Можно ли использовать телескоп как подзорную трубу


Самые важные отличия подзорной трубы от телескопа

В чем же отличие подзорной трубы от телескопа? Подзорные трубы имеют меньшее увеличение, более широкое поле зрения, компактные и легкие, удобны для переноски, имеют прочный корпус, часто водозащищенный, а используемые призмы в оптической конструкции обеспечивают получение правильно ориентированного изображения.

Телескопы же, как правило, дают перевернутое или зеркально симметричное изображение. Подобный эффект не имеет существенного значения при наблюдении за звездами и другими небесными объектами, но неправильно ориентированное наблюдение за обитателями дикой природы просто неуместно. Тяжело следить за птицей, когда при наблюдении в телескоп, кажется, что она движется вправо, а, на самом деле, она летит влево.

Классическая оптическая конструкция астрономических телескопов имеет большое фокусное расстояние для получения больших увеличений, но при этом сужается поле зрения. При наблюдениях за птицами не требуется большое увеличение (100 крат), ведь желание рассмотреть птицу детально не означает, что нужно рассмотреть каждую ворсинку ее перышка. Однако, для наблюдения за быстродвижущимися объектами: птицами, животными, на охоте, или при слежке действительно важно хорошее поле зрения, которым обладает подзорная труба.

Таким образом, телескоп не станет хорошим оптическим прибором для наблюдения за птицами, в то время как подзорная труба будет не лучшим выбором для наблюдения за небесными телами. Конечно же, подзорную трубу можно использовать для наблюдения за ночным небом, Луной и звездами, но если же Вы хотите рассмотреть и изучить звездное небо в подробностях, лучше купите телескоп. В случае если Вы ищете оптический прибор преимущественно для наблюдения за птицами и другими обитателями дикой природы, для панорамных наблюдений, спортивной стрельбы и пр., будет лучше, если Вы решите купить подзорную трубу.

(Visited 1 times, 1 visits today)

Как работают телескопы? | Космическое пространство НАСА - Наука НАСА для детей

Краткий ответ:

Ранние телескопы фокусировали свет с помощью кусков изогнутого прозрачного стекла, называемых линзами. Однако в большинстве телескопов сегодня используются изогнутые зеркала для сбора света с ночного неба. Форма зеркала или линзы телескопа концентрирует свет. Этот свет мы видим, когда смотрим в телескоп.

Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения - Калтех

.

Телескоп - это инструмент, который астрономы используют для наблюдения далеких объектов.Большинство телескопов и все большие телескопы работают с использованием изогнутых зеркал для сбора и фокусировки света с ночного неба.

Первые телескопы фокусировали свет с помощью кусков изогнутого прозрачного стекла, называемых линзами. Так почему сегодня мы используем зеркала? Потому что зеркала легче, и их легче сделать идеально гладкими, чем линзы.

Зеркала или линзы в телескопе называются «оптикой». Действительно мощные телескопы могут видеть очень тусклые объекты и объекты, находящиеся действительно далеко.Для этого оптика - будь то зеркала или линзы - должна быть действительно большой.

Чем больше зеркала или линзы, тем больше света может собрать телескоп. Затем свет концентрируется формой оптики. Этот свет мы видим, когда смотрим в телескоп.

Оптика телескопа должна быть почти идеальной. Это означает, что зеркала и линзы должны иметь правильную форму, чтобы концентрировать свет. На них не может быть пятен, царапин и других изъянов.Если у них действительно есть такие проблемы, изображение становится искаженным или расплывчатым, и его трудно увидеть. Трудно сделать идеальное зеркало, но еще труднее сделать идеальный объектив.

Линзы

Телескоп с линзами называется преломляющим телескопом .

Линза, как и в очках, отклоняет проходящий через нее свет. В очках это делает изображение менее размытым. В телескоп он заставляет далекие вещи казаться ближе.

В простом телескопе-рефракторе используются линзы, чтобы делать изображения больше и заметнее.Предоставлено: NASA / JPL-Caltech

.

Людям с особенно плохим зрением нужны толстые линзы в очках. Большие и толстые линзы более мощные. То же самое и с телескопами. Если вы хотите видеть вдаль, вам понадобится большой мощный объектив. К сожалению, большой объектив очень тяжелый.

Тяжелые линзы сложно сделать, и их трудно удерживать в нужном месте. Кроме того, по мере того, как они становятся толще, стекло задерживает больше света, проходящего через них.

Поскольку свет проходит через линзу, поверхность линзы должна быть очень гладкой.Любые недостатки объектива изменят изображение. Это все равно что смотреть в грязное окно.

Почему зеркала работают лучше

Телескоп, в котором используются зеркала, называется отражающим телескопом .

В отличие от линз зеркало может быть очень тонким. Зеркало большего размера не обязательно должно быть толще. Свет концентрируется, отражаясь от зеркала. Поэтому зеркало просто должно иметь правильную изогнутую форму.

Намного легче сделать большое почти идеальное зеркало, чем большую, почти идеальную линзу.Кроме того, поскольку зеркала односторонние, их легче чистить и полировать, чем линзы.

