Glavni elementi teleskopa z lečo in princip delovanja. Kako deluje teleskop? Načelo delovanja reflektorjev

Preden preidemo na opis sistemov in zasnove teleskopov, se najprej pogovorimo o terminologiji, da v prihodnosti ne bo vprašanj pri preučevanju teh astronomskih instrumentov. Torej, začnimo …
Ne glede na to, kako čudno se zdi osebi, ki ni seznanjena z astronomijo, glavna stvar pri teleskopih ni povečava, temveč premer vhodne luknje ( zaslonke), skozi katerega svetloba vstopa v napravo. Večja kot je odprtina teleskopa, več svetlobe bo zbral in temnejše predmete bo lahko videl. Merjeno v mm. Določeno D.
Naslednji parameter teleskopa je Goriščna razdalja. Goriščna razdalja ( F) - razdalja, na kateri leče objektiva ali glavno zrcalo teleskopa gradijo sliko opazovanih predmetov. Merjeno tudi v mm. Okularji kot naprave, sestavljene iz leč, imajo tudi svojo goriščno razdaljo ( f). Teleskopska povečava lahko izračunate tako, da goriščno razdaljo teleskopa delite z goriščno razdaljo uporabljenega okularja. Tako lahko z menjavo okularjev dosežete različne povečave. Toda njihovo število ne more biti neskončno. Omejena je tudi zgornja meja povečave za vsak teleskop. Kot kaže praksa, je v povprečju enak dvakratnemu premeru teleskopa. Tisti. Če imamo teleskop s premerom 150 mm, potem je največja povečava, ki jo lahko dosežemo na njem, približno tristokratna - 300x. Če nastavite velike povečave, se bo kakovost slike znatno poslabšala.

Še en izraz - relativna zaslonka. Relativna zaslonka je razmerje med premerom leče in njeno goriščno razdaljo. Zapisano je kot 1/4 ali 1/9. Manjše kot je to število, daljša je cev našega teleskopa (večja je goriščna razdalja).
Kako lahko ugotovimo, kakšne velikosti zvezd lahko vidimo na meji z našim teleskopom?
In za to bomo potrebovali nekaj preprostih formul -
Mejna velikost m= 2 + 5 log D, kjer je D premer teleskopa v mm.
Največja ločljivost teleskopa (tj. ko se dve zvezdi še nista združili v eno točko) je
r= 140 / D, kjer je D izražen v mm.
Te formule veljajo samo za idealne pogoje opazovanja v noči brez lune s čudovitim vzdušjem. V resnici je stanje s temi parametri slabše.

Zdaj pa preidimo na preučevanje teleskopskih sistemov. Skozi zgodovino astronomije je bilo izumljenih veliko število modelov optičnih teleskopov. Vsi so razdeljeni v tri glavne vrste -
teleskopi z lečo ( refraktorji). Njihova leča je leča ali sistem leč.
Zrcalni teleskopi ( reflektorji). Pri teh teleskopih svetlobo, ki vstopa v cev, najprej zajame glavno zrcalo.
Teleskopi z zrcalno lečo ( katadioptrični). Uporabljata oba optična elementa za izravnavo slabosti obeh prejšnjih sistemov.
Vsi sistemi niso idealni, vsak ima svoje prednosti in slabosti.
Diagram glavnih sistemov teleskopa -

Analizirajmo napravo teleskopa. Naslednja slika prikazuje vse podrobnosti majhne amaterske naprave -

Za zamenljive okularje smo že slišali. Za lažja opazovanja v območju blizu zenita refrakcijski teleskopi in instrumenti z zrcalnimi lečami pogosto uporabljajo zenitne prizme ali zrcala. V njih se pot žarkov spremeni za devetdeset stopinj in opazovalec postane bolj udoben pri opazovanju (ni vam treba dvigovati glave ali plezati pod teleskop). Vsak bolj ali manj primeren teleskop ima iskalec. To je ločena naprava z majhnimi lečami z majhno povečavo - in s tem velikim vidnim poljem. (Večja kot je povečava naprave, manjše je vidno polje). To vam omogoča, da priročno usmerite na želeno območje neba in ga nato pregledate skozi sam teleskop z velikimi povečavami. Seveda morate pred opazovanjem uporabiti vijake, s katerimi je pritrjena iskalna cev, da jo prilagodite tako, da je soosna s samim teleskopom. Mimogrede, to je bolj priročno narediti s svetlo zvezdo ali planetom.
Fini zaključni gumbi služi za prilagoditev kazanja na predmet. Pritrdilni elementi premiki vzdolž osi služijo za fiksiranje našega teleskopa v izbranem položaju. Ko se začne usmerjanje, se sponke (zavore) sprostijo in teleskop zavrtimo v želeno smer. Položaj teleskopa se nato fiksira s pomočjo teh zavor, nato pa se, gleda skozi okular, teleskop natančno poravna s predmetom z gumbi za fino nastavitev.
Celoten sklop delov, na katere je teleskop pritrjen in s pomočjo katerih se vrti, se imenuje vlečna palica.
Obstajata dve vrsti nosilcev: azimutni in ekvatorialni. Azimutni nosilci vrtite okoli dveh osi, od katerih je ena vzporedna z obzorjem, druga pa pravokotna na prvo. Tisti. vrtenje se izvaja okoli osi - azimuta in višine nad obzorjem. Azimutni nosilci so bolj kompaktni in priročni za uporabo pri opazovanju zemeljskih objektov.
Osnovni astronomski nosilec se imenuje ekvatorialni. Priročen je pri sledenju nebesnim objektom, pa tudi pri usmerjanju nanje z uporabo nebesnih koordinat. Primerno je kompenzirati vrtenje Zemlje, kar je še posebej opazno pri velikih povečavah (ne pozabite, da se naša Zemlja vrti in slika neba se ponoči nenehno premika). Če povežete preprost motor, ki deluje z zvezdno hitrostjo, na ekvatorialni nosilec, bo rotacija Zemlje nenehno kompenzirana. Tisti. opazovalcu ne bo treba nenehno nastavljati predmeta z uporabo gumbov za fino gibanje. Na ekvatorialni montaži morate za kompenzacijo gibanja neba ponoči le zategniti ročico vzdolž ene od osi. V azimutni montaži morate nenehno prilagajati teleskop vzdolž obeh ose, kar ni vedno priročno.
Oglejmo si napravo za ekvatorialni nosilec po diagramu -

