Alapjai csillagászat
Teleszkópok eltérőek - Optikai (általános asztrofizikai célokra, coronagraph, teleszkópok megfigyelése műholdas), rádió teleszkópok, infravörös, neutrínó, X-ray. Mert ezek teljes sokféleségében, a teleszkópok, figyelembe elektromágneses sugárzás, megoldására két fő feladata van:
- 1) létrehozásához éles képet lehetséges, és ha a vizuális megfigyelések, növeli a szögtávolságban objektumok közötti (csillagok, galaxisok és m. N.)
- 2) gyűjteni annyi fényenergia lehetséges, hogy növelje a világítja meg a tárgyakat a képen.
Teleszkóp - és a készülék típusa.
Párhuzamos fénysugarak (pl csillag) beleesik a lencsét. Objektív épít egy képet a fókuszsíkra. Fénysugarak párhuzamosak a fő optikai tengelyre fognak összpontosítani F, amely abban rejlik, ezen a tengelyen. További fénysugarak gyűjtik közel a hangsúly - magasabb vagy alacsonyabb. Ez a kép egy szemlencse mérlegeli egy megfigyelő. Az átmérője a bemeneti és kimeneti gerendák nagyban különböznek (a frontlencse átmérője, és a kimeneti - a lencse átmérőjének kép, beépített szemlencse). A teleszkópot beállítva minden fényt összegyűjtjük a lencse beleesik a tanuló a megfigyelő.
Ebben az esetben az erősítés arányos a tér a lencse átmérőjének és a tanuló. ez az összeg több tízezer alkalommal a nagy távcsövek. Ez megoldja az egyik fő feladata a teleszkóp - gyűjteni több fény a megfigyelt tárgy. Amikor a fotográfiai teleszkóp - astrograph, akkor növeli a megvilágítás a fényképészeti lemez. A második teleszkóp cél -, hogy növelje a szög, ahol a megfigyelő látja a tárgyat. Az a képesség, hogy növelje a szög a teleszkóp növekedése jellemezte. Ez megegyezik a gyújtótávolság a szemlencse F és f. Első teleszkóp elején jelentek meg a XVII században. A történelem a távcső. Az első teleszkóp épült 1609-ben az olasz csillagász Galileo Galilei. Teleszkóp szerény méretű (csőhossz 1245 mm, átmérő 53 mm objektív, a szemlencse 25 dioptria), tökéletlen optikai rendszer és a 30-szeres nagyítással. Azt hagyjuk, hogy egy egész sor figyelemre méltó felfedezés (a Vénusz fázisait, a hegyek a Holdon, a Jupiter holdjait, a foltok a Nap, a csillagok a Tejúton). Nagyon gyenge képminőség az első teleszkóp készült látszerészek keresni megoldást erre a problémára. Azt találtuk, hogy a növekedés gyújtótávolság jelentősen javítja a képminőséget.
Galileo teleszkópok (Museum of History of Science, Firenze). Két távcsövek szerelt múzeum stand közepén matricák törött lencse az első Galileo teleszkópja.
Hevelius teleszkóp. Teleszkóp Hevelius volt hossza 50 m, és a rendszer a kötelek felfüggeszthető a pólus. Teleszkóp Ozu hosszú volt a 98 méter. Nem volt cső lencse található a pole a parttól mintegy 100 méterre a szemlencse, amely birtokában van a kezében a megfigyelő (az úgynevezett levegő teleszkóp). Figyeljük meg egy távcső nagyon kényelmetlen volt. Oz nem tett felfedezés. Christian Huygens, megfigyelése egy 64 méteres levegő teleszkóp nyitott Szaturnusz gyűrű és a műholdas - Titán és szalagfűrész Jupiter meghajtót. Egy másik jelentős csillagász az idő, Zhan Kassini segítségével emelők teleszkóp felfedezte a négy Saturn (Iapetus, Rhea, Dione, Tethys), a különbség a Szaturnusz gyűrűi (Cassini részlege), „tenger” és a sarki sapkák a Marson. 1663-ban, Gregory létrehozott egy új rendszer, a reflektor teleszkóp. Gregory először javasolta, hogy használni, hanem a lencse tükör a távcső. A fő lencsetorzításokat lencse - kromatikus - teljesen hiányzik a tükör teleszkóp.
A világ első tükrös távcsővel.
Az első visszaverő teleszkóp épült Isaakom Nyutonom 1668-ban. Rendszer, amelyen épült, az úgynevezett „Newton rendszer.” Teleszkóp hossza 15 cm.