Но у зеркал есть свои проблемы. Вы когда-нибудь смотрели в ложку и замечали, что ваше отражение перевернуто? Изогнутое зеркало в телескопе похоже на ложку: оно переворачивает изображение. К счастью, решение простое. Мы просто используем другие зеркала, чтобы перевернуть его.

В простом телескопе-рефлекторе используются зеркала, которые помогают нам видеть далекие объекты. Предоставлено: NASA / JPL-Caltech

.

Преимущество зеркал номер один в том, что они не тяжелые.Поскольку они намного легче линз, их намного легче запустить в космос.

Космические телескопы, такие как Hubble Space Telescope и Spitzer Space Telescope , позволили нам делать снимки галактик и туманностей вдали от нашей солнечной системы.

Это изображение Крабовидной туманности было создано на основе информации, полученной с космического телескопа Хаббл, космического телескопа Спитцера, рентгеновской обсерватории Чандра, XMM-Newton Европейского космического агентства и очень большой матрицы.Авторы и права: НАСА, ЕКА, NRAO / AUI / NSF и Г. Дубнер (Университет Буэнос-Айреса)

.

Связанные ресурсы для преподавателей

Launchpad: Атмосфера и оптические телескопы

.Руководство по покупке телескопа

, часть 2: Как выбрать телескоп

Рано или поздно вы наконец купите телескоп. Сначала убедитесь, что вы прочитали ЧАСТЬ 1. Затем действуйте с осторожностью.

Независимо от того, какой тип телескопа вы в конечном итоге выберете, никогда не покупайте телескоп в универмаге, в каталоге нежелательной почты или на одном из тех телеканалов! Я уверен, что вы видели подобную рекламу в газетах или по ночному кабельному телевидению:

«Принесите тайны вселенной поближе для вашего ознакомления.Изучите солнце, луну, планеты, звезды, кометы и многое, многое другое с помощью этого практического учебного пособия!

Такие заявления являются соблазнительной приманкой для новичка в астрономии или благонамеренных родителей или дедушек и бабушек, желающих подарить своему будущему космическому ребенку инструмент, который он или она может использовать, чтобы «открыть для себя чудеса небес». Но чаще всего такие телескопы оказываются пустой тратой денег.

Это то, что мы называем «мусорными телескопами».

При той сумме денег, которую вы могли бы потратить на такой инструмент, вам, вероятно, было бы лучше купить хороший бинокль (снова см. ЧАСТЬ 1).По сути, телескоп для мусора - это телескоп, который, наряду с плохой, шаткой опорой, рекламируется производителем как многообещающий «захватывающий вид» Луны или колец Сатурна при увеличении, скажем, в 500 или более раз.

В наши дни лучший выбор - это уважаемый интернет-магазин телескопов. Лучшие из них имеют широкий выбор марок и типов и предлагают надежную поддержку клиентов после продажи. [См. Полный обзор магазинов телескопов TopTenREVIEWS.]

Типы телескопов

Итак, какой тип телескопа вы бы предпочли? Следует рассмотреть три основных типа:

В отражающем телескопе не используется линза объектива, а скорее вогнутое зеркало.В отличие от рефрактора, который представляет собой герметичную трубку, рефлекторы открыты с одного конца. Зеркало (называемое «первичным») посылает световой конус через трубку, где маленькое плоское зеркало (называемое «вторичным») перехватывает его и направляет в окуляр на боковой стороне трубки. Отражатели имеют то преимущество, что они относительно дешевы в производстве, что делает их более доступными по сравнению с рефракторами.

Выбирайте качество выше мощности

К сожалению, слишком многие непосвященные любители «довольны властью»."Не входите в их число.

Любой телескоп обеспечит вам большое увеличение, но вы не только увеличите размер изображения, но и увеличите эффект от просмотра объекта в нашей турбулентной атмосфере. Непосвященный (обычно этот «космический ребенок»), вероятно, захочет «протестировать» телескоп на максимально возможном увеличении. В результате будет увеличенное и безнадежно нечеткое изображение, которое будет практически невозможно удержать в поле зрения телескопа. зрения благодаря дефектной и несбалансированной конструкции.

Прежде чем вы это узнаете, этот «практический инструмент обучения» оказался на заднем дворе или на чердаке, и его больше никогда не увидят!

Советы по покупке

Прежде чем вкладывать свои кровно заработанные деньги в новый телескоп, примите во внимание следующие советы:

  • Зайдите в местный книжный магазин или газетный киоск и просмотрите один из различных астрономических журналов, где представлены известные и уважаемые производители рекламируйте качественные астрономические телескопы, которые соответствуют вашему бюджету.
  • Многие планетарии по всей стране предлагают курсы «Как пользоваться телескопом». Такие занятия обычно помогают как потенциальному покупателю, так и тем, кто желает получить максимальную отдачу от инструмента, который у них уже есть.
  • Постарайтесь связаться с местными астрономическими обществами и посетить звездные вечеринки и другие подобные мероприятия, где он или она может посмотреть в различные телескопы и поговорить с их опытными владельцами. Такие собрания - идеальные "выставочные залы" как для коммерческих, так и для домашних телескопов.

Если вы только начинаете или планируете купить телескоп для начинающего молодого астронома, вы можете рассмотреть 2,4-дюймовый или 3-дюймовый рефрактор или 4-дюймовый или 6-дюймовый рефлектор.

Преимущество этих относительно небольших телескопов в том, что они более портативны, чем их большие братья. И стоят они намного дешевле. На рынке есть несколько очень хороших телескопов, которые доступны в диапазоне от 150 до 400 долларов; рефракторы обычно находятся в верхней части этого диапазона.Эти маленькие телескопы хорошо подходят для исследования Луны, обнаружения колец Сатурна, обнаружения уколов невидимого в противном случае света, которые являются лунами Юпитера. В большем конце этих маленьких телескопов зритель получит скромный проблеск деталей в облаках Юпитера и на поверхности Марса.

Среди телескопов-рефлекторов вы можете выбрать между установленным на штативе телескопом Ньютона или очень популярным телескопом Добсона, который устанавливается на низкопрофильную поворотную коробчатую основу вместо штатива.

Добсонианцы популярны еще и потому, что их зеркала могут быть огромными. У многих любителей есть «Добс» в диапазоне от 10 до 18 дюймов. Большой размер таких зеркал позволяет им собирать свет от очень тусклых небесных объектов, поэтому их иногда называют «световыми ведрами».

У меня есть 10-дюймовый Dob, который можно легко перевозить в кузове моего минивэна. Если у вас есть доступ к темному незагрязненному небу, владение Dobsonian может быть большим преимуществом, хотя чем больше прицел, тем дольше ваше время настройки.

Не целитесь слишком высоко

Покупка лучшего телескопа может оказаться разочаровывающей для новичка, и это одна из причин, по которой я предлагаю людям долго и серьезно подумать о своих потребностях и желаниях, начать с бинокля, а затем выбрать свой первый телескоп. внимательно.

Многие начинающие покупатели телескопов сразу идут и покупают очень дорогой телескоп, приносят его домой, пробуют настроить его и в процессе полностью запутываются. Один мой сосед поступил именно так и в конце концов навещал меня раз в две недели с «новой проблемой», когда речь шла просто о правильной настройке видоискателя или юстировки или коллимации зеркала.Она даже спросила меня о моторном приводе (который использовался для фотографирования с длинной выдержкой): «Я думала, он автоматически направит телескоп на то, что я хочу увидеть». В конце концов, я думаю, она поняла, что была далеко не в своей тарелке.

Возможно, мой сосед думал о "умном" или "переходном" телескопе. Такой инструмент имеет встроенный компьютер, который действительно будет выполнять работу по наведению прицела и поиску объектов за вас. Это хорошие новости.

Плохая новость заключается в том, что многие владельцы были разочарованы, потому что они сталкиваются с трудностями, просто пройдя процедуру настройки, большую часть которой приходится делать в темноте.

На самом деле мой редактор на SPACE.com попал в эту ловушку. Будучи случайным наблюдателем за ночным небом, которому нравится показывать друзьям и родственникам их первые близкие взгляды на Луну или уносить их взглядом на кольца Сатурна, он безмерно наслаждался своим простым компактным 3-дюймовым телескопом. Затем он перешел к действительно тяжелому и сложному 8-дюймовому интеллектуальному телескопу с GPS-управлением, которому требовался небольшой ящик для инструментов, чтобы нести все дополнительные окуляры и другие аксессуары. Поскольку он был очень занятым человеком, у которого было мало времени на установку сложного оборудования, его раздражали все движущиеся части и инструкции.Он признается, что никогда не понимал, как управлять этой штукой, поэтому продал ее и снова получил огромное удовольствие от своего простого 3-дюймового телескопа.

Итог: если вы нетерпеливы или не разбираетесь в компьютерах, умный прицел, вероятно, не для вас. Но как только у вас появится некоторый опыт использования простого телескопа и вы готовы потратить немало времени и денег, умный телескоп может помочь вам относительно легко найти непонятные и полезные цели.

.

Как пользоваться своим новым телескопом: советы для начинающих наблюдателей за небесами

На протяжении многих лет, когда я разговаривал со многими другими астрономами-любителями об их интересе к небу, большинство из них говорили, что это может быть прослежено до получения их первого телескопа на Рождество.

Поскольку зимние каникулы остались позади, возможно, вы попали в эту категорию. В этом случае внимательно прочтите эту статью, поскольку сейчас вы находитесь на очень важном перекрестке.

Хотя верно то, что многие были увлечены наблюдением за небом на всю жизнь, наблюдая за чудесами ночного неба через свой первый телескоп, верно также и то, что у многих других первоначальный энтузиазм к астрономии сильно ослабил их первый телескоп - особенно если они не знали, как правильно им пользоваться, и любое первоначальное удовольствие вскоре перерастет в разочарование.

Итак, сейчас подходящее время, чтобы поговорить о том, как лучше всего использовать преимущества вашего нового инструмента.

