai primena Gregory atšvaitą, tačiau turi nemažai reikšmingų skirtumų – hiperbolinį išgaubtą antrinį veidrodį ir dėl to kompaktiškesnį dydį bei mažesnį centrinį ekranavimą. Tradicinis Cassegrain reflektorius yra žemų technologijų masinės gamybos (sudėtingi veidrodiniai paviršiai - parabolė, hiperbolė), taip pat turi nepakankamai ištaisytą komos aberaciją, tačiau jo modifikacijos išlieka populiarios mūsų laikais. Visų pirma, teleskopu Ritchie-Chretien naudojami hiperboliniai pirminiai ir antriniai veidrodžiai, kurie suteikia galimybę išvystyti didelius regėjimo laukus, be iškraipymų ir, kas ypač vertinga, astrofotografijai (pagal šią schemą buvo sukurtas garsusis Hablo orbitinis teleskopas). Be to, remiantis Cassegrain reflektoriumi, vėliau buvo sukurtos populiarios ir technologiškai pažangios katadioptrinės sistemos – Schmidt-Cassegrain ir Maksutov-Cassegrain.

Šiais laikais teleskopas, pagamintas pagal Niutono schemą, dažniausiai vadinamas reflektoriumi.. Tačiau turintis mažą sferinę aberaciją ir visišką chromatizmo nebuvimą, jis nėra visiškai be aberacijų. Jau netoli nuo ašies pradeda ryškėti koma (ne izoplanatizmas) – aberacija, susijusi su nevienodu skirtingų žiedinių diafragmos zonų padidinimu. Koma lemia tai, kad žvaigždės atvaizdas atrodo ne kaip apskritimas, o kaip kūgio projekcija - aštri ir šviesi dalis link regėjimo lauko centro, nuobodu ir suapvalinta dalis nuo centro. Koma yra tiesiogiai proporcinga atstumui nuo regėjimo lauko centro ir objektyvo skersmens kvadratui, todėl ji ypač ryški vadinamuosiuose „greituosiuose“ (didelės diafragmos) niutonuose regėjimo lauko pakraštyje. . Komai koreguoti naudojami specialūs objektyvo korektoriai, sumontuoti prieš okuliarą ar fotoaparatą.

Kaip pigiausias atšvaitas, kurį galima pasigaminti patiems, „Newton“ dažnai gaminamas ant paprasto, kompaktiško ir praktiško Dobsono laikiklio ir yra pats nešiojamiausias teleskopas, atsižvelgiant į turimą diafragmą. Negana to, „Dobsonų“ gamyba užsiima ne tik mėgėjai, bet ir komerciniai gamintojai, o teleskopai gali turėti iki pusės metro ar daugiau diafragmos.

Atšvaitų privalumai:

  • mažiausios sąnaudos už apertūros skersmens vienetą, palyginti su refraktoriais ir katadioptriais – didelius veidrodžius lengviau pagaminti nei didelius lęšius;
  • gana kompaktiškas ir transportuojamas (ypač Dobsono versijoje);
  • dėl santykinai didelės diafragmos jie puikiai veikia stebint blankius objektus gilioje erdvėje – galaktikas, ūkus, žvaigždžių spiečius;
  • sukurti ryškius vaizdus su mažais iškraipymais ir be chromatinės aberacijos.

Atšvaitų trūkumai:

  • centrinis ekranavimas ir antrinio veidrodžio prailginimai sumažina vaizdo detalių kontrastą;
  • masyviam stikliniam veidrodžiui reikia laiko terminiam stabilizavimui;
  • atviras vamzdis nėra apsaugotas nuo dulkių ir šiluminių oro srovių, kurios gadina vaizdą;
  • reikalingas periodiškas veidrodžio padėčių reguliavimas (reguliavimas arba kolimacija), kuris linkęs prarasti transportuojant ir eksploatuojant.


Ar norite pirmą kartą pradėti astronominius stebėjimus? O gal jau turite didelę tokių tyrimų patirtį? Abiem atvejais jūsų patikimas asistentas bus Niutono reflektorius Bresser Venus 76/700 – teleskopas, kurio dėka visada lengvai ir be vargo gausite aukštos kokybės ir aiškumo vaizdus. Išsamiai išnagrinėsite ne tik Mėnulio paviršių, įskaitant daugybę kraterių, pamatysite ne tik dideles Saulės sistemos planetas, bet ir kai kuriuos tolimus ūkus, tokius kaip Oriono ūkas.


Bresser Pollux 150/1400 EQ2 teleskopas sukurtas pagal Niutono schemą. Tai leidžia, išlaikant aukštas optines charakteristikas (židinio nuotolis siekia 1400 mm), žymiai sumažinti bendruosius teleskopo matmenis. Dėl 150 mm diafragmos teleskopas gali surinkti daug šviesos, todėl galima stebėti gana silpnus objektus. Su Bresser Pollux galite stebėti Saulės sistemos planetas, ūkus ir žvaigždes iki 12,5 žvaigždžių. Vel., įskaitant dvigubą. Didžiausias naudingas padidinimas yra 300 kartų.


Jei jus traukia kosmoso gelmėse esančių objektų nežinomybė, jums, be jokios abejonės, reikia teleskopo, kuris priartintų šiuos paslaptingus objektus ir leistų juos išsamiai ištirti. Kalbame apie Levenhuk Skyline 130x900 EQ – Niutono atspindintį teleskopą, sukurtą specialiai giluminiam kosmoso tyrinėjimui.


Levenhuk SkyMatic 135 GTA reflektorius yra puikus teleskopas astronomams mėgėjams, kuriems reikalinga automatinė rodyklės sistema. Azimuto laikiklis, automatinio orientavimo sistema ir didelė teleskopo diafragma leidžia stebėti Mėnulį, planetas, taip pat daugumą didelių objektų iš NGC ir Messier katalogų.


SpaceProbe 130ST EQ teleskopą galima vadinti trumpo židinio modelio SpaceProbe 130 versija.Tai taip pat patikimas ir kokybiškas reflektorius, montuojamas ant pusiaujo laikiklio. Skirtumas tas, kad dėl didesnės 130ST EQ diafragmos gilios erdvės objektai tampa lengviau pasiekiami. Teleskopas turi ir trumpesnį vamzdelį – tik 61 cm, o 130 EQ modelis turi 83 cm vamzdelį.


Katadioptriniai (veidrodiniai lęšiai) teleskopai

(arba katadioptrinis) teleskopai naudoja ir lęšius, ir veidrodžius, kad sukurtų vaizdą ir ištaisytų aberacijas. Tarp katadioptikų populiariausi tarp astronomijos entuziastų yra dviejų tipų teleskopai, pagrįsti Cassegrain schema – Schmidt-Cassegrain ir Maksutov-Cassegrain.

Teleskopuose Schmidt-Cassegrain (S-C) Pagrindinis ir antrinis veidrodžiai yra sferiniai. Sferinė aberacija koreguojama pilnos apertūros Schmidt korekcine plokštele, dedama prie vamzdžio įėjimo. Ši plokštė iš išorės atrodo plokščia, tačiau turi sudėtingą paviršių, kurio gamyba yra pagrindinis sistemos gamybos sunkumas. Tačiau Amerikos kompanijos „Meade“ ir „Celestron“ sėkmingai įsisavino Sh-K sistemos gamybą. Tarp liekamųjų šios sistemos aberacijų labiausiai pastebimas lauko kreivumas ir koma, kurių korekcijai reikia naudoti objektyvo korektorius, ypač fotografuojant. Pagrindinis privalumas yra trumpas vamzdis ir mažesnis svoris nei Niutono reflektorius, kurio diafragma ir židinio nuotolis. Tokiu atveju antrinio veidrodžio tvirtinimui nelieka strijų, o uždaras vamzdis neleidžia susidaryti oro srautams ir apsaugo optiką nuo dulkių.

