Какие виды телескопов бывают


Все оптические телескопы можно разделить по типу основного собирающего свет элемента на линзовые, зеркальные и комбинированные — зеркально-линзовые. Все системы обладают своими достоинствами и недостатками, и при выборе подходящей системы требуется учитывать несколько факторов – цели наблюдений, условия, требования к транспортабельности и весу, уровню аберраций, цене и т.п. Попробуем привести основные характеристики наиболее популярных на сегодня типов телескопов.

  • Рефракторы (линзовые телескопы)
  • Рефлекторы (зеркальные телескопы)
  • Катадиоптрические (зеркально-линзовые) телескопы

Рефракторы (линзовые телескопы)

Исторически первыми появились линзовые телескопы. Свет в таком телескопе собирается с помощью двояковыпуклой линзы, которая и является объективом телескопа. Ее действие основано на свойстве выпуклых линз преломлять световые лучи и собирать в определенной точке – фокусе. Поэтому часто линзовые телескопы называют рефракторами (от лат. refract — преломлять).


В рефракторе Галилея (созданном в 1609 г.) для того, чтобы собрать максимум звездного света и позволить человеческому глазу его увидеть, использовались две линзы. Первая линза (объектив) – выпуклая, она собирает свет и фокусирует его на определенном расстоянии, а вторая линза (играющая роль окуляра) – вогнутая, превращает сходящийся пучок световых лучей обратно в параллельный. Система Галилея дает прямое, неперевернутое изображение, однако сильно страдает от хроматической аберрации, портящей изображение. Хроматическая аберрация проявляется в виде ложной окраски границ и деталей объекта.

Какие виды телескопов бывают

Более совершенным был рефрактор Кеплера (1611 г.), в котором в качестве окуляра выступала выпуклая линза, передний фокус которой совмещался с задним фокусом линзы-объектива. Изображение при этом получается перевернутым, но это несущественно для астрономических наблюдений, зато в точке фокуса внутри трубы можно поместить измерительную сетку. Предложенная Кеплером схема оказала сильное влияние на развитие рефракторов. Правда, она также не была свободна от хроматической аберрации, но ее влияние можно было уменьшить, увеличив фокусное расстояние объектива. Поэтому рефракторы того времени при скромных диаметрах объективов нередко имели фокусное расстояние в несколько метров и соответствующую длину трубы или обходились вообще без нее (наблюдатель держал окуляр в руках и «ловил» изображение, которое строил закрепленный на специальном штативе объектив).

Эти трудности рефракторов в свое время даже великого Ньютона привели к выводу о невозможности исправить хроматизм рефракторов. Но в первой половине XVIII в. появился ахроматический рефрактор.


Какие виды телескопов бывают

Среди любительских инструментов наиболее распространены двухлинзовые рефракторы-ахроматы, но существуют и более сложные линзовые системы. Обычно объектив ахроматического рефрактора состоит из двух линз из разных сортов стекла, при этом одна собирающая, а вторая – рассеивающая, и это позволяет значительно уменьшить сферическую и хроматическую аберрации (присущие одиночной линзе искажения изображения). При этом труба телескопа остается сравнительно небольшой.

Дальнейшее совершенствование рефракторов привело к созданию апохроматов. В них влияние хроматической аберрации на изображение сведено к практически незаметной величине. Правда, достигается это за счет применения специальных типов стекол, которые дороги в производстве и обработке, поэтому и цена на такие рефракторы в несколько раз выше, чем на ахроматы одинаковой апертуры.

Как и у любой другой оптической системы, у рефракторов есть свои плюсы и минусы.

Достоинства рефракторов:


  • сравнительная простота конструкции, дающая простоту в использовании и надежность;
  • практически не требуется специальное обслуживание;
  • быстрая термостабилизация;
  • отлично подходит для наблюдений Луны, планет, двойных звезд, особенно при больших апертурах;
  • отсутствие центрального экранирования от вторичного или диагонального зеркала обеспечивает максимальный контраст изображения;
  • хорошая цветопередача в ахроматическом исполнении и отличная в апохроматическом;
  • закрытая труба исключает воздушные потоки, портящие изображение, и защищает оптику от пыли и загрязнений;
  • объектив изготавливается и юстируется производителем как единое целое и не требует регулировок пользователем.

Недостатки рефракторов:

  • наибольшая стоимость на единицу диаметра объектива в сравнении с рефлекторами или катадиоптриками;
  • как правило, больший вес и габариты в сравнении с рефлекторами или катадиоптриками одинаковой апертуры;
  • цена и громоздкость ограничивают наибольший практический диаметр апертуры;
  • как правило, менее подходят для наблюдений небольших и тусклых объектов далекого космоса из-за практических ограничений на апертуру.

Мы рекомендуем:

Какие виды телескопов бывают

Телескоп Bresser Mars Explorer 700/70 NG
Bresser Mars Explorer 70/700 – классический небольшой ахромат. Высококачественная оптика этой модели позволяет получать яркое и четкое изображение объекта, а входящие в комплект окуляры позволят установить увеличение вплоть до 260 крат. Эта модель телескопа с успехом используется для съемки поверхности Луны и дисков планет.


Телескоп с автонаведением Bresser Messier AR-152S 152/760 (Advanced GOTO mount)
4-х линзовый рефрактор-ахромат (Пецваль). С сравнении с ахроматом имеет меньший хроматизм и большее полезное поле зрения. Система автонаведения. Подходит для астрофотографии. Сочетание короткого фокуса и большой апертуры делает телескоп с автонаведением Bresser Messier AR-152S одной из самых привлекательных моделей для наблюдения за крупными небесными объектами. Туманности, удаленные галактики предстанут пред вами во всей красе, а используя дополнительные фильтры, вы сможете изучать их в деталях. Мы рекомендуем использовать данный телескоп для лунных и планетарных наблюдений, изучения объектов глубокого космоса, астрофотографии.

Телескоп Levenhuk Astro A101 (в кейсе)
Всем, кто желает постичь азы астрономии и наблюдений звезд и планет, мы рекомендуем телескоп-рефрактор Levenhuk Astro A101 60×700. Также этот телескоп удовлетворит более высокие запросы опытного наблюдателя, поскольку эта модель дает очень высокое качество изображения.

Телескоп Levenhuk Skyline 80х400 AZ
Для многих увлеченных астрономией людей крайне важно использовать каждую свободную минуту для интереснейших исследований.


нако, к сожалению, не всегда под рукой есть телескоп – многие из них столь тяжелы и громоздки, что носить их постоянно с собой не представляется возможным. С телескопом-рефрактором
Levenhuk Skyline 80х400 AZ Ваши представления об астрономических наблюдениях изменятся: теперь Вы сможете перевозить телескоп с собой в машине, в самолете, в поезде, то есть, куда бы Вы ни поехали, Вы везде сможете уделять время своему хобби.