Изучите свой путь вокруг

Прежде всего, если вы еще этого не сделали, я бы вложил деньги в пару хороших книг о звездах и созвездиях. Как однажды написал покойный Джордж Лови (1939–1993), давний обозреватель журнала Sky & Telescope: «Сначала потратьте некоторое время на изучение неба с помощью своей личной оптики - заданной природы, заложенной в вашей голове."[События Skywatching за февраль 2012 г.]

Тьерри Лего - астроном-любитель. (Изображение предоставлено Тьерри Лего)

Если вы еще не открыли коробку, в которой находится ваш телескоп, хорошо! За 45 лет личных наблюдений и Обучая многих других, я считаю, что вы не должны спешить на улицу с телескопом, даже не зная, что находится в небе или на что смотреть. Это мало чем отличается от покупки катамарана, если вы никогда раньше не ходили в плавание.

Когда вы наконец начинаете настраивая свой телескоп, найдите время, которое потребуется, чтобы изучить его использование и работу.Убедитесь, что вы собрали все очень аккуратно. Вначале потренируйтесь целиться и фокусировать свой новый инструмент не на ночном небе, а на дневных земных объектах. Эти дневные цели не только яркие и легко различимые, но, в отличие от объектов ночного неба, они не будут ускользать из вашего поля зрения из-за вращения Земли.

Ваш новый инструмент рекламировался производителем как многообещающий "захватывающий вид" Луны или колец Сатурна при увеличении, скажем, в 500 или более раз? К сожалению, слишком многие непосвященные любители «довольны властью» (можно ли назвать эту болезнь « poweritis ?»).Высокая мощность снижает яркость изображения, а также усиливает неустойчивость деталей. [Видео: Типы телескопов - что вам подходит?]

Итак, всегда помните как общее практическое правило: максимальное увеличение для любого телескопа составляет 50 крат на дюйм апертуры. Если у вас, например, 6-дюймовый отражатель, мощность в 300 единиц - это максимальная мощность, на которую вы должны когда-либо пытаться пойти; максимум для 3-дюймового рефрактора должен быть 150-кратным.

«Погодите-ка, - можете возразить вы, - у моего телескопа есть специальная линза Барлоу, которая, как обещает производитель, удвоит или даже утроит увеличение моего окуляра.«

Достаточно верно. Фактически, вышеупомянутое увеличение в 500 единиц, вероятно, достигается за счет установки окуляра наивысшего увеличения прицела с той же самой линзой Барлоу (рассеивающая линза, названная в честь ее создателя, английского инженера Питера Барлоу), что в конечном итоге приведет к в тусклом, невозможно нечетком изображении.

Небольшой урок о мощности

Если вы новичок, вам нужно понимать, что использование линзы Барлоу похоже на увеличение фотографии. Негатив - как изображение телескопа - содержит лишь столько деталей, которые можно разглядеть только до того, как все, что вы увидите, будет пушистым!

Итак, если вы приобрели 3-дюймовый телескоп - даже если он наделен идеальной оптикой - требование 500- мощность более в три раза превышает предел наиболее практичного увеличения, которое он может обеспечить.

По правде говоря, вы, вероятно, будете удивлены, обнаружив, что ваши самые приятные виды с вашего нового инструмента будут происходить при гораздо меньшем увеличении. Фактически, малое увеличение делает телескоп намного более удобным в обращении, и если ваша опора телескопа или штатив немного шатаются, по крайней мере, меньшее увеличение не будет так сильно увеличивать "дрожание".

Лично я всегда чувствовал, что самые приятные виды с помощью вашего прицела будут иметь половину максимально возможного увеличения. Итак, для этого 6-дюймового телескопа используйте 150-кратное увеличение, а для 3-дюймового телескопа - 75-кратное увеличение.

Еще одна вещь, о которой следует упомянуть, касается наблюдения за солнцем. Некоторые телескопы для универмагов - особенно импортные - могут иметь темное стекло, предназначенное для ввинчивания в окуляр прицела.

Предположительно, этот фильтр будет использоваться для просмотра солнца. Если в вашем телескопе было такое устройство, немедленно выбросьте его!

К сожалению, если направить ваш телескоп на солнце, его свет и тепло значительно усиливаются, когда они достигают вашего окуляра.Таким образом, существует постоянная угроза того, что темное стекло нагреется до точки, при которой оно внезапно треснет. Если ваш глаз смотрит в окуляр в это время, у вас, вероятно, не будет достаточно времени, чтобы отвернуться. Конечным результатом может быть частичная или полная слепота . Никогда и никогда не смотрите прямо на солнце в телескоп. [Объяснение 10 наиболее популярных заблуждений при наблюдении за небом]

Если вы все же хотите наблюдать за солнцем, единственный способ сделать это - спроецировать его увеличенное изображение на белую карту или экран.

Что там наверху?

26 февраля 2012 года Луна будет близко к планетам Венере и Юпитеру. (Изображение предоставлено: Starry Night Software)

Так что же там посмотреть? Наверное, самый интересный объект - Луна. Он яркий, легко обнаруживается и наполнен интересными деталями.

