Typy ďalekohľadov. Astronomické prístroje a pozorovania s nimi
V súčasnosti možno na pultoch obchodov nájsť rôzne teleskopy. Moderní výrobcovia sa starajú o svojich zákazníkov a snažia sa vylepšiť každý model, postupne odstraňujú nedostatky každého z nich.
Vo všeobecnosti sú takéto zariadenia stále usporiadané podľa jednej podobnej schémy. Aké je všeobecné usporiadanie ďalekohľadu? Viac o tom neskôr.
Rúra
Hlavnou časťou nástroja je fajka. Je v nej umiestnená šošovka, do ktorej ďalej dopadajú lúče svetla. Šošovky sa dodávajú v rôznych typoch naraz. Ide o reflektory, katadioptrické šošovky a refraktory. Každý typ má svoje pre a proti, ktoré si užívatelia pred kúpou naštudujú a spoľahnúc sa na ne si vyberú.
Hlavné komponenty každého teleskopu: tubus a okulár
Okrem fajky má nástroj aj hľadáčik. Dá sa povedať, že ide o miniatúrny ďalekohľad, ktorý sa pripája k hlavnému potrubiu. V tomto prípade sa pozoruje zvýšenie 6-10 krát. Táto časť zariadenia je potrebná na predbežné zameranie objektu pozorovania.
Okulár
Ďalšou dôležitou súčasťou každého teleskopu je okulár. Práve cez túto vymeniteľnú časť nástroja používateľ pozoruje. Čím je táto časť kratšia, tým väčšie môže byť zväčšenie, no tým menší je uhol záberu. Práve z tohto dôvodu je najlepšie zaobstarať si k prístroju viacero rôznych okulárov naraz. Napríklad s pevným a variabilným ohniskom.
Montáž, filtre a ďalšie detaily
Montáž tiež prichádza v niekoľkých typoch. Teleskop je spravidla upevnený na statíve, ktorý má dve rotačné osi. A na ďalekohľade sú aj prídavné „montáže“, ktoré stoja za zmienku. V prvom rade sú to filtre. Potrebujú ich astronómovia na rôzne účely. Pre začiatočníkov však nie je potrebné ich kupovať.
Je pravda, že ak používateľ plánuje obdivovať mesiac, budete potrebovať špeciálny lunárny filter, ktorý ochráni vaše oči pred príliš jasným obrázkom. Existujú aj špeciálne filtre, ktoré sú schopné eliminovať rušivé svetlo mestských svetiel, no sú dosť drahé. Aby ste videli predmety v správnej polohe, sú užitočné aj diagonálne zrkadlá, ktoré sú podľa typu schopné vychýliť lúče o 45 alebo 90 stupňov.
Štruktúra ďalekohľadu
V 20. storočí astronómia urobila veľa krokov v štúdiu nášho vesmíru, no tieto kroky by neboli možné bez použitia takých sofistikovaných prístrojov, akými sú ďalekohľady, ktoré majú viac ako storočnú históriu. Vývoj ďalekohľadu prebiehal v niekoľkých etapách a práve o nich sa pokúsim povedať.
Od staroveku bolo ľudstvo priťahované k tomu, aby zistilo, čo je tam, na oblohe, za Zemou a čo je ľudskému oku neviditeľné. Najväčší vedci staroveku, ako Leonardo da Vinci, Galileo Galilei, sa pokúsili vytvoriť zariadenie, ktoré vám umožní nahliadnuť do hlbín vesmíru a zdvihnúť závoj tajomstva vesmíru. Odvtedy došlo k mnohým objavom v oblasti astronómie a astrofyziky. Každý vie, čo je ďalekohľad, ale nie každý vie, ako dávno a kým bol vynájdený prvý ďalekohľad a ako bol usporiadaný.
Teleskop – prístroj určený na pozorovanie nebeských telies.
Ďalekohľadom sa rozumie najmä optický teleskopický systém, ktorý sa nemusí nevyhnutne používať na astronomické účely.
Existujú teleskopy pre všetky rozsahy elektromagnetického spektra:
b optické teleskopy
b rádioteleskopy
b röntgenové teleskopy
gama ďalekohľady
Optické teleskopy
Teleskop je tubus (pevný, rám alebo nosník) namontovaný na držiaku vybavenom osami na nasmerovanie na objekt pozorovania a jeho sledovanie. Vizuálny ďalekohľad má šošovku a okulár. Zadná ohnisková rovina objektívu je zarovnaná s prednou ohniskovou rovinou okuláru. Namiesto okuláru možno do ohniskovej roviny objektívu umiestniť fotografický film alebo matricový detektor žiarenia. V tomto prípade je šošovka ďalekohľadu z hľadiska optiky fotografická šošovka. Ďalekohľad sa zaostruje pomocou zaostrovača (zaostrovacieho zariadenia). ďalekohľadová vesmírna astronómia
Podľa ich optického dizajnu sa väčšina ďalekohľadov delí na:
ü Šošovka (refraktory alebo dioptrie) - ako šošovka sa používa šošovka alebo systém šošoviek.
b Zrkadlo (reflektory alebo katoptrické) - ako šošovka sa používa konkávne zrkadlo.
b Zrkadlovo-šošovkové teleskopy (katadioptrické) - ako objektív sa používa sférické zrkadlo a na kompenzáciu aberácií šošovka, šošovkový systém alebo meniskus.