Телескоп Orion GoScope 70 Backpack
Телескоп-рефрактор Orion GoScope 70 – портативный ахромат, который позволит изучать удаленные небесные тела с высокой четкостью. По сути, этот телескоп уже полностью собран и готов к работе, и помещен в специальный удобный рюкзак. Вам нужно только раздвинуть алюминиевую треногу и установить на нее телескоп.


Рефлекторы (зеркальные телескопы)

Зеркальный телескоп или рефлектор (от лат. reflectio — отражать) – это телескоп, объектив которого состоит только из зеркал. Также как и выпуклая линза, вогнутое зеркало способно собирать свет в некоторой точке. Если поместить в этой точке окуляр, то можно будет увидеть изображение.

Одним из первых рефлекторов был рефлекторный телескоп Грегори (1663), который придумал телескоп с параболическим главным зеркалом. Изображение, которое можно наблюдать в подобный телескоп, оказывается свободным и от сферических, и от хроматических аберраций. Собранный большим главным зеркалом свет, отражается от небольшого эллиптического зеркала, закрепленного перед главным, и выводится к наблюдателю через отверстие в центре главного зеркала.


Какие виды телескопов бывают

Разочаровавшись в современных ему рефракторах, И. Ньютон в 1667 г. начал разработку телескопа-рефлектора. Ньютон использовал металлическое главное зеркало (стеклянные зеркала с серебряным или алюминиевым покрытием появились позже) для собирания света, и небольшое плоское зеркальце для отклонения собранного светового пучка под прямым углом и вывода его сбоку трубы в окуляр. Таким образом, удалось справиться с хроматической аберрацией – вместо линз в этом телескопе используются зеркала, которые одинаково отражают свет с разными длинами волн. Главное зеркало рефлектора Ньютона может быть параболическим или даже сферическим, если его относительное отверстие сравнительно невелико. Сферическое зеркало гораздо проще изготовить, поэтому рефлектор Ньютона со сферическим зеркалом – это один из самых доступных типов телескопов, в том числе и для самостоятельного изготовления.

Какие виды телескопов бывают

Схема, предложенная в 1672 г.


реном Кассегреном, внешне напоминает рефлектор Грегори, однако имеет ряд существенных отличий – гиперболическое выпуклое вторичное зеркало и, как следствие, более компактный размер и меньшее центральное экранирование. Традиционный рефлектор Кассегрена нетехнологичен в массовом производстве (сложные поверхности зеркал – парабола, гипербола), а также имеет недоисправленную аберрацию комы, однако его модификации остаются популярными и в наше время. В частности, в телескопе Ричи-Кретьена применены гиперболические главное и вторичное зеркала, что дает ему возможность развивать большие поля зрения, свободные от искажений, и, что особенно ценно — для астрофотографии (прославленный орбитальный телескоп им. Хаббла спроектирон по этой схеме). Кроме того, на основе кассегреновского рефлектора позднее были разработаны популярные и технологичные катадиоптрические системы – Шмидта-Кассегрена и Максутова-Кассегрена.

В наше время рефлектором чаще всего называется именно телескоп, сделанный по схеме Ньютона. Имея малую сферическую аберрацию и полное отсутствие хроматизма, он, тем не менее, не полностью свободен от аберраций. Уже недалеко от оси начинает проявляться кома (неизопланатизм) – аберрация, связанная с неравностью увеличения разных кольцевых зон апертуры. Кома приводит к тому, что изображение звезды выглядит не как кружок, а как проекция конуса – острой и яркой частью к центру поля зрения, тупой и округлой в сторону от центра. Кома прямо пропорциональна удалению от центра поля зрения и квадрату диаметра объектива, поэтому особенно сильно она проявляется в так называемых "быстрых" (светосильных) Ньютонах на краю поля зрения. Для коррекции комы применяются специальные линзовые корректоры, устанавливаемые перед окуляром или фотокамерой.


Как наиболее доступный для самостоятельного изготовления рефлектор, «ньютон» часто выполняется на простой, компактной и практичной монтировке Добсона и в таком виде является наиболее портативным телескопом с учетом доступной апертуры. Причем производством «добсонов» занимаются не только любители, но и коммерческие производители,  и телескопы могут иметь апертуры до полуметра и более.

Достоинства рефлекторов:

  • наименьшая стоимость на единицу диаметра апертуры в сравнении с рефракторами и катадиоптриками – большие зеркала проще производить, чем большие линзы;
  • сравнительно компактны и транспортабельны (особенно в добсоновском исполнении);
  • в силу сравнительно большой апертуры превосходно работают для наблюдений тусклых объектов далекого космоса – галактик, туманностей, звездных скоплений;
  • дают яркие изображения с малыми искажениями, отсутствует хроматическая аберрация.

Недостатки рефлекторов:

  • центральное экранирование и растяжки вторичного зеркала снижают контраст деталей изображения;
  • массивное стеклянное зеркало требует времени на термостабилизацию;
  • открытая труба не защищена от пыли и тепловых токов воздуха, портящих изображение;
  • требуется периодическая подстройка положений зеркал (юстировка или коллимация), склонная утрачиваться при транспортировке и эксплуатации.

Мы рекомендуем:

Какие виды телескопов бывают

Телескоп Bresser Venus 76/700 (LED-искатель)
Вы хотите приступить к астрономическим наблюдениям впервые? А может быть, у Вас уже есть богатый опыт таких исследований? В обоих случаях Вашим надежным помощником станет рефлектор Ньютона Bresser Venus 76/700 – телескоп, благодаря которому Вы всегда будете легко и без особых усилий получать изображения высокого качества и четкости. Вы в подробностях рассмотрите не только поверхность Луны, включая многие кратеры, увидите не только большие планеты Солнечной системы, но и некоторые далекие туманности, как, например, туманность в Орионе.

Телескоп Bresser Pollux 150/1400 EQ2
Телескоп Bresser Pollux 150/1400 EQ2 создан по схеме Ньютона. Это позволяет при сохранении высоких оптических характеристик (фокусное расстояние достигает 1400 мм) значительно уменьшить габаритные размера телескопа. Благодаря апертуре в 150 мм телескоп способен собирать большое количество света, что позволяет наблюдать достаточно слабые объекты. С Bresser Pollux Вы сможете наблюдать планеты Солнечной системы,  туманности и звезды до 12.5 зв. вел., в том числе двойные. Максимально полезное увеличение составляет 300 крат.


Телескоп Levenhuk Skyline 130х900 EQ
Если Вас манят своей неизведанностью объекты, расположенные в глубинах космического пространства, то Вам, без сомнения, нужен телескоп, способный приблизить эти загадочные объекты и позволить подробно изучить их. Мы говорим о Levenhuk Skyline 130х900 EQ – телескопе-рефлекторе Ньютона, созданном как раз для исследования глубокого космоса.

