Телескопи: історія відкриття та застосування

Телескопи. Вчитель фізики та математики : Осадча Альона Вкторівна

АСТРОНО́МІЯ (від астро… і ...номія) – наука, що досліджує будову та розвиток небесних тіл. АСТРОНО́МІЯ – одна з найдавніших наук на Землі, яка на сучасному етапі свого розвитку вивчає рух небес. об’єктів (планет, супутників планет, метеорів, комет та ін. тіл Сонячної системи; зір, квазарів та ін. об’єктів Всесвіту), їх систем (позасонячних планетних систем, скупчень зір, галактик і груп галактик) та Всесвіту в цілому. Вступ

Ще з давніх давен вабив людей своєю загадковістю та незвіданістю. Ось кілька причин, чому наші предки так прагнули вивчати небесні тіла: Практичні потреби:*Спостереження за рухом небесних тіл допомагало орієнтуватися в часі та просторі. Це було особливо важливо для землеробства, мореплавства та кочівництва.*Знання про рух Сонця, Місяця та зірок дозволяло передбачати зміни пір року, припливи та відпливи, що було життєво необхідним для виживання. Людська цікавість:*Природна цікавість та прагнення до пізнання нового завжди були притаманні людині.*Космос, з його безмежністю та загадковістю, був невичерпним джерелом для досліджень та відкриттів. Релігійні та міфологічні уявлення:*Небесні тіла часто ототожнювалися з богами та надприродними силами.*Вивчення космосу вважалося способом пізнати волю богів та розкрити таємниці світобудови. Філософські роздуми:*Космос надихав на роздуми про місце людини у Всесвіті, про природу буття та про вічність.*Спостереження за небесними тілами давало поштовх для розвитку філософських та наукових теорій. Варто відзначити, що давні астрономи зробили значний внесок у розвиток науки, заклавши основи для подальших досліджень космосу.

1цц1цц. Гіппарх (бл. 190 — 125 до н.е.)Один із найбільших астрономів стародавнього світу народився в Нікеї (Мала Азія). Значну частину свого життя провів на о. Родос, де в 160—125 до н.е. виконав переважну частину своїх робіт. З усіх творів Гіппарха до нас дійшов лише один — критичний коментар на поетичний опис зоряного неба, складений Аратом. Про інші його роботи відомо з «Альмагеста» Птолемея, який значною мірою спирався на його результати. Клавдій Птоломей (87-165)- Давньогрецький вчений, який Змоделюв видимі рухи Сонця, Місяця, планет і завдяки цьому зміг обчислити їхні положення серед зір на багато років наперед. Описав положення 1022 зірок і розділив їх на 48 сузір'їв. Його головна праця "Альмагест" ("Велика математична побудова астрономії в ХIII книгах") - енциклопедії астрономічних знань стародавніх. Створив геоцентричну систему світу. Перші свідчення про астрономію у Вавилоні почали знаходити у XIX столітті разом із іншими пам'ятками писемності, аналіз яких досі триває. Перші дослідники прийшли до висновку, що астрономія Месопотамії у III—II тисячолітті до н. е. була дуже розвиненою і зі значними здобутками. Великий давногрецький філософ і математик Піфагор у VІ ст. до н. е. висунув ідею, що Земля має форму кулі й «висить» у просторі, ні на що не спираючись. Галілео Галілей – вперше використав телескоп для спостереження за небесними світилами, відкрив зміну фаз Венери (підтвердження геліоцентричної системи світу), гори та кратери на Місяць, 4 супутники Юпітера та побачив зорі Молочного шляху. Галілей вважається батьком спостережної астрономії, оскільки він був одним із найперших, хто використав телескоп для спостереження небесних тіл, і зробив низку видатних астрономічних відкриттів. З історії астрономіїАстрономія — одна з найстарших наук, яка виникла з практичних потреб людства (передбачення періодичних явищ, відлік часу, визначення місця розташування на поверхні Землі тощо). Є докази, що ще доісторичні люди знали про основні явища, пов'язані зі сходом і заходом Сонця, Місяця і деяких зірок. Початок астрономія бере в глибині віків. Перші астрономічні відомості про зміну пір року, періодичність сонячних і місячних затемнень відомі ще більше 4 тисячоліть назад в Стародавньому Китаї. В цей же час астрономія дістає розвитку в країнах Ближнього Сходу і Єгипті.

1ццІсторія винекнення телескопів Телеско́п (заст. — далекогля́д) — прилад для спостереження віддалених об'єктів, був вперше сконструйований у 1608 році трьома винахідниками — Гансом Ліпперсгеєм, Захарієм Янсеном та Джейкобом Метьюсом. Значно вдосконалений Галілео Галілеєм у 1609 році. Найбільш ранні відомі робочі телескопи з'явилися 1608 року, їх створення приписують Гансу Ліпперсгею. Серед багатьох інших, які стверджували, що винайшли телескоп, були Захарія Янссен — голландський окулярний майстер з Мідделбургу, і Яків Метьюз з Алкмару. Конструкція цих ранніх заломлюючих телескопів складалася з опуклої лінзи об'єктива і увігнутого окуляра. Галілей використовував цю конструкцію в наступному році. Лоран Кассегрен у 1672 році описав конструкцію рефлектора з невеликим опуклим вторинним дзеркалом для відбиття світла через центральний отвір в головному дзеркаліУ 1611 році Іоганн Кеплер описав, як можна було б зробити телескоп з опуклою лінзою об'єктива і опуклою лінзою окулярау 1655 році астрономи, такі як Християн Гюйгенс будували потужні, але неповороткі телескопи Кеплера зі з'єднаними окулярами. Ганс Ліпперсгей є найбільш ранньою людиною, яка документально подала заявку на патент винаходу телескопа. Ахроматичні лінзи, які значно знижує колірні аберації в об'єктиві і дозволили зробити телескоп більш коротким і більш функціональним. Такий телескоп з'явився в 1733 році, його зробив Честер Мур Голл, але він не оприлюднив його. Джон Доллонд дізнався про винахід Голла і почав виготовляти телескопи і використовувати їх у комерційних цілях з 1758 року. Голландський телескоп 1624 рокуІсаак Ньютон. Isaac Newton(04.01.1643-31.03.1727 Важливими подіями в історії рефлекторних телескопів було створення Джоном Гедлі великих параболоїдальних дзеркал в 1721 році, процес сріблення дзеркал, введений Леоном Фуко в 1857 році. і прийняття довгострокового алюмінізованого покриття на рефлектор дзеркала в 1932 році. Майже всі великі оптичні дослідні телескопи, що використовуються сьогодні — рефлекторні. Епоха радіотелескопів (поряд з радіоастрономією) народилася з випадкового відкриття Карлом Янським космічного радіовипромінювання у 1931 році. У 20 столітті було розроблено багато видів телескопів, в широкому діапазоні довжин хвиль від радіо до гамма-променів. Йоганн (Ганс) Ліпперсгей Hans Lippershey (бл. 1570р.- вересень 1619)Картина 19-го століття. Галілео Галілей показує свій телескоп Леонардо Донато у 1609 р. Захарій Янсен. Zacharias Janssen (1585-1632)Микола Казанській. Йоганн Кеплер (1571-1630)Християн Гюйгенс. Christiaan Huygens (1629-1695)Галілео Галілей. Galileo di Vincenzo Bonaiuti de 'Galilei(1564-1642)Карл Янский (1905- 1950)Жан Берна́р Лео́н Фуко́ Jean Bernard Léon Foucault(1819-1868)Чарльз Мартін Голл. Charles Martin Hall (1863-1914 )

Оптичні телескопи. Принцип дії Збільшує блиск і видимий кутовий розмір об'єкта, тобто збільшує кількість світла, що приходить від небесного тіла (оптичне проникнення) і дає можливість дослідити дрібні деталі спостережуваного об'єкта (роздільна здатність). Збільшене зображення досліджуваного об'єкта спостерігається оком або фотографується.

Види телескопів. Рефрактори. Дзеркально-лінзовіРефлектори

Північний оптичний телескоп на Ла Пальмі. Метровий рефрактор Єркської обсерваторії. Фото 1921 року. Рефрактор у Вікісховищі

Telescopio de Canarias) — телескоп-рефлектор обсерваторії «Дель Рок де лос Мучачос» на Канарських островах (о. Пальма, . Лас Пальмас) в Іспанії. Телескоп має дзеркало діаметром 10,4 м, котре складається з 36 шестикутних сегментів, і передову технологію спостереження за космічними тілами. Став до ладу 24 липня 2009 р. і на той час був найбільшим у світі. Telescopio de Canarias) — телескоп-рефлектор обсерваторії «Дель Рок де лос Мучачос» на Канарських островах (о. Пальма, . Лас Пальмас) в Іспанії. Телескоп має дзеркало діаметром 10,4 м, котре складається з 36 шестикутних сегментів, і передову технологію спостереження за космічними тілами. Став до ладу 24 липня 2009 р. і на той час був найбільшим у світі. Сучасні оптичні телескопи. Космічний телескоп ім. Джеймса Вебба (англ. James Webb Space Telescope, JWST) — американський орбітальний інфрачервоний космічний телескоп. Призначений для широкого спектра спостережень в астрономії і космології, зокрема, спостереження найвіддаленіших об'єктів і подій у Всесвіті, як-от утворення перших галактик.

Сучасні оптичні телескопи Великий телескоп Канарських островів (ісп. el Gran Telescopio de Canarias) — телескоп-рефлектор обсерваторії «Дель Рок де лос Мучачос» на Канарських островах (о. Пальма, м. Лас Пальмас) в Іспанії. Телескоп має дзеркало діаметром 10,4 м, котре складається з 36 шестикутних сегментів, і передову технологію спостереження за космічними тілами. Став до ладу 24 липня 2009 р. і на той час був найбільшим у світі. Телескоп Хоббі — Еберлі (ТХЕ) (англ. Hobby–Eberly Telescope, скорочено HET) — телескоп з апертурою 9,2 метра (30 футів), розташований в обсерваторії Макдональда, один із найбільших оптичних телескопів у світі. Його конструкція поєднує кілька особливостей, які відрізняють його від більшості телескопів. Наприклад, головне дзеркало складається з 91 шестикутного сегмента, виготовлення яких обійшлося дешевше, ніж одного великого дзеркала. Крім того, головне дзеркало телескопа фіксується під кутом 55° і може обертатися навколо своєї осі. Телескоп Субару (попередня назва — англ. Japan National Large Telescope, JNLT) — 8,2-метровий оптичний телескоп, що належить японській національній астрономічній обсерваторії, а перебуває в обсерваторії Мауна-Кеа, на однойменному вулкані, в Гаваї. Телескоп розташований на висоті 4139 метрів над рівнем моря.

Сучасні оптичні телескопи. Телескоп Нової Технології (англ. New Technology Telescope, NTT) — 3,58-метровий телескоп Річі — Кретьєна, який експлуатується Європейською південною обсерваторією. Розпочав роботу в 1989 році. Розташований у Чилі в обсерваторії Ла-Сілья CFHT (англ. Canada-France-Hawaii Telescope, канадсько-французько-гавайський телескоп) — телескоп, розташований на вершині вулкана Мауна-Кея на острові Гаваї (США). Побудований у 1977 р. У телескопі застосовано схему Кассегрена з апертурою 3,58 м. IRTF (Infrared Telescope Facility) — інфрачервоний телескоп NASA з діаметром дзеркала 3,0 м, що розташований на вершині вулкана Мауна Кеа на висоті 4 200 м над рівнем морем в США, на Острові Гаваї в складі обсерваторії Мауна Кеа.

111111 Сучасні оптичні телескопи. Ду́же вели́кий телеско́п (ДВТ, англ. Very Large Telescope, VLT) — комплекс із чотирьох окремих дзеркальних телескопів з апертурою 8,2 м кожен: Анту (Сонце), Куєн (Місяць), Меліпал (Південний Хрест) та Єпун (Венера), що працюють в оптичному діапазоні та утворюють величезний інтерферометр. ДВТ побудований та керується Європейською південною обсерваторією (ESO) на обсерваторії Паранал, що розташована на горі Серро Паранал (висота 2635 м над рівнем моря) в пустелі Атакама в північній частині Чилі. Телескоп почав працювати у 1998 році. Перший телескоп — Джеміні-Північ (Gemini North), також відомий як Телескоп ім. Фредерика Ч. Ґіллета, — заснований у 2000 р., розміщений на Мауна-Кеа, 4200 м над рівнем океану у США, на острові Гаваї. Обсервато́рія Дже́міні (англ. Gemini Observatory) — астрономічна обсерваторія, що має два восьмиметрові телескопи на Гаваях та у Чилі.

Міжнародний телескоп з рідким дзеркалом (англ. International Liquid Mirror Telescope) — 4-метровий телескоп в Уттаракханді в Індії, найбільший телескоп з рідким дзеркалом в АзіїТелескоп імені Віктора Бланко (Víctor M. Blanco Telescope) також відомий як 4-метровий телескоп Бланко (англ. Blanco 4m) — 4-метровий телескоп з апертурою, розташований у Міжамериканській обсерваторії Серро-Тололо, Чилі, на вершині гори Серро-Тололо. Введений в експлуатацію в 1974 році і завершений в 1976 році[2], телескоп ідентичний 4-метровому телескопу Мейолла, розташованому на піку Кітт. Сучасні оптичні телескопиІнфрачервоний телескоп Сполученого Королівства (англ. United Kingdom Infra-Red Telescope, UKIRT) — інфрачервоний рефлектор діаметром 3,8 м, другий за величиною спеціалізований інфрачервоний телескоп (в діапазоні від 1 до 30 мікрометрів) у світі. Він розташований на вулкані Мауна-Кеа на Гаваях і входить до складу обсерваторії Мауна-Кеа.

Сонячний телескоп імені Денієла Іноуї (англ. The Daniel K. Inouye Solar Telescope, DKIST) — це наукова установа для вивчення Сонця в обсерваторії Халеакала на гавайському острові Мауї. Mirror им дзеркалом в АзіїСучасні оптичні телескопи. Англо-австралійський телескоп (ААТ) — 3,9-метровий телескоп-рефлектор, що перебуває у власності і фінансований спільно урядами Австралії і Великої Британії. Розташований в Обсерваторії Сайдинг-Спрінг (штат Новий Південний Уельс, Австралія). Телескоп, збудований на початку 1970-х рр., має екваторіальне монтування. Це перший у світі телескоп з комп'ютерним управлінням.

Сучасні оптичні телескопи. Надзвичайно великий телескоп (англ. Extremely Large Telescope, ELT, до червня 2017 р. називався Європейським надзвичайно великим телескопом, E-ELT) — оптичний телескоп-рефлектор із діаметром головного дзеркала 39 метрів, що будується в високогірній пустелі Атакама Чилі. Будівництво розпочалося 2014 року. Гігантський Магелланів телескоп (англ. Giant Magellan Telescope), ГМТ — наземний телескоп з апертурою близько 24,5 метрів, що будується на піку Лас Компанас (ісп. Las Companas) в чилійській пустелі Атакама. Майбуні оптичні телескопи

Гігантський магелланів телескоп (Giant Magellan Telescope)Телескопи Магеллан – це здвоєні 6.5-метрові телескопи, що використовуються для огляду галактик у пошуках планет. Майбуні оптичні телескопи. ELT має стати найбільшим у світі телескопом видимого та інфрачервоного світла, а також буде здатний фокусувати у 100 мільйонів разів більше світла, ніж людське око. Очікується, що він замінить Дуже великий телескоп ESO. Наукові цілі телескопа включають вивчення екзопланет та можливості існування життя на деяких з них, чорних дірок, галактичної еволюції та перших днів існування Всесвіту. Запуск телескопа очікується у 2027 році.

Європейська південна обсерваторія веде будівництво Екстремально великого телескопа (Extremely Large Telescope, ELT). Саме він вже в 2025 році стане найпотужнішим оптичним інструментом у світі: діаметр його дзеркала становитиме 39 метрів, а збиральна поверхня перевищить сумарну площу всіх уже наявних рефлекторів розміром понад 8 метрів. Телескоп LSST (Legacy Survey of Space and Time )Ідея полягає в тому, щоб відобразити величезну ділянку неба з такою якістю, що астрономи фактично отримають покадровий фільм про Всесвіт з безпрецедентною роздільною здатністю. Коли інші телескопи зосереджуються на певних об’єктах у небі, LSST захопить найширшу панораму, надавши просторовий контекст роботі всіх інших телескопів. Майбуні оптичні телескопи

• Система Ньютона: головне дзеркало має сферичну , або параболічну форму , допоміжне - плоску форму.• Система Кассегрена: головне дзеркало- увігнуте параболічне, а допоміжне - опукле сеперболічне, велика довжина труби.•Система Річі- Кретьєна: головне дзеркало дещо відрізняється від параболоїда , допоміжне - від гіперболоїда, тому розміри в 2-4 рази мений ніж у попередніх телескопів. Недоліки телескопів-рефле- рефлекторів•світлові промені різних довжин хвиль заломлюються по-різному 'довжин хвиль заломлюються по-різному і окрема лінза дає забарвлення;• обмеження розмірів (найбільший лінзовий обєктив має діаметр лише 102 см);• використовуються, як правило, в астронометрії.радіоінтерферометри дають можливість розділення дуже тісних об'єктів порядку 0,0001", що набагато краще, ніж дають оптичні теоескопи. Системи телескопів-рефле-рефлекторів. Переваги радіоінтерферометрів над телескопами: Висновки