Несмотря на ее невероятное сияние, Венера сейчас немного разочаровывает, так как она будет выглядеть просто как яркое пятно света. Ситуация изменится в ближайшие недели, поскольку она будет увеличиваться в размерах и будет имитировать меняющиеся фазы луны, наполовину освещенная в конце марта, а затем в виде утончающегося полумесяца в апреле и мае.

Юпитер высоко и ослепляет в южном небе с наступлением темноты, и его безошибочно узнать; его четыре ярких луны - постоянно меняющаяся цель даже в бинокль.

Другая цель - Марс, который в средние и поздние вечерние часы проявляется в виде яркой звезды огненного цвета на восточном небе, а теперь приближается к Земле и становится все ярче с каждой ночью.

Вскоре после полуночи в небе с востока на юго-восток поднимается планета Сатурн (чьи знаменитые кольца можно распознать при увеличении до 30 крат).

Яркая звездная сцена на южном небе в ранние вечерние часы содержит бесчисленное количество удовольствий, в том числе звездные скопления Плеяд и Гиады и Большую туманность Ориона. Действительно, есть целая вселенная звезд - двойных, множественных и очень красивых - а также других туманностей и галактик, которые вы можете исследовать. Выбор практически неисчерпаем.

Добро пожаловать в клуб!

И в качестве последнего совета, постарайтесь связаться с местным астрономическим клубом.Вы, вероятно, сможете найти ближайший к вам, посетив веб-сайт Астрономической лиги (AL) и нажав «Сообщества-члены». AL, которая на сегодняшний день является крупнейшей национальной организацией астрономов-любителей, состоит из множества местных любительских астрономических клубов и групп, насчитывающих тысячи человек.

Посещая собрания местного клуба, вы познакомитесь с рядом других наблюдателей за небом, которые могут дать вам ценный совет. Если у вас есть телескоп, но у вас возникли проблемы с ним, нет лучшего места, чем отправиться в астрономический клуб, члены которого могут предложить помощь и полезные советы.Кроме того, вы также найдете дух товарищества и возможность проводить время с другими людьми из разных слоев общества, которые все разделяют любовь к ночному небу.

Итак, удачи и наслаждайтесь новым телескопом!

Джо Рао работает инструктором и приглашенным лектором в планетарии Хайдена в Нью-Йорке. Он пишет об астрономии для The New York Times и других изданий, а также является метеорологом перед камерой для News 12 Westchester, NY

.

Чтобы увидеть свет, нужно использовать несколько телескопов


Space Science News home

Чтобы увидеть свет, нужно использовать несколько телескопов

Зачем нужны разные типы телескопов, чтобы смотреть в космос

Feature Story: NASA NASA Science News представляет «Feature Stories», где вы можете расслабиться, расслабиться и насладиться подробным обзором текущих исследований (а иногда и просто забавной историей). 20 апреля 1999 г. : Изучая электромагнитное излучение таких объектов, как звезды, галактики и черные дыры, астрономы надеются прийти к лучшему пониманию Вселенной. Хотя многие астрономические головоломки можно решить только путем сравнения изображений с разными длинами волн, телескопы предназначены только для обнаружения определенной части электромагнитного спектра. Поэтому астрономы часто используют изображения с нескольких разных телескопов для изучения небесных явлений. Ниже показана галактика Млечный Путь, видимая с помощью радио-, инфракрасных, оптических, рентгеновских и гамма-телескопов.

Многоволновая галактика Млечный Путь


радио

инфракрасный

наглядный

Рентген

гамма-лучи

Телескопы разных типов обычно не снимают одновременные показания. Пространство - это динамическая система, поэтому изображение, сделанное в одно время, не обязательно является точным эквивалентом изображения того же явления, сделанного в более позднее время. И часто у одного вида телескопа едва хватает времени, чтобы наблюдать чрезвычайно короткоживущие явления, такие как гамма-всплески.К тому времени, как другие телескопы указывают на объект, он становится слишком тусклым, чтобы его можно было обнаружить.

Так почему же ученые не создали телескоп, предназначенный для того, чтобы смотреть на все сразу?

«Природа определила конструкцию наших телескопов, - говорит доктор Мартин Вайскопф, астрофизик из Центра космических полетов им. Маршалла НАСА.

Разные длины волн для разных энергий создают разные инструментальные потребности. Это приводит к разным, несовместимым устройствам обнаружения.

Справа : Электромагнитный спектр. Радио имеет длинные волны и низкие энергии, тогда как гамма-лучи имеют очень короткие длины волн и высокие энергии.

Телескопы основаны на взаимодействии энергии и материи. Атомная материя, из которой состоит телескоп, должна каким-то образом интерпретировать энергию, излучаемую астрономическими объектами. Эта энергия находится в форме электромагнитных волн. Хотя первый телескоп был создан 400 лет назад, у нас не было полного представления об электромагнитном спектре до начала этого столетия.По мере того, как наши знания физики улучшаются, ученые могут создавать телескопы все более совершенного качества. Но по мере того, как технологии развиваются и становятся все более специализированными, различия между конструкциями телескопов становятся более заметными

Развитие телескопов

Большая часть Вселенной невидима для нас, потому что мы видим только видимую световую часть электромагнитного спектра. Когда большинство людей думают о телескопах, они представляют собой телескопы в видимом свете или оптические телескопы.

