Современные телескопы

СОДЕРЖАНИЕ 
 

ВВЕДЕНИЕ

1. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ТЕЛЕСКОПА

2. УСТРОЙСТВО И ТИПЫ ТЕЛЕСКОПОВ

3. НАЗНАЧЕНИЕ ТЕЛЕСКОПА

4. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕЛЕСКОПЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

     По мере развития астрономической техники появилась возможность изучать объекты во всем электромагнитном спектре, для чего были разработаны специальные системы телескопов и дополнительных детекторов, позволяющие работать в различных диапазонах волн. Термин "телескоп", первоначально означавший оптический инструмент, получил более широкое значение. Однако в телескопах, работающих в видимом, радио- и рентгеновском диапазонах, используются системы и методы, сильно различающиеся между собой.

     Инструмент, который собирает электромагнитное излучение удаленного объекта и направляет его в фокус, где образуется увеличенное изображение объекта или формируется усиленный сигнал называется телескопом.

     Само  слово телескоп, имеет греческое  происхождение, что в дословном  переводе означает "далеко видеть".

     Телескоп, позволяющий астрономам видеть далекие  миры, был и остается их главным  инструментом. Без его помощи совсем немногое узнали бы мы о тайнах Вселенной. Существуют два основных типа телескопов.

     Для многих тысяч людей астрономия является большим увлечением. Каждому любителю под силу увидеть много интересного, если запастись картой звездного  неба, фонариком с красным фильтром (чтобы не слепило глаза) и теплой одеждой. Наблюдать небо можно невооруженным  глазом, с помощью бинокля или  в телескоп. Следите за изменяющимся видом планет или блеском переменных звезд. Как знать, может, вам однажды  посчастливится открыть неизвестную  комету или новую звезду. 

     Астрономы-профессионалы  мало, если вообще когда-либо смотрят  в телескоп. Человеческий глаз уступил  место сложным приборам. Ученые наблюдают  то, что видит телескоп, на телевизионных  экранах, а управляют им и анализируют  полученную информацию с помощью  компьютеров.

     Современный телескоп - это компьютерные телескопы  оснащенные необходимыми программами.

     Первоначально задачи астрономии в основном сводились  лишь к наблюдению положений небесных светил и определению местоположения наблюдателя на поверхности Земли. Лишь со времен Галилея, с изобретением телескопа, астрономы приступили к  изучению физической природы небесных тел.

     Телескопы бывают самыми разными – оптические (общего астрофизического назначения, коронографы, телескопы для наблюдения ИСЗ), радиотелескопы, инфракрасные, нейтринные, рентгеновские. При всем своем многообразии, все телескопы, принимающие электромагнитное излучение, решают две основных задачи.

     Первая  задача сводится к следующему:

• создать максимально резкое изображение и, при визуальных наблюдениях, увеличить угловые расстояния между объектами (звездами, галактиками и т. п.);
• собрать как можно больше энергии излучения, увеличить освещенность изображения объектов.

     Вторая  задача телескопа – увеличивать  угол, под которым наблюдатель  видит объект.

     Первый  телескоп появился в начале XVII века. Официальной датой рождения телескопа принято считать 1609 год. Именно в этом году Галилео Галилей, экспериментируя с линзами для создания очков, нашел комбинацию, которая обеспечивала многократное приближение. Построенная же ученым первая зрительная труба стала прародительницей современных рефракторов и впоследствии получила название телескопа. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ТЕЛЕСКОПА

 
 

     Коренной  переворот в методах астрономических  наблюдений произошел в 1609 г., когда  итальянский ученый Г. Галилей применил для обозрения неба зрительную трубу  и сделал первые телескопические  наблюдения. Поэтому, начало телескопической  астрономии обычно связывают с именем Галилео Галилея, который с помощью  изготовленной им самим зрительной трубы (зрительная труба была изобретена незадолго перед этим в Голландии) сделал выдающиеся открытия и дал  им правильное научное объяснение. В совершенствовании конструкций телескопов-рефракторов, имеющих линзовые объективы, большие заслуги принадлежат И. Кеплеру.