Телескоп с автонаведением Levenhuk SkyMatic 135 GTA
Рефлектор Levenhuk SkyMatic 135 GTA – прекрасный телескоп для астрономов-любителей, которым требуется система автоматического наведения. Азимутальная монтировка, система автонаведения и большая светосила телескопа позволяют наблюдать Луну, планеты, а также большинство крупных объектов из каталога NGC и Месcье.

Телескоп Orion SpaceProbe 130ST EQ
Телескоп SpaceProbe 130ST EQ можно назвать является короткофокусным вариантом модели SpaceProbe 130. Это тоже надежный и качественный рефлектор, установленный на экваториальную монтировку. Разница заключается в том, что благодаря более высокой светосиле 130ST EQ объекты далекого космоса станут более доступны. Также телескоп имеет более короткую трубу – всего лишь 61см, в то время как модель 130 EQ имеет 83см трубу.


Катадиоптрические (зеркально-линзовые) телескопы

Зеркально-линзовые (или катадиоптрические) телескопы используют как линзы, так и зеркала для построения изображения и исправления аберраций. Среди катадиоптриков у любителей астрономии наиболее популярны два типа телескопов, основанных на кассегреновской схеме – Шмидт-Кассегрен и Максутов-Кассегрен.

В телескопах Шмидта-Кассегрена (Ш-К) главное и вторичное зеркала – сферические. Сферическая аберрация исправляется стоящей на входе в трубу полноапертурной коррекционной пластиной Шмидта. Эта пластина со стороны кажется плоской, но имеет сложную поверхность, изготовление которой и составляет главную трудность изготовления системы. Впрочем, американские компании Meade и Celestron успешно освоили производство системы Ш-К. Среди остаточных аберраций этой системы заметнее всего проявляются кривизна поля и кома, исправление которых требует применения линзовых корректоров, особенно при фотографировании. Главное достоинство – короткая труба и меньший вес, чем у ньютоновского рефлектора той же апертуры и фокусного расстояния. При этом отсутствуют растяжки крепления вторичного зеркала, а закрытая труба препятствует образованию воздушных потоков и защищает оптику от пыли.

Система Максутова-Кассегрена (М-К) была разработана советским оптиком Д. Максутовым и подобно Ш-К имеет сферические зеркала, а исправлением аберраций занимается полноапертурный линзовый корректор – мениск (выпукло-вогнутая линза). Поэтому такие телескопы еще называются менисковыми рефлекторами. Закрытая труба и отсутствие растяжек – также плюсы М-К. Подбором параметров системы можно скорректировать практически все аберрации. Исключение составляет так называемая сферическая аберрация высших порядков, но ее влияние невелико. Поэтому эта схема очень популярна и выпускается многими производителями. Вторичное зеркало может быть реализовано как отдельный блок, механически закрепленный на мениске, либо как алюминированный центральный участок задней поверхности мениска. В первом случае обеспечивается лучшее исправление аберраций, во втором – меньшая стоимость и вес, большая технологичность в массовом производстве и исключение возможности разъюстировки вторичного зеркала.

В целом, при одинаковом качестве изготовления система М-К способна дать немного более качественное изображение, чем Ш-К с близкими параметрами. Но большие телескопы М-К требуют больше времени на термостабилизацию, т.к. толстый мениск остывает значительно дольше пластины Шмидта, а также для М-К возрастают требования к жесткости крепления корректора, и весь телескоп получается тяжелее. Поэтому прослеживается применение для малых и средних апертур системы М-К, а для средних и больших – Ш-К.

Существуют также катадиоптрические системы Шмидта-Ньютона и Максутова-Ньютона, имеющие характерные черты упомянутых в названии конструкций и лучшее исправление аберраций. Но при этом габариты трубы остаются «ньютоновскими» (сравнительно крупными), а вес увеличивается, особенно в случае менискового корректора. Кроме того, к катадиоптрическим относятся системы с линзовыми корректорами, установленными перед вторичным зеркалом (система Клевцова, «сферические кассегрены» и т.п.).

Достоинства катадиоптрических телескопов:

  • высокий уровень коррекции аберраций;
  • универсальность – хорошо подходят и для наблюдений планет и Луны, и для объектов далекого космоса;
  • там, где есть закрытая труба, она минимизирует тепловые потоки воздуха и защищает от пыли;
  • наибольшая компактность при равной апертуре в сравнении с рефракторами и рефлекторами;
  • большие апертуры стоят значительно дешевле сравнимых рефракторов.

Недостатки катадиоптрических телескопов:

  • необходимости сравнительно долгой термостабилизации, особенно для систем с менисковым корректором;
  • большей стоимости, чем у рефлекторов равной апертуры;
  • сложности конструкции, затрудняющей самостоятельную юстировку инструмента.

Источник: www.4glaza.ru

Телескоп

Базовые знания о телескопах и их разновидности

Предлагаем Вашему вниманию краткое руководство, которое может помочь разобраться во всех типах моделей телескопов, доступных на сегодняшний день. Эти основы помогут Вам не только получить базовые знания о телескопах, но определится с тем, какой именно телескоп и с какой целью Вы хотите приобрести.

Цена на телескопы может быть абсолютно разной. Как правило, цены на доступные телескопы начинаются от 12 000 рублей или больше, хотя есть и очень простые модели, которые можно приобрести по цене ниже 7500 руб. Этот обзор будет посвящен именно относительно недорогим телескопам, поэтому начинающим астрономам будет особенно интересно ознакомиться с его содержанием.

Главное, что следует учесть при выборе телескопа, это наличие у него высококачественной оптики и устойчивого, плавно работающего крепления. Будь это большой телескоп или портативный маленький, прежде всего Вам нужно знать где и при каких условиях возможно его применение, и будете ли Вы использовать его на самом деле.

Диафрагма телескопа

Диафрагма: наиболее важная особенность телескопа

Наиболее важной характеристикой телескопа является его диафрагма — диаметр его объектива или зеркала. Прежде всего, следует посмотреть на спецификации телескопа вблизи его фокусировочного узла, на передней части трубки или на коробке. Диаметр апертуры (D) будет выражаться либо в миллиметрах или (на импортных моделях) в дюймах (1 дюйм равен 25,4 мм). Желательно, чтобы телескоп имел диафрагму не менее  70 мм (2,8 дюйма), а лучше даже больше.

Большая диафрагма позволяет увидеть слабо различимые объекты и рассмотреть детали. Но хороший небольшой телескоп тоже может показать Вам очень многое — особенно, если Вы живете далеко от городских огней. Например, можно легко рассмотреть десятки галактик за пределами нашей галактики Млечного Пути через телескопы с диафрагмой всего лишь 80 мм (3.1 дюймов), но для этого нужно находиться в темноте, в отдалении от электрического освещения. Ведь для того, чтобы увидеть те же самые объекты в каком-нибудь городском дворе, потребуется телескоп с диафрагмой не менее 152 или даже 203 мм, как на изображении:

Впрочем, независимо от того, из какой точки Вы ведете наблюдение за небом, телескопы с достаточно высоким значением диафрагмы позволят разглядеть все намного лучше и четче.