Sistema Maksutovas-Cassegrain(M-K) sukūrė sovietų optikas D. Maksutovas ir, kaip ir Sh-K, turi sferinius veidrodžius, o aberacijas koreguoja pilnos diafragmos objektyvo korektorius – meniskas (išgaubtas-įgaubtas lęšis). Todėl tokie teleskopai dar vadinami menisko reflektoriais. Uždarytas vamzdis ir strijų nebuvimas taip pat yra M-K privalumai. Pasirinkus sistemos parametrus, galima ištaisyti beveik visas aberacijas. Išimtis yra vadinamoji aukštesnių kategorijų sferinė aberacija, tačiau jos įtaka nedidelė. Todėl ši schema yra labai populiari ir ją gamina daugelis gamintojų. Antrinis veidrodis gali būti įgyvendintas kaip atskiras mazgas, mechaniškai pritvirtintas prie menisko arba kaip aliuminizuota centrinė galinio menisko paviršiaus dalis. Pirmuoju atveju užtikrinama geresnė aberacijų korekcija, antruoju - mažesnė savikaina ir svoris, didesnis pagaminamumas masinėje gamyboje ir pašalinama antrinio veidrodžio nesutapimo galimybė.

Apskritai, esant tokiai pačiai gamybos kokybei, M-K sistema gali sukurti šiek tiek aukštesnės kokybės vaizdą nei Sh-K su panašiais parametrais. Tačiau dideliems M-K teleskopams šiluminiam stabilizavimui reikia daugiau laiko, nes storas meniskas atšąla daug ilgiau nei Schmidt plokštelė, o M-K didėja reikalavimai korektoriaus tvirtinimo tvirtumui, sunkėja visas teleskopas. Todėl galima atsekti M-K sistemos naudojimą mažoms ir vidutinėms diafragmoms, o Sh-K sistemą vidutinėms ir didelėms diafragmoms.

Taip pat yra Schmidt-Newton katadioptrinės sistemos Ir Maksutovas-Niutonas, pasižymintis būdingomis pavadinime paminėtoms konstrukcijoms būdingomis savybėmis ir geriau ištaisantis nukrypimus. Tačiau tuo pačiu metu vamzdžio matmenys išlieka „niutoniški“ (palyginti dideli), o svoris didėja, ypač menisko korektoriaus atveju. Be to, katadioptrinės sistemos apima sistemas su lęšių korektoriais, sumontuotais priešais antrinį veidrodį (Klevcovo sistema, „sferiniai kasetiniai grūdeliai“ ir kt.).

Katadioptrinių teleskopų pranašumai:

  • aukštas aberacijos korekcijos lygis;
  • universalumas – puikiai tinka stebėti planetas ir Mėnulį bei giliai kosmoso objektus;
  • kur yra uždaras vamzdis, sumažina šiluminius oro srautus ir apsaugo nuo dulkių;
  • didžiausias kompaktiškumas su vienoda diafragma, palyginti su refraktoriais ir reflektoriais;
  • Didelės angos kainuoja žymiai pigiau nei panašūs refraktoriai.

Katadioptrinių teleskopų trūkumai:

  • santykinai ilgo terminio stabilizavimo poreikis, ypač sistemoms su menisko korektoriumi;
  • didesnė kaina nei vienodos diafragmos atšvaitai;
  • konstrukcijos sudėtingumas, todėl sunku savarankiškai reguliuoti instrumentą.


Levenhuk SkyMatic 105 GT MAK yra puikus automatinio nukreipimo teleskopas, kurio matmenys ir svoris yra nedideli, tačiau tuo pat metu turi didelę skiriamąją gebą ir sukuria aukštos kokybės vaizdus. Dizaino kompaktiškumas pasiekiamas naudojant Maksutov-Cassegrain schemą. Levenhuk SkyMatic 105 GT MAK teleskopas yra pakankamai galingas, kad galėtų stebėti detales Mėnulio ir planetų diskuose, taip pat gali parodyti kompaktiškus rutulinius spiečius ir planetų ūkus.


Kiekvienas astronomas, nesvarbu, ar jis būtų pradedantysis, ar labiau patyręs mėgėjas, žino, koks jaudulys jį apima stebint, kaip jis nori visiškai pasinerti į pasakišką siurrealistinį žvaigždžių, planetų, kometų, asteroidų ir kitų dangaus kūnų pasaulį, kad ir koks būtų paslaptingas. yra gražus. Tačiau kartais stebėjimo malonumas gali būti rimtai sugadintas, ypač jei teleskopas yra sunkus ir didelis. Šiuo atveju liūto dalis laiko tenka nešioti, surinkti ir nustatyti. Maksutov-Cassegrain Orion StarMax 102 mm EQ Compact Mak yra vienas kompaktiškiausių teleskopų su 102 mm objektyvu ir neleis švaistyti brangaus stebėjimo laiko niekam kitam.


Vixen VMC110L teleskopas ant Sphinx SXD laikiklio yra geras pasirinkimas astrofotografijai. Teleskopo optika apjungia Cassegrain sistemos kompaktiškumą ir didelį židinio nuotolį. Aberacijoms ištaisyti naudojamas objektyvo korektorius, esantis priešais antrinį veidrodį. Be to, verta atkreipti dėmesį į patikimą ir tvirtą Sphinx SXD kompiuteriu valdomą laikiklį. Be tikro kompiuterio planetariumo valdymo pulte su dideliu spalvotu ekranu, jame yra periodinio klaidų taisymo funkcija, poliarinis ieškiklis – pagrindinis dalykas, kuris reikalingas kuo tiksliau teleskopo nukreipimui į fotografuojamą objektą.


taip pat žr

Kitos apžvalgos ir straipsniai apie teleskopus ir astronomiją:

Optinės įrangos ir priedų apžvalgos:

Straipsniai apie teleskopus. Kaip pasirinkti, nustatyti ir atlikti pirmuosius stebėjimus:

Viskas apie astronomijos pagrindus ir „kosminius“ objektus:

Teleskopai.

Teleskopas yra prietaisas, naudojamas tolimų objektų stebėjimui renkant elektromagnetinę spinduliuotę. Pavyzdžiui, matoma šviesa – optiniai teleskopai.

Teleskopų istorija.

Teleskopo, tiksliau teleskopo, išradimo metais laikomi 1608-ieji, kai Hagoje savo išradimą pademonstravo olandas Johnas Lippershey. Tačiau jam buvo atsisakyta išduoti patentą dėl to, kad kiti meistrai Zachary Jansen iš Middelburgo ir Jacobas Metiusas iš Alkmaaro jau turėjo savo teleskopus, o pastarasis netrukus po Lippershey pateikė prašymą Generaliniam valstijų (olandų) parlamentas) dėl patento.

Vėlesni tyrimai parodė, kad teleskopai tikriausiai buvo žinomi anksčiau.

Patys pirmieji paprasčiausio objektyvo teleskopo (tiek vieno lęšio, tiek dvigubo) brėžiniai buvo aptikti Leonardo da Vinci užrašuose, datuojamuose 1509 m. Išliko jo užrašas: „Padaryk stiklą, kad žiūrėtum į pilnatį“ („Atlantic Codex“).

Iš pradžių tai tebuvo taškinis taikiklis – akinių lęšių derinys, šiandien jis būtų vadinamas refraktoriumi.

Pirmasis asmuo, nukreipęs teleskopą į dangų, pavertęs jį teleskopu ir gavęs naujų mokslinių duomenų, buvo Galilėjus Galilėjus.