Teleskop je astronomický optický prístroj určený na pozorovanie nebeských telies.
Ďalekohľad má okulár, šošovku alebo hlavné zrkadlo a špeciálnu trubicu, ktorá je pripevnená k montáži, ktorá zase obsahuje osi, vďaka ktorým dochádza k nasmerovaniu na objekt pozorovania.
V roku 1609 Galileo Galilei zostavil prvý optický ďalekohľad v histórii ľudstva. (Prečítajte si o tom na našej webovej stránke: Kto vytvoril prvý ďalekohľad?).
Moderné teleskopy sa dodávajú v niekoľkých typoch.
Reflektorové (zrkadlové) teleskopy
Ak im dáme čo najzjednodušenejší popis, tak ide o zariadenia, ktoré majú špeciálne konkávne zrkadlo, ktoré zbiera svetlo a zaostruje ho. Výhody takýchto ďalekohľadov zahŕňajú jednoduchosť výroby, kvalitnú optiku. Hlavnou nevýhodou je o niečo väčšia starostlivosť a údržba ako pri iných typoch teleskopov.
No a teraz podrobnejšie o reflektorových teleskopoch.
Reflektor je ďalekohľad so zrkadlovou šošovkou, ktorý vytvára obraz odrazom svetla od zrkadlového povrchu. Reflektory sa používajú najmä na fotografovanie oblohy, fotoelektrické a spektrálne štúdie a menej často na vizuálne pozorovania.
Reflektory majú oproti refraktorom (šošovkovým ďalekohľadom) niektoré výhody, pretože nemajú chromatickú aberáciu (zafarbenie obrázkov); hlavné zrkadlo je jednoduchšie zväčšiť ako objektív šošovky. Ak zrkadlo nie je guľové, ale parabolické, potom môže byť guľový tvar znížený na nulu. aberácie(rozmazanie okrajov alebo stredu obrazu). Výroba zrkadiel je jednoduchšia a lacnejšia ako šošovkové objektívy, čo umožňuje zväčšiť priemer objektívu a tým aj rozlišovaciu schopnosť ďalekohľadu. Z hotovej sady zrkadiel môžu amatérski astronómovia vytvoriť domáci "newtonovský" reflektor. Výhodou, vďaka ktorej si systém získal obľubu medzi amatérmi, je jednoduchosť výroby zrkadiel (hlavným zrkadlom v prípade malých relatívnych otvorov je guľa, ploché zrkadlo môže byť malé).
Newtonovský reflektor
Bol vynájdený v roku 1662. Jeho ďalekohľad bol prvým zrkadlovým ďalekohľadom. V reflektoroch sa veľké zrkadlo nazýva primárne zrkadlo. Fotografické dosky je možné umiestniť do roviny hlavného zrkadla na fotografovanie nebeských objektov.
V Newtonovom systéme je šošovka konkávne parabolické zrkadlo, z ktorého sú odrazené lúče smerované malým plochým zrkadlom do okuláru umiestneného na boku tubusu.
Obrázok: Odraz signálov prichádzajúcich z rôznych smerov.
Reflektor systému Gregory
Lúče z hlavného konkávneho parabolického zrkadla smerujú do malého konkávneho eliptického zrkadla, ktoré ich odráža do okuláru umiestneného v stredovom otvore hlavného zrkadla. Keďže eliptické zrkadlo je umiestnené za ohniskom hlavného zrkadla, obraz je vzpriamený, kým v newtonskom systéme je prevrátený. Prítomnosť druhého zrkadla zvyšuje ohniskovú vzdialenosť a umožňuje tak veľké zväčšenie.
Reflektor Cassegrain
Tu je sekundárne zrkadlo hyperbolické. Inštaluje sa pred ohnisko hlavného zrkadla a umožňuje skrátiť reflektorovú trubicu. Hlavné zrkadlo je parabolické, nie je tu žiadna sférická aberácia, ale je tu kóma (obraz bodu má podobu asymetrického rozptylového bodu) - to obmedzuje zorné pole reflektora.
Reflektor systému Lomonosov-Herschel
Tu je na rozdiel od Newtonovho reflektora hlavné zrkadlo naklonené tak, že obraz je zaostrený blízko vstupného otvoru ďalekohľadu, kde je umiestnený okulár. Tento systém umožnil vylúčiť medziľahlé zrkadlá a straty svetla v nich.
Reflektor Ritchey-Chrétien
Tento systém je vylepšenou verziou systému Cassegrain. Hlavné zrkadlo je konkávne hyperbolické a pomocné zrkadlo je konvexné hyperbolické. Okulár je inštalovaný v stredovom otvore hyperbolického zrkadla.
V poslednej dobe je tento systém široko používaný.
Existujú aj iné reflexné systémy: Schwarzschild, Maksutov a Schmidt (systémy so zrkadlovými šošovkami), Mersen, Nessmit.
Nedostatok reflektorov
Ich potrubia sú otvorené prúdom vzduchu, ktoré kazia povrch zrkadiel. V dôsledku kolísania teploty a mechanického zaťaženia sa tvar zrkadiel mierne mení, a preto sa zhoršuje viditeľnosť.