Типы телескопов

При выборе телескопа Вам придется столкнуться с нелегким выбором. Дело в том, что Основные типы телескоповсуществует три основных вида телескопов:

Рефракторы (линзовые) имеют объектив в передней части трубки – наиболее распространенный вид телескопов. Несмотря на низкие эксплуатационные расходы, они имеют достаточно высокую стоимость, которая значительно увеличивается пропорционально максимальному значению диафрагмы.

Рефлекторы (зеркальные) собирают свет с помощью зеркала в задней части основной трубы. Данный тип телескопов, как правило, наименее дорогой, но у него есть одна особенность – он требует периодической коррекции оптического выпрямления.

Составные (или зеркально-линзовые) телескопы, которые сочетают в себе технологию двух предыдущих, сделаны на основе комбинации линз и зеркал. Такие телескопы обычно имеют компактные трубы и относительно легкий вес. Однако, этот тип телескопов самый дорогостоящий. Существует две наиболее популярные конструкции составных телескопов:  Шмидт-Кассегрена и Максутова-Кассегрена.

Степень фокусировки телескопа является ключом к определению такого понятия как “мощность” телескопа.  Это фокусное расстояние объектива, разделенное на диаметр окуляра. Например, если телескоп имеет фокусное расстояние 500 мм и 25-мм окуляр, увеличение составляет 500/25, или в 20 раз. Большинство типов телескопов поставляется с одним или двумя окулярами, изменить степень увеличения можно путем смены окуляров с разными фокусными расстояниями.

Монтировка: наиболее недооцененный актив телескопа

После приобретения телескопа Вам будет необходимо установить его на крепкую опору.  Обычно телескопы продают в комплекте с удобно упакованными треножниками и креплениями. Однако у телескопов меньших размеров часто просто есть монтажный блок, который позволяет прикрепить его к стандартному фото-штативу с одним винтом.

Типы креплений телескопов

Внимание: Штатив, достаточно хороший для снимков вашей семьи не всегда может быть достаточно устойчивым для астрономии! Крепления, разработанные специально для телескопов, обычно воздерживаются от одно шнековых блоков крепления в пользу более крупных, более надежных колец или пластин.

Стандартные крепления позволяют осуществлять сферическое вращение телескопа влево и вправо, вверх и вниз, подобно тому, как это происходит на фото-штативах. Такие механизмы известны как альт — азимутальные (или просто Alt-AZ) крепления.

Более сложный механизм, предназначенный для отслеживания движения звезд, который  поворачивается только по одной оси, называется экваториальная монтировка. Такие крепления, как правило, больше и тяжелее, чем альт — азимутальные конструкции. Чтобы использовать такой штатив правильно, Вам будет необходимо откалибровать его по Полярной звезде.

Современные и дорогостоящие типы монтировок оснащены небольшими двигателями, которые позволяют отслеживать небосклон при помощи пульта управления. Самые продвинутые модели этого типа, который также называют «Go To», имеют небольшой компьютер, который позволяет манипулировать телескопом. Так, после ввода текущей даты, времени и местоположения, телескоп не только сможет обозначить себя относительно небесных объектов, но и сделает цифровую индексацию оных, предоставив краткое описание. При должной настройке, пользование таким телескопом и монтировкой превратит Ваше наблюдение за небом в увлекательную экскурсию с обзором лучших небесных экспонатов.  Минусом такого устройства может служить лишь сложный процесс калибровки, и достаточно высокая цена.

телескоп звездное небо

Добро пожаловать

Любой телескоп может буквально открыть Вам глаза на Вселенную и позволит абсолютно по-новому взглянуть на окружающий Вас мир. Начать свое исследование можно с самых простых моделей,  главное чтобы было желание и интерес. В любом случае, телескоп позволит увидеть то, что раньше было неподвластно обычному человеческому зрению. Выбирайте то что Вам подходит и начинайте свое путешествие к звездам.

Редакция: Колупаев Д.В.

Источник: mks-onlain.ru

Рефракторы (линзовые)

Так как учащиеся средних школ при наблюдениях небесных светил пользуются в основном телескопами-рефракторами, то мы опишем их достаточно подробно, чтобы наблюдатели смогли самостоятельно определить основные характеристики и возможности своих телескопов.

Любые оптические линзы обладают рядом недостатков. Чтобы их значительно снизить, объектив телескопа-рефрактора изготавливают из двух (реже — из трех) линз небольшой кривизны, одной — двояковыпуклой и второй — плоско-вогнутой, исправляющей оптические недостатки первой линзы.

Какие виды телескопов бывают

Прямая линия (ОФ), проходящая через центр объектива и перпендикулярная поверхностям линз, называется оптической осью объектива (телескопа). Падающие на объектив световые лучи (С), параллельные оптической оси, преломляются в нем и сходятся в фокусе (Ф) объектива — точке, лежащей на оптической оси и отстоящей от центра объектива на определенном расстоянии, называемом фокусным расстоянием объектива (F = ОФ) или телескопа.

Параллельные лучи (A, В), падающие на объектив под некоторым углом к его оптической оси, тоже преломляются и сходятся, но уже не в фокусе, а в точках (а, b), расположенных в фокальной плоскости, проходящей через фокус перпендикулярно оптической оси. Поэтому изображения (ab) протяженных объектов (АВ) с ощутимыми угловыми размерами (р) лежат в фокальной плоскости телескопа и получаются перевернутыми.

Таким образом, одной из основных характеристик телескопа является фокусное расстояние F его объектива, от которого зависят линейные размеры / изображения протяженных небесных объектов (Солнца, Луны, планет, туманностей и др.) в фокальной плоскости телескопа.

Вторая основная характеристика телескопа — это диаметр D объектива, так как световой поток, собираемый объективом, пропорционален квадрату его диаметра.

Весьма существенна третья характеристика телескопа, его относительное отверстие (часто неправильно называемое светосилой):

A=D/F=1:(F/D)

Чем меньше отношение F/D, тем более ярким получается изображение протяженного объекта в фокальной плоскости телескопа. Действительно, с уменьшением фокусного расстояния объектива линейные размеры изображения протяженного объекта тоже уменьшаются, а при неизменном диаметре объектива воспринимаемый им световой поток остается прежним, поэтому изображение объекта становится более ярким. Однако уменьшать фокусное расстояние объектива можно до разумных пределов так, чтобы размеры изображения были не очень малы и различимы. Для детального изучения протяженных объектов желательны длиннофокусные телескопы, дающие большее увеличение. Но тогда для сохранения достаточной яркости изображения необходимо увеличить диаметр объектива, что возможно лишь в определенных пределах из-за трудностей его изготовления. Поэтому у крупных телескопов-рефракторов диаметр объектива обычно не превышает 70 см, а относительное отверстие заключено в пределах от 1:16 до 1:10.

