Врсте телескопа, њихов уређај и карактеристике

Телескоп је уређај који се користи за формирање увећаних слика удаљених објеката. Ово је најважнији истраживачки алат у астрономији. Он обезбеђује средства за прикупљање и анализу зрачења небеских објеката, чак и оних који су далеко у свемиру.

Галилео је направио револуцију у астрономији, када је почетком КСВИИ века. користио је телескоп за проучавање ванземаљских тијела. Пре њега, такви алати нису коришћени у ту сврху. Галилеов пионирски рад праћен је све снажнијим телескопима, као и широким спектром инструмената који могу детектовати и мјерити зрачење у сваком подручју електромагнетног спектра. Могућности астрономских инструмената проширене су изумом помоћних инструмената (камере, спектрографи и уређаји спојени на наплату) и појавом рачунара, ракета и летилица. Све ово је дало огроман допринос ширењу научног знања о Сунчевом систему, галаксији и свемиру као целини.

У зависности од радног дела електромагнетног спектра, постоје оптички, радио, рендгенски и гама телескопи.

Рефрацторс

Овај тип телескопа се користи за проучавање Месеца, других објеката Сунчевог система, као што су Јупитер и Марс, и бинарне звезде. Име долази од термина "рефракција", што значи лом светлости на интерфејсу два медија различитих густина, као што су ваздух и стакло. Стакло је сочиво и може се састојати од једне или више компоненти. Облик компоненти може бити конвексан, конкаван или раван-паралелан. Пример таквог телескопа је школски рефрактор.

Фокус - тачка или раван у којој се светлосни зраци конвергирају након проласка кроз сочиво на удаљености од једне жижне даљине. У рефрактору, прва лећа кроз коју светлост пролази од небеског објекта назива се циљ. Други објектив, назван окулар, налази се иза фокалне равни и омогућава гледаоцу да види увећану слику. Тако се најједноставнији облик рефрактора састоји од сочива и окулара.

Пречник објектива се назива отвор. Обично се креће од неколико центиметара до 1 м у највећем телескопу-рефрактору. Објектив, као и окулар, може се састојати од неколико компоненти. Мала телескопи можда има додатно сочиво иза окулара, тако да слика не изгледа обрнуто. Посматрани објекат се не може појавити прилично оштро или са доминантном нијансом. Такве дисторзије (аберације) понекад се појављују приликом полирања сочива. Цхроматиц абератион је главни тип изобличења. То се дешава када се светлосни зраци различитих боја не конвергирају у општем фокусу. Хроматска аберација се минимизира додавањем додатних компоненти на сочиво.

Окулари и рефлектори пружају посматрачима могућност повећања телескопа. Снага увећавања се одређује дељењем жижне даљине објектива са жижном даљином окулара. Потребна су велика повећања за посматрање Месеца и планета. На пример, 66-цм рефрактор из морнаричке опсерваторије је употребљен од стране астронома Асаф Халла да открије сателити Марса, Фобос и Деимос, 1877. Пошто су звезде тачкасти извори светлости, њихово повећање не даје никакве додатне користи.

Како одабрати телескоп?

Најважнија од свих њених карактеристика је отвор. То директно зависи од пречника сочива. Однос отвора различитих телескопа једнак је односу квадрата њихових отвора. Примање више светла омогућава вам да посматрате слабије звезде, маглине и удаљене галаксије.

Резолуција је још једна важна карактеристика телескопа. Одређује његову способност да јасно разликује две тачке, угао растојање између којих је мање од минималног угла који посматрачко око може да види. Како одабрати телескоп ако резолуција није специфицирана? Може се израчунати коришћењем формуле 11.25,2 / д, где је д пречник сочива у цм, тако да је резолуција објектива од 25 цм 0.45.. Важна примена резолуције је посматрање бинарних звезда.

Од великог значаја је и стабилност телескопа. Свака вибрација значајно смањује квалитет слике. Овај проблем није везан за атмосферске сметње зрачним струјама. Да би их избегли, велики телескопи су постављени на планинским врховима.

Моунт

Већина модерних рефрактора има екваторијалну суспензију. Овај носач вам омогућава да телескоп усмерите ка небеском објекту. У том случају, поларна ос инструмента је паралелна са земљаном осом и подржава ос нагибања. Оса деклинације омогућава вам да подесите различите углове нагиба када се телескоп окреће око поларне осе, узимајући у обзир право ускрснуће, мерено дуж небеског екватора од тачке његовог пресека од стране Сунца првог дана пролећа.

Децлинатион и ригхт асценсион - координате које одређују положај објекта на небеској сфери. Деклинација је аналогна географска ширина, а десно уздизање је дужина. На оси означена подела, која омогућава посматрачу да прецизно циља телескоп. Да би пратили објекат, поларна ос инструмента се глатко покреће помоћу електричног мотора брзином која је једнака брзини ротације Земље у односу на звезде. Ако је брзина у звезданом мотору веома прецизна, посматрања се могу вршити током дужег временског периода. Велике опсерваторије за ово користе или кварцне или атомске сатове.

Астрограпх

Други тип телескопа је астрограф чији је отвор 20 цм. Фотографска плоча монтирана у жаришној равнини сочива омогућава фотографирање небеске сфере. Уређај се користи за одређивање положаја слабих звезда чији су положаји објављени у каталозима и служе као оријентири за дубоке свемирске слике.

Миррор Телесцопес

Користе се не само за проучавање видљивог дела електромагнетног спектра, већ и за суседна подручја кратких и дугих таласних дужина (ултраљубичасто и инфрацрвено). Принцип рада телескопа огледала се заснива на чињеници да се светлост у фокусу не ломи, већ се рефлектује од примарног огледала. Обично има удубљени сферични или параболични облик и обрће слику у фокусној равни. Формуле за израчунавање параметара рефрактора су исте као и за дифракторе.

