Телескопы — типи і пристрій

Телескопы — типи і пристрій.

Основное призначення телескопів — зібрати якнайбільше випромінювання від небесного тіла. Це дозволяє бачити неяскраві об'єкти. По-друге чергу телескопи служать для розглядання об'єктів під великим рогом або, кажуть, збільшення. Дозвіл дрібних деталей — третє призначення телескопів. Кількість зібраного ними світла, і доступне дозвіл деталей залежить від площі головною деталі телескопа — його об'єктива. Об'єктиви бувають дзеркальними і линзовыми.

.

Линзовые телескопы.

Линзы, однак, завжди використовують у телескопі. Однак у телескопах-рефракторах лінзою є головна деталь телескопа — його об'єктив. Пригадаємо, що рефракція — це переломлення. Лінзовий об'єктив переломлює промені світла, і збирає в точці, що називається фокусом об'єктива. У цьому точці будується зображення об'єкта вивчення. Щоб його розглянути використовують другу лінзу — окуляр. Вона розміщається те щоб фокуси окуляра і об'єктива збігалися. Так як зір люди різне, то окуляр роблять рухомим, щоб було можливе домогтися чіткого зображення. Ми це називаємо настроюванням різкості. Усі телескопи мають неприємними особливостями — абераціями. Аберації - це спотворення, які виходять під час проходження світла через оптичну систему телескопа. Головні аберації пов’язані з неідеальністю об'єктива. Линзовые телескопи (та й телескопи взагалі) грішать кількома абераціями. Назвемо лише дві їх. Перша пов’язана з тим, що промені різних довжин хвиль переломлюються трохи по-різному. Через це для синіх променів існує один фокус, а червоних — інший, розташований далі від об'єктива. Промені інших довжин хвиль збираються кожен у своїй місці між двома фокусами. У результаті бачимо забарвлені в веселку зображення об'єктів. Така аберація називається хроматичної. Другий сильної аберацією є аберація сферична. Вона пов’язана з тим, що об'єктив, поверхнею якого є частина сфери, на насправді, не збирає все проміння на одній точці. Промені на різних відстанях від центру об'єктива збираються у різних точках, що робить зображення виходить нечітким. Цією аберації було б, якби об'єктив мав поверхню параболоїда, а таку деталь складно виготовити. Щоб зменшити аберації виготовляють складні, зовсім не від двухлинзовые системи. Додаткові частини вводяться для виправлення аберацій об'єктива. Давно тримає першість серед линзовых телескопів — телескоп Йеркской обсерваторії з об'єктивом 102 сантиметри диаметром.

.

Зеркальные телескопы.

У простих дзеркальних телескопів, телескопов-рефлекторов, об'єктив — це сферичне дзеркало, яке збирає світлові промені б і відбиває з допомогою додаткового дзеркала убік окуляра — лінзи, в фокусі яких грунтується зображення. Рефлекс — це відбиток. Дзеркальні телескопи не грішать хроматичної аберацією, тому що світло в об'єктиві не переломлюється. Зате в рефлекторів сильніше виражена сферична аберація, яка, до речі, сильно обмежує зору телескопа. У дзеркальних телескопах як і використовуються складні конструкції, поверхні дзеркал, які від сферичних і прочее.

.

Зеркальные телескопи виготовляти легше й дешевше. Саме тому виробництво в останні десятиліття бурхливо розвивається, тоді як нових великих линзовых телескопів вже дуже довго роблять. Найбільший дзеркальний телескоп має складний об'єктив з кількох дзеркал, еквівалентний цілому дзеркала діаметром 11 метрів. Найбільший монолітний дзеркальний об'єктив має розмір трохи більше 8-місячного метрів. Найбільшим оптичним телескопом Росії є шести метровий дзеркальний телескоп БТА (Великий Телескоп Азимутальний). Телескоп тривалий час була найбільшим в мире.

Характеристики телескопов.

Увеличение телескопа. Збільшення телескопа одно відношенню фокусних відстаней об'єктива і окуляра. Якщо, скажімо, фокусне відстань об'єктива 2 метри, а окуляра — 5 див, то збільшення такого телескопа буде 40 разів. Якщо поміняти окуляр, можна змінити й збільшення. Так астрономи і чинять, не змінювати ж, у самому справі, величезний объектив?!