При визуальных наблюдениях фокальное изображение светила рассматривается в окуляр (от лат. ocularis — глазной и oculus — глаз), состоящий из двух небольших короткофокусных линз, поэтому протяженное светило представляется увеличенных размеров. Увеличение телескопа W=F/f где F — фокусное расстояние объектива, а f — фокусное расстояние окуляра.

К каждому телескопу прилагается несколько окуляров для наблюдений с различными увеличениями, которые необходимо подбирать в зависимости от условий. Слабо светящиеся объекты, например кометы, туманности и звездные скопления, следует наблюдать с наименьшим увеличением, чтобы они выглядели яркими. Планеты и Луну можно наблюдать с наибольшим увеличением, допустимым атмосферными условиями. Однако часто бывает так, что при неспокойной или перенасыщенной влагой земной атмосфере планеты и Луна видны значительно лучше с меньшим увеличением.

Но даже при исключительно хороших атмосферных условиях невозможно добиться от телескопа произвольно большого увеличения путем применения окуляров с очень малым фокусным расстоянием, так как начнут отрицательно сказываться оптические недостатки линз. Поэтому каждый телескоп обладает наибольшим допустимым, или предельным, увеличением Wm=2D где диаметр объектива D выражен в миллиметрах, но считается безразмерной величиной.

Диаметр объектива определяет разрешение (или разрешающую способность) телескопа, показывающее наименьшее угловое расстояние, четко различимое в телескоп, в частности возможность видеть раздельно две звезды, расположенные на небе очень близко друг к другу (тесные пары звезд) Разрешение телескопа обозначается греческой буквой Θ (тэта).

Из физики известно, что разрешающая способность телескопа обратно пропорциональна диаметру объектива и прямо пропорциональна длине электромагнитных волн, воспринимаемых телескопом.

В астрономии видимая яркость, или блеск, небесных светил выражается в звездных величинах, причем чем меньше блеск светила, тем больше его звездная величина, обозначаемая латинской буквой m. В идеальных условиях, т. е. в темную безоблачную и безветренную ночь, невооруженный человеческий глаз различает звезды 6m, а в телескоп же видны более слабые звезды, большей звездной величины. Поэтому каждый астроном-наблюдатель обязан знать наименьший блеск звезд, различимых в его телескоп при идеальных условиях.

Нужно твердо помнить, что наблюдать Солнце непосредственно в телескоп без защиты глаз нельзя, так как сконцентрированный телескопом солнечный свет мгновенно их сожжет. При наблюдениях Солнца необходимо укрепить перед объективом очень темный светофильтр (темное стекло). Но лучше и безопаснее всего наблюдать Солнце на белом экране, укрепленном за окуляром; тогда светофильтр не нужен.

Необходимость изучения слабых небесных светил заставляет делать линзовые объективы больших размеров. Но изготовление крупных линз настолько сложно, что из всех существующих в мире рефракторов только один имеет объектив диаметром 102 см (F = 1940 см), а у второго по величине — диаметр 91 см (F = 1730 см). Оба объектива изготовлены американским оптиком А. Кларком (соответственно в 1897 и в 1886 гг.) и установлены в Йерксской и Ликской обсерваториях (США). Все дальнейшие попытки изготовить линзовые объективы хотя бы таких же размеров окончились неудачей. В Советском Союзе самый крупный телескоп-рефрактор установлен в Главной астрономической обсерватории Академии наук; диаметр его объектива равен 65 см, а фокусное расстояние F = 1040 см.

Рефракторы, предназначенные для фотографирования небесных объектов, называются астрографами. Фотографирование ведется в фокальной плоскости объектива, поэтому в окулярной части телескопа вместо окуляра укрепляется фотокамера. Астрографы используются, как правило, для фотографирования небесных объектов с целью определения их видимых положений на небе и последующего изучения их движения. Существуют и двойные астрографы, с двумя раздельными объективами, позволяющими одновременно фотографировать с различными экспозициями.

Рефлекторы

Для исследования физической природы небесных тел предпочтительнее телескопы-рефлекторы, у которых объективом служит вогнутое параболическое зеркало небольшой кривизны, изготовленное из толстого стекла и покрытое тонким слоем порошкообразного алюминия, напыляемого на стекло под большим давлением.

Световые лучи, отраженные от зеркала, собираются в его фокальной плоскости, где изображения объектов тоже получаются перевернутыми. Фокальная плоскость выводится в сторону окуляра посредством дополнительного небольшого либо плоского (предложено Ньютоном в 1671 г., либо выпуклого зеркала (предложено Кассегреном в 1672 г.), которое значительно удлиняет фокусное расстояние зеркального объектива (схемы «а» и «б» на рисунке ниже).

Какие виды телескопов бывают

Советский оптик Д. Д. Максутов (1896—1964 гг.) создал рефлектор, известный под названием менискового телескопа. В нем зеркальный объектив имеет сферическую форму (проще в изготовлении), а его оптические недостатки исправляются тонкой линзой малой кривизны (мениском), установленной впереди объектива (схема «в» на рисунке). Роль дополнительного зеркала выполняет небольшое алюминиевое пятно, напыленное на внутренней поверхности мениска. Телескопы Максутова изготовлены в нескольких вариантах — от школьного типа с объективом диаметром 70 мм до крупных инструментов диаметром до 1 м.

Изготовление крупных зеркальных объективов тоже требует колоссального труда. Зеркала, в отличие от линз, практически не поглощают света, что особенно ценно при изучении физической природы небесных тел. Поэтому современные крупные телескопы снабжаются зеркальными объективами диаметрами, как правило, от 1,5 до 4 м и фокусным расстоянием от 9 до 12 м.

Крупнейшие оптические телескопы

Телескоп-рефлектор с диаметром зеркала 6 м и фокусным расстоянием 24 м был изготовлен в СССР по проекту и под руководством Б. К. Иоаннисиани. Зеркало весит 420 кг, а стеклянная заготовка, из которой оно изготовлено, весила 700 кг и после отливки при температуре в 1600 °C охлаждалась 736 суток! Этот уникальный телескоп, общим весом в 8500 кг, установлен осенью 1974 г. в специальной астрофизической обсерватории Академии наук СССР на горе Пастухова (Ставропольский край) высотой 2070 м над уровнем моря. Система дополнительных зеркал дает возможность увеличивать фокусное расстояние этого телескопа до 350 м. Разрешение телескопа составляет 0,02″, и он позволяет фотографировать звезды до 24m, т. е. в 4 млрд. раз более слабые, чем яркие звезды, видимые невооруженным глазом. Он долгое время был крупнейшим телескопом в мире.

Крупнейший в мире телескоп с цельным зеркалом — Большой бинокулярный телескоп, расположенный на горе Грэхэм (США, штат Аризона), он был построен в 2005 году. Диаметр его обоих зеркал, обеспечивающих стереоскопическое изображение, — 8,4 метра.
Большой Канарский телескоп с диаметром зеркала 10,4 м (36 шестиугольных сегментов) был открыт 13 июля 2007 года. Это самый большой оптический телескоп в мире.