Schmidt távcső-Kassergena (lásd. A jobb oldali kép) nagyon népszerű amatőr csillagászok. 1672 Cassegrain javasolt rendszer a két tükör rendszer, hamarosan a legnépszerűbb. Az első tükör volt parabolikus, a második vette formájában konvex hiperboloid, és elé van helyezve, a fókuszpont az első. Jelenleg szinte minden teleszkóp tükörben. Először tükröket fémből üres. Most már üvegből, majd alkalmazni a felületére egy vékony ezüstréteget (főleg amatőrök), vagy alumínium, amely lerakódik vákuumban.
Telescope. Cake - egy közös projekt a California Institute of Technology és a University of California. A világ legnagyobb tükrös távcsővel őket. Keck átmérője 10 m és tárolni a Hawaii-szigeteken. Magyarországon a Kaukázusban működő teleszkóp BTA 6 m.
Az optikai távcső tartalmazzák, mindenekelőtt, refraktorok és reflektorok. A nagy része az elemi refraktor - Lens - lentikuláris lencse elé szerelt távcső. A lencse összegyűjti a fényt. Minél nagyobb a lencse D méret, annál több fényt gyűjt a távcső, annál több halvány források találhatók nekik. Annak elkerülése érdekében, a kromatikus aberrációt, lencse lencsék teszik az összetett. Olyan esetekben azonban, amikor szükség van rá, hogy minimalizáljuk disszipáció a rendszerben, és van, hogy egyetlen objektívvel. A távolság a lencse és a fő hangsúly az úgynevezett elsődleges gyújtótávolság F. A legnagyobb refraktor a világon, amely a Yerkes Obszervatórium az USA-ban, egy lencse átmérője 1 m. Az objektív nagy átmérőjű lenne túl nehéz és bonyolult gyártani.
Refraktor Yerkes Obszervatórium az Egyesült Államokban.
A fő eleme a reflektor tükör - a fényvisszaverő felülete gömb alakú, parabola vagy hiperbola alakú. Általában azt üvegből vagy kvarcból üres kör alakú, majd borított fényvisszaverő réteggel (vékony réteg ezüst vagy alumínium). egy felületi pontosságát a tükör, azaz maximálisan megengedhető eltérés az előre meghatározott alakban, attól függ, hogy a hullámhossz a fény, amely működik a tükör. A pontosság jobb, mint a # 955; / 8. Például, egy tükör, amely a látható fény (hullámhossz # 955; = 0,5 mikron) kell pontossággal 0,06 mikron (0,00006 mm). Szembenézni a megfigyelő szeme optikai rendszer neve a szemlencse. A legegyszerűbb esetben, a szemlencse állhat egyetlen pozitív lencse (ebben az esetben, akkor egy erős kromatikus aberráció torz kép). A legfontosabb jellemzői a teleszkóp (azon túlmenően, hogy az optikai rendszer a lencse átmérője, és fókusztávolság) vannak átható ereje, a felbontóképesség, a nyílás és a szögletes nagyítással. Az átható ereje a távcső jellemzi határmagnitudó m a leghalványabb csillag látható az eszköz a legjobb körülmények között a megfigyelés. Ilyen alkalmazásokhoz, a behatoló teljesítmény meghatározható az alábbi képlet szerint: m = 2,1 + 5 lgD, ahol D - lencse átmérőjének milliméterben.
Felbontás - A legkisebb szög két csillag, hogy látható külön-külön. Ha szabad szemmel meg tudja különböztetni a két csillag, legalább 2 „szögletes távolság, a távcső csökkentheti ezt a határt # 915; időben. Megkötés a maximális növekedést ró diffrakciós jelenség - a hajlítási fényhullámok lencse élek. Mivel a diffrakciós kép helyett pontot kapott a gyűrű. Mert látható hullámhossz esetén # 955; = 550 nm-en egy távcső átmérőjű D = 1 m elméleti szögfelbontás egyenlő # 948; = 0.1 „A gyakorlatban a szögfelbontással nagy teleszkópok korlátozza légköri jitter. Amikor fotográfiai megfigyelések képfelbontás mindig korlátozza a Föld légkörébe és vezető hibákat, és nincs jobb, mint a 0.3.” Ha megfigyeljük a szem annak a ténynek köszönhető, hogy az ember megpróbálja elkapni, amikor viszonylag nyugodt légkörben (mindössze néhány másodperc), a felbontás teleszkópok D átmérője nagyobb, mint 2 m, lehet közel van az elméleti érték. Tekinthető jó távcső gyűjt több mint 50% -át a sugárzás egy kört 0.5”.