Выходной зіницю. Зображення, що будує очей окуляр, може у загальному разі бути як більше очного зіниці, і менше. Якщо зображення більше, то частина світла очей не потрапить, цим, телескоп використовуватиметься не так на все 100%. Це зображення називають вихідним зіницею й сподіваються за такою формулою: p=D:W, де p — вихідний зіницю, D — діаметр об'єктива, а W — збільшення телескопа з цим окуляром. Якщо прийняти це розмір очного зіниці рівним 5 мм, то легко розрахувати мінімальне збільшення, яке розумно використовувати з даним об'єктивом телескопа. Одержимо цю межу для об'єктива в 15 див: 30 разів.

Разрешение телескопів

В виду те, що, світло — це хвиля, а хвилях властиво як переломлення, але і дифракція, ніякої навіть найдосконаліший телескоп це не дає зображення точкової зірки як точки. Ідеальне зображення зірки виглядає у вигляді диска з кількома концентричними (із загальним центром) кільцями, які називають дифракционными. Розміром дифракційного диска і рибопродукції обмежується дозвіл телескопа. Усі, що закриває собою цей диск, у цей телескоп неможливо побачиш. Кутовий розмір дифракційного диска в секундах дуги для даного телескопа визначається через просте співвідношення: r=14/D, де діаметр D об'єктива вимірюється в сантиметрах. Згаданий трохи вище пятнадцатисантиметровый телескоп має граничне дозвіл трохи менше секунди. З формули слід, що розв’язання телескопа повністю залежить від діаметра його об'єктива. Ось однією причиною будівництва максимально грандіозних телескопов.

Относительное отвір. Ставлення діаметра об'єктива для її фокусному відстані називається відносним отвором. Цей параметр визначає светосилу телескопа, т. е., говорячи згрубша, його спроможність відображати об'єкти яскравими. Об'єктиви з відносним отвором 1:2 — 1:6 називають світосильні. Їх використовують із фотографування слабких за яскравістю об'єктів, як-от туманності.

Телескоп без глаза.

Одной із ненадійних деталей телескопа він був очей спостерігача. Кожен людини — своє око, відносини із своїми особливостями. Один очей бачить більше, інший — менше. Кожен очей по-різному бачить кольору. Око людини її пам’ять не здатні зберегти всю картину, запропоновану для споглядання телескопом. Тому, щойно можна було, астрономи замінили очей приладами. Якщо подсоиденить замість окуляра фотоапарат, то зображення, одержуване об'єктивом можна закарбувати на фотопластине чи фотоплівці. Фотопластина здатна накопичувати світлове випромінювання, й у її незаперечне та найважливіше перевагу над людським оком. Фотографії з великою витримкою здатні відобразити незрівнянно більшими, ніж у змозі розглянути фахівця в царині той самий телескоп. І звісно, фотографія залишиться як документ, якого неодноразово вдасться реалізувати згодом звернутися. Ще сучасним засобом є ПЗЗ — камери з полярно-зарядовой зв’язком. Це світлочутливі мікросхеми, які підміняють собою фотопластину і передають накапливаемую інформацію на ЕОМ, після чого можуть робити новий знімок. Спектри зірок та досліджуються з допомогою приєднаних до телескопу спектрографов і спектрометрів. Жоден очей неспроможний так чітко розрізняти кольору та вимірювати відстані між лініями в спектрі, як це з легкістю роблять названі прилади, котрі й збережуть зображення спектра та її характеристики для наступних досліджень. Нарешті, жодної особи зможе подивитися одним оком удвічі телескопа одночасно. Сучасні системи з цих двох і більше телескопів, об'єднаних однієї ЕОМ і рознесених, часом на відстані кілька десятків метрів, дозволяють домогтися вражаюче високих дозволів. Такі системи називають интерферометрами. Приклад системи з 4-х телескопів — VLT. Аж чотири виду телескопів ми об'єднали до одного підрозділ не випадково. Земне атмосфера пропускає відповідні довжини електромагнітних хвиль неохоче, тому телескопи вивчення неба у тих діапазонах прагнуть винести до космосу. Саме з недостатнім розвитком космонавтики безпосередньо пов’язаний розвиток ультрафіолетової, рентгенівської, гама і інфрачервоної галузей астрономії.