1609 m. Galilėjus Galilėjus sukūrė savo pirmąjį teleskopą su triguba padidinimu. Tais pačiais metais jis pastatė maždaug pusės metro ilgio teleskopą su aštuonių kartų didinimu. Vėliau jis sukūrė teleskopą, kuris padidino 32 kartus: teleskopo ilgis siekė apie metrą, o objektyvo skersmuo – 4,5 cm.Tai buvo labai netobulas instrumentas, kuriame buvo visos įmanomos aberacijos.

Tačiau šio instrumento dėka Galilėjus atrado Mėnulyje kalnus ir kraterius, įrodė Mėnulio sferiškumą, atrado keturis Jupiterio palydovus, Saturno žiedus ir padarė daug kitų naudingų atradimų.

Pavadinimą "teleskopas" 1611 m. pasiūlė graikų matematikas Ioannis Dimisianos vienam iš Galilėjaus instrumentų. Pats Galilėjus savo teleskopams vartojo terminą „Perspicillum“.

Galilėjaus teleskopai. Florencija. Galilėjaus muziejus.

Laikas ir mokslo raida suteikė mokslininkams galimybę sukurti galingesnius teleskopus, kurie leido pamatyti daug daugiau.

Astronomai pradėjo naudoti objektyvus su didesniu židinio nuotoliu. Teleskopai virto dideliais, neįperkamo dydžio vamzdeliais ir, žinoma, nebuvo patogūs naudoti. Tada jiems buvo išrasti trikojiai. Teleskopai buvo palaipsniui tobulinami ir tobulinami. Tačiau didžiausias jo skersmuo neviršijo kelių centimetrų, nes ilgą laiką nebuvo įmanoma pagaminti didelių lęšių.

Iki 1656 m. Christian Huyens pastatė teleskopą, kuris padidino stebimus objektus 100 kartų; jo dydis buvo daugiau nei 7 metrai, o diafragma apie 150 mm. Šis teleskopas jau laikomas šiuolaikinių mėgėjų teleskopų, skirtų pradedantiesiems, lygiu.

1670-aisiais jau buvo pastatytas 45 metrų teleskopas, kuris dar labiau padidino objektus ir suteikė platesnį matymo kampą.

Teleskopas ir toliau augo. Atradėjai, bandydami išnaudoti visas šio prietaiso galimybes, rėmėsi savo atrastu optiniu dėsniu – lęšio chromatinės aberacijos mažėjimas atsiranda padidėjus jo židinio nuotoliui. Norėdami pašalinti chromatinius trukdžius, mokslininkai sukūrė neįtikėtino ilgio teleskopus. Šie vamzdžiai, kurie tada buvo vadinami teleskopais, siekė 70 metrų ilgio ir sukėlė daug nepatogumų dirbant su jais bei juos montuojant. Refrakuojančių teleskopų trūkumai privertė didžiuosius protus ieškoti naujų sprendimų, kaip tobulinti teleskopus. Buvo rastas atsakymas ir naujas metodas: spinduliai pradėti rinkti ir fokusuoti naudojant įgaubtą veidrodį. Refraktorius atgimė į reflektorių, visiškai išlaisvintą nuo chromatizmo.

Nuopelnas už tai atitenka Izaokui Newtonui; būtent Niutonas sugebėjo suteikti naują gyvenimą teleskopams veidrodžio pagalba. Jo pirmojo atšvaito skersmuo buvo tik keturi centimetrai. Pirmąjį 30 mm skersmens teleskopo veidrodį Niutonas pagamino iš vario, alavo ir arseno lydinio 1704 m. Vaizdas tapo aiškus.

Niutono teleskopas. Londonas. Astronomijos muziejus.

Tačiau ilgą laiką optikai negalėjo pagaminti pilnaverčių veidrodžių atspindintiems teleskopams.

Evoliuciniai proveržiai teleskopų konstrukcijoje.

Naujo tipo teleskopo gimimo metais laikomi 1720 metai, kai Anglijoje buvo pastatytas pirmasis funkcionalus 15 centimetrų skersmens atspindintis teleskopas.

Tai buvo proveržis. Europoje paklausa nešiojamų, beveik kompaktiškų dviejų metrų ilgio teleskopų. Jie pradėjo pamiršti apie 40 metrų refraktorinius vamzdžius.

Naują dviejų veidrodžių sistemą teleskopuose pasiūlė prancūzas Cassegrainas. Pats Cassegrainas negalėjo iki galo įgyvendinti savo idėjos, nes neturėjo techninių galimybių pagaminti reikiamus veidrodžius, tačiau šiandien jo brėžiniai buvo įgyvendinti daugelyje projektų.

Tai buvo Niutono ir Cassegrain teleskopai, kurie laikomi pirmaisiais "moderniais" teleskopais.

Hablo kosminis teleskopas naudojo Cassegrain teleskopo principus.

Pagrindinis Niutono principas, naudojant vieną įgaubtą veidrodį, buvo naudojamas SSRS 1974 m. Specialiojoje astrofizikos observatorijoje.

Refraktorinės astronomijos klestėjimas įvyko XIX amžiuje, kai palaipsniui didėjo achromatinių lęšių skersmuo. Jei 1824 metais skersmuo dar buvo 24 centimetrai, tai 1866 metais jo dydis padvigubėjo, 1885 metais skersmuo tapo 76 centimetrais (Rusijos Pulkovo observatorija), o iki 1897 metų buvo sukurtas Yerkes refrakcinis teleskopas. Galima paskaičiuoti, kad per 75 metus lęšis padidėjo vienu centimetru per metus.

Iki XVIII amžiaus pabaigos kompaktiški, patogūs teleskopai pakeitė didelių gabaritų atšvaitus. Metaliniai veidrodžiai taip pat pasirodė ne itin praktiški – juos brangu gaminti, be to, laikui bėgant blunka. Iki 1758 m., išradus du naujus stiklo tipus: lengvą – vainikinį ir sunkų – titnagą, tapo įmanoma sukurti dviejų lęšių lęšius. Tuo sėkmingai pasinaudojo mokslininkas J. Dollondas, pagaminęs dviejų lęšių objektyvą, vėliau pavadintą Dollondo objektyvu.

Išradus achromatinius lęšius, refraktoriaus pergalė buvo absoliuti, beliko tik tobulinti lęšių teleskopus. Jie pamiršo įgaubtus veidrodžius. Juos atgaivino astronomų mėgėjų rankos. William Herschel, anglų muzikantas, atradęs Urano planetą 1781 m. Jo atradimas astronomijoje neturėjo lygių nuo seniausių laikų. Be to, Uranas buvo aptiktas naudojant nedidelį naminį atšvaitą. Sėkmė paskatino Herschel pradėti gaminti didesnius atšvaitus. Pats Herschelis savo dirbtuvėse lydė veidrodžius iš vario ir alavo. Pagrindinis jo gyvenimo darbas buvo didelis teleskopas su veidrodžiu, kurio skersmuo 122 cm. Tai yra jo didžiausio teleskopo skersmuo. Atradimų netruko laukti; šio teleskopo dėka Herschelis atrado šeštąjį ir septintąjį Saturno planetos palydovus.

Kitas, ne mažiau žinomas, astronomas mėgėjas, anglų dvarininkas lordas Rossas išrado atšvaitą su 182 centimetrų skersmens veidrodžiu. Savo teleskopo dėka jis atrado daugybę nežinomų spiralinių ūkų.

Herschel ir Ross teleskopai turėjo daug trūkumų. Veidrodiniai metaliniai lęšiai pasirodė per sunkūs, atspindėjo tik nedidelę ant jų krintančios šviesos dalį ir tapo blankūs. Reikėjo naujos tobulos medžiagos veidrodžiams. Ši medžiaga pasirodė esanti stiklas. Prancūzų fizikas Leonas Foucault 1856 metais bandė į atšvaitą įkišti veidrodį iš sidabruoto stiklo. Ir patirtis buvo sėkminga. Jau 1890-aisiais astronomas mėgėjas iš Anglijos sukonstravo fotografiniams stebėjimams skirtą atšvaitą su 152 centimetrų skersmens stikliniu veidrodžiu. Tai buvo dar vienas proveržis teleskopų konstrukcijoje.

