Надо Знать

добавить знаний



Телескоп



План:


Введение

50 сантиметровый телескоп в Ницце, Франция

Телескоп - прибор для наблюдения удаленных объектов. Термин "телескоп" также употребляется для обозначения астрономических приборов для наблюдений электромагнитных волн невидимых для человеческого глаза (инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские, гамма-и радиотелескопы), а также для регистрации отличного от электромагнитного излучения (нейтринные и гравитационные телескопы).


1. Типы телескопов

1.1. Оптические телескопы

Конструктивно оптический телескоп представляет собой трубу (сплошную, каркасную или ферменных), установленную на монтировке. Оптическая система телескопа состоит из нескольких оптических элементов ( линз, зеркал или линз и зеркал). Телескопы, построенные на основе оптических оптической системы (диоптрийной), называют рефракторами.

Телескопы с зеркальной (катоптичною) системой называют рефлекторами. Телескопы, имеющие смешанную оптическую систему (зеркально-линзовую) называют катадиоптрические [1]. К последним относятся, например, телескопы Кассегрена (1672), Ричи-Кретьена (1922-1928), Шмидта (1930), Максутова (1941).

Схема катадиоптрические телескопа Максутова
Оптические телескопы

Каждая из оптических систем имеет свои преимущества и недостатки.

Первым оптическим прибором для астрономических наблюдений был телескоп-рефрактор схемы Галилея ( 1609 г.). Самый телескоп схемы Галилея складывается из двух линз - объектива служит двусторонне выпуклая линза (сборная линза), а окуляром двусторонне вогнутая линза (рассеивающая линза).

Большие телескопы являются преимущественно рефлекторами. Создание крупных линз гораздо сложнее - нужно добиться высокой однородности стеклянной заготовки и обработать две поверхности линзы (вместо одной у зеркала). Самый построен рефрактор имеет диаметр объектива один метр. Кроме того линзовые объективы имеют значительные оптические аберрации, основные из которых хроматическая и сферическая. Оба этих аберраций лишены зеркала, имеющие форму параболоида вращения.


1.1.1. Назначение

Телескоп имеет три основных назначения:

  1. Собирать излучения от небесных светил на приемное устройство (глаз, фотографическую пластинку, спектрограф и др..)
  2. Строить в своей фокальной плоскости изображение объекта или определенного участка неба;
  3. Помочь различать объекты, расположенные на близком угловом расстоянии друг от друга, незаметно невооруженным глазом.

Основной оптической частью телескопа является объектив, который собирает свет и строит изображение объекта или участка неба. Объектив соединяется с приемным устройством трубой (тубусом). Механическая конструкция, несущая трубу и обеспечивающая ее наведение на небо, называется монтировкой. Если приемником света является глаз (при визуальных наблюдениях), то обязательно нужен окуляр, в который рассматривается изображение, построенное объективом. При фотографических, фотоэлектрических, спектральных наблюдениях окуляр не нужен. Фотографическая пластинка, входная диафрагма электрофотометром, щель спектрографа и др.. устанавливаются непосредственно в фокальной плоскости телескопа.

Телескоп с линзовым объективом называется рефрактором, т.е. преломляющим телескопом. Так как световые лучи с разной длиной волны преломляются неодинаково (это явление называется дисперсия), то одиночная линза дает окрашенное изображение. Это явление называется хроматической аберрацией. Хроматические аберрации во многом устранены в объективах, составленных из двух линз, изготовленных из стекла с разными коэффициентами преломления (ахроматический объектив или ахромат).

Законы отражения не зависят от длины волны, и, естественно, возникла мысль заменить линзовый объектив вогнутым сферическим зеркалом. Такой телескоп называется рефлектором, т.е. отражательным телескопом. Первый рефлектор (диаметром всего 3 см и длиной 15 см) был построен Исааком Ньютоном 1671 года.

Однако сферическое зеркало не собирает параллельный пучок лучей в одну точку, оно дает в фокусе несколько размытое изображение. Это искажение называется сферической аберрацией. Если зеркалу придать форму параболоида вращения, то сферическая аберрация исчезает. Параллельный пучок, направленный на такой параболоид вдоль его оси, собирается в фокусе практически без искажений (если не считать неизбежного размытия из-за дифракцию). Поэтому современные рефлекторы имеют зеркала параболоидальной (параболической) формы.

К концу XIX века основной целью телескопических наблюдений было изучение видимых положений небесных светил. Важную роль играли наблюдения комет и деталей на планетных дисках. Все эти наблюдения производились визуально, и рефрактор с дволинзовим объективом полностью удовлетворял потребности астрономов.


1.1.2. Телескопы ХХ века

В конце XIX (и особенно в XX веке) характер астрономической науки претерпел органических изменений. Большинство исследований сместилась в область астрофизики и звездной астрономии. Основным предметом исследования стали физические характеристики Солнца, планет, звезд, звездных систем. Появились новые приемники излучения - фотографическая пластинка и фотоэлемент. Стала широко применяться спектроскопия. В результате изменились и требования к телескопам.