.

Радиотелескопы.

В ролі об'єктива радіотелескопа найчастіше виступає металева чаша параболоидной форми. Зібраний нею сигнал приймається антеною, що у фокусі об'єктива. Антена пов’язані з ЕОМ, що зазвичай і опрацьовує всю інформацію, ладу зображення на умовних квітах. Радіотелескоп, як і радіоприймач, здатний одночасно приймати тільки якусь довжину хвилі. У книзі Б. А. Воронцова-Вельяминова «Нариси Всесвіт» є дуже цікава ілюстрація, напряму пов’язана з предметом нашої розмови. У одній обсерваторії гостям пропонували підійти за стіл й узяти від нього аркуш паперу. Людина брав аркушик і звороті читав приблизно таке: «Узявши цей аркуш папери, Ви витратили більше енергії, ніж прийняли все радіотелескопи світу на час існування радіоастрономії». Якщо ви ознайомилися із цим розділом (а було б), то Ви, має бути, пам’ятаєте, що радіохвилі мають найбільш великими довжинами хвиль серед усіх видів електромагнітного випромінювання. Це означає, що відповідні радіохвилях фотони переносять зовсім небагато енергії. Щоб зібрати прийнятне кількість інформації про світилах в радиолучах, астрономи будують величезні розмірам телескопи. Сотні метрів — ось не такими вже й дивовижний кордон для діаметрів об'єктивів, досягнутому сучасної наукою. На щастя, у світі усе взаємозалежне. Будівництво гігантських радіотелескопів не супроводжується тими самими труднощами у фортепіанній обробці поверхні об'єктива, які неминучі для будівництва оптичних телескопів. Допустимі похибки поверхні пропорційні довжині хвилі, тому, часом, металеві чаші радіотелескопів є не гладку поверхню, а просто грати, і ролі прийому це зовсім не позначається. Велика довжина хвилі дає підстави будувати грандіозні системи интерферометров. Інколи, в проектах беруть участь телескопи різних континентів. У проектах є інтерферометри космічних масштабів. Якщо вони самі здійсняться, радіоастрономія досягне небачених меж у вирішенні небесних об'єктів. Крім збору випромінюваної небесними тілами енергії, радиотелескопам доступно «підсвічування» поверхні тіл Сонячної системи радиолучами. Сигнал, посланий, скажімо з Землі на Місяць, позначиться від поверхні нашого супутника і приймуть тим самим телескопом, як і посилав сигнал. Цей метод досліджень називається радіолокацією. З допомогою радіолокації можна багато чого довідатися. Вперше астрономи дізналися у тому, що Меркурій обертається навколо своєї осі саме в спосіб. До об'єктів, їхнє руху, і обертання, їх рельєф, деякі даних про хімічному складі поверхні - ось ті немалозначні відомості, які під силу з’ясувати радіолокаційними методами. Найграндіозніший приклад таких досліджень — повне картографування поверхні Венери, проведене АМС «Магеллан» на стику 80-ті і 90-х. Як ви, то, можливо, знаєте, ця планета ховає від ока свою поверхню за щільною атмосферою. Радіохвилі ж безперешкодно проходять крізь хмари. Тепер ми знаємо про рельєфі Венери краще, ніж про рельєфі Землі (!), на Землі покривало океанів заважає проводити вивчення більшу частину твердої поверхні нашої планети. На жаль, швидкість поширення радіохвиль велика, але з безмежна. До того ж, з відмежуванням радіотелескопа від об'єкта зростає розсіювання посланого і відображеного сигналу. На дистанції Юпитер-Земля сигнал прийняти вже складно. Радіолокація — по астрономічним мірками, зброю ближнього бою.

Инфракрасные телескопы.