Šis proveržis negalėjo įvykti be Rusijos mokslininkų dalyvavimo. Lomonosovas ir Herschelis, nepriklausomai vienas nuo kito, išrado visiškai naują teleskopo konstrukciją, kurioje pagrindinis veidrodis pakreipiamas be antrinio, taip sumažinant šviesos praradimą.

Vokiečių optika Fraunhofer į gamybos liniją pradėjo gaminti labai aukštos kokybės lęšius. O šiandien Tartu observatorijoje stovi teleskopas su nepažeistu, veikiančiu Fraunhoferio objektyvu. Tačiau vokiečių optikos refraktoriai taip pat nebuvo be trūkumų - chromatizmo.

Tik XIX amžiaus pabaigoje buvo išrastas naujas veidrodinių lęšių gamybos būdas. Stiklo paviršiai buvo pradėti apdoroti sidabro plėvele, kuri buvo padengta stikliniu veidrodžiu, veikiant vynuogių cukrų sidabro nitrato druskomis.

Šie revoliuciniai veidrodiniai lęšiai atspindėjo iki 95% šviesos, skirtingai nei seni bronziniai lęšiai, kurie atspindėjo tik 60% šviesos.

L. Foucault sukūrė atšvaitus su paraboliniais veidrodžiais, keisdami veidrodžių paviršiaus formą.

XIX amžiaus pabaigoje astronomas mėgėjas Crossley atkreipė dėmesį į aliuminio veidrodžius. Jo įsigytas įgaubtas stiklo parabolinis veidrodis, kurio skersmuo 91 cm, buvo nedelsiant įkištas į teleskopą.

Šiandien šiuolaikinėse observatorijose įrengiami teleskopai su tokiais didžiuliais veidrodžiais. Nors refraktoriaus augimas sulėtėjo, atspindinčio teleskopo kūrimas įgavo pagreitį.

Nuo 1908 iki 1935 metų įvairiose pasaulio observatorijose buvo sukurta daugiau nei tuzinas atšvaitų su objektyvu, viršijančių Yerke. Didžiausias teleskopas buvo įrengtas Mount Wilson observatorijoje, jo skersmuo – 256 centimetrai. Ir net ši riba netrukus buvo padvigubinta.

1976 metais SSRS mokslininkai pastatė 6 metrų BTA teleskopą – Didįjį azimutinį teleskopą. Iki XX amžiaus pabaigos BRA buvo laikomas didžiausiu pasaulyje teleskopu. BTA kūrėjai buvo originalių techninių sprendimų, tokių kaip kompiuteriu valdoma alt-azimuto instaliacija, novatoriai. Šiandien šios naujovės naudojamos beveik visuose milžiniškuose teleskopuose. XXI amžiaus pradžioje BTA buvo nustumta į antrąjį didžiųjų teleskopų dešimtuką pasaulyje.

Naujos kartos teleskopuose yra du dideli 10 metrų dvigubi teleskopai KECK I ir KECK II, skirti optiniams infraraudonųjų spindulių stebėjimams. Jie buvo įrengti 1994 ir 1996 metais JAV. Jie surinkti padedant W. Kecko fondui, kurio vardu ir pavadinti. Šie teleskopai yra aštuonių aukštų pastato dydžio ir sveria daugiau nei 300 tonų, tačiau jie veikia didžiausiu tikslumu. Veikimo principas – pagrindinis 10 metrų skersmens veidrodis, susidedantis iš 36 šešiakampių segmentų, veikiantis kaip vienas atspindintis veidrodis. Šie teleskopai įrengti vienoje iš optimalių astronominiams stebėjimams skirtų Žemės vietų – Havajuose, užgesusio ugnikalnio Manua Kea šlaite, 4200 metrų aukščio.

Nuo 2002 m. šie du teleskopai, esantys 85 m atstumu vienas nuo kito, pradėjo veikti interferometro režimu, suteikdami tokią pat kampinę skiriamąją gebą kaip ir 85 metrų teleskopui.

Teleskopai.

Teleskopo istorija nuėjo ilgą kelią – nuo ​​Italijos stiklo optikų teleskopų iki šiuolaikinių milžiniškų palydovinių teleskopų.

Teleskopų tipai.

Šiuo metu yra teleskopų, skirtų visiems elektromagnetinio spektro diapazonams:

Optiniai teleskopai,

radijo teleskopai,

rentgeno teleskopai,

Gama spindulių teleskopai.

Be to, neutrinų detektoriai dažnai vadinami neutrinų teleskopais. Taip pat gravitacinių bangų detektoriai gali būti vadinami teleskopais.

Optiniai teleskopai.

Optinio vaizdo teleskopas turi objektyvą ir okuliarą. Galinė objektyvo židinio plokštuma sulygiuota su priekine okuliaro židinio plokštuma. Vietoj okuliaro į objektyvo židinio plokštumą galima įdėti fotojuostos arba matricos spinduliuotės imtuvą. Šiuo atveju teleskopo objektyvas optiniu požiūriu yra fotografinis objektyvas, o pats teleskopas virsta astrografu.

Optinis mobilusis teleskopas-astrografas.

Pagal savo optinę konstrukciją dauguma optinių teleskopų skirstomi į:

Objektyvas (refraktoriai arba dioptrija) – lęšis arba lęšių sistema naudojamas kaip objektyvas.

Veidrodis (reflektorius arba kataptrikas) – įgaubtas veidrodis naudojamas kaip objektyvas.

Veidrodiniai teleskopai (katadioptriniai) – sferinis pirminis veidrodis dažniausiai naudojamas kaip objektyvas, o lęšiai kompensuoja jo aberacijas.

Stacionarus optinis teleskopas.

Be to, Saulei stebėti profesionalūs astronomai naudoja specialius saulės teleskopus, kurie savo konstrukcija skiriasi nuo tradicinių žvaigždžių teleskopų.

Radijo teleskopai.

Radijo teleskopai naudojami kosminiams objektams radijo diapazone tirti.

Radijo teleskopų kompleksas.

Pagrindiniai radijo teleskopų elementai yra priėmimo antena ir radiometras – jautrus radijo imtuvas, derinamas dažnis ir priėmimo įranga. Kadangi radijo diapazonas yra daug platesnis nei optinis, radijo spinduliuotei įrašyti naudojami įvairių konstrukcijų radijo teleskopai, priklausomai nuo diapazono. Ilgųjų bangų srityje (metro diapazonas; dešimtys ir šimtai megahercų) naudojami teleskopai, sudaryti iš daugybės (dešimties, šimtų ar net tūkstančių) elementarių imtuvų, dažniausiai dipolių. Trumpesnėms bangoms (decimetrų ir centimetrų diapazonas; dešimtys gigahercų) naudojamos pusiau arba visiškai besisukančios parabolinės antenos. Be to, siekiant padidinti teleskopų skiriamąją gebą, jie sujungiami į interferometrus. Kai keli atskiri teleskopai, esantys skirtingose ​​Žemės rutulio vietose, sujungiami į vieną tinklą, jie kalba apie labai ilgą bazinę radijo interferometriją (VLBI). Tokio tinklo pavyzdys yra amerikietiška VLBA (Very Long Baseline Array) sistema. Japonijos orbitinis radijo teleskopas HALCA (Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy), įtrauktas į VLBA teleskopų tinklą, šiuo režimu veikė nuo 1997 iki 2003 metų, o tai ženkliai pagerino viso tinklo skiriamąją gebą.

Rentgeno teleskopai.

Rentgeno teleskopas yra teleskopas, skirtas stebėti tolimus objektus rentgeno spindulių spektre. Norint naudoti tokius teleskopus, jie paprastai turi būti pakelti virš Žemės atmosferos, kuri yra nepermatoma rentgeno spinduliams. Todėl rentgeno teleskopai dedami ant kosminių raketų ir dirbtinių Žemės palydovų.

Kosminis rentgeno teleskopas.

Gama spindulių teleskopai.

Gama spindulių teleskopas yra teleskopas, skirtas stebėti tolimus objektus gama spindulių spektre. Gama spindulių teleskopai naudojami ieškant ir tiriant atskirus gama spindulių šaltinius, matuojant galaktikos ir ekstragalaktinės difuzinės gama spinduliuotės energijos spektrus, tiriant gama spindulių pliūpsnius ir tamsiosios medžiagos prigimtį. Tarp gama spindulių teleskopų yra:

Kosminiai gama teleskopai, aptinkantys gama spindulius tiesiai erdvėje.

Gama spindulių kosminis teleskopas.

Antžeminiai Čerenkovo ​​teleskopai, kurie nustato gama spindulių parametrus (pvz., energiją ir atvykimo kryptį), stebėdami trikdžius, kuriuos atmosferoje sukelia gama spinduliai.

Antžeminis Čerenkovo ​​gama spindulių teleskopas.

Kosminiai teleskopai.

Kodėl teleskopai siunčiami į kosmosą?

Žemės atmosfera gerai praleidžia spinduliuotę optiniame (0,3-0,6 mikrono), artimajame infraraudonajame (0,6-2 mikronai) ir radijo (1 mm-30 m) diapazone. Tačiau mažėjant bangos ilgiui labai sumažėja atmosferos skaidrumas, dėl to stebėjimai ultravioletiniuose, rentgeno ir gama diapazonuose tampa įmanomi tik iš kosmoso.

Infraraudonųjų spindulių diapazone sugertis atmosferoje taip pat yra stipri, tačiau 2-8 mikronų srityje yra keletas skaidrumo langų (kaip milimetrų diapazone), kuriuose galima atlikti stebėjimus. Be to, kadangi dauguma infraraudonųjų spindulių diapazono sugerties linijų priklauso vandens molekulėms, infraraudonųjų spindulių stebėjimus galima atlikti sausuose Žemės regionuose (žinoma, tuose bangos ilgiuose, kur dėl vandens nebuvimo susidaro skaidrumo langai). Tokio teleskopo išdėstymo pavyzdys yra Pietų ašigalio teleskopas, sumontuotas pietiniame geografiniame ašigalyje, veikiantis submilimetrų diapazone.

Optiniame diapazone atmosfera yra skaidri, tačiau dėl Rayleigh sklaidos ji skirtingai praleidžia skirtingų dažnių šviesą, todėl iškreipiamas šviestuvų spektras (spektras pasislenka raudonos spalvos link). Be to, atmosfera visada yra nevienalytė, joje nuolat egzistuoja srovės (vėjai), todėl vaizdas iškraipomas. Todėl Žemėje esančių teleskopų skiriamoji geba yra apribota iki maždaug 1 lanko sekundės, neatsižvelgiant į teleskopo diafragmą. Iš dalies šią problemą galima išspręsti naudojant adaptyviąją optiką, kuri gali labai sumažinti atmosferos įtaką vaizdo kokybei, bei pakėlus teleskopą į didesnį aukštį, kur atmosfera plonesnė – kalnuose, ar lėktuvuose ore. arba stratosferiniai balionai. Tačiau geriausi rezultatai pasiekiami, kai teleskopai iškeliami į kosmosą. Už atmosferos ribų iškraipymo visiškai nėra, todėl didžiausią teorinę teleskopo skiriamąją gebą lemia tik difrakcijos riba: φ=λ/D (kampinė skiriamoji geba radianais lygi bangos ilgio ir apertūros skersmens santykiui). Pavyzdžiui, kosminio teleskopo su 2,4 metro skersmens veidrodžiu (kaip Hablo teleskopo), esant 555 nm bangos ilgiui, teorinė skiriamoji geba yra 0,05 lanko sekundės (tikroji Hablo skiriamoji geba yra du kartus prastesnė - 0,1 sekundės, bet vis tiek eilės tvarka didesnis nei ant žemės esančių teleskopų).

Iškėlus jį į kosmosą, galima padidinti radijo teleskopų skiriamąją gebą, tačiau čia svarbesnė kita priežastis. Kiekvienas radijo teleskopas turi labai mažą skiriamąją gebą. Tai paaiškinama tuo, kad radijo bangų ilgis yra keliomis eilėmis ilgesnis nei matomos šviesos, todėl difrakcijos riba φ=λ/D yra daug didesnė, nors radijo teleskopo dydis taip pat yra dešimtis kartų. didesnis nei optinio teleskopo. Pavyzdžiui, esant 100 metrų diafragmai (pasaulyje yra tik du tokie dideli radijo teleskopai), skiriamoji geba esant 21 cm bangos ilgiui (neutrali vandenilio linija) yra tik 7 lanko minutės, o esant 3 cm ilgiui - 1 minutė, o tai visiškai nepakankama astronominiams tyrimams (palyginimui plika akimi skiriamoji geba yra 1 minutė, Mėnulio tariamasis skersmuo yra 30 minučių).

Tačiau sujungę du radijo teleskopus į radijo interferometrą, galite žymiai padidinti skiriamąją gebą – jei atstumas tarp dviejų radijo teleskopų (vadinamoji radijo interferometro bazė) yra lygus L, tai kampinės skiriamosios gebos nebelemia formulė φ=λ/D, bet φ=λ/L. Pavyzdžiui, esant L = 4200 km ir λ = 21 cm, maksimali skiriamoji geba bus maždaug viena šimtoji lanko sekundės dalis. Tačiau antžeminių teleskopų didžiausia bazė akivaizdžiai negali viršyti Žemės skersmens. Paleidę vieną iš teleskopų į gilųjį kosmosą, galite žymiai padidinti bazę, taigi ir skiriamąją gebą. Pavyzdžiui, „RadioAstron“ kosminio teleskopo skiriamoji geba dirbant kartu su žemišku radijo teleskopu radijo interferometro režimu (bazė 390 tūkst. km), priklausomai nuo bangos ilgio (1,2–92 cm), bus nuo 8 iki 500 mikroarkusekundžių. (palyginimui, 3 m dydžio objektas matomas 8 μs kampu Jupiterio atstumu arba Žemės dydžio objektas Alfa Kentauro atstumu).

Kas yra teleskopas, žino daugelis, tačiau dažniausiai jis yra gana neaiškus. Dar mažiau žmonių tai matė, o dar mažiau turėjusių galimybę pasinaudoti šia priemone. Nors šiandien, jei pageidaujama, gana gerą teleskopą galima įsigyti parduotuvėje. Tačiau prieš eidami apsipirkti turite bent jau susimąstyti, kas tai yra ir kam to reikia, kad dėžutė nesusikauptų dulkių kur nors balkone.

Taigi, teleskopas yra „prietaisas, kuris surenka elektromagnetinę spinduliuotę iš tolimo objekto ir nukreipia ją į židinį, kur susidaro padidintas objekto vaizdas arba generuojamas sustiprintas signalas“. Taip jie suvyniojo! Labiausiai paplitę ir žinomiausi yra optiniai teleskopai – jie padidina tolimus objektus ir leidžia apžiūrėti ar nufotografuoti smulkias jų detales, nes matoma šviesa taip pat yra elektromagnetinės spinduliuotės rūšis. Tačiau yra teleskopų, kurie veikia kituose diapazonuose, pavyzdžiui, rentgeno ir radijo diapazonuose, todėl teleskopo sąvoka yra tokia plati.