V ekvatorialni gori je ena od osi obrnjena proti nebesnemu polu (na severni polobli se nahaja blizu zvezde Severnice). Druga os, imenovana deklinacijska os, je pravokotna nanjo. Skladno s tem z vrtenjem teleskopa okoli vsake od osi spremenimo njegov položaj v nebesnem koordinatnem sistemu. Za kompenzacijo dnevne rotacije Zemlje je dovolj, da zavrtimo naš teleskop okoli osi, usmerjene proti nebesnemu nebesnemu polu.
Kako prilagoditi smer osi nebesnemu polu? Najti morate Severnico in zavrteti napravo z osjo, ki je pravokotna na protiuteži(Potrebni so za uravnoteženje teže teleskopske cevi) v smeri Polarja. Višina nebesnega pola sveta, kot se spomnimo, je vedno konstantna in enaka zemljepisni širini opazovanja. Za prilagoditev te osi po višini je dovolj, da enkrat nastavite zemljepisno širino na lestvici širine z ustreznimi vijaki. V prihodnosti se teh vijakov ne bo več mogoče dotakniti (razen če se seveda preselite živeti v druge regije). Dovolj bo, da usmerite os tako, da obrnete nosilec v azimutu (vzporedno z obzorjem), tako da je obrnjena proti Polyarnaya. To lahko storite s kompasom, vendar je bolj natančno, če uporabite Polar.
Če imamo bolj ali manj resen nosilec, ima za natančnejše kazanje na nebesni pol sveta vgrajeno iskalnik polov. V njem bodo na ozadju slike vidne ustrezne oznake, s pomočjo katerih lahko razjasnite položaj nebesnega pola glede na Polarno zvezdo (ne pozabite, da se Polarna zvezda nahaja zelo blizu nebesnega pola , vendar ne ravno na njej!).
Glede na sliko, ki jo vidimo skozi okular teleskopa... Ker imamo vsi ljudje različen vid, je za dobro sliko potrebno sliko izostriti. To se naredi z uporabo fokuser- pari okroglih ročajev na isti osi, nameščeni pravokotno na okular. Z vrtenjem gumbov fokuserja premikate sklop okularja naprej in nazaj, dokler ne dobite sprejemljive slike (tj. ostrejše). Pri napravah z zrcalno lečo se ostrenje izvede z ročajem, ki premika glavno zrcalo. Iskati ga morate na zadnjem koncu cevi, prav tako nedaleč od sklopa okularja.

No, in končno, par nasvetov za začetnike prvič uporabljam teleskop...

Nujna zaporedja dejanj s teleskopom, ki si jih velja zapomniti...
Nastavitev iskalnika.
Na nebu bi morali vzeti kakšen svetel predmet - svetlo zvezdo ali, še bolje, planet. Vanjo usmerimo teleskop, pri čemer smo predhodno namestili okular, ki daje najmanjšo povečavo (tj. okular z največjo goriščno razdaljo). Če se želite na začetku hitro osredotočiti na predmet, morate pogledati vzdolž cevi teleskopa. Ko v okular ujamemo sliko našega planeta ali zvezde, zaklenemo naš teleskop z aksialnimi sponkami in nato centriramo predmet v okularju z gumbi za fino nastavitev.
Nato pogledamo v iskalnik. Z vrtenjem vijakov, s katerimi je pritrjena cev iskala, zagotovimo, da se slika našega predmeta pojavi v vidnem polju iskalca in stoji točno na nitnem križcu.
Če smo operacijo izvajali predolgo (to se zgodi prvič), je vredno ponovno pogledati glavno napravo in vrniti naš planet (zvezdo) v središče, ki zaradi vrtenja Zemlje (in za nas, rotacija celotne slike neba) bi lahko šla vstran. Nato ponovno pogledamo sliko v iskalu in z iskalnimi vijaki popravimo napako pri namestitvi (predmet postavimo na nitni križec). Zdaj sta naše iskalo in teleskop koaksialna.
V idealnem primeru seveda lahko nato v teleskop namestite okular z večjo povečavo (s krajšo goriščno razdaljo) in ponovite celoten opisani postopek še enkrat - natančnost naše nastavitve iskala se bo bistveno povečala. Toda v prvem približku zadostuje ena operacija.
Po tem lahko opazujete. Dovolj je, da poravnavo teleskopa in iskala nastavite enkrat na začetku opazovanj.
Naslednje: Usmerimo na teleskop - poglejmo in nastavimo iskalo.
gremo k opazovanjima...
Ciljanje na predmet.
Sprostimo rotacijski ključavnici na obeh oseh (zavora) in jo s prostim vrtenjem teleskopske cevi obrnemo v želeno smer, približno usmerimo v smeri predmeta. Če pogledamo skozi iskalo, najdemo predmet, zavrtimo cev z rokami in jo nato pritrdimo z zavorami (ne pozabite!), s pomočjo gumbov za fino nastavitev pripeljemo njegovo sliko na sredino križca. Zdaj, če smo natančno nastavili poravnavo iskala in teleskopske cevi, mora biti slika predmeta vidna skozi okular teleskopa. Pogledamo v okular in ponovno z gumbi za fino nastavitev centriramo predmet v vidnem polju. Vse! Naš objekt lahko občudujete in ga pokažete drugim.
Naslednje: Ciljamo v iskalca in gledamo skozi teleskop.
Dnevno gibanje neba.
Če imate teleskop brez pogona (motorja), ki vam omogoča kompenzacijo gibanja neba, se morate spomniti, da bo čez nekaj časa predmet "pobegnil" iz vidnega polja teleskopa. Torej, če ste nekaj časa moteni, potem najverjetneje, ko pogledate v okular, tam ne boste našli ničesar. Če imate ekvatorialno montažo (s predhodno nastavljeno smerjo na nebesni pol), je dovolj, da gumb za fino nastavitev obrnete vzdolž desne osi vzpona za določen kot (ali morda za rotacijo), da se predmet vrne na svoje "mesto".
Če imate azimutno montažo, potem je malo bolj zapleteno - vrteti boste morali gumbe na obeh oseh in če ne veste točno, kam bi se predmet premaknil, potem je bolje pogledati v iskalo in predmet vrnemo na nitni križ, gledamo skozi okular našega iskala.
Slika skozi okular teleskopa.
Če ciljate na predmet in vidite mehko sliko (ali pa sploh nič), to sploh ne pomeni, da je teleskop "slab" ali da predmet ni v vidnem polju. Ne pozabite se osredotočiti!
V hladnem vremenu počakajte, da se teleskop, prinešen iz tople sobe, ohladi. Tokovi toplega zraka močno pokvarijo sliko. Večji kot je teleskop, počasneje se ohlaja. To je še posebej pomembno za sisteme z zaprto cevjo - na primer naprave z zrcalno lečo.
Slika in vzdušje sta precej pokvarjena. Atmosferske turbulence, meglica in osvetlitev uličnih luči otežujejo podrobno preučevanje predmetov.
Na koncu je treba spomniti, da brez posebnega filtra v nobenem primeru ne namestite na sprednji konec teleskopske cevi (leča za refraktor, odprti del za reflektor) Teleskopa ne moreš usmeriti v Sonce!!! To je preobremenjeno z izgubo vida. Tudi nobeno dimljeno steklo ne bo pomagalo. Moral bi tudi pazi na otroke da naprave brez nadzora staršev ne obračajo proti Soncu.
Ne pozabite - za opazovanje Sonca obstajajo posebni filtri (sončni filtri), ki prepuščajo zanemarljiv del svetlobe naše zvezde, za udobno opazovanje le-te.