Все большие оптические телескопы смонтированы на специальных установках, в башнях, покрытых куполами с открывающимися створками, и во время наблюдений медленно поворачиваются электромоторами в направлении суточного вращения неба, с той же скоростью (15° за 1 ч), что позволяет проводить длительные экспозиции. Контроль за равномерным поворотом телескопа осуществляется специальными компьютерами.

Источник: www.polnaja-jenciklopedija.ru

Телескопы. История телескопов. Виды телескопов. 

Телескопы.

Телескоп — это прибор, с помощью которого наблюдают отдаленные объекты путём сбора электромагнитного излучения. Например, видимого света — оптические телескопы.

 

История телескопов.

Годом изобретения телескопа, а вернее зрительной трубы, принято считать 1608 год, когда голландец Иоанн Липперсгей продемонстрировал своё изобретение в Гааге. Тем не менее, в выдаче патента ему было отказано в силу того, что и другие мастера, Захарий Янсен из Мидделбурга и Якоб Метиус из Алкмара, уже имели свои подзорные трубы, а последний тоже вскоре после Липперсгея подал в Генеральные штаты (голландский парламент) запрос на патент.

Позднейшие исследования показали, что, вероятно, подзорные трубы были известны и ранее.

В «Дополнениях в Вителлию», опубликованных в 1604 году, Кеплер рассмотрел ход лучей в оптической системе, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз.

Самые первые чертежи простейшего линзового телескопа (причем как однолинзового, так и двухлинзового) были обнаружены ещё в записях Леонардо да Винчи, датируемых 1509 годом. Сохранилась его запись: «Сделай стекла, чтобы смотреть на полную Луну» («Атлантический кодекс»).

Сначала, это была всего лишь зрительная труба — комбинация очковых линз, сегодня бы ее назвали рефрактор.

Первым, кто направил зрительную трубу в небо, превратив её в телескоп, и получил новые научные данные, стал Галилео Галилей.

В 1609 году Галилео Галилей создал свою первую зрительную трубу с трёхкратным увеличением. В том же году он построил телескоп с восьмикратным увеличением длиной около полуметра. Позже им был создан телескоп, дававший 32-кратное увеличение: длина телескопа была около метра, а диаметр объектива — 4,5 см. Это был очень несовершенный инструмент, обладавший всеми возможными аберрациями.

Однако благодаря этому прибору, Галилей открыл горы и кратеры на Луне, доказал сферичность Луны, открыл четыре спутника Юпитера, кольца Сатурна и сделал множество других полезных открытий.

Название «телескоп» было предложено в 1611 году греческим математиком Иоаннисом Димисианосом для одного из инструментов Галилея. Сам Галилей использовал для своих телескопов термин «Perspicillum».

 Телескопы. История телескопов. Телескопы Галилея. Флоренция. Музей Галилея.

Телескопы Галилея. Флоренция. Музей Галилея.

 

Время и развитие науки предоставило исследователям возможности создавать более мощные телескопы, которые давали видеть много больше.

Астрономы начали использовать объективы с большим фокусным расстоянием. Телескопы превратились в большие неподъемные трубы по размеру и, конечно, были не удобны в использовании. Тогда для них изобрели штативы. Телескопы постепенно улучшали, дорабатывали. Однако его максимальный диаметр не превышал нескольких сантиметров, так как долгое время не удавалось изготавливать линзы большого размера.

К 1656 году Христиан Гюйенс построил телескоп, увеличивающий в 100 раз наблюдаемые объекты, размер его был более 7 метров, апертура около 150 мм. Этот телескоп уже относят к уровню сегодняшних любительских телескопов для начинающих.

К 1670-х годам был построен уже 45-метровый телескоп, который еще больше увеличивал объекты и давал больший угол зрения.

Телескоп продолжал расти в длину. Первооткрыватели, пытаясь выжать максимум из этого прибора, опирались на открытый ими оптический закон — уменьшение хроматической аберрации линзы происходит с увеличением ее фокусного расстояния. Чтобы убрать хроматические помехи, исследователи делали телескопы самой невероятной длины. Эти трубы, которые назвали тогда телескопами, достигали 70 метров в длину, и доставляли множество неудобств при работе с ними и их настройке. Недостатки телескопов-рефракторов заставили великие умы искать новые решения к улучшению телескопов. Ответ и новый способ был найден: собирание и фокусировка лучей стала производиться с помощью вогнутого зеркала. Рефрактор переродился в рефлектор, полностью освободившийся от хроматизма.

Заслуга в этом целиком и полностью принадлежит Исааку Ньютону, именно Ньютон сумел дать новую жизнь телескопам с помощью зеркала. Его первый рефлектор имел диаметр всего четыре сантиметра. А первое зеркало для телескопа диаметром 30 мм Ньютон изготовил из сплава меди, олова и мышьяка в 1704 году. Изображение стало четким.

 Телескопы. История телескопов. Телескоп Ньютона. Лондон. Астрономический музей.

Телескоп Ньютона. Лондон. Астрономический музей.

 

Но еще долгое время оптикам никак не удавалось делать полноценные зеркала для телескопов-рефлекторов.

 

Эволюционные прорывы в телескопостроении.

Годом рождения нового типа телескопа принято считать 1720 год, когда в Англии был построен первый функциональный телескоп-рефлектор диаметром в 15 сантиметров.

 Это был прорыв. В Европе появился спрос на удобоносимые, почти компактные телескопы в два метра длиной. О 40-метровых трубах рефракторов стали забывать.

Новая двухзеркальная система в телескопах была предложена французом Кассегреном. Реализовать свою идею в полной мере Кассегрен сам не смог из-за отсутствия технической возможности изготовления нужных зеркал, но сегодня его чертежи реализованы во многих проектах.

Именно телескопы Ньютона и Кассегрена считаются первыми «современными» телескопами.

В космическом телескопе Хаббл были использованы принципы телескопа Кассегрена.

Фундаментальный принцип Ньютона с применением одного вогнутого зеркала был использован в СССР в 1974 году в Специальной астрофизической обсерватории.

 

Расцвет рефракторной астрономии произошел в 19 веке, тогда диаметр ахроматических объективов постепенно рос. Если в 1824 году диаметр был еще 24 сантиметра, то в 1866 году его размер вырос вдвое, в 1885 году диаметр стал составлять 76 сантиметров (Пулковская обсерватория в России), в к 1897 году создан Йеркский телескоп-рефрактор. Можно посчитать, что за 75 лет линзовый объектив увеличивался со скоростью одного сантиметра в год.