Radijo teleskopai yra panašūs į didžiules palydovines „lėkštes“, o iš tikrųjų jų veikimo principas yra tas pats. Jie renka radijo spinduliuotę, kuri vėliau sustiprinama ir tiriama. Tai yra astronomų „ausys“, su kuriomis jie klausosi dangaus. Ir jie labai daug girdi...

Ir vis dėlto mes siejame teleskopo sąvoką su optine sistema – savotišku teleskopu ant stovo. Žinoma, jų yra, tačiau tai yra nedidelė dalis visų šiuolaikinių sistemų.

Manoma, kad pirmąjį teleskopą, sudarytą iš poros lęšių, 1609 m. išrado Galilėjus Galilėjus, tačiau tai netiesa. Metais anksčiau, 1608 m., olandas Hansas Lipperschlei bandė patentuoti iš vamzdelio su įkištais lęšiais pagamintą prietaisą, kurį pavadino žvalgybos stiklu, tačiau dėl konstrukcijos paprastumo buvo atmestas. Ir dar anksčiau, 1450 m., Thomas Diggesas bandė pažvelgti į žvaigždes naudodamas objektyvą ir įgaubtą veidrodį, tačiau jis niekada neįgyvendino idėjos. Galilėjus buvo „geroje vietoje tinkamu laiku“, ir pirmasis į dangų nukreipė paprastą teleskopą, Mėnulyje atrado kalnus ir daug kitų įdomių dalykų... Todėl jį galima vadinti pirmuoju astronomu, naudoti teleskopą.

Galilėjaus teleskopas sukėlė refraktorinių teleskopų erą. Taip vadinama lęšių sistema, kuri sukuria vaizdą dėl šviesos lūžio lęšiuose. Lęšis, į kurį patenka šviesa, vadinamas objektyvu. Kuo jis didesnis, tuo daugiau šviesos jis surenka ir teleskopas gali parodyti daugiau silpnai šviečiančių objektų. Kuo ilgesnis objektyvo židinio nuotolis, tuo didesnį padidinimą suteikia teleskopas. Todėl buvo plačiai paplitę teleskopai su didžiuliais vamzdžiais – 3 metrų ar daugiau ilgio. Objektyvas, pro kurį žiūri stebėtojas, vadinamas okuliaru. Priešingai, jo židinio nuotolis turėtų būti mažas. Beje, teleskopo padidinimą galima gauti padalijus objektyvo židinio nuotolį iš okuliaro židinio nuotolio.

Pirmieji teleskopai padarė prastus vaizdus. Laikui bėgant sistema tapo sudėtingesnė - tiek objektyvas, tiek okuliaras susideda iš kelių lęšių, pagamintų iš skirtingų tipų stiklo, kurie kompensuoja vienas kito trūkumus, o modernus refrakcinis teleskopas yra gana geras ir galingas instrumentas.

1720 m. Izaokas Niutonas sukūrė pirmąjį atspindintį teleskopą. Jame buvo metalinis įgaubtas veidrodis, kurio skersmuo buvo tik 40 milimetrų, tačiau jis davė puikų vaizdą. Atsispindėjusi šviesa neturi tokių netobulumų ir iškraipymų kaip lūžusi šviesa, todėl Niutono sistemos veidrodiniai teleskopai tapo itin plačiai paplitę. Jie buvo gana kompaktiško dydžio, palyginti su lęšių refraktoriais su gana galingu dideliu veidrodžiu - lęšiu. O dabar Niutono teleskopai yra populiariausias astronomų mėgėjų instrumentas. Daugelis žmonių juos gamina patys, o dabar parduodama daugybė gana tvirtų ir nebrangių modelių.

Laikui bėgant teleskopai – refraktoriai ir atšvaitai – sukūrė daugybę modifikacijų, kurios turi savų privalumų ir trūkumų. Refraktoriai tradiciškai turi didelį padidinimą ir yra naudojami tirti šviesius, bet tolimus objektus – planetas, Mėnulį, Saulę, ūkus ir žvaigždes. Atšvaitai turi didelį lęšį – veidrodis dėl didesnio skersmens surenka daug daugiau šviesos, todėl turi didesnį diafragmos santykį. Jie geriau tinka neryškiems objektams – ūkams, galaktikoms, silpnoms žvaigždėms stebėti. Žinoma, bet kokį modelį galite naudoti bet kokiam tikslui, tačiau renkantis reikia atsižvelgti į būsimas naudojimo sąlygas. Jei norite plačiau žiūrėti į planetas, Mėnulį ar kometas, galite įsigyti ir refraktorių, ir atšvaitą, o jei jums labiau įdomu stebėti ir fotografuoti ūkus, kintamąsias žvaigždes ar galaktikas, geriau rinktis veidrodinį atšvaitą. .

Optinės teleskopinės sistemos naudojamos astronomijoje (dangaus kūnams stebėti), optikoje įvairiems pagalbiniams tikslams: pavyzdžiui, lazerio spinduliuotės divergencijai keisti. Taip pat teleskopas gali būti naudojamas kaip teleskopas sprendžiant tolimų objektų stebėjimo problemas. Pirmieji paprasto objektyvo teleskopo piešiniai buvo aptikti Leonardo Da Vinci užrašuose. Lipperhey mieste pastatė teleskopą. Be to, teleskopo sukūrimas priskiriamas jo amžininkui Zachary Jansen.

Istorija

Teleskopo, tiksliau teleskopo, išradimo metais laikomi 1608-ieji, kai Hagoje savo išradimą pademonstravo olandų akinių gamintojas Johnas Lippershey. Tačiau jam buvo atsisakyta išduoti patentą dėl to, kad kiti meistrai, tokie kaip Zachary Jansen iš Middelburgo ir Jacobas Metiusas iš Alkmaaro, jau turėjo teleskopų kopijas, o pastarasis netrukus po Lippershey pateikė prašymą Generaliniam valstijų (olandų k.). parlamentas) dėl patento Vėlesni tyrimai parodė, kad teleskopai tikriausiai buvo žinomi anksčiau, dar 1605 m. 1604 m. išleistame Vitellius papildyme Kepleris ištyrė spindulių kelią optinėje sistemoje, kurią sudaro abipus išgaubtas ir abipus įgaubtas lęšis. Patys pirmieji paprasčiausio objektyvo teleskopo (tiek vieno lęšio, tiek dvigubo) brėžiniai buvo aptikti Leonardo da Vinci užrašuose, datuojamuose 1509 m. Išliko jo užrašas: „Padaryk stiklą, kad žiūrėtum į pilnatį“ („Atlantic Codex“).

Pirmasis asmuo, nukreipęs teleskopą į dangų, pavertęs jį teleskopu ir gavęs naujų mokslinių duomenų, buvo Galilėjus. 1609 m. jis sukūrė savo pirmąjį teleskopą su tris kartus padidinimu. Tais pačiais metais jis pastatė maždaug pusės metro ilgio teleskopą su aštuonių kartų didinimu. Vėliau jis sukūrė teleskopą, kuris padidino 32 kartus: teleskopo ilgis siekė apie metrą, o objektyvo skersmuo – 4,5 cm.Tai buvo labai netobulas instrumentas, kuriame buvo visos įmanomos aberacijos. Nepaisant to, su jo pagalba „Galileo“ padarė daugybę atradimų.

Pavadinimą "teleskopas" 1611 m. pasiūlė graikų matematikas Ioannis Demisiani (Giovanni Demisiani) vienam iš Galilėjaus instrumentų, parodytų Accademia dei Lincei šalies simpoziume. Pats Galilėjus savo teleskopams vartojo terminą lot. perspicillum.

"Galileo teleskopas", "Galileo" muziejus (Florencija)

XX amžiuje taip pat buvo sukurti teleskopai, kurie veikė įvairiais bangų ilgiais nuo radijo iki gama spindulių. Pirmasis specialiai sukurtas radijo teleskopas pradėjo veikti 1937 m. Nuo tada buvo sukurta daugybė sudėtingų astronominių instrumentų.

Optiniai teleskopai

Teleskopas yra vamzdis (tvirtas, rėmas), sumontuotas ant laikiklio, turintis ašis, skirtas nukreipti į stebėjimo objektą ir jį sekti. Vaizdinis teleskopas turi objektyvą ir okuliarą. Galinė objektyvo židinio plokštuma sulygiuota su priekine okuliaro židinio plokštuma. Vietoj okuliaro į objektyvo židinio plokštumą galima įdėti fotojuostos arba matricos spinduliuotės imtuvą. Šiuo atveju teleskopo lęšis, optikos požiūriu, yra fotografinis objektyvas, o pats teleskopas virsta astrografu. Teleskopas fokusuojamas naudojant fokusatorių (fokusavimo įrenginį).

Pagal savo optinę konstrukciją dauguma teleskopų skirstomi į:

  • Objektyvas ( refraktoriai arba dioptrija) - lęšis arba lęšių sistema naudojamas kaip objektyvas.
  • Veidrodis ( atšvaitai arba kataptrinis) – kaip objektyvas naudojamas įgaubtas veidrodis.
  • Veidrodiniai teleskopai (katadioptriniai) – sferinis pirminis veidrodis dažniausiai naudojamas kaip objektyvas, o lęšiai kompensuoja jo aberacijas.

Radijo teleskopai

„Very Large Array“ radijo teleskopai Naujojoje Meksikoje, JAV

Radijo teleskopai naudojami kosminiams objektams radijo diapazone tirti. Pagrindiniai radijo teleskopų elementai yra priėmimo antena ir radiometras – jautrus radijo imtuvas, derinamas dažnis ir priėmimo įranga. Kadangi radijo diapazonas yra daug platesnis nei optinis, radijo spinduliuotei įrašyti naudojami įvairių konstrukcijų radijo teleskopai, priklausomai nuo diapazono. Ilgųjų bangų srityje (metro diapazonas; dešimtys ir šimtai megahercų) naudojami teleskopai, sudaryti iš daugybės (dešimties, šimtų ar net tūkstančių) elementarių imtuvų, dažniausiai dipolių. Trumpesnėms bangoms (decimetrų ir centimetrų diapazonas; dešimtys gigahercų) naudojamos pusiau arba visiškai besisukančios parabolinės antenos. Be to, siekiant padidinti teleskopų skiriamąją gebą, jie sujungiami į interferometrus. Kai keli atskiri teleskopai, esantys skirtingose ​​Žemės rutulio vietose, sujungiami į vieną tinklą, jie kalba apie labai ilgą bazinę radijo interferometriją (VLBI). Tokio tinklo pavyzdys yra amerikietiška VLBA (Very Long Baseline Array) sistema. 1997–2003 metais veikė Japonijos orbitinis radijo teleskopas HALCA. Labai pažangi ryšių ir astronomijos laboratorija), įtrauktas į VLBA teleskopų tinklą, kuris žymiai pagerino viso tinklo skiriamąją gebą. Kaip vieną iš milžiniško interferometro elementų planuojama panaudoti ir Rusijos orbitinį radijo teleskopą Radioastron.

Kosminiai teleskopai

Žemės atmosfera gerai praleidžia spinduliuotę optiniame (0,3-0,6 mikrono), artimajame infraraudonajame (0,6-2 mikronai) ir radijo (1 mm - 30 ) diapazone. Tačiau mažėjant bangos ilgiui labai sumažėja atmosferos skaidrumas, dėl to stebėjimai ultravioletiniuose, rentgeno ir gama diapazonuose tampa įmanomi tik iš kosmoso. Išimtis – itin didelės energijos gama spinduliuotės registravimas, kuriam tinka kosminių spindulių astrofizikos metodai: didelės energijos gama fotonai atmosferoje generuoja antrinius elektronus, kuriuos antžeminės instaliacijos fiksuoja naudojant Čerenkovo ​​švytėjimą. Tokios sistemos pavyzdys yra CACTUS teleskopas.

Infraraudonųjų spindulių diapazone sugertis atmosferoje taip pat yra stipri, tačiau 2-8 mikronų srityje yra keletas skaidrumo langų (kaip milimetrų diapazone), kuriuose galima atlikti stebėjimus. Be to, kadangi dauguma infraraudonųjų spindulių diapazono sugerties linijų priklauso vandens molekulėms, infraraudonųjų spindulių stebėjimus galima atlikti sausuose Žemės regionuose (žinoma, tuose bangos ilgiuose, kur dėl vandens nebuvimo susidaro skaidrumo langai). Tokio teleskopo išdėstymo pavyzdys yra Pietų ašigalio teleskopas. Pietų ašigalio teleskopas), įrengtas geografiniame pietų ašigalyje, veikiantis submilimetrų diapazone.

Optiniame diapazone atmosfera yra skaidri, tačiau dėl Rayleigh sklaidos ji skirtingai praleidžia skirtingų dažnių šviesą, todėl iškreipiamas šviestuvų spektras (spektras pasislenka raudonos spalvos link). Be to, atmosfera visada yra nevienalytė, joje nuolat egzistuoja srovės (vėjai), todėl vaizdas iškraipomas. Todėl Žemėje esančių teleskopų skiriamoji geba yra apribota iki maždaug 1 lanko sekundės, neatsižvelgiant į teleskopo diafragmą. Iš dalies šią problemą galima išspręsti naudojant adaptyviąją optiką, kuri gali labai sumažinti atmosferos įtaką vaizdo kokybei, bei pakėlus teleskopą į didesnį aukštį, kur atmosfera plonesnė – kalnuose, ar lėktuvuose ore. arba stratosferiniai balionai. Tačiau didžiausių rezultatų pasiekiama, kai teleskopai iškeliami į kosmosą. Už atmosferos ribų iškraipymo visiškai nėra, todėl didžiausią teorinę teleskopo skiriamąją gebą lemia tik difrakcijos riba: φ=λ/D (kampinė skiriamoji geba radianais lygi bangos ilgio ir apertūros skersmens santykiui). Pavyzdžiui, kosminio teleskopo su 2,4 metro skersmens veidrodžiu (kaip Hablo teleskopo), esant 555 nm bangos ilgiui, teorinė skiriamoji geba yra 0,05 lanko sekundės (tikroji Hablo skiriamoji geba yra du kartus prastesnė - 0,1 sekundės, bet vis tiek eilės tvarka didesnis nei ant žemės esančių teleskopų).

Iškėlus jį į kosmosą, galima padidinti radijo teleskopų skiriamąją gebą, tačiau dėl kitos priežasties. Kiekvienas radijo teleskopas turi labai mažą skiriamąją gebą. Tai paaiškinama tuo, kad radijo bangų ilgis yra keliomis eilėmis didesnis nei matomos šviesos, todėl difrakcijos riba φ=λ/D yra daug didesnė, nors radijo teleskopo dydis taip pat yra dešimtis kartų. didesnis nei optinio teleskopo. Pavyzdžiui, esant 100 metrų diafragmai (pasaulyje yra tik du tokie dideli radijo teleskopai), skiriamoji geba esant 21 cm bangos ilgiui (neutrali vandenilio linija) yra tik 7 lanko minutės, o esant 3 cm ilgiui - 1 minutė, o tai visiškai nepakankama astronominiams tyrimams (palyginimui plika akimi skiriamoji geba yra 1 minutė, Mėnulio tariamasis skersmuo yra 30 minučių). Tačiau sujungus du radijo teleskopus į radijo interferometrą, skiriamoji geba gali būti gerokai padidinta – jei atstumas tarp dviejų radijo teleskopų (vad. radijo interferometro bazė) yra lygus L, tada kampinė skiriamoji geba nustatoma nebe pagal formulę φ=λ/D, o φ=λ/L. Pavyzdžiui, esant L = 4200 km ir λ = 21 cm, maksimali skiriamoji geba bus maždaug viena šimtoji lanko sekundės dalis. Tačiau antžeminių teleskopų didžiausia bazė akivaizdžiai negali viršyti Žemės skersmens. Paleidę vieną iš teleskopų į gilųjį kosmosą, galite žymiai padidinti bazę, taigi ir skiriamąją gebą. Pavyzdžiui, „RadioAstron“ kosminio teleskopo skiriamoji geba dirbant kartu su žemišku radijo teleskopu radijo interferometro režimu (bazė 390 tūkst. km), priklausomai nuo bangos ilgio (1,2–92 cm), bus nuo 8 iki 500 mikroarkusekundžių. (palyginimui, 3 m dydžio objektas matomas 8 μs kampu Jupiterio atstumu arba Žemės dydžio objektas per atstumą