Kako izbrati teleskop, kakšno vrsto teleskopa naj raje, je ločen pogovor in tega se bomo dotaknili kdaj v drugi objavi.

se nadaljuje …

Predstavljajte si človeško oko s premerom 5 cm, hkrati pa od zenice do mrežnice sega pol metra. Približno tako deluje teleskop. Deluje kot veliko zrklo. Naše oko je v bistvu velika leča. Predmetov samih ne vidi, ampak ujame svetlobo, ki se odbija od njih (zato v popolni temi ne vidimo ničesar). Svetloba skozi lečo vstopi v mrežnico, impulzi se prenašajo v možgane in ti tvorijo sliko. Teleskop ima lečo veliko večjo od naše leče. Zato zbira svetlobo oddaljenih predmetov, ki jih oko preprosto ne more ujeti.

Princip delovanja vseh teleskopov je enak, zgradba pa je drugačna.

Prva vrsta teleskopov so refraktorji

Najenostavnejša različica refraktorja je cev z bikonveksnimi cevmi, vstavljenimi na oba konca - tako () – leče. Zbirajo svetlobo nebesnih teles, se lomijo in fokusirajo – v okularju pa vidimo sliko.

Refraktorski teleskop Levenhuk Strike 80 NG:

Druga vrsta teleskopov so reflektorji

Reflektorji ne lomijo, ampak odbijajo žarke. Najenostavnejši reflektor je cev z dvema ogledaloma v notranjosti. Eno ogledalo, veliko, se nahaja na koncu cevi nasproti leče, drugo, manjše, se nahaja na sredini. Žarki, ki vstopajo v cev, se odbijejo od velikega zrcala in padejo na malo zrcalo, ki se nahaja pod kotom in usmerja svetlobo v lečo – okular, kjer gledamo in vidimo nebesne objekte.

Reflektorski teleskop Bresser Junior. Navzven je refraktor enostavno ločiti od reflektorja: refraktor ima okular na koncu cevi, reflektor pa ima okular ob strani.

Kaj je bolje - refraktor ali reflektor - je predmet pravega spora med ljubitelji astronomije. Vsak ima svoje značilnosti. Refraktorji so preprostejši in bolj nezahtevni: ne bojijo se prahu, manj trpijo med prevozom, omogočajo zemeljska opazovanja (saj slika v njih ni obrnjena). Reflektorji so bolj nežni, vendar vam omogočajo opazovanje objektov globokega vesolja in ukvarjanje z astrofotografijo. Na splošno so refraktorji bolj primerni za začetnike, reflektorji pa za napredne astronome.

Ker so refraktorji enostavnejši, razmislimo o delovanju teleskopa na njihovem primeru. Vzemimo za primer teleskope serije Levenhuk Strike NG - namenjeni so astronomom začetnikom in izdelani minimalno zapleteno.

To je leča, ki zbira svetlobo. Steklo je. Zato refrakcijski teleskopi niso zelo veliki: steklo je težko. Največji refraktor se nahaja na observatoriju Yerkes v ZDA. Premer njegove leče je 1,02 m.

Skozi lečo lahko vidite, da je notranjost teleskopske cevi črna, da preprečite bleščanje svetlih predmetov.

In to je senčilo, ki ščiti objektiv pred rošenjem. Ščitil bo tudi pred manjšimi mehanskimi poškodbami (udarci, udarci). Sončna zaslonka prav tako odstrani bleščanje svetilk in drugih predmetov v bližini.