 

К концу 18 века компактные удобные телескопы пришли на замену громоздким рефлекторам. Металлические зеркала тоже оказались не слишком практичны — дорогие в производстве, а также тускнеющие от времени. К 1758 году с изобретением двух новых сортов стекла: легкого — крон и тяжелого — флинта, появилась возможность создания двухлинзовых объективов. Чем благополучно и воспользовался ученый Дж. Доллонд, который изготовил двухлинзовый объектив, впоследствии названный доллондовым.

После изобретения ахроматических объективов победа рефрактора была абсолютная, оставалось лишь улучшать линзовые телескопы. О вогнутых зеркалах забыли. Возродить их к жизни удалось руками астрономов-любителей. Вильям Гершель, английский музыкант, в 1781 году открывший планету Уран. Его открытию не было равных в астрономии с глубокой древности. Причем Уран был открыт с помощью небольшого самодельного рефлектора. Успех побудил Гершеля начать изготовление рефлекторов большего размера. Гершель собственноручно в мастерской выплавлял зеркала из меди и олова. Главный труд его жизни — большой телескоп с зеркалом диаметром 122 см. Это диаметр его самого большого телескопа. Открытия не заставили себя ждать, благодаря этому телескопу, Гершель открыл шестой и седьмой спутники планеты Сатурн.

 Другой, ставший не менее известным, астроном-любитель английский землевладелец лорд Росс изобрел рефлектор с зеркалом с диаметром в 182 сантиметра. Благодаря своему телескопу, он открыл ряд неизвестных спиральных туманностей.

Телескопы Гершеля и Росса обладали множеством недостатков. Объективы из зеркального металла оказались слишком тяжелыми, отражали лишь малую часть падающего на них света и тускнели. Требовался новый совершенный материал для зеркал. Этим материалом оказалось стекло. Французский физик Леон Фуко в 1856 году попробовал вставить в рефлектор зеркало из посеребренного стекла. И опыт удался. Уже в 1890-х годах астроном-любитель из Англии построил рефлектор для фотографических наблюдений со стеклянным зеркалом в 152 сантиметра в диаметре. Это был очередной прорыв в телескопостроении.

Этот прорыв не обошелся без участия русских ученых. Ломоносов и Гершель, независимо друг от друга, изобрели совершенно новую конструкцию телескопа, в которой главное зеркало наклоняется без вторичного, тем самым уменьшая потери света.

Немецкий оптик Фраунгофер поставил на конвейер производство очень качественных линз. И сегодня в Тартуской обсерватории стоит телескоп с целой, работающей линзой Фраунгофера. Но рефракторы немецкого оптика также были не без изъяна — хроматизма.

Лишь к концу 19 века был изобретен новый метод производства зеркальных линз. Стеклянные поверхности начали обрабатывать серебряной пленкой, которую наносили на стеклянное зеркало путем воздействия виноградного сахара на соли азотнокислого серебра.

Эти принципиально новые зеркальные линзы отражали до 95% света, в отличие от старинных бронзовых линз, отражавших всего 60% света.

Л. Фуко создал рефлекторы с параболическими зеркалами, меняя форму поверхности зеркал.

В конце 19 века астроном-любитель Кросслей обратил свое внимание на алюминиевые зеркала. Купленное им вогнутое стеклянное параболическое зеркало диаметром 91 см сразу было вставлено в телескоп.

Сегодня телескопы с подобными громадными зеркалами устанавливаются в современных обсерваториях. В то время как рост рефрактора замедлился, разработка зеркального телескопа набирала обороты.

С 1908 по 1935 год различные обсерватории мира создали более полутора десятков рефлекторов с объективом, превышающих йеркский. Самый большой телескоп был установлен в обсерватории Моунт-Вильсон, его диаметр 256 сантиметров. И даже этот предел совсем скоро был превзойден вдвое.

В 1976 году ученые СССР построили 6-метровый телескоп БТА — Большой Телескоп Азимутальный. До конца 20 века БРА считался крупнейшим в мире телескопом. Создатели БТА были новаторами в оригинальных технических решениях, таких как альт-азимутальная установка с компьютерным ведением. Сегодня это новшества применяются практически во всех телескопах-гигантах. В начале 21 века БТА был оттеснен во второй десяток крупных телескопов мира.

К новому поколению телескопов относятся два больших телескопа 10-метровых близнеца KECK I и KECK II для оптических инфракрасных наблюдений. Они были установлены в 1994 и 1996 году в США. Их собрали благодаря помощи фонда У. Кека, в честь которого они и названы. Эти телескопы размером с восьмиэтажный дом и весом более 300 тонн каждый, но работают они с высочайшей точностью. Принцип работы — главное зеркало диаметром 10 метров, состоящее из 36 шестиугольных сегментов, работающих как одно отражательное зеркало. Установлены эти телескопы в одном из оптимальных на Земле мест для астрономических наблюдений — на Гаваях, на склоне потухшего вулкана Мануа Кеа высотой 4 200 метра.

Начиная, с 2002 года эти два телескопа, расположенные на расстоянии 85 м друг от друга, начали работать в режиме интерферометра, давая такое же угловое разрешение, как 85-метровый телескоп.

 

Телескопы.

История телескопа прошла долгий путь — от зрительных труб итальянских мастеров оптиков-стекольщиков до современных гигантских телескопов-спутников.

 

 

Виды телескопов.

В наше время существуют телескопы для всех диапазонов электромагнитного спектра:

— оптические телескопы,

— радиотелескопы,

— рентгеновские телескопы,

— гамма-телескопы.

Кроме того, детекторы нейтрино часто называют нейтринными телескопами. Также, телескопами могут называть детекторы гравитационных волн.

 

Оптические телескопы.

Оптический визуальный телескоп имеет объектив и окуляр. Задняя фокальная плоскость объектива совмещена с передней фокальной плоскостью окуляра. В фокальную плоскость объектива вместо окуляра может помещаться фотоплёнка или матричный приёмник излучения. В таком случае объектив телескопа, с точки зрения оптики, является фотообъективом, а сам телескоп превращается в астрограф.

 Телескопы. Виды телескопов. Оптический передвижной телескоп-астрограф.

Оптический передвижной телескоп-астрограф.

 

По своей оптической схеме большинство оптических телескопов делятся на:

— Линзовые (рефракторы или диоптрические) — в качестве объектива используется линза или система линз.

— Зеркальные (рефлекторы или катаптрические) — в качестве объектива используется вогнутое зеркало.

— Зеркально-линзовые телескопы (катадиоптрические) — в качестве объектива используется обычно сферическое главное зеркало, а для компенсации его аберраций служат линзы.

 Телескопы. Виды телескопов. Стационарный оптический телескоп.

Стационарный оптический телескоп.

 

Кроме того, для наблюдений за Солнцем профессиональные астрономы используют специальные солнечные телескопы, отличающиеся конструктивно от традиционных звездных телескопов.

 

Радиотелескопы.

Для исследования космических объектов в радиодиапазоне применяют радиотелескопы.

 Телескопы. Виды телескопов. Комплекс радиотелескопов.

Комплекс радиотелескопов.