     Телескоп  имел скромные размеры (длина трубы 1245 мм, диаметр объектива 53 мм, окуляр 25 диоптрий), несовершенную оптическую схему и 30-кратное увеличение. Он позволил сделать целую серию  замечательных открытий (фазы Венеры, горы на Луне, спутники Юпитера, пятна  на Солнце, звезды в Млечном Пути).

     Очень плохое качество изображения в первых телескопах заставило оптиков искать пути решения этой проблемы. Оказалось, что увеличение фокусного расстояния объектива значительно улучшает качество изображения. Телескоп Гевелия имел длину 50 м и подвешивался системой канатов на столбе.

     Первые  телескопы были еще крайне несовершенны, давали нечеткое изображение, окрашенное радужным ореолом. Избавиться от недостатков  пытались, увеличивая длину телескопов. Так появились огромные инструменты, вроде того, который в 1664 г. был  построен во Франции А. Озу.[3]

     Телескоп  Озу имел длину 98 метров. При этом он не имел трубы, объектив располагался на столбе на расстоянии почти 100 метров от окуляра, который наблюдатель  держал в руках (так называемый воздушный  телескоп). Наблюдать с таким телескопом было очень неудобно. Озу не сделал ни одного открытия.

     Христиан  Гюйгенс, наблюдая в 64-метровый воздушный  телескоп, открыл кольцо Сатурна и  его спутник - Титан, а также заметил  полосы на диске Юпитера. Другой крупный  астроном того времени, Жан Кассини, с помощью воздушных телескопов открыл еще четыре спутника Сатурна  (Япет, Рея, Диона, Тефия), щель в кольце Сатурна (щель Кассини), «моря» и полярные шапки на Марсе.

     В 1663 году Грегори создал новую схему  телескопа-рефлектора. Грегори первым предложил использовать в телескопе  вместо линзы зеркало. Основная аберрация  линзовых объективов - хроматическая - полностью отсутствует в зеркальном телескопе.

     Первый  телескоп-рефлектор был построен Исааком Ньютоном в 1668 году. Схема, по которой он был построен, получила название «схема Ньютона». Длина телескопа  составляла 15 см.

     1672 году Кассегрен предложил схему  двухзеркальной системы, вскоре  ставшую наиболее популярной. Первое  зеркало было параболическим, второе  имело форму выпуклого гиперболоида  и располагалось перед фокусом  первого.

     В настоящее время практически  все телескопы являются зеркальными. Сначала зеркала делали из металлических  заготовок. Сейчас их изготавливают  из стекла, а затем наносят на поверхность тонкий слой серебра (используется в основном любителями) или алюминия, который напыляется в вакууме.

     Самый большой в мире зеркальный телескоп им. Кека имеет диаметр 10 м и находится  на Гавайских островах. В России на Кавказе работает телескоп БТА  размером 6 м. [1] 
 
 

2. УСТРОЙСТВО  И ТИПЫ ТЕЛЕСКОПОВ

 
 

     Телеско́п (от др.-греч — далеко и смотрю) — прибор, предназначенный для наблюдения небесных тел[1].

     В частности, под телескопом понимается оптическая телескопическая система, применяемая не обязательно для астрономических целей.

     Существуют  телескопы для всех диапазонов электромагнитного  спектра: оптические телескопы, радиотелескопы, рентгеновские телескопы, гамма-телескопы. Кроме того, детекторы нейтрино часто называют нейтринными телескопами. Также, телескопами могут называть детекторы гравитационных волн.

     Оптический  телескоп - один из наиболее почтенных  научных инструментов, в течение веков использовался астрономами для исследования звезд и планет. Последние годы телескопы оснащают современными детекторами и системами компьютерной обработки изображения. Наблюдая удаленные объекты, свет от которых идет миллиарды лет, астрономы получат возможность заглянуть в давно прошедшие времена. Полагают, что возраст Вселенной составляет около 13,7 млрд лет. Зародыши возникающих Галактик, свет от которых идет так долго и находящиеся так далеко, пока разглядеть не удается. Решение этой проблемы - принципиальная задача науки.

     Более чем три столетия астрономическим  наблюдениям мешало влияние земной атмосферы. Этот слой газов ухудшает различимость объектов, которые они могли бы видеть в телескоп. Атмосферные искажения для большинства мест на Земле приводят к тому, что телескопы не могут достичь теоретического предела разрешения. В попытках обойти влияние атмосферы астрономы строят обсерватории высоко в горах, чтобы находиться как можно выше ее турбулентностей.

     После ускорителей частиц и токамаков  большие телескопы - наиболее дорогостоящие научные установки. Крупнейшие телескопы находятся на Гавайях и в горах Анд, где установлены телескопы с зеркалами до 10 м в диаметре. Американское космическое агентство запустило космический телескоп Хаббл с 2-х метровым зеркалом.

     Почему  продолжают строить наземные большие  телескопы? По трем соображениям: во-первых, большие телескопы могут собрать  больше света, следовательно, они позволяют увидеть слабо светящиеся объекты; во- вторых, это дешевле, чем запускать телескоп в космос; в-третьих, адаптивная оптика обещает скомпенсировать атмосферную турбулентность и реализовать на больших телескопах их полное разрешение. В новых 8 и 10 метровых телескопах, которые к настоящему времени сооружены, предусматривают возможность использования адаптивной оптики, компенсирующей атмосферные неоднородности.[2, с. 180-181]

     Оптические  телескопические системы используют в астрономии (для наблюдения за небесными светилами[1]), в оптике для различных вспомогательных целей: например, для изменения расходимости лазерного излучения.

     Телескоп  любого типа имеет объектив и окуляр.

     Линза, обращенная к объекту наблюдения, называется Объективом, а линза , к  которой прикладывает свой глаз наблюдатель  – Окуляр.

     Может быть дополнительная лупа, которая  позволяет приблизить глаз к фокальной  плоскости и рассматривать изображение  с меньшего расстояния, т. е. под большим  углом зрения.

     Таким образом, телескоп можно изготовить, расположив на одной оси одна за другой две линзы - объектив и окуляр. Для наблюдений близких земных предметов  суммарное расстояние фокусов должно быть увеличено. Меняя окуляры, можно получить различные увеличения при одном и том же объективе.

     Если  линза толще посередине, чем на краях, она называется Собирающей или  Положительной, в противном случае – Рассеивающей или Отрицательной.

     Прямая, соединяющая центры этих поверхностей, называется Оптической осью линзы. Если на такую линзу попадают лучи, идущие параллельно оптической оси, они, преломляясь  в линзе, собираются в точке оптической оси, называемой Фокусом линзы. Расстояние от центра линзы до её фокуса называют фокусным расстоянием. Чем больше кривизна поверхностей собирающей линзы, тем  меньше фокусное расстояние. В фокусе такой линзы всегда получается действительное изображение предмета. 

     

     Tелескоп принято характеризовать угловым увеличением γ. В отличие от микроскопа, предметы, наблюдаемые в телескоп, всегда удалены от наблюдателя. [4]

     

       

     Основное  предназначение телескопа – собирать свет. Чем больше диаметр собирающего  элемента, тем больше света сможет собрать  телескоп. Чем больше света  соберет телескоп, тем более качественное изображение получится.[4]

     В зависимости от конструкции оптической схемы телескопы делят на:

1. линзовые системы – рефракторы,
2. зеркальные системы – рефлекторы,
3. зеркально-линзовые телескопы.

     Возможности телескопов каждой группы несколько  отличаются, поэтому, чтобы выбрать  оптимальный для своих нужд оптический инструмент, начинающий астроном-любитель должен иметь некоторое представление  о его устройстве.