Okular. Skozenj gledamo v nebo.

Diagonalno zrcalo (z okularjem in Barlow lečo) - potrebno za zagotovitev, da je slika ravna (ne obrnjena). Potem lahko skozi teleskop opazujete ne samo vesoljske predmete, ampak tudi zemeljske objekte, kot na naslednji fotografiji.

Ta fotografija je bila posneta skozi teleskop z digitalnim fotoaparatom. Kamera je nameščena na teleskop s pomočjo adapterja.

Kamere ni mogoče namestiti na vse refraktorje. Na primer, najmlajši modeli Levenhuk Strike NG stanejo 3 tisoč rubljev. te možnosti ni.

In končno, najbolj zanimiva stvar. Slike, ki jih je mogoče posneti s teleskopom:

Ta fotografija je bila posneta skozi refraktor Levenhuk Strike 80 NG jeseni, v jasnem vremenu. Luna se je dobro izkazala, vendar je malo verjetno, da bi bilo mogoče planete ali galaksije dobro fotografirati z refraktorjem. To je nenazadnje začetni model, s katerim naj bi naredil prve korake v astronomiji. Lahko pa ga vzamete s seboj in ga uporabljate za opazovanje in streljanje talnih objektov.

(Obiskano 1-krat, 1 obisk danes)

Struktura teleskopa

V 20. stoletju je astronomija naredila veliko korakov pri preučevanju našega vesolja, vendar ti koraki ne bi bili mogoči brez uporabe tako zapletenih instrumentov, kot so teleskopi, katerih zgodovina sega več sto let nazaj. Razvoj teleskopa je potekal v več fazah, o katerih bom poskušal govoriti.

Že od pradavnine si človeštvo želi izvedeti, kaj je tam na nebu, onkraj Zemlje in človeškemu očesu nevidno. Največji znanstveniki antike, kot sta Leonardo da Vinci, Galileo Galilei, so poskušali ustvariti napravo, ki bi omogočila pogled v globino vesolja in dvignila tančico skrivnosti vesolja. Od takrat se je na področju astronomije in astrofizike zgodilo veliko odkritij. Vsakdo ve, kaj je teleskop, vendar vsi ne vedo, kako dolgo in kdo je izumil prvi teleskop in kako je bil zasnovan.

Teleskop je naprava, namenjena opazovanju nebesnih teles.

Zlasti se teleskop nanaša na optični teleskopski sistem, ki se ne uporablja nujno za astronomske namene.

Obstajajo teleskopi za vsa področja elektromagnetnega spektra:

optični teleskopi

radijski teleskopi

Rentgenski teleskopi

teleskopi za žarke gama

Optični teleskopi

Teleskop je cev (trdna, ogrodje ali palica), nameščena na nosilcu, opremljenem z osemi za usmerjanje in sledenje opazovanemu predmetu. Vizualni teleskop ima lečo in okular. Zadnja goriščna ravnina leče je poravnana s sprednjo goriščno ravnino okularja. Namesto okularja lahko v goriščno ravnino leče namestimo fotografski film ali matrični sprejemnik sevanja. V tem primeru je teleskopska leča z optičnega vidika fotografska leča. Teleskop se fokusira s pomočjo fokuserja (naprave za fokusiranje). teleskop vesoljska astronomija

Glede na optično zasnovo se večina teleskopov deli na:

Leča (refraktorji ali dioptrija) - kot leča se uporablja leča ali sistem leč.

Zrcalo (reflektorsko ali katoptrično) - kot leča se uporablja konkavno zrcalo.

Zrcalno-lečni teleskopi (katadioptrični) - kot leča se uporablja sferično zrcalo, za kompenzacijo aberacij pa leča, sistem leč ali meniskus.

Radijski teleskopi

Radijski teleskopi se uporabljajo za preučevanje vesoljskih objektov v radijskem območju. Glavna elementa radijskih teleskopov sta sprejemna antena in radiometer - občutljiv radijski sprejemnik, nastavljiv po frekvenci, in sprejemna oprema. Ker je radijsko območje veliko širše od optičnega, se za snemanje radijskega sevanja uporabljajo različne izvedbe radijskih teleskopov, odvisno od dosega. V dolgovalovnem območju (metrsko območje; desetine in stotine megahercev) se uporabljajo teleskopi, ki so sestavljeni iz velikega števila (desetine, stotine ali celo tisoče) elementarnih sprejemnikov, običajno dipolov. Za krajše valove (decimetrsko in centimetrsko območje; desetine gigahercev) se uporabljajo pol- ali popolnoma rotacijske parabolične antene. Poleg tega so za povečanje ločljivosti teleskopov združeni v interferometre. Ko je več posameznih teleskopov, ki se nahajajo na različnih koncih sveta, združenih v eno samo mrežo, govorimo o zelo dolgi osnovni radijski interferometriji (VLBI). Primer takšnega omrežja je ameriški sistem VLBA (Very Long Baseline Array). Od leta 1997 do 2003 je deloval japonski orbitalni radijski teleskop HALCA (Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy), vključen v mrežo teleskopov VLBA, ki je bistveno izboljšal ločljivost celotne mreže. Kot enega od elementov velikanskega interferometra naj bi uporabili tudi ruski orbitalni radijski teleskop Radioastron.

Rentgenski teleskop

Rentgenski teleskop je teleskop, namenjen opazovanju oddaljenih objektov v spektru rentgenskih žarkov. Za delovanje takih teleskopov je običajno treba dvigniti nad zemeljsko atmosfero, ki je neprozorna za rentgenske žarke. Zato so teleskopi postavljeni na višinske rakete ali satelite.

Optična zasnova

Zaradi visoke energije se rentgenski kvanti praktično ne lomijo v materiji (zato je težko izdelati leče) in se ne odbijajo pod nobenim vpadnim kotom, razen pri najplitvejšem (približno 90 stopinj).

Rentgenski teleskopi lahko uporabljajo več metod za fokusiranje žarkov. Najpogosteje uporabljeni teleskopi so Voltairejevi teleskopi (s pašnimi vpadnimi zrcali), kodiranje zaslonke in modulacijski (oscilacijski) kolimatorji.

Omejene zmogljivosti rentgenske optike povzročijo ožje vidno polje v primerjavi s teleskopi, ki delujejo v območjih UV in vidne svetlobe.

Izum prvega teleskopa pogosto pripisujejo Hansu Lipperschleiju iz Nizozemske, 1570-1619, vendar skoraj zagotovo ni bil odkritelj. Najverjetneje je njegova zasluga, da je bil prvi, ki je naredil novo teleskopsko napravo priljubljeno in povpraševanje. Bil je tudi tisti, ki je leta 1608 prijavil patent za par leč, nameščenih v cevi. Napravo je poimenoval vohun. Vendar je bil njegov patent zavrnjen, ker se je njegova naprava zdela preveč preprosta.

Dolgo pred njim je astronom Thomas Digges leta 1450 poskušal povečati zvezde z uporabo konveksne leče in konkavnega zrcala. Vendar ni imel potrpljenja, da bi napravo dokončal, in na pol izum je bil kmalu priročno pozabljen. Danes si Diggesa zapomnimo po njegovem opisu heliocentričnega sistema.

Do konca leta 1609 so majhni teleskopi, zahvaljujoč Lipperschleiju, postali pogosti po vsej Franciji in Italiji. Avgusta 1609 je Thomas Harriot izpopolnil in izboljšal izum ter astronomom omogočil opazovanje kraterjev in gora na Luni.

Do velikega preboja je prišlo, ko je italijanski matematik Galileo Galilei izvedel za Nizozemčev poskus patentiranja lečne cevi. Navdihnjen z odkritjem se je Halley odločil, da bo naredil takšno napravo zase. Avgusta 1609 je Galileo izdelal prvi polnopravni teleskop na svetu. Sprva je bil le spektiv - kombinacija očalnih leč, danes bi temu rekli refraktor. Pred Galileom je najverjetneje malokdo razmišljal o uporabi te zabavne cevi v korist astronomije. Zahvaljujoč napravi je sam Galileo odkril gore in kraterje na Luni, dokazal sferičnost Lune, odkril štiri Jupitrove satelite, Saturnove obroče in naredil mnoga druga uporabna odkritja.

Današnjemu človeku se teleskop Galileo ne bo zdel nekaj posebnega, vsak desetletni otrok bi z uporabo sodobnih leč zlahka sestavil veliko boljši instrument. Toda teleskop Galileo je bil takrat edini pravi delujoči teleskop z 20-kratno povečavo, a z majhnim vidnim poljem, rahlo zamegljeno sliko in drugimi pomanjkljivostmi. Galileo je odprl dobo refraktorja v astronomiji - 17. stoletje.

Čas in razvoj znanosti sta omogočila ustvarjanje močnejših teleskopov, s katerimi je bilo mogoče videti veliko več. Astronomi so začeli uporabljati leče z daljšo goriščnico. Teleskopi sami so se spremenili v velike, težke cevi in ​​seveda niso bili primerni za uporabo. Nato so zanje izumili stojala. Teleskope so postopoma izboljševali in izpopolnjevali. Vendar njegov največji premer ni presegel nekaj centimetrov - velikih leč ni bilo mogoče izdelati.

Do leta 1656 je Christian Huyens naredil teleskop, ki je opazovane objekte povečal 100-krat; njegova velikost je bila več kot 7 metrov, z odprtino okoli 150 mm. Ta teleskop že velja za nivo današnjih amaterskih teleskopov za začetnike. Do leta 1670 je bil že izdelan 45-metrski teleskop, ki je dodatno povečal predmete in omogočil širši zorni kot.

Toda tudi navaden veter bi lahko bil ovira pri pridobivanju jasne in kakovostne slike. Teleskop je začel rasti v dolžino. Odkritelji, ki so poskušali kar najbolje izkoristiti to napravo, so se zanašali na optični zakon, ki so ga odkrili - zmanjšanje kromatske aberacije leče se pojavi s povečanjem njene goriščne razdalje. Za odpravo kromatskih motenj so raziskovalci naredili teleskope neverjetnih dolžin. Te cevi, ki so jih takrat imenovali teleskopi, so dosegale 70 metrov dolžine in povzročale nemalo nevšečnosti pri delu z njimi in postavljanju. Pomanjkljivosti refraktorjev so velike ume prisilile k iskanju rešitev za izboljšanje teleskopov. Našli so odgovor in novo metodo: zbiranje in fokusiranje žarkov je potekalo s pomočjo konkavnega zrcala. Refraktor je bil prerojen v reflektor, popolnoma osvobojen kromatizma.

Ta zasluga v celoti pripada Isaacu Newtonu, on je bil tisti, ki je s pomočjo ogledala lahko dal novo življenje teleskopom. Njegov prvi reflektor je imel premer le štiri centimetre. In leta 1704 je naredil prvo ogledalo za teleskop s premerom 30 mm iz zlitine bakra, kositra in arzena. Slika je postala jasna. Mimogrede, njegov prvi teleskop še vedno skrbno hranijo v Astronomskem muzeju v Londonu.

Toda dolgo časa optiki niso mogli izdelati polnopravnih ogledal za reflektorje. Leto rojstva nove vrste teleskopa štejemo za leto 1720, ko so Britanci izdelali prvi funkcionalni reflektor s premerom 15 centimetrov. To je bil preboj. V Evropi je povpraševanje po prenosnih, skoraj kompaktnih teleskopih, dolgih dva metra. Na 40-metrske refraktorske cevi so začeli pozabljati.