Инфракрасные хвилі - це тепло. А, що реєструвати тепло дуже далеких об'єктів необхідно відгородити приймає прилад від випромінювання усе те тепла, яке породжується близькими предметами, зокрема і між телескопом. Сьогодні прилади для виміру інфрачервоних променів вміщують у вакуум і охолоджують рідким гелієм. Які ж працюють ці прилади? Уявіть собі тонкий лист фольги, через який пропускають струм. Якщо змінюватиметься температура фольги, буде змінюватися опір металу і, струм нього. Вимірюючи струм, можна визначити рівень нагріву фольги. Такий принцип. Тільки поверхню фольги, яку зводяться промені від об'єкта, роблять чорної, щоб він краще поглинала тепло. Про охолодження всього приладу ми вже казали.

Инфракрасные телескопи що немає здатністю оптичних сприймати відразу всі довжини хвиль діапазону. Пристрій, зазвичай, робиться чутливим до деяких вузьким ділянкам спектра. У цьому вся інфрачервоні телескопи нагадують радіотелескопи, приймаючі сигнал лише з однієї довжині хвилі. Схоже, й побудова зображення об'єкта в невидимих оку променях в умовних квітах. Часто на інфрачервоних фотографіях використовують відтінки червоного кольору для характеристики інтенсивності випромінювання тій чи іншій частини зображення. Тому, коли бачите фотографію, де багато присутній червоний колір, знайте: швидше за все, це фотографія зробив у теплових променях. Один і хоча б телескоп може бути як оптичним, і інфрачервоним у різний час. Приклад — телескоп імені Хаббла. Багато в чому, конструкція самих інфрачервоних телескопів схожа з конструкцією оптичних дзеркальних телескопів. Більшість теплових променів піддається відображенню звичайним телескопическим об'єктивом і фокусуванню лише у точці, де міститься прилад, які вимірюють тепло. Також є інфрачервоні фільтри, пропускають лише теплові промені. Із такими грошима фільтрами відбувається фотографування.

Ультрафиолетовые телескопи.

Фотографическая плівка, особливо коли вона спеціально при цьому зроблено, здатна засвічуватися і ультрафіолетовими променями. Тому принципової проблеми, у фотографуванні ультрафіолетових зображень годі. З іншого боку, у частині ультрафіолетового діапазону вдається приймати системи із дзеркальною об'єктивом і реєструючим пристроєм. Ультрафіолетові телескопи схожі зі своєї конструкції з інфрачервоними чи оптичними. Застосування фільтрів дозволяє виділяти випромінювання певних ділянок діапазону. Фотони малих довжин хвиль (менше 2 000 А) реєструють вже способами, схожими із державною реєстрацією рентгенівського випромінювання.

Рентгеновские телескопи.

Фотоны з високими енергіями, до яких належать і фотони рентгенівських хвиль, вже пробивають різноманітні системи дзеркальних об'єктивів. Реєстрація таких хвиль по силам лічильникам елементарних частинок, таких як лічильник Гейгера. Потрапляє у таку пристрій частка викликає короткочасний імпульс струму, що й реєструється. Вельми високі проблеми стояли перед астрономами про те, щоб за всієї складності процесу реєстрації великих потоків рентгенівських фотонів домогтися високого дозволу телескопа. Але сьогодні дозвіл рентгенівських телескопів сягає не кілька градусів, як було раніше, а 1'.

Гамма-телескопы.

Гамма-фотоны ще більше енергійні, ніж фотони рентгенівського випромінювання. Їх також реєструють спеціальні устройства-счетчики, лише інший конструкції. На жаль, дозвіл гамма-телескопов не перевершує двох-трьох градусів. Гамма-телескопи сьогодні реєструють сама наявність і зразкову напрям на звані гамма-вспышки — потужні спалахи гамма-випромінювання, причин яких ще знайшли. Більш-менш точно вказати місце спалахи дозволяє одночасне спостереження спалахи двома-трьома гамма-телескопами. Спільне використання гамма-телескопов і телескопів, приймаючих інші типи випромінювання, останні роки допомогло ототожнювати деякі гамма-вспышки із тим чи іншим видимим об'єктом.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet.