Vrste teleskopov, njihova naprava in značilnosti

13. 3. 2019

Teleskop je naprava, ki se uporablja za oblikovanje povečanih slik oddaljenih objektov. To je najpomembnejše raziskovalno orodje v astronomiji. Zagotavlja sredstva za zbiranje in analiziranje sevanja nebesnih objektov, tudi tistih, ki so daleč v vesolju.

Galileo je naredil revolucijo v astronomiji, ko je bil v začetku XVII. Stoletja. uporabil teleskop za študij zunajzemeljskih teles. Pred njim taka orodja niso bila uporabljena v ta namen. Galileovemu pionirskemu delu so sledili še močnejši teleskopi, pa tudi širok spekter instrumentov, ki so sposobni zaznati in meriti sevanje v vsakem območju elektromagnetnega spektra. Možnosti astronomskih instrumentov so razširili z izumom pomožnih instrumentov (kamere, spektrografi in naboji) ter pojavom računalnikov, raket in vesoljskih plovil. Vse to je veliko prispevalo k širjenju znanstvenega znanja o sončnem sistemu, galaksiji in vesolju kot celoti.

Odvisno od delovnega dela elektromagnetnega spektra obstajajo optični, radijski, rentgenski in gama teleskopi.

največji teleskop

Refraktorji

Ta tip teleskopa se uporablja za preučevanje Lune, drugih objektov sončnega sistema, kot so Jupiter in Mars, in binarne zvezde. Ime izhaja iz izraza "lom", kar pomeni lom svetlobe na vmesniku dveh medijev z različno gostoto, kot sta zrak in steklo. Steklo je leča in lahko vsebuje eno ali več komponent. Oblika sestavnih delov je lahko konveksna, konkavna ali ravninsko-vzporedna. Primer takega teleskopa je šolski refraktor.

Fokus - točka ali ravnina, v kateri se svetlobni žarki konvergirajo po prehodu skozi lečo na razdalji ene goriščne razdalje. V refraktorju se prva leča, skozi katero svetloba prehaja iz nebesnega objekta, imenuje cilj. Drugi objektiv, imenovan okular, se nahaja za goriščno ravnino in omogoča gledalcu, da si ogleda povečano sliko. Tako je najenostavnejša oblika refraktorja sestavljena iz leče in okularja.

Premer leče se imenuje zaslonka. Običajno se giblje od nekaj centimetrov do 1 m v največjem teleskopu. Objektiv, kot je okular, je lahko sestavljen iz več komponent. Majhna teleskopi lahko ima dodatno lečo za okular, tako da slika ni videti obrnjena. Opazovani predmet se ne sme videti precej ostro ali z dominantnim odtenkom. Takšna izkrivljanja (aberacije) se včasih pojavijo pri poliranju leč. Kromatična aberacija je glavna vrsta popačenja. To se zgodi, ko se svetlobni žarki različnih barv ne zbližajo v splošnem fokusu. Kromatična aberacija se zmanjša z dodajanjem dodatnih komponent na lečo.

Okularji in reflektorji omogočajo opazovalcem možnost povečave teleskopa. Moč povečave je določena z deljenjem goriščne razdalje objektiva z goriščno razdaljo okularja. Potrebna so velika povečanja za opazovanje lune in planetov. Na primer, 66-cm refraktor Naval Opservatorija je astronom Asaf Hall uporabil za odkrivanje 2 sateliti Marsa, Phobos in Deimos, leta 1877. Ker so zvezde točkovni viri svetlobe, njihovo povečanje ne prinaša dodatnih koristi.

teleskopske vrste

Kako izbrati teleskop?

Najpomembnejša od vseh lastnosti je odprtina. Neposredno je odvisen od premera leče. Razmerje med odprtinami različnih teleskopov je enako razmerju kvadratov njihovih odprtin. Če prejmete več svetlobe, lahko opazujete svetlejše zvezde, meglice in oddaljene galaksije.

Resolucija je še ena pomembna značilnost teleskopa. Določa njegovo sposobnost, da jasno razlikuje med dvema točkama, kotna razdalja med katero je manjša od minimalnega kota, ki ga opazovalec lahko vidi. Kako izbrati teleskop, če ločljivost ni določena? Izračunamo ga lahko s formulo 11.25,2 / d, kjer je d premer leče v cm, tako da je ločljivost 25-cm objektiva 0,45. Pomembna uporaba resolucije je opazovanje binarnih zvezd.

Tudi stabilnost teleskopa je zelo pomembna. Vsaka vibracija bistveno zmanjša kakovost slike. Ta problem ni povezan z atmosferskimi motnjami zaradi zračnih tokov. Da bi se jim izognili, so na gorskih vrhovih vgrajeni veliki teleskopi.

teleskopi

Mount

Večina sodobnih refraktorjev ima ekvatorialni vzmet. Ta nosilec vam omogoča, da teleskop usmerite proti nebesnemu predmetu. V tem primeru je polarna os instrumenta vzporedna z zemeljsko osjo in podpira os deklinacije. Os nagibanja omogoča nastavitev različnih kotov naklona, ​​ko se teleskop vrti okoli polarne osi, pri čemer upošteva desno vzpenjanje, merjeno vzdolž nebesnega ekvatorja od točke njegovega sečišča pri Soncu na prvi dan pomladi.

Deklinacija in desno vzpon - koordinate, ki določajo položaj objekta na nebesni sferi. Deklinacija je analogna zemljepisni širini, desno pa je dolžina. Na osi, označeni z delitvijo, ki omogoča opazovalcu natančno ciljanje teleskopa. Da bi sledili predmetu, polarno os instrumenta gladko poganja elektromotor s hitrostjo, ki je enaka hitrosti vrtenja Zemlje glede na zvezde. Če je nenavadna vrtilna frekvenca motorja zelo natančna, je mogoče opazovati daljše časovno obdobje. Velike opazovalnice za to uporabljajo bodisi kremene ali atomske ure.

Astrograf

Druga vrsta teleskopa je astrograf, katerega odprtina je 20 cm. Fotografska plošča, nameščena v goriščni ravnini leče, omogoča fotografiranje nebesne krogle. Naprava se uporablja za določanje položaja šibkih zvezd, katerih položaji so objavljeni v katalogih in služijo kot mejniki za globoke vesoljske posnetke.

načelo delovanja teleskopa z ogledalom

Zrcalni teleskopi

Uporabljajo se ne le za proučevanje vidnega dela elektromagnetnega spektra, temveč tudi za sosednja območja kratkih in dolgih valovnih dolžin (ultravijolično in infrardeče). Načelo delovanja zrcalnega teleskopa temelji na dejstvu, da se svetloba v fokusu ne lomi, temveč se odbija od primarnega zrcala. Ponavadi ima konkavno sferično ali parabolično obliko in obrne sliko v goriščno ravnino. Formule za izračun parametrov refraktorjev so enake kot pri difraktorjih.

Glavno ogledalo se nahaja na spodnjem koncu cevi v reflektorju. Njegova površina je prekrita z najtanjšo kovinsko folijo. Osnova je običajno izdelana iz stekla Pyrex, vendar so nove tehnologije privedle do ustvarjanja materialov z zelo nizkimi koeficienti raztezanja, ki so potrebni za preprečevanje deformacij, ko se temperatura ponoči spreminja. Refraktorji so cenejši in niso podvrženi kromatskim odstopanjem.

Schmidtov teleskop

Leta 1930 je Bernhard Schmidt, optik na observatoriju v Hamburgu v Bergedorfu (Nemčija), razvil katadioptrični teleskop, ki zadovoljuje zahtevo po snemanju velikih področij neba. Njegova zasnova združuje najboljše lastnosti refraktorja in reflektorja. Primarno ogledalo teleskopa je okroglo. Ker se vzporedne svetlobne žarke odbijajo od središča sferično ogledalo Schmidt je uvedel korektivno lečo in se osredotočil dlje od tistih, ki se odbijajo od zunanjih površin. Ker je zelo tanka, je kromatična aberacija majhna. Nastala žariščna ravnina zagotavlja vidno polje s premerom več stopinj.

močan teleskop

Teleskopi z več zrcali

Glavni razlog, zaradi katerega astronomi gradijo velike teleskope, je povečati svetilnost, ki vam omogoča globlji vpogled v vesolje. Na žalost se stroški ustvarjanja refraktorjev povečujejo v kubični odvisnosti od premera ogledala. Da bi dosegli cilj, pri tem pa prihranili stroške, so potrebni novi, bolj ekonomični načrti.

Dva deseta multi-zrcalna teleskopa Keckovega observatorija sta primera takšnih prizadevanj. Prvi je bil nameščen na vulkanu Mauna Kea, ki se nahaja na enem od havajskih otokov, leta 1992, drugi pa je bil zaključen leta 1996. Vsak od njih je sestavljen iz 36 sosednjih nastavljivih računalniško vodenih ogledalskih segmentov.

Solarni teleskopi

Refraktor in reflektor se lahko uporabita za vizualna opazovanja takih pojavov kot sončne pege ali prominence. Za sončne raziskave pa je bil razvit poseben tip teleskopa s spektroheliografom in koronagrafami. Nameščen je v stolpih in ima zelo dolgo lečo. To zagotavlja dober faktor povečave, ki vam omogoča ogled posameznih valovnih dolžin elektromagnetnega spektra. Na vrhu stolpa je ekvatorialno nameščeno ravno ogledalo (intestat), ki usmerja svetlobo v lečo.

Leta 1930 je Bernard Liot zgradil še en tak teleskop na observatoriju Pic-du-Midi (Francija). Izdelana je bila posebej za fotografiranje sončne korone, ki se je do takrat lahko odvzela le med mrkami. Koronagram je nameščen na visoki višini, da zmanjša količino razpršene svetlobe, ki poslabša kakovost fotografij. Podobni teleskopi se uporabljajo tudi na satelitu SOHO, ki je namenjen proučevanju sonca.

specifikacije teleskopa

Orbitalne observatorije

Čeprav astronomi še naprej iščejo nove tehnološke preboje za gradnjo velikih zemeljskih teleskopov, je povsem očitno, da je edina rešitev za nekatere znanstvene probleme opravljanje opazovanj zunaj Zemljine atmosfere. NASA je v orbito sprožila vrsto astronomskih observatorijev. Leta 1972 je bil sprožen satelit s 81 cm teleskopom na krovu. Hubblov teleskop z 2,4 m primarnim ogledalom, ki je začel delovati leta 1990, je postal najbolj zapleten prostorski observatorij, ki je bil zasnovan tako, da so astronomi lahko videli 300-400 krat več kot drugi sistemi, brez atmosferskega popačenja. Opremljen je s petimi glavnimi znanstvenimi instrumenti:

  • širokokotni in planetarni fotoaparati;
  • spektrograf za objekte s šibkim sevanjem;
  • spektrograf visoke ločljivosti;
  • neinvazivni fotometer;
  • za zaznavanje objektov z nizkim kontrastom.

Teleskop Hubble je bil sprožen v orbito iz vesoljskega čolna na nadmorski višini več kot 570 km nad Zemljo. Kmalu po razporeditvi v orbito so znanstveniki odkrili, da proizvodna napaka, ki vpliva na obliko glavnega zrcala, resno ovira sposobnost fokusiranja instrumenta. Okvara je povzročila sferično aberacijo, ki je omejila zmožnost enega največjih teleskopov v orbiti, da razlikuje vesoljske objekte drug od drugega in opazuje oddaljene galaksije in kvazare. Znanstveniki so razvili ukrepe, ki jim omogočajo, da nadomestijo napako in odpravijo težavo.

teleskop

Astronomske tranzitne naprave

Ti majhni, a zelo pomembni teleskopi so imeli ključno vlogo pri kartiranju nebesne sfere. Astronomske tranzitne naprave so običajno refraktorji z odprtinami 15–20 cm, glavna optična os teleskopa je poravnana s črto sever-jug, tako da je njeno gibanje omejeno na opazovalno poldnevno ravnino. To zagotavlja dodatno stabilnost, vendar mora opazovalec počakati, da nebesni predmet preide skozi njegov poldnevnik.

Obstajajo različna orodja - tranzitni, vodoravni in navpični sredinski krog. Prvi dve vrsti teleskopov določata desno vzpenjanje in deklinacijo nebesnih objektov, vertikala pa le njihovo deklinacijo. Eden izmed najbolj natančnih astronomskih tranzitnih instrumentov na svetu je 15-cm teleskop Observatorija ameriške mornarice.

Astrolab

Prizmatični astrolab se uporablja za natančno določanje položaja zvezd in planetov. Včasih se uporablja za reševanje inverznega problema - določanje zemljepisne širine in dolžine opazovalca iz natančno znanih položajev nebesnih objektov. Odprtina prizmatičnega astrolaba je majhna in običajno 8–10 cm, drugi glavni del instrumenta pa sta živo srebro in lomljiva prizma. Slika, ki se odseva od tekoče kovine, se opazuje skupaj z neposredno sliko za pridobitev potrebnih podatkov o lokaciji. V sedemdesetih letih se je zasnova naprave izboljšala. Kitajska je ustvarila bolj natančen avtomatski astrolab, ki je trenutno v uporabi.