Dvozrcalni sistem v teleskopu je predlagal Francoz Cassegrain. Cassegrain ni mogel v celoti uresničiti svoje zamisli zaradi pomanjkanja tehnične sposobnosti, da bi izumil potrebna ogledala, danes pa so njegove risbe uresničene. Prav Newtonov in Cassegrainov teleskop veljata za prva »moderna« teleskopa, izumljena konec 19. stoletja. Mimogrede, vesoljski teleskop Hubble deluje točno na principu teleskopa Cassegrain. In Newtonovo temeljno načelo z uporabo enega samega konkavnega zrcala se od leta 1974 uporablja na Posebnem astrofizičnem observatoriju v Rusiji. Razcvet refraktorske astronomije se je zgodil v 19. stoletju, ko se je premer akromatskih leč postopoma povečeval. Če je bil leta 1824 premer še vedno 24 centimetrov, se je leta 1866 njegova velikost podvojila, leta 1885 je premer postal 76 centimetrov (observatorij Pulkovo v Rusiji), do leta 1897 pa je bil izumljen refraktor Ierka. Izračunamo lahko, da se je v 75 letih leča povečevala za en centimeter na leto.

Do konca 18. stoletja so kompaktni in priročni teleskopi zamenjali zajetne reflektorje. Izkazalo se je tudi, da kovinska ogledala niso zelo praktična - njihova proizvodnja je draga in sčasoma zbledijo. Do leta 1758 je z izumom dveh novih vrst stekla: lahkega - kronskega in težkega - na kremenček, postalo mogoče ustvariti leče z dvema lečama. To je uspešno izkoristil znanstvenik J. Dollond, ki je izdelal dvolečno lečo, kasneje imenovano Dollondova leča.

Po izumu akromatskih leč je bila zmaga refraktorja absolutna, preostalo je le še izboljšanje teleskopov z lečami. Pozabili so na konkavna ogledala. V življenje so jih vrnile roke amaterskih astronomov. William Herschel, angleški glasbenik, ki je leta 1781 odkril planet Uran. Njegovo odkritje ni bilo enako v astronomiji že od antičnih časov. Poleg tega so Uran odkrili z majhnim domačim reflektorjem. Uspeh je spodbudil Herschela, da je začel izdelovati večje reflektorje. Sam Herschel je v svoji delavnici zlil ogledala iz bakra in kositra. Glavno delo njegovega življenja je bil velik teleskop z zrcalom s premerom 122 cm, kar je premer njegovega največjega teleskopa. Odkritja niso bila dolga, zahvaljujoč temu teleskopu je Herschel odkril šesti in sedmi satelit planeta Saturn. Drugi, nič manj znani amaterski astronom, angleški posestnik Lord Ross, je izumil reflektor z ogledalom s premerom 182 centimetrov. Zahvaljujoč teleskopu je odkril številne neznane spiralne meglice. Teleskopa Herschel in Ross sta imela veliko slabosti. Zrcalne kovinske leče so se izkazale za pretežke, odbijale so le majhen del svetlobe, ki je padla nanje, in postale zatemnjene. Potreben je bil nov popoln material za ogledala. Izkazalo se je, da je ta material steklo. Francoski fizik Leon Foucault je leta 1856 poskušal v reflektor vstaviti ogledalo iz posrebrenega stekla. In izkušnja je bila uspešna. Že v 90. letih prejšnjega stoletja je amaterski astronom iz Anglije izdelal reflektor za fotografska opazovanja s steklenim ogledalom premera 152 centimetrov. Očiten je bil še en preboj v konstrukciji teleskopov.

Ta preboj se ne bi mogel zgoditi brez sodelovanja ruskih znanstvenikov. SEM ZA. Bruce je postal znan po razvoju posebnih kovinskih ogledal za teleskope. Lomonosov in Herschel sta neodvisno drug od drugega izumila popolnoma novo zasnovo teleskopa, pri katerem se primarno zrcalo nagiba brez sekundarnega, s čimer se zmanjša izguba svetlobe.

Nemška optika Fraunhofer je proizvodnjo in kakovost leč postavila na tekoči trak. In danes je na observatoriju v Tartuju teleskop z nedotaknjeno delujočo Fraunhoferjevo lečo. Toda tudi refraktorji nemškega optika niso bili brez napake - kromatizma.

Šele proti koncu 19. stoletja so izumili nov način izdelave leč. Steklene površine so začeli obdelovati s srebrovim filmom, ki so ga na stekleno ogledalo nanesli tako, da so grozdni sladkor izpostavili soli srebrovega nitrata. Te popolnoma nove leče so odbijale do 95 % svetlobe, v nasprotju s starimi bronastimi lečami, ki so odbijale le 60 % svetlobe. L. Foucault je ustvaril reflektorje s paraboličnimi zrcali, ki spreminjajo obliko površine zrcal. V poznem 19. stoletju se je Crossley, amaterski astronom, posvetil aluminijastim ogledalom. Konkavno stekleno parabolično ogledalo s premerom 91 cm, ki ga je kupil, je takoj vstavil v teleskop. Danes so teleskopi s tako ogromnimi ogledali nameščeni v sodobnih observatorijih. Medtem ko se je rast refraktorja upočasnila, je razvoj reflektorskega teleskopa dobil zagon. Od leta 1908 do 1935 so različni observatoriji po vsem svetu zgradili več kot ducat in pol reflektorjev z lečo, večjo od Yerkove. Največji teleskop je nameščen na observatoriju Mount Wilson, njegov premer je 256 centimetrov. In tudi ta meja bo kmalu podvojena. V Kaliforniji so postavili ameriški velikanski reflektor, ki je danes star več kot petnajst let.

Pred več kot 30 leti leta 1976 so znanstveniki ZSSR zgradili 6-metrski teleskop BTA - veliki azimutalni teleskop. Do konca 20. stoletja je BTA veljal za največji teleskop na svetu, izumitelji BTA pa so bili inovatorji v izvirnih tehničnih rešitvah, kot je računalniško vodena alternativna azimutna namestitev. Danes se te inovacije uporabljajo v skoraj vseh velikanskih teleskopih. V začetku 21. stoletja je bil BTA potisnjen med drugo deseterico velikih teleskopov na svetu. In postopna degradacija ogledala skozi čas - danes je njegova kakovost padla za 30% njegove prvotne vrednosti - ga spremeni le v zgodovinski spomenik znanosti.

Nova generacija teleskopov vključuje dva velika 10-metrska dvojna teleskopa KECK I in KECK II za optična infrardeča opazovanja. Postavili so jih v letih 1994 in 1996 v ZDA. Zbrali so jih s pomočjo fundacije W. Keck, po kateri so tudi poimenovani. Za njihovo gradnjo je zagotovil več kot 140.000 dolarjev. Ti teleskopi so veliki kot osemnadstropna stavba in tehtajo več kot 300 ton vsak, vendar delujejo z najvišjo natančnostjo. Princip delovanja je glavno ogledalo s premerom 10 metrov, sestavljeno iz 36 šesterokotnih segmentov, ki delujejo kot eno odsevno ogledalo. Ti teleskopi so nameščeni na enem od optimalnih krajev na Zemlji za astronomska opazovanja - na Havajih, na pobočju ugaslega vulkana Manua Kea, visokega 4200 m.Do leta 2002 sta ta dva teleskopa, ki se nahajata na razdalji 85 m drug od drugega, začel delovati v interferometrskem načinu, kar daje enako kotno ločljivost kot 85-metrski teleskop. Zgodovina teleskopa je prehodila dolgo pot - od italijanskih steklarjev do sodobnih orjaških satelitskih teleskopov. Sodobni veliki observatoriji so že dolgo računalniško podprti. Vendar pa amaterski teleskopi in številne naprave, kot je Hubble, še vedno temeljijo na načelih delovanja, ki jih je izumil Galileo.

Aplikacija

Sodobni teleskopi omogočajo astronomom, da »pogledajo« daleč čez meje našega vesolja. Za natančno usmerjanje naprav proti objektu se uporabljajo kompleksni programski algoritmi, ki so nepričakovano postali zelo uporabni za onkologe.

Pri opazovanju oddaljenih galaksij in med iskanjem novih nebesnih teles morajo znanstveniki izračunati zapletene trajektorije vesoljskih teles, tako da teleskop v določenem trenutku »pogleda« natanko tisti del neba, kjer je oddaljeni planet, komet ali asteroid. bodo najbolj jasno vidne.

Takšni izračuni se izvajajo s pomočjo sofisticiranih, posebej napisanih programov za računalnike, ki nadzorujejo teleskope.

In britanski znanstveniki, ki se ukvarjajo z onkološkimi problemi, predvsem s preučevanjem raka dojke, so več kot uspešno uporabili »astronomske« računalniške programe za analizo vzorcev tumorjev raka dojke.

Raziskovalci z Univerze v Cambridgeu so preučevali 2000 vzorcev raka, da bi izboljšali tehniko, tako imenovano personalizacijo zdravljenja raka. Ta tehnika vključuje natančno poznavanje največjega števila posameznih značilnosti tumorja pri določenem bolniku, da se izberejo najučinkovitejša zdravila za kemoterapijo.

Z uporabo običajnih metod bi morali znanstveniki porabiti vsaj en teden za analizo 2000 vzorcev - vendar je uporaba "astronomskih" programov omogočila dokončanje tega dela v manj kot enem dnevu.

Za prilagoditev programa in njegovo čim večjo prilagoditev potrebam onkologije nameravajo znanstveniki s Cambridgea v bližnji prihodnosti analizirati 20.000 vzorcev tumorjev dojke, pridobljenih od pacientk iz različnih evropskih držav.

Struktura teleskopa

V 20. stoletju je astronomija naredila veliko korakov pri preučevanju našega vesolja, vendar ti koraki ne bi bili mogoči brez uporabe tako zapletenih instrumentov, kot so teleskopi, katerih zgodovina sega več sto let nazaj. Razvoj teleskopa je potekal v več fazah, o katerih bom poskušal govoriti.

Že od pradavnine si človeštvo želi izvedeti, kaj je tam na nebu, onkraj Zemlje in človeškemu očesu nevidno. Največji znanstveniki antike, kot sta Leonardo da Vinci, Galileo Galilei, so poskušali ustvariti napravo, ki bi omogočila pogled v globino vesolja in dvignila tančico skrivnosti vesolja. Od takrat se je na področju astronomije in astrofizike zgodilo veliko odkritij. Vsakdo ve, kaj je teleskop, vendar vsi ne vedo, kako dolgo in kdo je izumil prvi teleskop in kako je bil zasnovan.

Teleskop je naprava, namenjena opazovanju nebesnih teles.

Zlasti se teleskop nanaša na optični teleskopski sistem, ki se ne uporablja nujno za astronomske namene.

Obstajajo teleskopi za vsa področja elektromagnetnega spektra:

b optični teleskopi

b radijski teleskopi

b rentgenski teleskopi

teleskopi za žarke gama

Optični teleskopi

Teleskop je cev (trdna, ogrodje ali palica), nameščena na nosilcu, opremljenem z osemi za usmerjanje in sledenje opazovanemu predmetu. Vizualni teleskop ima lečo in okular. Zadnja goriščna ravnina leče je poravnana s sprednjo goriščno ravnino okularja. Namesto okularja lahko v goriščno ravnino leče namestimo fotografski film ali matrični sprejemnik sevanja. V tem primeru je teleskopska leča z optičnega vidika fotografska leča. Teleskop se fokusira s pomočjo fokuserja (naprave za fokusiranje). teleskop vesoljska astronomija

Glede na optično zasnovo se večina teleskopov deli na:

b Leča (refraktorska ali dioptrijska) - kot leča se uporablja leča ali sistem leč.

b Zrcalo (reflektorsko ali katoptrično) - kot leča se uporablja konkavno zrcalo.

b Zrcalno-lečni teleskopi (katadioptrični) - kot leča se uporablja sferično zrcalo, za kompenzacijo aberacij pa leča, sistem leč ali meniskus.

Zasnovan za uporabo pri opazovanju oddaljenih nebesnih objektov. Če to besedo prevedete iz grščine v ruščino, bo to pomenilo "opazujem od daleč."

Astronome začetnike zagotovo zanima, kako deluje teleskop in kakšne vrste teh optičnih instrumentov obstajajo. Začetnik, ki pride v trgovino z optiko, pogosto vpraša prodajalca: "Kolikokrat poveča ta teleskop?" Morda se komu zdi naslednja izjava presenetljiva, vendar je sama formulacija vprašanja napačna.

Ali ni stvar povečave?

Obstajajo ljudje, ki mislijo, da bolj ko teleskop poveča, bolj je "hladen". Nekateri verjamejo, da nam približa oddaljene predmete. Obe mnenji sta napačni. Glavna naloga tega optičnega instrumenta je zbiranje sevanja valov elektromagnetnega spektra, ki vključuje svetlobo, ki jo vidimo. Mimogrede, koncept elektromagnetnega sevanja vključuje tudi druge valove (radio, infrardeče, ultravijolično, rentgenske žarke itd.). Sodobni teleskopi lahko zaznajo vse te pasove.

Torej bistvo funkcije teleskopa ni v tem, kolikokrat poveča, ampak v tem, koliko svetlobe lahko zbere. Več svetlobe ko zbere leča ali ogledalo, jasnejša bo slika, ki jo potrebujemo.

Za ustvarjanje dobre slike optični sistem teleskopa koncentrira svetlobne žarke v eno točko. Imenuje se fokus. Če svetloba v njej ni fokusirana, bomo dobili zamegljeno sliko.

Katere vrste teleskopov obstajajo?

Kako deluje teleskop? Obstaja več glavnih vrst:

• . Zasnova refraktorja uporablja samo leče. Njegovo delovanje temelji na lomu svetlobnih žarkov;
• . V celoti so sestavljeni iz zrcal, diagram teleskopa pa je videti takole: leča je glavno zrcalo, obstaja pa tudi sekundarno;
• ali mešani tip. Sestavljeni so iz leč in zrcal.

Kako delujejo refraktorji

Leča katerega koli refraktorja je videti kot bikonveksna leča. Njegova naloga je zbiranje svetlobnih žarkov in njihovo koncentriranje v eno točko (fokusiranje). Skozi okular dobimo povečavo originalne slike. Leče, ki se uporabljajo v sodobnih modelih teleskopov, so kompleksni optični sistemi. Če se omejite na uporabo samo ene velike leče, konveksne na obeh straneh, je to polno resnih napak na končni sliki.

Prvič, na začetku svetlobni žarki ne morejo jasno konvergirati v eno točko. Ta pojav se imenuje sferična aberacija, zaradi česar je nemogoče dobiti sliko z enako ostrino na vseh področjih. Z uporabo kazanja lahko izostrimo središče slike, vendar na koncu dobimo zamegljene robove – in obratno.

Refraktorji poleg sferične trpijo tudi za kromatsko aberacijo. Do izkrivljanja zaznavanja barv pride, ker svetloba, ki izhaja iz vesoljskih objektov, vključuje žarke različnih barvnih spektrov. Ko gredo skozi lečo, se ne morejo enakomerno lomiti, zato se razpršijo po različnih delih optične osi instrumenta. Rezultat je močno popačenje barve dobljene slike.

Optični strokovnjaki so se dobro naučili »boriti« z različnimi vrstami aberacij. V ta namen izdelujejo refraktorske optične sisteme, sestavljene iz različnih leč. Tako popravek slike postane resničen, vendar takšno delo zahteva veliko truda.

Načelo delovanja reflektorjev

Pojav zrcalnih teleskopov v astronomiji ni naključen, saj "ogledala" sploh nimajo kromatične aberacije, sferična popačenja pa je mogoče popraviti tako, da glavno zrcalo naredite v obliki parabole. Tako zrcalo imenujemo parabolično. Sekundarno ogledalo, ki je prav tako vključeno v njegovo zasnovo, je zasnovano tako, da odbija svetlobne žarke, ki jih odbija glavno ogledalo, in prikazuje sliko v pravi smeri.

To je glavno zrcalo, ki ima obliko parabole in ima edinstveno lastnost, da jasno združi vse svetlobne žarke v eno žarišče.

Teleskopi z zrcalnimi lečami

Optična zasnova teleskopov z zrcalno lečo vključuje leče in zrcala hkrati. Leča je tukaj sferično zrcalo, leče pa so zasnovane tako, da odpravijo vse možne aberacije. Če primerjate teleskope z zrcalnimi lečami z refraktorji in reflektorji, lahko takoj opazite, da imajo katadioptrične cevi kratko in kompaktno cev. To je posledica sistema večkratnega ponovnega odboja svetlobnih žarkov. Če uporabimo pogovorni jezik amaterskih astronomov, se zdi, da je žarišče takšnih teleskopov v »zloženem stanju«. Zaradi kompaktnosti in lahkosti katadioptrike so zelo priljubljene v astronomski skupnosti, vendar so takšni teleskopi veliko dražji od preprostega refraktorja ali navadnega "ogledala" Newtonovega sistema.