Šiuolaikiniai teleskopai mažai primena pirmąjį Galileo teleskopą ir yra labai sudėtingos techninės struktūros. Tačiau jų dizaino principas išlieka tas pats. Lęšio ar parabolinio veidrodžio pagalba surenkama dangaus objekto šviesa ir lęšio ar veidrodžio židinyje konstruojamas vaizdas. Čia patalpintas spinduliuotės imtuvas, kuris fiksuoja vaizdą tolesniam tyrimui.

Dangaus kūnai tiriami renkant, priimant, registruojant ir tiriant žvaigždžių spinduliuotę. Akis taip pat yra prietaisas, kuris surenka ir registruoja ant jos krintantį šviesą. Šviesą iš žvaigždės, einančios per akies vyzdį, lęšis surenka tinklainėje. Krintančios šviesos energija sukelia nervų galūnių atsaką. Į smegenis ateina signalas, ir mes matome žvaigždę. Tačiau iš žvaigždės gaunamos energijos gali būti per mažai (žvaigždė silpna). Tada tinklas nereaguos ir mes nematysime žvaigždžių.

Iš esmės teleskopas nuo akies skiriasi tik dydžiu, šviesos koncentravimo būdu ir šviesos registratoriaus prigimtimi.

Svarbiausios teleskopo charakteristikos yra jos leistinas Ir skvarbus pajėgumus.

Rezoliucija

Teleskopo skiriamoji geba yra nustatomas pagal mažiausią kampinį atstumą tarp šviečiančių taškų, kurie gali būti matomi (išspręsti) kaip atskiri objektai.

Teleskopo skiriamoji geba nustatoma pagal jo dydį. Šviesos spindulių difrakcija skylės krašte lemia tai, kad teleskope neįmanoma atskirti dviejų šviesos taškų, jei kryptys juose sudaro kampą, mažesnį už ribinį.

Ribinis kampas

Idealaus objektyvo ir matomos šviesos ribinis kampas nustatomas pagal formulę

Kur α — ribinis kampas, išreikštas lanko sekundėmis; D— teleskopo skersmuo (cm). Žmogaus akiai ribinis kampas yra 28" (iš tikrųjų 1-1,5'), didžiausiam pasaulyje teleskopui, kurio skersmuo 10 m, ribinis kampas yra 0,015". Realiai ribinis kampas yra kelis kartus didesnis dėl atmosferos įtaka.

Skverbtis

Teleskopo įsiskverbimo galia nustatomas pagal mažiausią registruotą apšvietimą, kurį sukuria šviečiantis objektas.

Teleskopo prasiskverbimo galią pirmiausia lemia jo skersmuo: kuo didesnis skersmuo, tuo daugiau šviesos jis surenka. Radiacijos imtuvai taip pat atlieka svarbų vaidmenį. Jei prieš 200 metų jie tiesiog žiūrėjo pro teleskopą ir bandė nupiešti tai, ką mato, o prieš 40 metų daugiausia fotografavo teleskopo sukurtą vaizdą, o dabar jie naudoja elektroninius vaizdo imtuvus, galinčius užregistruoti apie 60% fotonų. tai (fotografinė plokštelė fiksuoja maždaug 10-100 kartų mažesnę frakciją).

Dabar prasideda naujas antžeminių teleskopų kūrimo etapas, kurį pelnytai galima vadinti XXI amžiaus instrumentais. Pirma, jie yra labai dideli – jų pagrindinio veidrodžio skersmuo yra 8-10 m Antra, jie pastatyti naudojant naujus principus. Jų veidrodžiai prisitaiko prie atmosferoje vykstančių pokyčių, todėl vaizdo defokusavimas, kurį sukelia oro tankio ir oro srauto pokyčiai, yra kuo mažesnis. Tokia optika, „galinti“ prisitaikyti prie greitai kintančių sąlygų, vadinama prisitaikantis. Siekiant padidinti teleskopų skiriamąją gebą, taip pat naudojami didelės bazinės linijos optinės interferometrijos metodai.

Naujos kartos teleskopai apima 10 metrų Keck teleskopus (JAV), 10 metrų Hobby-Eberle teleskopą ir 8 metrų Gemini ir Subaru teleskopus, VLT teleskopą. (LabaiDidelisTeleskopas– labai didelis Europos pietinės observatorijos teleskopas, taip pat statomas Didysis žiūroninis teleskopas. (DidelisŽiūronasteleskopas) Arizonoje (JAV).

Labai svarbu, kad visuose šiuose teleskopuose pagrindinį veidrodį formuotų atskiri veidrodžiai, kurių skaičius skirtinguose teleskopuose skiriasi. Taigi, „Subaru“ teleskopas turi 261 veidrodį, VLT – 150 ašinių ir 64 šoninius, o „Gemini“ – 128 veidrodžius. Didelis žiūronas teleskopas (LBT) turi du pagrindinius veidrodžius, kurie taip pat susideda iš daugelio elementų. Visų šių teleskopų pagrindinių veidrodžių skersmuo svyruoja nuo 8,1 iki 8,4 m.

Šiuolaikinių teleskopų veidrodžiai yra valdomi. Kiekvienas turi prietaisų sistemą, kuri, paspaudus veidrodį, gali pakeisti jo formą norimu būdu, kas tapo įmanoma pradėjus gaminti labai plonus ir lengvus veidrodžius. Medžiaga iš svetainės

Naudojant teleskopą, būtina gauti kuo aiškesnį tolimos žvaigždės vaizdą, kuris turėtų atrodyti kaip vienas taškas. Dideli objektai, tokie kaip galaktikos, gali būti laikomi daugybe taškų. Tolimos žvaigždės šviesa sklinda sferinės bangos pavidalu, nukeliaudama didžiulį atstumą kosmose. Žemę pasiekiančią bangos priekį galima laikyti plokščia dėl milžiniško sferos spindulio – atstumo iki žvaigždės.

Jeigu ant teleskopo krenta plokštumos banga, tai židinio plokštumoje atsiranda taškas, kurio dydį lemia tik šviesos difrakcija, t.y., tenkinama ribinio kampo sąlyga. Būtent tai vyksta Hablo kosminiame teleskope, kuris, nepaisant to, kad jo skersmuo yra tik 2,4 m, sukuria geresnius vaizdus nei 4-6 metrų senesnės konstrukcijos teleskopai.

Prieš patekdama į teleskopą, banga praeina pro žemės atmosferą ir oro turbulenciją, kuri sutrikdo plokščią priekio formą. Vaizdas iškraipytas. Adaptyvioji optika skirta kompensuoti nukrypimus ir atkurti pradinę (plokščia) bangos fronto formą.

2024 m. nowonline.ru
Apie gydytojus, ligonines, poliklinikas, gimdymo namus