Когда в 1570-х годах появился первый оптический телескоп, его конструкция была простой - одна вогнутая и одна выпуклая линзы помещались внутри трубы. Трубка выполняла роль приемника или «легкого ведра». Линзы искривляли или преломляли свет, когда он проходил через стекло, в результате чего сцена казалась в 3-4 раза больше. Галилей усовершенствовал конструкцию и к 1609 году разработал рефракторный телескоп с 20-кратным увеличением. Галилей прославил телескоп, когда он открыл долины и горы Луны и заметил четыре спутника Юпитера.

Слева : Галилео Галилей (1564–1642), итальянский астроном, математик и физик.

Стеклянные линзы в телескопе Галилео были не очень четкими - они были полны маленьких пузырьков и имели зеленоватый оттенок из-за содержания железа в стекле. Кроме того, форма стеклянных линз делала поле зрения очень размытым.

Увеличение телескопа Галилея можно было улучшить только за счет фокусировки света дальше за основной линзой, что привело к получению более длинных и длинных телескопов.Но однажды

телескопы достигли 140 футов в длину, они стали практически бесполезны для наблюдений. Было невозможно правильно выровнять линзы на такой большой длине. Для более длинных телескопов также требовались линзы большего размера, и после того, как линза достигала 1 метра (3,28 фута) в диаметре, она деформировалась, провисая под собственным весом.

Справа : 150 футов Иоганна Гевелия. телескоп (Machina Coelestis, 1673). Перепечатано с разрешения Королевского астрономического общества в Лондоне.

Исаак Ньютон изобрел первый телескоп-рефлектор в 1671 году.Используя изогнутое зеркало для отражения и фокусировки света внутри трубы, он смог значительно уменьшить длину телескопа. Отражающий телескоп решил другую проблему, присущую преломляющему телескопу: хроматическую аберрацию.

В 1672, Ньютон

описал, как белый свет на самом деле представляет собой смесь цветного света. Каждый цвет имеет свою степень преломления, поэтому изогнутые линзы разделяют белый свет на цвета спектра. Эта хроматическая аберрация привела к тому, что центральные изображения в преломляющих телескопах были окружены кольцами разных цветов.Планеты, видимые в преломляющий телескоп, кажутся окруженными радугой.

Слева : сэр Исаак Ньютон (1642-1727), английский математик и физик.

К 1730 году телескоп-рефлектор Ньютона приобрел популярность в научном сообществе. Даже сегодня большие оптические телескопы стоят

штук. основанный на основной конструкции Ньютона. Еще одним преимуществом телескопа-рефлектора Ньютона является то, что его также можно использовать для изучения ультрафиолетового и инфракрасного света. Космический телескоп Хаббла, известный своими потрясающими оптическими изображениями Вселенной, также работает в ультрафиолетовой и инфракрасной частях спектра.

Но только в 1930-х годах астрономы даже начали искать другие части электромагнитного спектра. Карл Янски случайно обнаружил галактическое излучение радиоволн в 1933 году. Работая в Bell Telephone Laboratories, Янски пытался найти причину коротковолновых радиопомех в трансатлантических коммуникациях. Создав вращающийся радиотелескоп, чтобы посмотреть на

На горизонте он в конце концов обнаружил, что большая часть статического электричества возникает из-за шума зажигания двигателя и далеких гроз.Но Янский также обнаружил, что некоторый радиошум исходит из центра Галактики Млечный Путь.

Слева : «Антенна Янского» не очень похожа на современные антенны, то есть телевизионные антенны или спутниковые тарелки, потому что она была разработана для приема коротковолновых сигналов, идущих за горизонт.

Подобно оптическим телескопам, радиотелескопы имеют отражатели и приемники. Большинство радиотелескопов должны быть большими, чтобы работать с более длинными волнами радио и более низкими энергиями.Разрешение также имеет значение:

низкочастотные радиоволны были бы несфокусированными и нечеткими в меньших телескопах. Радиотелескопы также должны быть большими, чтобы преодолевать радиошум или «снег», который естественным образом возникает в радиоприемниках. Мы также создаем большое количество шума на Земле, поэтому меньшие телескопы будут терять некоторые астрономические радиосигналы из-за ежедневного воспроизведения рок-музыки, телевизионных передач и звонков по сотовым телефонам. Примером современного радиотелескопа является The Very Large Array в Нью-Мексико (справа), состоящий из 27 антенн, соединенных электронным способом, что дает разрешение антенны в 36 километров (22 мили) в поперечнике.

Радиотелескопы и оптические телескопы можно использовать на Земле, но некоторая разрешающая способность теряется из-за атмосферы Земли. Наблюдая с другой стороны неба, космический телескоп Хаббла позволяет астрономам видеть Вселенную без искажений и фильтрации, которые возникают при прохождении света через атмосферу Земли.

Атмосфера Земли сильнее влияет на инфракрасный и ультрафиолетовый свет. Поэтому их телескопы всегда должны располагаться высоко над землей или в космосе.

Инфракрасные телескопы размещены на вершинах гор, далеко над низко расположенным водяным паром, который мешает инфракрасному свету.

