Автор : Тимофеев Павел

Телескопы. Телескоп ( от др.- греч. τ λε далеко + σκοπέω смотрю ) прибор, предназначенный для наблюдения небесных светил. В частности, под телескопом понимается оптическая телескопическая система, применяемая не обязательно для астрономических целей. 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 телескопические системы используют в астрономии ( для наблюдения за небесными светилами ), в оптике для различных вспомогательных целей : например, для изменения расходимости лазерного излучения. Также, телескоп может использоваться в качестве зрительной трубы, для решения задач наблюдения за удалёнными объектами. Самые первые чертежи простейшего линзового телескопа были обнаружены в записях Леонардо Да Винчи. Построил телескоп в 1608 Ханс Липперсхей. Также создание телескопа приписывается его современнику Захарию Янсену.

История создания. Годом изобретения телескопа, а вернее зрительной трубы, считают 1608 год, когда голландский очковый мастер Иоанн Липперсгей продемонстрировал своё изобретение в Гааге. Тем не менее в выдаче патента ему было отказано, в силу того что и другие мастера, как Захарий Янсен из Мидделбурга и Якоб Метиус из Алкмара, уже обладали экземплярами подзорных труб, а последний вскоре после Липперсгея подал в Генеральные штаты ( голландский парламент ) запрос на патент. Позднейшее исследование показало, что, вероятно, подзорные трубы были известны ранее, ещё в 1605 году.[4] в « Дополнениях в Вителлию », опубликованных в 1604 г. 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 еще в записях Леонардо Да Винчи датируемых м годом. Сохранилась его запись : « Сделай стекла, чтобы смотреть на полную Луну » (« Атлантический кодекс »). Первым, кто направил зрительную трубу в небо, превратив её в телескоп, и получил новые научные данные стал Галилей. В 1609 году он 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, тем не менее с его помощью Галилей сделал ряд открытий. Название « телескоп » предложил в 1611 году греческий математик Джованни Демизиани для одного из инструментов Галилея, показанном на банкете в Академии деи Линчеи. Сам Галилей использовал для своих телескопов термин лат. perspicillum.

Устройство прибора. Телескоп представляет собой трубу ( сплошную, каркасную или ферму ), установленную на монтировке, снабжённой осями для наведения на объект наблюдения и слежения за ним. 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. Телескоп фокусируется при помощи фокусера ( фокусировочного устройства ). По своей оптической схеме большинство телескопов делятся на : Линзовые ( рефракторы или диоптрические ) в качестве объектива используется линза или система линз. Зеркальные ( рефлекторы или катоптрические ) в качестве объектива используется вогнутое зеркало. Зеркально - линзовые телескопы ( катадиоптрические ) в качестве объектива используется сферическое зеркало, а линза, система линз или мениск служит для компенсации аберраций. Кроме того, для наблюдений Солнца профессиональные астрономы используют специальные солнечные телескопы, отличающихся конструктивно от традиционных звездных телескопов.