Jeden z najväčších reflektorov sa nachádza na Astronomickom observatóriu Mount Palomar v Spojených štátoch. Jeho zrkadlo má priemer 5 m. Najväčší astronomický reflektor na svete (6 m) sa nachádza v Špeciálnom astrofyzikálnom observatóriu na Severnom Kaukaze.
Refraktorový teleskop (šošovkový teleskop)
Refraktory- Ide o teleskopy, ktoré majú šošovkový objektív, ktorý vytvára obraz predmetov lomom svetelných lúčov.
Ide o klasický dlhý tubus, ktorý pozná každý v podobe ďalekohľadu s veľkou šošovkou (objektívom) na jednom konci a okulárom na druhom. Refraktory sa používajú na vizuálne, fotografické, spektrálne a iné pozorovania.
Refraktory sú zvyčajne postavené podľa systému Keplera. Uhlové videnie týchto teleskopov je malé, nepresahuje 2º. Objektív je zvyčajne dvojšošovkový.
Šošovky v malých refraktorových šošovkách sú zvyčajne lepené, aby sa znížilo oslnenie a strata svetla. Povrchy šošoviek sú podrobené špeciálnej úprave (optický náter), v dôsledku čoho sa na skle vytvorí tenký priehľadný film, ktorý výrazne znižuje straty svetla odrazom.
Najväčší refraktor na svete na Yerkes Astronomical Observatory v USA má priemer šošovky 1,02 m. Refraktor s priemerom šošovky 0,65 m je inštalovaný na observatóriu Pulkovo.
Teleskopy so zrkadlovou šošovkou
Teleskop so zrkadlovým objektívom je určený na fotografovanie veľkých plôch oblohy. Vynašiel ho v roku 1929 nemecký optik B. Schmidt. Hlavnými detailmi sú sférické zrkadlo a Schmidtova korekčná doska inštalovaná v strede zakrivenia zrkadla. Vďaka tejto polohe korekčnej dosky sú všetky lúče lúčov, ktoré ňou prechádzajú z rôznych častí oblohy, rovnaké vo vzťahu k zrkadlu, v dôsledku čoho je ďalekohľad bez aberácií optických systémov. Sférickú aberáciu zrkadla koriguje korekčná platnička, ktorej stredná časť pôsobí ako slabá pozitívna šošovka a vonkajšia časť ako slabá negatívna šošovka. Ohnisková plocha, na ktorej sa vytvára obraz výrezu oblohy, má tvar gule, ktorej polomer zakrivenia sa rovná ohniskovej vzdialenosti. Ohniskovú plochu je možné sploštiť pomocou šošovky Piazzi Smith.
nevýhodou zrkadlovo-šošovkových ďalekohľadov je značná dĺžka tubusu, dvojnásobok ohniskovej vzdialenosti ďalekohľadu. Na odstránenie tohto nedostatku bolo navrhnutých množstvo úprav, vrátane použitia druhého (dodatočného) konvexného zrkadla, priblíženia korekčnej dosky k hlavnému zrkadlu atď.
Najväčšie ďalekohľady Schmidt sú inštalované na astronomickom observatóriu Tautenburg v NDR (D = 1,37 m, A = 1:3), astronomickom observatóriu Mount Palomar v USA (D = 1,22 m, A = 1:2,5) a v Byurakane Astrofyzikálne observatórium Akadémie vied Arménskej SSR (D = 1,00 m, A = 1:2, 1:3).
rádioteleskopy
Používajú sa na štúdium vesmírnych objektov v rádiovom dosahu. Hlavnými prvkami rádioteleskopov sú prijímacia anténa a rádiometer- citlivý rádiový prijímač a prijímacie zariadenie. Keďže rádiový dosah je oveľa širší ako optický dosah, na detekciu rádiového vyžarovania sa v závislosti od dosahu používajú rôzne konštrukcie rádioteleskopov.
Keď sa spojí do jednej siete niekoľkých samostatných ďalekohľadov umiestnených v rôznych častiach zemegule, hovorí sa o rádiovej interferometrii s veľmi dlhou základnou čiarou (VLBI). Príkladom takejto siete je americký systém VLBA (Very Long Baseline Array). V rokoch 1997 až 2003 fungoval japonský orbitálny rádioteleskop HALCA (Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy), zaradený do siete ďalekohľadov VLBA, ktorý výrazne zlepšil rozlišovaciu schopnosť celej siete.
Ako jeden z prvkov obrovského interferometra sa plánuje použiť ruský rádioteleskop na obežnú dráhu Radioastron.
Vesmírne teleskopy (astronomické satelity)
Sú určené na vykonávanie astronomických pozorovaní z vesmíru. Potreba tohto typu observatória vznikla v dôsledku skutočnosti, že zemská atmosféra oneskoruje gama, röntgenové a ultrafialové žiarenie vesmírnych objektov, ako aj väčšinu infračerveného žiarenia.
Vesmírne teleskopy sú vybavené zariadeniami na zber a zaostrovanie žiarenia, ako aj systémami na konverziu a prenos údajov, orientačným systémom a niekedy aj pohonnými systémami.
Röntgenové teleskopy
Navrhnuté na pozorovanie vzdialených objektov v röntgenovom spektre. Na prevádzku takýchto ďalekohľadov je zvyčajne potrebné zdvihnúť ich nad zemskú atmosféru, ktorá je pre röntgenové žiarenie nepriepustná. Preto sa teleskopy umiestňujú na vysokohorské rakety alebo na umelé družice Zeme.
Na obrázku: Röntgenový ďalekohľad - citlivý na polohu (ART-P). Bol vytvorený v oddelení astrofyziky vysokých energií Ústavu kozmického výskumu Akadémie vied ZSSR (Moskva).
Teleskop je prístroj používaný na pozorovanie vzdialených objektov. V preklade z gréčtiny znamená „teleskop“ „ďaleko“ a „pozorovať“.
Na čo slúži teleskop?
Niekto si myslí, že teleskop zväčšuje objekty a niekto verí, že ich približuje. Obaja sa mýlia. Hlavnou úlohou ďalekohľadu je získavanie informácií o pozorovanom objekte zberom elektromagnetického žiarenia.
Elektromagnetické žiarenie nie je len viditeľné svetlo. Elektromagnetické vlny tiež zahŕňajú rádiové vlny, terahertzové a infračervené žiarenie, ultrafialové, röntgenové a gama žiarenie. Teleskopy sú určené pre všetky rozsahy elektromagnetického spektra.
optický ďalekohľad
Hlavnou úlohou ďalekohľadu je zväčšiť uhol pohľadu, čiže viditeľné uhlová veľkosť vzdialený objekt.
Uhlový rozmer je uhol medzi čiarami spájajúcimi diametrálne opačné body pozorovaného objektu a oko pozorovateľa. Čím ďalej je pozorovaný objekt, tým menší bude uhol pohľadu.
V duchu spojme dva protiľahlé body výložníka vežového žeriavu s našim okom rovnými čiarami. Výsledný uhol bude uhol pohľadu, čiže uhlová veľkosť. Urobme rovnaký pokus so žeriavom stojacim na susednom dvore. Uhlová veľkosť v tomto prípade bude oveľa menšia ako v predchádzajúcom. Všetky predmety sa nám zdajú veľké alebo malé v závislosti od ich uhlových rozmerov. A čím ďalej sa objekt nachádza, tým menšia bude jeho uhlová veľkosť.
Optický ďalekohľad je systém, ktorý mení uhol sklonu optickej osi paralelného lúča svetla. Takýto optický systém je tzv afokálny. Jeho zvláštnosť spočíva v tom, že svetelné lúče doň vstupujú v paralelnom lúči a vychádzajú v tom istom paralelnom lúči, ale pod rôznymi uhlami, odlišnými od uhlov pohľadu voľným okom.
Ohniskový systém pozostáva z objektívu a okuláru. Šošovka je nasmerovaná na pozorovaný objekt a okulár je otočený k oku pozorovateľa. Sú umiestnené tak, aby sa predné ohnisko okuláru zhodovalo so zadným ohniskom objektívu.
Optický ďalekohľad zhromažďuje a zameriava elektromagnetické žiarenie vo viditeľnom spektre. Ak sa pri jeho konštrukcii používajú iba šošovky, takýto ďalekohľad sa nazýva refraktor , alebo dioptrický ďalekohľad. Ak len zrkadlá, tak to je tzv reflektor , alebo kataprický ďalekohľad. Existujú optické teleskopy zmiešaného typu, ktoré zahŕňajú šošovky aj zrkadlá. Volajú sa zrkadlový objektív , alebo katadioptrické.
„Klasický“ ďalekohľad, ktorý sa používal ešte v časoch plachetníc, pozostával zo šošovky a okuláru. Šošovka bola pozitívna zbiehavá šošovka, ktorá vytvárala skutočný obraz objektu. Zväčšený obraz pozorovateľ sledoval cez okulár – negatívnu divergenciu.
Nákresy najjednoduchšieho optického ďalekohľadu vytvoril Leonardo da Vinci v roku 1509. Za autora ďalekohľadu je považovaný holandský optik John Lippershey ktorý svoj vynález predviedol v roku 1608 v Haagu.
Galileo Galilei zmenil ďalekohľad na ďalekohľad v roku 1609. Zariadenie, ktoré vytvoril, malo šošovku a okulár a dalo 3-násobné zvýšenie. Galileo neskôr vytvoril ďalekohľad s 8-násobným zväčšením. Ale jeho návrhy boli veľmi veľké. Priemer šošovky ďalekohľadu s 32-násobným zväčšením bol teda 4,5 m a samotný ďalekohľad mal dĺžku asi meter.
Názov „teleskop“ pre Galileove prístroje navrhol grécky matematik Giovanni Demisiani v roku 1611
Bol to Galileo, ktorý ako prvý vyslal na oblohu ďalekohľad a videl škvrny na Slnku, hory a krátery na Mesiaci, skúmal hviezdy v Mliečnej dráhe.
Galileova trubica je príkladom najjednoduchšieho refraktorového teleskopu. Objektív je zbiehavá šošovka. V ohniskovej rovine (kolmej na optickú os a prechádzajúcej ohniskom) sa získa zmenšený obraz predmetného objektu. Okulár, čo je divergujúca šošovka, umožňuje vidieť zväčšený obraz. Galileova trubica poskytuje mierne zväčšenie vzdialeného objektu. V moderných ďalekohľadoch sa nepoužíva, ale podobná schéma sa používa v divadelných ďalekohľadoch.
V roku 1611 nemecký vedec Johannes Kepler prišiel s lepším dizajnom. Namiesto divergencie umiestnil do okuláru zbiehavú šošovku. Obraz vyšiel obrátený. To spôsobilo nepohodlie pre pozorovanie pozemských objektov, ale pre vesmírne objekty to bolo celkom prijateľné. V takomto ďalekohľade bol za ohniskom šošovky medziobraz, do ktorého sa dala zabudovať meracia stupnica alebo fotografická doska. Tento typ ďalekohľadu okamžite našiel svoje uplatnenie v astronómii.
AT odrazové ďalekohľady namiesto šošovky slúži ako zberný prvok konkávne zrkadlo, ktorého zadná ohnisková rovina je zarovnaná s prednou ohniskovou rovinou okuláru.
Zrkadlový ďalekohľad vynašiel Isaac Newton v roku 1667. Vo svojom dizajne hlavné zrkadlo zbiera paralelné svetelné lúče. Aby pozorovateľ neblokoval svetelný tok, je do dráhy odrazených lúčov umiestnené ploché zrkadlo, ktoré ich odchyľuje od optickej osi. Obraz sa pozerá cez okulár.
Namiesto okuláru môžete umiestniť film alebo fotosenzitívnu maticu, ktorá prevádza obraz premietaný do neho na analógový elektrický signál alebo na digitálne dáta.
AT zrkadlové teleskopyšošovka je sférické zrkadlo a systém šošoviek kompenzuje aberácie - chyby obrazu spôsobené odchýlkou svetelného lúča od ideálneho smeru. Existujú v akomkoľvek skutočnom optickom systéme. V dôsledku aberácií je obraz bodu rozmazaný a rozmazaný.
Optické teleskopy používajú astronómovia na pozorovanie nebeských telies.
Ale vesmír posiela na Zem nielen svetlo. Rádiové vlny, röntgenové a gama lúče k nám prichádzajú z vesmíru.
Rádioteleskop
Tento teleskop je určený na príjem rádiových vĺn vyžarovaných nebeskými objektmi v Slnečnej sústave, Galaxii a Megagalaxii, na určenie ich priestorovej štruktúry, súradníc, intenzity žiarenia a spektra. Jeho hlavnými prvkami sú prijímacia anténa a veľmi citlivý prijímač - rádiometer.
Anténa je schopná prijímať milimetrové, centimetrové, decimetrové a metrové vlny. Najčastejšie ide o parabolický zrkadlový reflektor, v ohnisku ktorého je žiarič. Ide o zariadenie, v ktorom sa zhromažďuje rádiové vyžarovanie smerované zrkadlom. Ďalej je toto žiarenie prenášané na vstup rádiometra, kde je zosilnené a prevedené do formy vhodnej na registráciu. Môže to byť analógový signál, ktorý je zaznamenaný rekordérom, alebo digitálny signál, ktorý je zaznamenaný na pevnom disku.
Na vytvorenie obrazu pozorovaného objektu rádioteleskop meria energiu žiarenia (jas) v každom z jeho bodov.
vesmírne teleskopy
Atmosféra Zeme prenáša optické žiarenie, infračervené a rádiové žiarenie. A ultrafialové a röntgenové žiarenie je oneskorené atmosférou. Preto ich možno pozorovať len z vesmíru, inštalované na umelých družiciach Zeme, vesmírnych raketách či orbitálnych staniciach.
Röntgenové teleskopy určené na pozorovanie objektov v röntgenovom spektre, preto sú inštalované na umelých zemských satelitoch alebo vesmírnych raketách, keďže zemská atmosféra takéto lúče neprenáša.
Röntgenové lúče vyžarujú hviezdy, kopy galaxií a čierne diery.
Funkciu šošovky v röntgenovom ďalekohľade plní röntgenové zrkadlo. Keďže röntgenové lúče takmer úplne prechádzajú materiálom alebo sú ním absorbované, nemožno v röntgenových teleskopoch použiť bežné zrkadlá. Na zaostrenie lúčov sa preto najčastejšie používajú pastevné alebo šikmé dopadové zrkadlá vyrobené z kovov.
Okrem röntgenových ďalekohľadov ultrafialové teleskopy pracujúci v ultrafialovom svetle.
Gama-teleskopy
Nie všetky gama teleskopy sú umiestnené na vesmírnych objektoch. Existujú pozemné teleskopy, ktoré študujú kozmické gama žiarenie s ultravysokou energiou. Ako však fixovať gama žiarenie na povrchu Zeme, ak je absorbované atmosférou? Ukazuje sa, že kozmické fotóny gama žiarenia so supervysokou energiou, ktoré vstúpili do atmosféry, „vyradili“ sekundárne rýchle elektróny z atómov, ktoré sú zdrojom fotónov. Aises, ktorý je fixovaný ďalekohľadom umiestneným na Zemi.
Princípom ďalekohľadu nie je zväčšovať predmety, ale zbierať svetlo. Čím väčšia je veľkosť hlavného prvku zbierajúceho svetlo - šošovky alebo zrkadla, tým viac svetla do neho prenikne. Je dôležité, že je to celkové množstvo zhromaždeného svetla, ktoré v konečnom dôsledku určuje úroveň viditeľných detailov - či už ide o vzdialenú krajinu alebo prstence Saturna. Aj keď je zväčšenie alebo výkon ďalekohľadu tiež dôležité, nie je rozhodujúce pre dosiahnutie úrovne detailov.
Teleskopy sa neustále menia a zdokonaľujú, ale princíp fungovania zostáva rovnaký.
Teleskop zbiera a sústreďuje svetlo
Čím väčšia je konvexná šošovka alebo konkávne zrkadlo, tým viac svetla do nej vstupuje. A čím viac svetla vstupuje, tým vzdialenejšie predmety vám umožňuje vidieť. Ľudské oko má svoju vlastnú konvexnú šošovku (kryštalickú šošovku), ale táto šošovka je veľmi malá, takže zbiera dosť svetla. Ďalekohľad vám umožňuje presnejšie vidieť, pretože jeho zrkadlo je schopné zhromaždiť viac svetla ako ľudské oko.
Teleskop zaostruje svetelné lúče a vytvára obraz
Aby sa vytvoril jasný obraz, šošovky a zrkadlá ďalekohľadu zhromažďujú zachytené lúče do jedného bodu - do zaostrenia. Ak sa svetlo nezhromažďuje v jednom bode, obraz bude rozmazaný.
Typy ďalekohľadov
Teleskopy možno rozdeliť podľa spôsobu práce so svetlom na „šošovkové“, „zrkadlové“ a kombinované – zrkadlovo-šošovkové.
Refraktory sú refrakčné teleskopy. Svetlo v takomto ďalekohľade sa zhromažďuje pomocou bikonvexnej šošovky (v skutočnosti je to šošovka ďalekohľadu). Medzi amatérskymi prístrojmi sú najčastejšie achromáty dvojšošovkové, no nájdu sa aj zložitejšie. Achromatický refraktor sa skladá z dvoch šošoviek – zbiehajúcej sa a rozbiehavej, čo umožňuje kompenzovať sférické a chromatické aberácie – inými slovami skreslenie toku svetla pri prechode cez šošovku.
Trochu histórie:
Galileov refraktor (vynájdený v roku 1609) používal dve šošovky na zachytenie čo najväčšieho množstva hviezdneho svetla. a nech to vidí ľudské oko. Svetlo prechádzajúce cez sférické zrkadlo vytvára obraz. Galileova sférická šošovka spôsobuje, že obraz je rozmazaný. Takáto šošovka navyše rozkladá svetlo na farebné zložky, vďaka čomu sa okolo svietiaceho objektu vytvorí rozmazaná farebná plocha. Preto sférický konvexný lúč zhromažďuje hviezdne svetlo a konkávna šošovka, ktorá ho nasleduje, mení zozbierané svetelné lúče späť na paralelné, čo umožňuje obnoviť jasnosť a jasnosť pozorovaného obrazu.
Kepplerov refraktor (1611)
Akákoľvek sférická šošovka láme svetelné lúče, rozostruje ich a rozmazáva obraz. Sférická Kepplerova šošovka má menšie zakrivenie a dlhšiu ohniskovú vzdialenosť ako galileovská šošovka. Preto sú ohniská lúčov prechádzajúcich takouto šošovkou bližšie k sebe, čo znižuje, ale nie úplne odstraňuje skreslenie obrazu. V skutočnosti Keppler sám takýto ďalekohľad nevytvoril, no ním navrhované vylepšenia mali silný vplyv na ďalší vývoj refraktorov.
Achromatický refraktor
Achromatický refraktor vychádza z Kepplerovho teleskopu, no namiesto jednej sférickej šošovky používa dve šošovky rôzneho zakrivenia. Svetlo prechádzajúce cez tieto dve šošovky je zaostrené do jedného bodu, t.j. táto metóda zabraňuje chromatickej aj sférickej aberácii.
- Teleskop Sturman F70076
Jednoduchý a ľahký refraktor pre začiatočníkov s 50 mm objektívom. Zväčšenie - 18*,27*,60*,90*. Je doplnený o dva okuláre - 6 mm a 20 mm. Môže byť použitý ako potrubie, pretože neprevracia obraz. Na zátvorke azimutu. - >Ďalekohľad Konus KJ-7
60 mm refraktorový ďalekohľad s dlhým ohniskom na nemeckej (ekvatoriálnej) montáži. Maximálne zväčšenie je 120x. Vhodné pre deti a začínajúcich astronómov. - Teleskop MEADE NGC 70/700mm AZ
Klasický refraktor s priemerom 70 mm a maximálnym užitočným zväčšením až 250*. Dodáva sa s tromi okulármi, hranolom a montážou. Umožňuje pozorovať takmer všetky planéty slnečnej sústavy a slabé hviezdy až do magnitúdy 11,3. - Teleskop Synta Skywatcher 607AZ2
Klasický refraktor na azimutálnej montáži AZ-2 na hliníkovom statíve a možnosť mikrodimenzionálneho nasmerovania ďalekohľadu na výšku. Priemer objektívu 60 mm, maximálne zväčšenie 120x, prieniková sila 11 (magnitúd). Hmotnosť 5 kg. - Teleskop Synta Skywatcher 1025AZ3
Ľahký refraktor s alt-azimutovou montážou AZ-3 na hliníkovom statíve s mikrodimenzionálnym teleskopom smerujúcim na obe osi. Dá sa použiť ako teleobjektív pre väčšinu zrkadloviek na snímanie vzdialených objektov. Priemer objektívu 100 mm, ohnisková vzdialenosť 500 mm, prieniková sila 12 (magnitúdy). Hmotnosť 14 kg.
Reflektor je akýkoľvek ďalekohľad, ktorého objektív pozostáva iba zo zrkadiel. Reflektory sú odrazové ďalekohľady a obraz v takýchto ďalekohľadoch je na druhej strane optického systému ako v refraktoroch.
Trochu histórie
Gregoryho zrkadlový ďalekohľad (1663)
James Gregory zaviedol do konštrukcie ďalekohľadov úplne novú technológiu vynájdením ďalekohľadu s parabolickým primárnym zrkadlom. Obraz, ktorý možno pozorovať v takomto ďalekohľade, je bez sférických aj chromatických aberácií.
Newtonov reflektor (1668)
Newton použil kovové primárne zrkadlo na zhromažďovanie svetla a sledovacie zrkadlo na nasmerovanie svetelných lúčov smerom k okuláru. S chromatickou aberáciou sa teda dalo vyrovnať – napokon, v tomto ďalekohľade sú namiesto šošoviek použité zrkadlá. Ale obraz bol stále rozmazaný kvôli sférickému zakriveniu zrkadla.
Doteraz sa ďalekohľad vyrobený podľa Newtonovej schémy často nazýva reflektor. Žiaľ, ani ten nie je zbavený aberácií. Mierne od osi sa už začína objavovať kóma (neizoplanatizmus) - aberácia spojená s nerovnomerným nárastom rôznych zón prstencovej apertúry. Kóma spôsobuje, že difúzna škvrna vyzerá ako projekcia kužeľa - najostrejšia a najjasnejšia časť smerom k stredu zorného poľa, tupá a zaoblená smerom od stredu. Veľkosť rozptylového bodu je úmerná vzdialenosti od stredu zorného poľa a je úmerná štvorcu priemeru otvoru. Prejav kómy je preto obzvlášť silný u takzvaných „rýchlych“ (vysokoapertúrnych) Newtonov na okraji zorného poľa.
Newtonovské teleskopy sú dnes veľmi populárne: sú veľmi jednoduché a lacné na výrobu, čo znamená, že priemerná cenová hladina je pre ne oveľa nižšia ako pre zodpovedajúce refraktory. Ale samotná konštrukcia ukladá takémuto ďalekohľadu určité obmedzenia: skreslenie lúčov prechádzajúcich diagonálnym zrkadlom výrazne zhoršuje rozlíšenie takéhoto ďalekohľadu a so zväčšením priemeru objektívu sa dĺžka tubusu úmerne zvyšuje. Výsledkom je, že ďalekohľad je príliš veľký a zorné pole s dlhou trubicou sa zmenšuje. V skutočnosti sa reflektory s priemerom väčším ako 15 cm prakticky nevyrábajú, pretože. Nevýhody takýchto zariadení budú viac ako výhody.
- Teleskop Synta Skywatcher 1309EQ2
Reflektor so 130 mm objektívom na rovníkovej montáži. Maximálne zväčšenie 260. Pohľad 13.3 - Teleskop F800203M STURMAN
Reflektor s 200 mm objektívom na rovníkovej montáži. Dodáva sa s dvoma okulármi, mesačným filtrom, statívom a hľadáčikom. - Teleskop Meade Newton 6 LXD-75 f/5 s EC Remote
Klasický newtonovský reflektor s priemerom šošovky 150 mm a užitočným zväčšením až 400x.Ďalekohľad pre nadšencov astronómie, ktorí ocenia veľký priemer svetla a veľkú apertúru. Elektronicky riadený držiak s hodinovým sledovaním umožňuje astrofotografiu s dlhou expozíciou.
Zrkadlový objektív(katadioptrické) teleskopy využívajú šošovky aj zrkadlá, čím ich optická konštrukcia dosahuje vynikajúcu kvalitu obrazu vo vysokom rozlíšení, pričom celá konštrukcia pozostáva z veľmi krátkych prenosných optických tubusov.
Parametre ďalekohľadu
Priemer a zväčšenie
Pri výbere ďalekohľadu je dôležité si uvedomiť priemer šošovky objektívu, rozlíšenie, zväčšenie a kvalitu konštrukcie a komponentov.
Množstvo svetla zhromaždeného ďalekohľadom priamo závisí od priemer(D) primárne zrkadlo alebo šošovka. Množstvo svetla prechádzajúceho šošovkou je úmerné jej ploche.
Dôležitou hodnotou je okrem priemeru aj charakteristika šošovky relatívny vývrt(A), ktorý sa rovná pomeru priemeru k ohniskovej vzdialenosti (nazýva sa aj pomer clony).
Relatívne zameranie nazývaná prevrátená hodnota relatívnej apertúry.
Povolenie- je možnosť zobrazenia detailov - tzn. čím vyššie rozlíšenie, tým lepší obraz. Teleskop s vysokým rozlíšením je schopný oddeliť dva vzdialené blízke objekty, zatiaľ čo teleskop s nízkym rozlíšením uvidí iba jeden objekt, zmiešaný z týchto dvoch. Hviezdy sú bodové zdroje svetla, takže je ťažké ich pozorovať a v ďalekohľade je možné vidieť iba difrakčný obraz hviezdy ako disk so svetelným prstencom okolo. Oficiálne je maximálnym rozlíšením vizuálneho teleskopu minimálna uhlová medzera medzi dvojicou hviezd rovnakej jasnosti, keď sú ešte viditeľné pri dostatočnom zväčšení a absencii interferencie z atmosféry oddelene. Táto hodnota pre dobré prístroje je približne rovná 120/D oblúkovým sekundám, kde D je apertúra (priemer) ďalekohľadu v mm.
Zväčšenie teleskop by mal ležať v rozsahu od D/7 do 1,5D, kde D je priemer otvoru objektívu ďalekohľadu. To znamená, že pre tubus s priemerom 100 mm je potrebné zvoliť okuláre tak, aby poskytovali zväčšenia od 15x do 150x.
Pri zväčšení, ktoré sa číselne rovná priemeru šošovky, vyjadrené v milimetroch, sa objavia prvé známky difrakčného obrazca a ďalšie zvýšenie zväčšenia len zhorší kvalitu obrazu a zabráni rozlíšeniu jemných detailov. Okrem toho stojí za to pripomenúť chvenie ďalekohľadu, atmosférické turbulencie atď. Preto sa pri pozorovaní Mesiaca a planét väčšinou nepoužívajú zväčšenia presahujúce 1,4D – 1,7D.V každom prípade by dobrý prístroj mal „potiahnuť“ až do 1,5D bez výrazného zhoršenia kvality obrazu. Najlepšie to robia refraktory a reflektory s centrálnym tienením už pri takýchto zväčšeniach nedokážu s istotou pracovať, preto nie je vhodné ich používať na pozorovanie Mesiaca a planét.
Horná hranica racionálnych zväčšení je určená empiricky a súvisí s vplyvom difrakčných javov (s rastúcim zväčšením sa zmenšuje veľkosť výstupnej pupily ďalekohľadu - jeho výstupnej apertúry). Ukázalo sa, že najvyššie rozlíšenie sa dosahuje s výstupnými pupilami menšími ako 0,7 mm a ďalšie zvýšenie zväčšenia nevedie k zvýšeniu počtu detailov. Naopak, voľný, zakalený a matný obraz vytvára ilúziu znížených detailov. Veľké zväčšenia 1,5D majú zmysel ako pohodlnejšie najmä pre ľudí so zrakovým postihnutím a len pre svetlé kontrastné predmety.
Spodná hranica primeraného rozsahu zväčšení je určená tým, že pomer priemeru šošovky k priemeru výstupnej pupily (t.j. priemeru svetelného lúča vychádzajúceho z okuláru) sa rovná pomeru ich ohniskových vzdialeností, t.j. zvýšiť. Ak priemer lúča vychádzajúceho z okuláru presiahne priemer zrenice pozorovateľa, niektoré lúče budú odrezané a oko pozorovateľa uvidí menej svetla – a menšiu časť obrazu.
Vzniká tak nasledujúci rad odporúčaných zväčšení 2D, 1,4D, 1D, 0,7D, D/7. Zväčšenie D/2..D/3 je užitočné na pozorovanie zhlukov obyčajnej veľkosti a matných hmlových objektov.
montuje
Držiak na teleskop- časť ďalekohľadu, na ktorej je upevnený jeho optický tubus. Umožňuje nasmerovať ho na pozorovanú oblasť oblohy, zaisťuje stabilitu jeho inštalácie v pracovnej polohe, pohodlie pri vykonávaní pozorovaní rôznych typov. Montáž pozostáva zo základne (alebo stĺpika), dvoch na seba kolmých osí na otáčanie tubusu ďalekohľadu, pohonu a systému na meranie uhlov natočenia.
AT rovníková hora prvá os smeruje k svetovému pólu a nazýva sa polárna (alebo hodinová) os a druhá leží v rovine rovníka a nazýva sa os deklinácie; je k nemu pripevnená tubus ďalekohľadu. Keď sa ďalekohľad otáča okolo 1. osi, mení sa jeho hodinový uhol pri konštantnej deklinácii; pri otáčaní okolo 2. osi sa deklinácia mení v konštantnom hodinovom uhle. Ak je ďalekohľad namontovaný na takejto montáži, sledovanie pohybu nebeského telesa v dôsledku zdanlivej dennej rotácie oblohy sa vykonáva otáčaním teleskopu konštantnou rýchlosťou okolo jednej polárnej osi.
AT azimutálna montáž prvá os je vertikálna a druhá, nesúca potrubie, leží v rovine horizontu. Prvá os sa používa na otáčanie ďalekohľadu v azimute, druhá - vo výške (vzdialenosť zenitu). Pri pozorovaní hviezd pomocou ďalekohľadu namontovaného na azimutálnej montáži sa tento musí otáčať nepretržite a s vysokou presnosťou okolo dvoch osí súčasne a rýchlosťou, ktorá sa mení podľa zložitého zákona.
Použité fotografie z www.amazing-space.stsci.edu