Слева : 3,0-метровый телескоп инфракрасного телескопа НАСА на вершине Мауна-Кеа, Гавайи. Фото любезно предоставлено Эрни Мастроянни.

Ультрафиолетовые телескопы необходимо размещать даже выше, чем инфракрасные телескопы. Озоновый слой стратосферы Земли, расположенный на высоте от 20 до 40 километров над поверхностью Земли, блокирует УФ-волны с длиной волны короче 300 нанометров.К 1940-м годам ученые запускали ракеты с элементарными УФ-детекторами на борту.

Атмосфера Земли рассеивает или поглощает высокоэнергетическое излучение, защищая нас от разрушительного воздействия ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-лучей. Атмосфера настолько хороша, что телескопы, предназначенные для обнаружения этих участков электромагнитного спектра, приходится размещать за пределами атмосферы.

Исследования астрономических объектов в рентгеновских и гамма-лучах высоких энергий начались в начале 1960-х годов.Хотя высотные воздушные шары и ракеты могут предоставлять данные о рентгеновских и гамма-лучах, наилучшие результаты получаются от спутников, находящихся полностью за пределами земной атмосферы. Первый рентгеновский телескоп НАСА был запущен из Кении 12 декабря 1970 года. Поскольку эта дата была 7-й годовщиной независимости Кении, спутник был назван Ухуру (суахили означает «свобода»).

Слева : Рентгеновские лучи могут отражаться с помощью комбинации параболоидальных зеркал и гиперболоидальных зеркал. Это расположение зеркал в рентгеновской обсерватории Чандра, запуск которой запланирован на июль 1999 года.

Зеркала рентгеновских телескопов покрыты золотом или другими металлами; Например, зеркала Ухуру были покрыты бериллием. Зеркала имеют малые углы отражения, потому что рентгеновские лучи настолько короткие, что отражаются только под углами, почти параллельными самим лучам. При более крутых углах зеркала лучи не будут отражаться - вместо этого они будут проникать в зеркало, как пуля, врезающаяся в стену.

Поскольку гамма-лучи даже короче рентгеновских лучей, невозможно предотвратить их прохождение через детектор.Поскольку зеркала не могут использоваться для фокусировки гамма-лучей, пришлось разработать метод косвенного обнаружения гамма-лучей.

Справа : Изображение кристаллического детектора гамма-излучения. Электроны, испускаемые гамма-лучами, действуют как триггер срабатывания сигнализации, позволяя детектору узнать, когда гамма-лучи проходят через него.

Американский физик Артур Холли Комптон обнаружил, что гамма-лучи изгоняют электроны, когда они проходят через детектор. Современные детекторы гамма-излучения используют кристаллы или жидкости, которые активируются этими вытесненными электронами гамма-излучения, чтобы регистрировать проходящие гамма-лучи как вспышки света.Первый гамма-спутник Explorer XI был запущен в 1961 году, за год до смерти Комптона. Гамма-обсерватория Комптона, запущенная в 1991 году и все еще вращающаяся вокруг Земли, была названа в его честь.

Слева : Артур Холли Комптон (1892-1962) получил Нобелевскую премию по физике 1927 года за свою работу с гамма-лучами.

Физика 101

Большинство объектов испускают одновременно несколько частот энергии. Например, ваше тело светится в тепловом инфракрасном диапазоне вплоть до радио.Но чтобы получить астрономические данные о разных длинах волн, ученым приходится использовать несколько разных типов телескопов. Не существует «всеволнового» телескопа. Проблема с наличием одного телескопа, способного обнаруживать весь электромагнитный спектр, заключается в различиях в методах обнаружения.

«Телескопы разработаны с одной целью: создать устройство, которое взаимодействует с излучением, исходящим из космоса», - говорит доктор Тони Филлипс, радиоастроном, сейчас консультирующий веб-сайт Science @ NASA.

Волны различной длины по-разному взаимодействуют с веществом. Радиоволны отражаются от металла, сквозь который проходят рентгеновские лучи. Эти различия во взаимодействии материи и энергии привели к тому, что телескопы предназначены только для работы с очень специфическими длинами волн.

Справа : Мозаика различных астрономических явлений на разных длинах волн.

Филипс говорит, что телескопы, разработанные для разных частей электромагнитного спектра, часто сильно отличаются друг от друга.«Низкочастотные радиотелескопы сильно отличаются от микроволновых, хотя оба изучают радиочастоту спектра», - заявляет он. «А низкочастотные радиотелескопы не имеют ни малейшего сходства с рентгеновскими телескопами».

При существующих технологиях невозможно построить один телескоп, способный эффективно исследовать весь электромагнитный спектр. Ученые следуют установленным законам физики при создании телескопов, и всеволновой телескоп должен был бы нарушить эти законы.

«Это стена, которая удерживает нас от создания одного устройства для всего», - говорит Филлипс.

Поскольку в настоящее время невозможно создать всеволновый телескоп, следующий выбор - создать устройство, которое использует сразу несколько телескопов.

«Нам нужна рождественская елка», - говорит Вайскопф. «Нам нужна система, которая могла бы контролировать все выбросы одновременно». Подобранные телескопы можно было бы выровнять, чтобы одновременно смотреть на одно и то же. Устройство, содержащее все различные типы телескопов, обязательно должно быть спутником, чтобы можно было регистрировать рентгеновские и гамма-лучи.

Слева: Если бы всеволновой телескоп был создан, он был бы в списке желаний как профессиональных, так и любительских наблюдателей. На дереве планеты представлены в порядке их расстояния от Солнца (вверху).

Несколько многоволновых обсерваторий уже работали - Skylab, Solar Maximum Mission и Solar и гелиосферная обсерватория (SOHO). В частности, космическая станция Skylab считается хорошей моделью для проведения многоволновых исследований в космосе.Запущенный в 1973 году, Skylab имел восемь скоординированных телескопов, расположенных на его держателе телескопа Apollo (ATM). Восемь телескопов изучали спектр Солнца от рентгеновских лучей почти до инфракрасных, все с очень высоким разрешением. Skylab также координировался с наземными астрономами.

Всякий раз, когда наземные наблюдатели обнаруживали активные солнечные протуберанцы, вспышки или выбросы массы, они уведомляли астронавтов, которые затем наводили свои телескопы, чтобы зафиксировать событие.

Справа : космическая станция Skylab на орбите Земли в 1973 году.

По словам Вайскопфа, сегодня при разработке этого типа технологий существует двоякая проблема. Деньги - самое непосредственное препятствие. Только создание высококачественного комбинированного оптического и рентгеновского телескопа обойдется в несколько миллиардов долларов.

Сложнее бороться с социальным мировоззрением ученых. Ученых часто обучают специализироваться; изучать только один сегмент электромагнитного спектра. Следовательно, у нас много рентгеновских астрономов, радиоастрономов и так далее, и меньше ученых следует многоволновому подходу.Оборудование и инструменты созданы для изучения только отдельных частей спектра, а не явлений в целом. Например, нет инструментов, предназначенных только для изучения шаровых скоплений.

Филлипс согласен с тем, что в научном сообществе преобладает специализация по длинам волн, но он считает, что это отношение меняется. Вплоть до последних тридцати лет многие астрономы построили свои собственные телескопы, сосредоточив тем самым все свое внимание на одной части спектра. Сегодня инженеры создают телескопы на основе того, что хотят изучать астрономы.Поскольку астрономы больше не строят телескопы, они охотнее смотрят на другие длины волн.

«Астрономы теперь становятся более грамотными в многоволновой среде, чтобы решать астрофизические головоломки», - говорит Филлипс.

Поскольку специализированные телескопы так хорошо разработаны и все еще активно поддерживаются учеными, наиболее логичным подходом было бы согласование уже существующих телескопов. Это произошло недавно из-за аварии со спутниковым оборудованием.Гамма-обсерватория Комптона (слева) однажды хранила данные на своих спутниковых магнитофонах и сбрасывала данные о гамма-всплесках на наземные станции несколько раз в день. Однако в 1992 году магнитофоны вышли из строя. Поскольку не было возможности сохранить данные, их нужно было передать немедленно. Яркой стороной этой аварии было то, что эта мгновенная передача информации позволила другим типам телескопов получать немедленные предупреждения о всплеске в реальном времени. 23 января 1999 г. роботизированные телескопы гамма-излучения и видимого света координировали наблюдение гамма-всплеска.Когда был обнаружен гамма-всплеск, GRO быстро разослала информацию через Интернет. Роботизированный эксперимент по оптическому поиску переходных процессов (ROTSE), видимый свет

телескоп использовал эту информацию, чтобы зафиксировать вспышку через 22 секунды после ее начала. Это позволило ученым впервые увидеть взрыв гамма-всплеска в видимой части спектра.

Справа : Роботизированный и оптический поисковый эксперимент (ROTSE), проводимый Карлом Акерлоффом из Мичиганского университета.

«Вы хотите спросить:« Почему все не поступали так с самого начала? »- усмехается Вайскопф. «Это потому, что каждый сел в свои машины и начал водить, а многие просто следовали за машинами впереди них».

Такие случайные события, как сбой на магнитной ленте GRO, часто открывают новые взгляды на старую науку, заставляя ученых переосмысливать идеи, которые ранее считались само собой разумеющимися.

Хотя Филлипс говорит, что всеволновый телескоп в настоящее время не является темой серьезного обсуждения в научном сообществе, спутники с скоординированными телескопами в прошлом работали хорошо.Возможно, успех Skylab и других многоволновых обсерваторий в сочетании со счастливой аварией GRO вдохновит на новые и революционные идеи о телескопах.


Присоединяйтесь к нашему растущему списку подписчиков - подпишитесь на нашу экспресс-доставку новостей , и вы будете получать сообщение по электронной почте каждый раз, когда мы публикуем новую историю !!!


Другие статьи о возможностях


вернуться на главную страницу Новости космической науки

Автор: Лесли Маллен
Куратор: Линда Портер
Официальное лицо НАСА: Грегори С.Уилсон

.

Смотрите также