Главно огледало се налази на доњем крају цеви у рефлектору. Његова површина је прекривена најтањим металним филмом. База је обично направљена од Пирек стакла, али су нове технологије довеле до стварања материјала са веома ниским коефицијентима експанзије, што је неопходно да би се спречила деформација када се температура мења ноћу. Рефрактори су јефтинији и не подлежу хроматској аберацији.

Сцхмидтов телескоп

1930. године, Бернхард Сцхмидт, оптичар са хамбуршке опсерваторије у Бергедорфу (Немачка), развио је катадиоптрични телескоп који задовољава потребе за снимањем великих подручја неба. Његов дизајн комбинује најбоље карактеристике рефрактора и рефлектора. Примарно огледало телескопа је сферно. Од паралелних светлосних зрака које рефлектују центар сферно огледало фокусирајући се даље од оних који се рефлектују од вањских подручја, Сцхмидт је увео корективно сочиво. Пошто је веома танак, хроматска аберација је мала. Резултујућа фокална раван обезбеђује видно поље са пречником од неколико степени.

Телескопи са више огледала

Главни разлог зашто астрономи граде велике телескопе је да повећају сјај, што вам омогућава да дубље погледате у Универзум. Нажалост, трошкови стварања рефрактора се повећавају у кубичној зависности од пречника огледала. Дакле, да би се постигао циљ уз уштеду трошкова, потребни су нови, економичнији пројекти.

Два десета телескопа са огледалима Кецк Обсерватори су примери таквих напора. Први је инсталиран на вулкану Мауна Кеа, који се налази на једном од хавајских острва, 1992. године, а други је завршен 1996. године. Сваки од њих се састоји од 36 сусједних подесивих рачунално управљаних огледала.

Соларни телескопи

Рефрактор и рефлектор се могу користити за визуелно посматрање таквих феномена као што су сунспотс или проминенце. Међутим, специјални тип телескопа, користећи спектрохелиографе и коронаграме, развијен је за соларна истраживања. Монтиран је у торњеве и има веома дугачак објектив. Ово обезбеђује добар фактор увећања који вам омогућава да видите појединачне таласне дужине електромагнетног спектра. На врху куле налази се равномерно огледало (интестат) које усмјерава свјетло у сочиво.

Године 1930. Бернард Лиот је изградио још један такав телескоп у Пиц-ду-Миди опсерваторији (Француска). Посебно је дизајниран за фотографирање соларне короне, која се до тада могла узети само за вријеме помрачења. Коронаграф је постављен на великој надморској висини да би се смањила количина дифузног светла које деградира квалитет фотографија. Слични телескопи се такође користе на СОХО сателиту, намењеном за проучавање Сунца.

Орбиталне опсерваторије

Иако астрономи настављају да траже нова технолошка достигнућа за изградњу великих земаљских телескопа, сасвим је очигледно да је једино рјешење за неке научне проблеме провођење проматрања изван Земљине атмосфере. НАСА је лансирала серију астрономских опсерваторија у орбиту. 1972. покренут је сателит са телескопом од 81 цм. Хуббле телескоп са 2,4 м примарним огледалом, који је почео да ради 1990. године, постао је најсложенија свемирска опсерваторија, дизајнирана тако да астрономи могу да виде 300-400 пута више од других дозвољених система, без атмосферског изобличења. Опремљен је са 5 главних научних инструмената:

• широкоугаони и планетарни фотоапарат;
• спектрограф за објекте са слабим зрачењем;
• спектрограф високе резолуције;
• неинвазивни фотометар;
• камера за детекцију објеката ниског контраста.

Телескоп Хуббле је лансиран у орбиту од свемирског шатла на надморској висини од преко 570 км изнад Земље. Убрзо након што је распоређен у орбити, научници су открили да грешка у производњи која утиче на облик главног огледала озбиљно умањује способност фокусирања инструмента. Дефект је узроковао сферичну аберацију, која је ограничила способност једног од највећих телескопа у орбити да разликује просторне објекте који су близу један другоме и посматра удаљене галаксије и квазаре. Научници су развили мјере које су им омогућиле да компензирају дефект и ријеше проблем.

Астрономски транзитни уређаји

Ови мали, али веома важни телескопи одиграли су виталну улогу у мапирању небеске сфере. Астрономски транзитни уређаји су обично рефрактори са отворима од 15-20 цм, а главна оптичка ос телескопа је поравната са линијом север-југ, тако да је њено кретање ограничено на меридијанску раван посматрача. Ово пружа додатну стабилност, али посматрач мора чекати да небески објект прође кроз њен меридијан.

Постоје различити алати - транзитни, хоризонтални и вертикални средњи круг. Прве две врсте телескопа одређују право уздизање и деклинацију небеских објеката, а вертикална - само њихову деклинацију. Један од најпрецизнијих астрономских транзитних инструмената на свету је 15-цм телескоп америчке морнаричке опсерваторије.

Астролабе

Призматични астролаб се користи за прецизно одређивање положаја звезда и планета. Понекад се користи за решавање инверзног проблема - одређивање географске ширине и дужине посматрача из тачно познатих позиција небеских објеката. Отвор призматичног астролаба је мали и обично 8–10 цм, док је Меркур и рефрактивна призма други главни део инструмента. Слика која се рефлектује од течног метала се посматра заједно са директном сликом да би се добили потребни подаци о локацији. Седамдесетих година прошлог века, дизајн уређаја је побољшан. Кина је створила прецизнији аутоматски астролаб, који је тренутно у употреби.