Для астрофизических исследований желательно, чтобы оптика телескопа не накладывала ограничений на доступный диапазон длин волн: земная атмосфера и так ограничивает его слишком сильно. Однако стекло (из которого изготавливаются линзы), поглощает ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Фотографические эмульсии и фотоэлементы чувствительны в более широкой области спектра, чем глаз, и поэтому хроматическая аберрация при работе с этими приемниками сказывается сильнее.

Таким образом, для астрофизических исследований нужен рефлектор. К тому же большое зеркало рефлектора изготовить значительно легче, чем дволинзовий ахромат: надо обработать с оптической точностью (до 1/8 длины световой волны или 0,07 микрона для визуальных лучей) одну поверхность зеркала вместо четырех поверхностей линз, и при этом не выдвигается особых требований к однородности стекла. Все это привело к тому, что рефлектор стал основным инструментом астрофизики.

В астрометрических работах по-прежнему применяют рефракторы, поскольку в астрометрии необходимо измерять положение светил с максимальной точностью. Дело в том, что рефлекторы очень чувствительны к малым случайным поворотам зеркала: так как угол падения равен углу отражения, то поворот зеркала на некоторый угол α смещает изображение на угол 2α. Аналогичный поворот объектива в рефракторе дает гораздо меньшее смещение.

Как уже сказано, рефлектор с параболическим зеркалом строит изображение очень четко, однако тут необходимо сделать одну оговорку. Изображение можно считать идеальным, пока оно остается вблизи оптической оси. При удалении от оси появляются искажения. Поэтому рефлектор с одним только параболическим зеркалом не позволяет фотографировать больших участков неба, а это необходимо для исследования звездных скоплений, галактик и галактических туманностей. Поэтому для наблюдений, требующих большого поля зрения, стали строить комбинированные зеркально-линзовые телескопы, в которых аберрация зеркала исправляется тонкой линзой - мениском, изготовленной из стекла, прозрачного для ультрафиолетовых лучей.

Зеркала рефлекторов в прошлом (XVIII - XIX веках) делали металлическими из специального сплава, однако впоследствии, по технологическим причинам, оптики перешли на стеклянные зеркала, которые после механической обработки покрывают тонкой пленкой металла, имеющего большой коэффициент отражения (чаще всего - алюминий).


1.1.3. Монтаж

Сложной технической задачей является наведение телескопа на объект и отслеживания его (вследствие вращения Земли). Ведь звезды и другие небесные объекты осуществляют видимый суточных движение на небесной сфере.

Монтировка телескопа всегда имеет две взаимно-перпендикулярные оси, поворот вокруг которых позволяет навести его на любой участок неба. В вертикально-азимутальном монтаже одна из осей направлена ​​в зенит, другая лежит в горизонтальной плоскости.

Для того, чтобы на азимутальном монтаже удержать небесное тело в поле зрения, приходится выполнять вращение вокруг двух осей монтировки (горизонтальной и вертикальной), к тому же это движение должно быть неравномерным.

Большинство телескопов устанавливаются на экваториальной монтировке, одна из осей которого направлена ​​на полюс мира (полярная ось), а другая лежит в плоскости небесного экватора (ось прямого восхождения). Телескоп на экваториальной монтировке называется экваториалом. Преимущество экваториальной монтировки заключается в том, что для отслеживания светила в поле зрения телескопа выполняется вращение только вокруг одной оси и оно является равномерным [2]. Для такого вращения можно применять простой механизм наподобие часового. Это особенно важно при длительных наблюдений, фотографирования слабых объектов и т.д..

Но для телескопов большой массы вертикальное и горизонтальное расположение осей намного упрощает конструкцию и расчет деформаций. Поэтому крупнейшие наземные телескопы используют именно такую ​​схему. Впервые такое монтирование был применен в СССР 1976 года для 6-метрового рефлектора, который получил название БТА ( рус. Б ольшое Т елескоп А зимутальный ).


1.2. Радиотелескопы

Радиотелескопы представляют направлении антенны, зачастую параболической формы. Поскольку радиодиапазон намного шире оптического, конструкция радиотелескопов может очень отличаться.

2. Самые телескопы в мире

2.1. Рефракторы

Расположение и апертура самых телескопов-рефракторов.


2.2. Рефлекторы

3. Космические телескопы

Примечания

  1. Телескоп оптический - www.franko.lviv.ua / publish / astro / bukvy / t.pdf / / Астрономический энциклопедический словарь - www.franko.lviv.ua / publish / astro / Под общей редакцией И. А. Климишин и А. В . Корсунь. - Львов: ЛНУ-ГАО НАНУ, 2003. - С. 471. - ISBN 966-613-263-X, УДК 52 (031)
  2. Использование Экваториальной монтировки - www.starlab.ru/showthread.php?t=6219

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам