Телескоп

Телескопи

Радіотелескоп

Шведська сонячний телескоп з апертурою 1 м.

Телескоп (від др.-греч. τῆλε - Далеко + σκοπέω - Дивлюся) - прилад, призначений для спостереження небесних тіл ^[1].

Зокрема, під телескопом розуміється оптична телескопічна система, застосовувана не обов'язково для астрономічних цілей.

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

Оптичні телескопічні системи використовують в астрономії (для спостереження за небесними світилами ^[1]), в оптиці для різних допоміжних цілей: наприклад, для зміни расходимости лазерного випромінювання ^[2]. Також, телескоп може використовуватися в якості зорової труби, для вирішення завдань спостереження за віддаленими об'єктами ^[3]. Найперші креслення найпростішого лінзового телескопа були виявлені в записах Леонардо Да Вінчі. Побудував телескоп в 1608 Ханс Ліпперсхей. Також створення телескопа приписується його сучасникові Захарія Янсен.

1. Історія

Роком винаходу телескопа, а вірніше зорової труби, вважають 1608, коли голландський очковий майстер Іоанн Ліпперсгей продемонстрував свій винахід в Гаазі. Проте у видачі патенту йому було відмовлено, в силу того що й інші майстри, як Захарій Янсен з Мідделбург і Якоб Метіус з Алкмара, вже володіли примірниками підзорних труб, а останній невдовзі після Ліпперсгея подав у Генеральні штати (голландська парламент) запит на патент. Пізніша дослідження показало, що, ймовірно, підзорні труби були відомі раніше, ще в 1605 році ^[4]. В "Додатках в Вітелло", опублікованих в 1604 р. Кеплер розглянув хід променів в оптичній системі, що з двоопуклою і двояковогнутой лінз. Найперші креслення найпростішого лінзового телескопа (причому як однолінзового, так і двохлінзові) були виявлені ще в записах Леонардо Да Вінчі датуються 1509-м роком. Збереглася його запис: "Зроби скла, щоб дивитися на повний Місяць" ("Атлантичний кодекс").

Першим, хто направив зорову трубу в небо, перетворивши її в телескоп, і отримав нові наукові дані став Галілей. В 1609 він створив свою першу зорову трубу з триразовим збільшенням. У тому ж році він побудував телескоп з восьмиразовим збільшенням довжиною близько півметра. Пізніше їм був створений телескоп, який давав 32-кратне збільшення: довжина телескопа була близько метра, а діаметр об'єктива - 4,5 см. Це був дуже недосконалий інструмент, який володів усіма можливими абераціями, тим не менш, з його допомогою Галілей зробив ряд відкриттів.

Назва "телескоп" запропонував у 1611 грецький математик Джованні Демізіані для одного з інструментів Галілея, показаному на банкеті в Академії деї Лінчеї. Сам Галілей використовував для своїх телескопів термін лат. perspicillum ^[5].

2. Оптичні телескопи

Телескоп являє собою трубу (суцільну, каркасну або ферму), встановлену на монтуванні, забезпеченою осями для наведення на об'єкт спостереження і стеження за ним. Візуальний телескоп має об'єктив і окуляр. Задня фокальна площина об'єктиву поєднана з передньою фокальній площиною окуляра ^[6]. У фокальну площину об'єктива замість окуляра може поміщатися фотоплівка або матричний приймач випромінювання. У такому випадку об'єктив телескопа, з точки зору оптики, є фотооб'єктивом ^[7]. Телескоп фокусується за допомогою фокусера (фокусировочного пристрою).

За своєю оптичною схемою більшість телескопів діляться на:

• Лінзові ( Рефрактори або диоптрические) - в якості об'єктива використовується лінза або система лінз.
• Дзеркальні ( рефлектори або катаптріческіе) - в якості об'єктива використовується ввігнуте дзеркало.
• Дзеркально-лінзові телескопи (катадіоптричні) - в якості об'єктива використовується сферичне дзеркало, а лінза, система лінз або меніск служить для компенсації аберацій.

Крім того, для спостережень Сонця професійні астрономи використовують спеціальні сонячні телескопи, що відрізняються конструктивно від традиційних зоряних телескопів.

2.1. Характеристики оптичних телескопів

Оптичний телескоп - це афокальні система ( оптична сила дорівнює нулю ^[6]), що складається з об'єктива і окуляра. Телескоп збільшує видимий кутовий розмір і видиму яскравість спостережуваних об'єктів ^[3]. Основними параметрами, які визначають інші характеристики телескопа, є: діаметр об'єктиву ( апертура) і фокусна відстань об'єктива.

• Роздільна здатність залежить від апертури. Приблизно визначається за формулою

,

де r - Кутове дозвіл в кутових секундах, а D - Діаметр об'єктиву в міліметрах.

• Кутове збільшення визначається відношенням

,

де F і f - Фокусні відстані об'єктиву і окуляра.

У разі використання обертаючої системи або лінзи Барлоу це збільшення має бути помножена на їх кратність.

• Максимальне оптичне збільшення телескопа визначається подвоєним значенням діаметра його об'єктива, вираженого в міліметрах, збільшення виражається в Крат (N ^x - Ен крат),

.

• Діаметр поля зору телескопа S (Size of visible sky field-розмір видимого поля неба). Дослідним шляхом встановлено, що діаметр поля зору телескопа, виражений в хвилинах дуги, залежить від застосованого збільшення,

.

• Відносне отвір телескопа A - Це відношення діаметра об'єктива телескопа D до його фокусної відстані F , Де D і F виражаються в міліметрах,

.

• Світлосила телескопа ,

.

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

• Проникна сила (оптична міць) m - зоряна величина найбільш слабких зірочок, видимих ​​з допомогою телескопа при спостереженні в зеніті. Для візуального телескопа може бути оцінена за формулою Боуена:

. ^[8]

Так само в літературі зустрічається інша, спрощена формула:

.

Проникна сила рефлекторів на 1-2 ^m вище, ніж у рефракторів. Проникна сила телескопа сильно залежить від якості оптики, яскравості неба, прозорості атмосфери та її спокою. Рівень і тип оптичних спотворень ( аберацій) залежить від конструкції телескопа, та фізичних властивостей його оптичних компонентів - лінз, дзеркал, призм і скляних коректорів.

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

,

де l - Діаметр диска Сонця у фокусі в міліметрах, а F - Фокусна відстань об'єктиву в міліметрах.

• Масштаб фотонегативів (або ПЗЗ)

,

де u - Масштаб в кутових хвилинах на міліметр ('/ мм), а F - Фокусна відстань об'єктиву в міліметрах. Якщо відомі лінійні розміри ПЗС матриці, її дозвіл і розмір її пікселів, то тоді звідси можна обчислити дозвіл цифрового знімка в кутових хвилинах на піксель.

3. Радіотелескопи

Радіотелескопи Very Large Array в штаті Нью-Мексико, США.

22-метровий телескоп ПРАО РТ-22, що працює в сантиметровому діапазоні

Для дослідження космічних об'єктів в радіодіапазоні застосовують радіотелескопи. Основними елементами радіотелескопів є приймаюча антена і радіометр - чутливий радіоприймач, перебудовується по частоті, і приймаюча апаратура. Оскільки радіодіапазон набагато ширше оптичного, для реєстрації радіовипромінювання використовують різні конструкції радіотелескопів, залежно від діапазону. В довгохвильовій області ( метровий діапазон; десятки і сотні мегагерц) використовують телескопи складені з великої кількості (десятків, сотень або, навіть, тисяч) елементарних приймачів, зазвичай диполів. Для більш коротких хвиль (дециметровий і сантиметровий діапазон; десятки гігагерц) використовують напів-або повноповоротні параболічні антени. Крім того, для збільшення роздільної здатності телескопів, їх об'єднують у інтерферометри. При об'єднанні кількох одиночних телескопів, розташованих у різних частинах земної кулі, в єдину мережу, говорять про радіоінтерферометрії з наддовгих базою (РНДБ). Прикладом такої мережі може служити американська система VLBA ( англ. Very Long Baseline Array ). З 1997 по 2003 рік функціонував японський орбітальний радіотелескоп HALCA ( англ. Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy ), Включений в мережу телескопів VLBA, що дозволило істотно поліпшити роздільну здатність всієї мережі. Російський орбітальний радіотелескоп Радіоастрон також планується використовувати в якості одного з елементів гігантського інтерферометра.

4. Космічні телескопи

The Einstein Observatory, рентгенівський телескоп спочатку названий HEAO B (High Energy Astrophysical Observatory B) - Обсерваторія Ейнштейна

Космічний телескоп Хаббл, вид з космічного шаттла Діскавері під час другої місії з обслуговування телескопа (STS-82).

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

В інфрачервоному діапазоні також сильно поглинання в атмосфері, однак, в області 2-8 мкм є деяка кількість вікон прозорості (як і в міліметровому діапазоні), в яких можна проводити спостереження. Крім того, оскільки більша частина ліній поглинання в інфрачервоному діапазоні належить молекулам води, інфрачервоні спостереження можна проводити в сухих районах Землі (зрозуміло, на тих довжинах хвиль, де утворюються вікна прозорості у зв'язку з відсутністю води). Прикладом такого розміщення телескопа може служити англ. South Pole Telescope , Встановлений на південному географічному полюсі, що працює в субміліметровому діапазоні.

У деяких випадках вдається вирішити проблему атмосфери підйомом телескопів або детекторів в повітря на літаках або стратосферних балонах. Але, найбільші результати досягаються з винесенням телескопів в космос. Космічна астрономія - єдиний спосіб отримати інформацію про всесвіт в короткохвильовому і, здебільшого, в інфрачервоному діапазоні; спосіб сильно поліпшити роздільну здатність радіоінтерферометрів. Оптичні спостереження з космосу не настільки привабливі в світлі сучасного розвитку адаптивної оптики, що дозволяє сильно знизити вплив атмосфери на якість зображення, а також дорожнечу виведення на орбіту телескопа з дзеркалом, яке можна порівняти за розмірами з великими наземними телескопами.

5. Найбільші оптичні телескопи

5.1. Телескопи-рефрактор

5.2. Сонячні телескопи

5.3. Камери Шмідта

5.4. Телескопи-рефлектори

6. Відомі виробники аматорських телескопів

• Celestron
• Orion
• Coronado
• DeepSky
• Meade
• Vixen
• Sky-Watcher
• НПЗ
• Інтес-Мікро
• Брессер
• LEVENHUK

Примітки

Література

• Чикин А. А. "Відбивні телескопи" - naturalhistory.narod.ru / Person / Modern / Chikin / Ref_ogl.htm, Петроград, 1915.
• Дагаєв М. М., Чаругін В. М. "Астрофізики: книга для читання з астрономії", видавництво "Освіта", 1988.