Оптические телескопы и их характеристики. Оптический телескоп это афокальная система ( оптическая сила равна нулю ), состоящая из объектива и окуляра. Телескоп увеличивает видимый угловой размер и видимую яркость наблюдаемых объектов [3]. Основными параметрами, которые определяют другие характеристики телескопа, являются : диаметр объектива ( апертура ) и фокусное расстояние объектива. Разрешающая способность зависит от апертуры. Приблизительно определяется по формуле, где r угловое разрешение в угловых секундах, а D диаметр объектива в миллиметрах. Оптическое увеличение определяется отношением, где F и f фокусные расстояния объектива и окуляра. Максимальное оптическое увеличение телескопа определяется удвоенным значением диаметра его объектива, выраженного в миллиметрах, увеличение выражается в кратах (Nx эн крат ). Диаметр поля зрения телескопа S (size of visible sky field- размер видимого поля неба ). Опытным путём установлено, что диаметр поля зрения телескопа, выраженный в минутах дуги, зависит от применённого увеличения. Относительное отверстие телескопа A это отношение диаметра объектива телескопа D к его фокусному расстоянию F, где D и F выражаются в миллиметрах. Светосила телескопа. Относительное отверстие телескопа A и светосила являются важной характеристикой объектива телескопа. Это обратные друг другу величины. Чем больше светосила меньше относительное отверстие, тем ярче формирует изображение в фокальной плоскости объектив телескопа. Но при этом получается меньшее увеличение, которое даёт данный объектив. Проницающая сила ( оптическая мощь ) m звёздная величина наиболее слабых звёзд, видимых с помощью телескопа при наблюдении в зените. Для визуального телескопа может быть оценена по формуле Боуэна. Так же в литературе встречается другая формула ( упрощённая ),. Проницающая сила рефлекторов на 1-2m выше, чем у рефракторов. Проницающая сила телескопа сильно зависит от качества оптики, яркости неба, прозрачности атмосферы и её спокойствия. Уровень и тип оптических искажений ( аберраций ) зависит от конструкции телескопа, и физических свойств его оптических компонентов линз, зеркал, призм и стеклянных корректоров. Линейные размеры диаметров дисков Солнца и Луны в фокальной плоскости объектива телескопа вычисляются по формуле, где l диаметр диска Солнца в фокусе в миллиметрах, а F фокусное расстояние объектива в миллиметрах. Масштаб фотонегатива ( или ПЗС ), где u масштаб в угловых минутах на миллиметр ('/ мм ), а F фокусное расстояние объектива в миллиметрах. Если известны линейные размеры ПЗС матрицы, её разрешение и размер её пикселов, то тогда отсюда можно вычислить разрешение цифрового снимка в угловых минутах на пиксел.

Космические телескопы. Земная атмосфера хорошо пропускает излучение в оптическом (0,3- 0,6 мкм ), ближнем инфракрасном (0,6 2 мкм ) и радиодиапазонах (1 мм 30 м ). Уже в ближнем ультрафиолетовом диапазоне с уменьшением длины волны прозрачность атмосферы сильно ухудшается, вследствие чего наблюдения в ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма диапазонах становятся возможными только из космоса. Исключением является регистрация гамма - излучения сверхвысоких энергий, для которого подходят методы астрофизики космических лучей : высокоэнергичные гамма - фотоны в атмосфере порождают вторичные электроны, которые регистрируются наземными установками по черенковскому свечению. Примером такой системы может служить телескоп C.A.C.T.U.S.. 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 служить англ. South Pole Telescope, установленный на южном географическом полюсе, работающий в субмиллиметровом диапазоне. В некоторых случаях удается решить проблему атмосферы подъемом телескопов или детекторов в воздух на самолетах или стратосферных баллонах. Но, наибольшие результаты достигаются с выносом телескопов в космос. Космическая астрономия единственный способ получить информацию о вселенной в коротковолновом и, по большей части, в инфракрасном диапазоне ; способ сильно улучшить разрешающую способность радиоинтерферометров. Оптические наблюдения из космоса не столь привлекательны в свете современного развития адаптивной оптики, позволяющей сильно снизить влияние атмосферы на качество изображения, а также дороговизны вывода на орбиту телескопа с зеркалом, сравнимым по размерам с крупными наземными телескопами.

Радиотелескопы. Для исследования космических объектов в радиодиапазоне применяют радиотелескопы. 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). С 1997 по 2003 год функционировал 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. Российский орбитальный радиотелескоп Радиоастрон также планируется использовать в качестве одного из элементов гигантского интерферометра.

Бинокль – тоже телескоп. Бинокль оптический прибор, состоящий из двух параллельно расположенных зрительных труб, соединённых вместе, для наблюдения удалённых предметов двумя глазами. За счёт этого, в отличие от зрительной трубы, наблюдатель видит стереоскопическое изображение. В бинокле может использоваться классическая система призм Малофеева - Порро ( на рисунке ), приводящая к смещению окуляра относительно входного отверстия, или более современная система «roof», в этом случае смещения окуляра нет и зрительная труба остается компактной, без излома. Производство биноклей со старой системой дешевле при таком же качестве изображения, к тому же они расширяют стереобазу, что усиливает стереоэффект.

Итог. Телескопы используются повсеместно : от пляжей и лесов ( бинокли ), до бескрайних просторов космоса. Придуманные более 400- ех лет назад они остаются нужны до сих пор, совершенствуясь, и принося пользу человечеству. P.S. Ирина Николаевна, не судите строго, я болел и не получил тему.