Távcső vizuális megfigyelések jellegzetes relatív apertúra 1/10 vagy kevesebb. Modern távcsövek ez egyenlő 1/4 és így tovább. A gyakran használt helyett a nyílás koncepció luminozitás egyenlő (D / F) 2. Aperture jellemzi a megvilágítás által létrehozott objektív a fókuszsíkra.
Relatív teleszkóp fókusztávolság (jelzi invertált betűvel) a reciproka a relatív apertúra: = F / D. fényképezés, ez az érték gyakran hívjuk membrán. Szög nagyítás (vagy növekedés) azt mutatja, hogy hány alkalommal a szög, ahol az objektum láthatóvá a távcsövön keresztül, több mint vizuális megfigyeléssel. A növekedés egyenlő a gyújtótávolság a lencse és a szemlencse: # 915; = Fob / fok. A fényképek okozta torzítás hibák az optikai rendszer, az úgynevezett rendellenességeket. Aberráció optikai rendszerek fizikai és geometriai. Fizikai aberráció - kromatikus. Geometriai aberrációk - gömb, kóma, asztigmatizmus, görbületet és a torzítást.
A kromatikus aberráció teremt szivárvány halo a csillag körül. Színhiba közös minden fénytörő optikai eszközök. Ez felmerül annak a ténynek köszönhető, hogy a törésmutatója a közeg függ a fény hullámhossza. Kék sugarak eltérített erősebb vörös lencse és ezáltal a fókusz pozícióját a gerendák különböző hullámhosszúságú nem esik egybe. Ennek eredményeként, a csillag kép néz ki, mint egy sor szivárvány gyűrű. Már az első Galileo teleszkópja is erős a kromatikus aberrációt. Az első, aki úgy döntött, hogy „megszabaduljon” a kromatikus aberráció volt Newton. Először is, úgy döntött, hogy próbálja ki a távcső két lencse, amely negatív és pozitív optikai teljesítmény, de nem tudta, hogy megteremtse a távcső, mentes a kromatikus aberrációt. Ezért Newton elkezdte teleszkópok homorú tükrök. Csak 1747-ben, Euler bizonyult matematikailag objektív létezését, amely két üveg meniscusok, mentes a kromatikus aberráció. Az optikai rendszer, amelyben színhiba korrigálva van a lencsék üvegből különböző törésmutatójú nevezzük akromatikus. Színhiba teljesen hiányzik a tükör rendszerben. A szférikus aberráció miatt előfordul, hogy az a tény, hogy a fénysugarak párhuzamosak a fő optikai tengelye a lencse esik a gömb alakú felület a lencse vagy tükör, miután fénytörés vagy reflexió metszik egy ponton. Az élek a lencse az épület egy képet közelebb a lencse, és a központi rész - tovább. Az így kapott kép elmosódott fókuszsíkján kilátás. A refraktorhoz, együtt a nyíláshiba a színhiba eliminálódik kiválasztása lencsék. A tükör reflektorok adnak nem gömb alakúak, és parabola alakú. Egy olyan rendszer, amelyben a nyíláshiba korrigálásra kerül, az úgynevezett stigmás.
Gömb korrigálásra kerül elmélyültebb tükre parabola alakú.
Coma - tengelyen kívüli aberrációs társított meredeksége fénysugarak a forrástól az optikai tengelye a teleszkóp. Ezen a képen egy csillag formában van egy csepp vagy egy üstökös egy fényes magja és egy nagy farok - innen a név aberráció. A lineáris méretei a helyszínen kóma arányos a távolság a csillag az optikai tengely és a tér a lencse nyílás. Rendszer, mentesek a szférikus aberráció és a kóma által hívott aplanatikus.
Asztigmatizmus nyúlik a lényeg képet a kötőjel. Fénysugarak a tárgy, jön különböző síkokban nem összpontosít egy képsíkban. asztigmatikus képméret arányosan növekszik a tér a szögletes távolság a csillag középpontjában az optikai rendszer. Az optikai rendszer, amelyben a asztigmatizmus korrigáljuk, az úgynevezett anastigmatic. Végül a torzításoktól a torzítás a kép arányait. Kép egy csillag fog egy pontot, de ez a pont nem esik egybe a kép a csillag egy tökéletes távcsövet. Emiatt a tér a kép fog kinézni, mint egy párna, vagy hordóban. Optikai rendszerek, torzításmentes, az úgynevezett ortoszkópikus.
Párna és hordó torzítás. Bal mutatja torzításmentes képet. 1929 Bernhardt Schmidt távcső megoldotta a problémát létrehozásának mentes kóma és asztigmatizmus és miután egy nagy területen. A Schmidt-kamera konkáv szferikus tükör és egy Schmidt korrekciós lemezt, amely egy majdnem lapos optikai üveg, megfelelően retusált egyik oldalán. A központi része a lemez viselkedik, mint egy gyenge pozitív lencse, a külső része a lemez -, mint egy gyenge negatív lencse. Az ilyen optikai rendszerek nevezzük kamrák Schmidt vagy Schmidt.
Hogy megfigyeljük a fizikai korlátozásokra egy távcső. Mivel csillagok - nem abszolút értelemben, de van egy véges szögletes mérete (például, a Sun (R = 8729 # 7; 108 m) a távolság d = 10 db lesz látható szögben # 952; = R / d ≈ 6 8729 # 10-4 „), szükséges, hogy figyelembe kell venni a diffrakciós jelenség egy monokromatikus forrás hullámhosszú # 955; diffrakciós kör méretének
Ezen kívül van egy másik oka, hogy korlátozza a maximális felbontás a teleszkóp - rázza hangulatot. Ennek eredményeként, ha a kép nem ritkán jobb, mint 1”, ami sokkal magasabb szögméretek a diffrakciós kör. Sok megfigyelő (főleg régebbi) is jó eredményt a felbontása 2-3" . Azonban a mérete időátiagolt képet. Bármikor, a felbontás kevesebb lehet.
Mauna Kea Obszervatóriumok éjszaka. A legtöbb minőségi észrevételeit a Földön tartják magas Mauna Kea (4000 m tengerszint feletti magasságban) Hawaii. Űrteleszkóp mentes a befolyása a hangulat, és érhető el a diffrakciós határ. Az adaptív optikai rendszer nem rögzített, és megváltoztathatja az alakját alkotó felületek függően változik a tárgy képét. Így lehetőség van arra, hogy nagymértékben elnyomja a negatív hatásokat a Föld légkörébe. Ennek eredményeként tudjuk elérni nagyobb felbontású, és így az új adatok a megfigyelt objektum. A 70 éves a huszadik században kezdték használni a módszert Pötty interferometriában amely a statisztikai feldolgozása igen rövid behatás (0,01 mp), amelynek során a diffrakciós kép nem „maszatos” hangulat. Az első vevő képet a távcső feltalálója Galileo 1609-ben volt, a szem a megfigyelő. Azóta nem csak növeli a méretét a teleszkópok, hanem alapvetően megváltoztatta a képet vevők. A huszadik század elején kezdték használni a csillagászat fotografikus lemezek érzékenyek a különböző spektrális tartományokban. Aztán ott találták fotoelektron-sokszorozó cső (PMT), elektro-optikai konverterek (EOC).
Evolution paramétereinek a teleszkóp:
A modern távcsövek mint sugárzásvevő használni CCD. CCD áll, egy nagy számú (1000 x 1000 és több) a néhány mikron méretű félvezető érzékelő sejtek mindegyike, amelyben a sugárzás QUANTA kiadás díjak felhalmozódott bizonyos helyeken - a képelemek. A képek feldolgozása digitális formában a számítógép segítségével. A mátrix kell lehűteni hőmérsékleten -130 ° C-on Megfigyelések modern távcsövek tartanak különleges létesítményeket; míg az emberek az épületben teleszkópok nem kívánatos, hogy ne okozzanak szükségtelen rezgés és a hőáramlás. Bizonyos távcsövek átadhatja képeket közvetlenül internetezők. A modern tükrös távcsővel elsődleges tükör, mint a szabály, hogy van egy parabola vagy hiperbola alakú. Képesek képét kapjuk nemcsak optikai, hanem az infravörös és ultraibolya tartományban. Vannak mechanizmusok, hogy kompenzálja a jitter légkör - adaptív optikák és szemcsekép interferometria.
Öt méteres reflektor Palomar Obszervatórium. Photo készült hosszú expozíció, amely alatt a kupola a torony nyitott rés felé fordult, ami a hatását az átláthatóság. A Palomar Obszervatórium a tükrös lencse távcső Schmidt vizsgálta, amely több ezer térképek ábrázoló két szín az ég objektumok 21-én nagyságrendű. Öt méteres teleszkóp Palomar Obszervatórium a legrégebbi a világ legnagyobb teleszkópok.
Rendszer teleszkópok Very Large teleszkop.