 

Основными элементами радиотелескопов являются принимающая антенна и радиометр — чувствительный радиоприемник, перестраиваемый по частоте, и принимающая аппаратура. Поскольку радиодиапазон гораздо шире оптического, для регистрации радиоизлучения используют различные конструкции радиотелескопов, в зависимости от диапазона. В длинноволновой области (метровый диапазон; десятки и сотни мегагерц) используют телескопы составленные из большого числа (десятков, сотен или, даже, тысяч) элементарных приемников, обычно диполей. Для более коротких волн (дециметровый и сантиметровый диапазон; десятки гигагерц) используют полу- или полноповоротные параболические антенны. Кроме того, для увеличения разрешающей способности телескопов, их объединяют в интерферометры. При объединении нескольких одиночных телескопов, расположенных в разных частях земного шара, в единую сеть, говорят о радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой (РСДБ). Примером такой сети может служить американская система VLBA (англ. Very Long Baseline Array). В таком режиме с 1997 по 2003 год работал японский орбитальный радиотелескоп HALCA (англ. Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy), включенный в сеть телескопов VLBA, что позволило существенно улучшить разрешающую способность всей сети.

 

Рентгеновские телескопы.

Рентгеновский телескоп – это телескоп, предназначенный для наблюдения удаленных объектов в рентгеновском спектре. Для работы таких телескопов обычно требуется поднять их над атмосферой Земли, непрозрачной для рентгеновских лучей. Поэтому рентгеновские телескопы размещают на космических ракетах и на искусственных спутниках Земли.

 Телескопы. Виды телескопов. Космический рентгеновский телескоп.

Космический рентгеновский телескоп.

 

Гамма-телескопы.

Гамма-телескоп — это телескоп, предназначенный для наблюдения удаленных объектов в спектре гамма-излучения. Гамма-телескопы используются для поиска и исследования дискретных источников гамма-излучения, измерения энергетических спектров галактического и внегалактического диффузного гамма-излучения, исследования гамма-всплесков и природы тёмной материи. Среди гамма-телескопов различают:

— Космические гамма-телескопы, детектирующие гамма-кванты непосредственно в космосе.

 Телескопы. Виды телескопов. Космический гамма-телескоп.

Космический гамма-телескоп.

 

— Наземные черенковские телескопы, устанавливающие параметры гамма-квантов (такие как энергия и направление прихода) путём наблюдения за возмущениями, которые вызывают гамма-кванты в атмосфере.

 Телескопы. Виды телескопов. Наземный черенковский гамма-телескоп.

Наземный черенковский гамма-телескоп.

 

Космические телескопы.

Для чего телескопы отправляют в космос?

Земная атмосфера хорошо пропускает излучения в оптическом (0,3-0,6 мкм), ближнем инфракрасном (0,6-2 мкм) и радио (1 мм-30 м) диапазонах. Однако с уменьшением длины волны прозрачность атмосферы сильно снижается, вследствие чего наблюдения в ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма диапазонах становятся возможными только из космоса.

В инфракрасном диапазоне также сильно поглощение в атмосфере, однако, в области 2-8 мкм имеется некоторое количество окон прозрачности (как и в миллиметровом диапазоне), в которых можно проводить наблюдения. Кроме того, поскольку большая часть линий поглощения в инфракрасном диапазоне принадлежит молекулам воды, инфракрасные наблюдения можно проводить в сухих районах Земли (разумеется, на тех длинах волн, где образуются окна прозрачности в связи с отсутствием воды). Примером такого размещения телескопа может считать Южнополярный телескоп (англ. South Pole Telescope), установленный на южном географическом полюсе, работающий в субмиллиметровом диапазоне.

В оптическом диапазоне атмосфера прозрачна, однако из-за Рэлеевского рассеяния она по-разному пропускает свет разной частоты, что приводит к искажению спектра светил (спектр сдвигается в сторону красного). Кроме того, атмосфера всегда неоднородна, в ней постоянно существуют течения (ветры), что приводит к искажению изображения. Поэтому разрешение земных телескопов ограничено значением приблизительно в 1 угловую секунду, независимо от апертуры телескопа. Эту проблему можно частично решить применением адаптивной оптики, позволяющей сильно снизить влияние атмосферы на качество изображения, и поднятием телескопа на большую высоту, где атмосфера более разреженная — в горы, или в воздух на самолетах или стратосферных шарах. Но наилучшие результаты достигаются при выносе телескопов в космос. Вне атмосферы искажения полностью отсутствуют, поэтому максимальное теоретическое разрешение телескопа определяется только дифракционным пределом: φ=λ/D (угловое разрешение в радианах равно отношению длины волны к диаметру апертуры). Например, теоретическая разрешающая способность космического телескопа с зеркалом диаметром 2.4 метра (как у телескопа Хаббл) на длине волны 555 нм составляет 0.05 угловой секунды (реальное разрешение Хаббла в два раза хуже — 0.1 секунды, но все равно на порядок выше, чем у земных телескопов).

Вынос в космос позволяет поднять разрешение и у радиотелескопов, но здесь более существенна другая причина. Каждый радиотелескоп сам по себе обладает очень маленьким разрешением. Это объясняется тем, что длина радиоволн на несколько порядков больше, чем у видимого света, поэтому дифракционный предел φ=λ/D намного больше, даже несмотря на то, что размер радиотелескопа тоже в десятки раз больше, чем у оптического. Например, при апертуре 100 метров (в мире существуют только два таких больших радиотелескопа) разрешающая способность на длине волны 21 см (линия нейтрального водорода) составляет всего 7 угловых минут, а на длине 3 см — 1 минута, что совершенно недостаточно для астрономических исследований (для сравнения, разрешающая способность невооруженного глаза 1 минута, видимый диаметр Луны — 30 минут).

Однако, объединив два радиотелескопа в радиоинтерферометр, можно существенно повысить разрешение — если расстояние между двумя радиотелескопами (так называемая база радиоинтерферометра) равна L, то угловое разрешение определяется уже не формулой φ=λ/D, а φ=λ/L. Например при L=4200 км и λ=21 см максимальное разрешение составит около одной сотой угловой секунды. Однако, для земных телескопов максимальная база не может, очевидно, превышать диаметр Земли. Запустив один из телескопов в дальний космос, можно значительно увеличить базу, а следовательно, и разрешение. Например, разрешение космического телескопа Радиоастрон при работе совместно с земным радиотелескопом в режиме радиоинтерферометра (база 390 тыс. км) составит от 8 до 500 микросекунд дуги в зависимости от длины волны (1,2-92 см). (для сравнения — под углом 8 мкс виден объект размером 3 м на расстоянии Юпитера, или объект размером с Землю на расстоянии Альфа Центавра).

 

 

Телескопы. История телескопов. Виды телескопов.

Женский сайт: Я-самая-красивая.рф (www.i-kiss.ru)

Источник: www.i-kiss.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.