WWW.DOCX.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Интернет материалы
 

«Как создавались телескопы Что такое «телескоп»? Что такое телескоп? Для чего предназначен этот прибор? Кто создавал телескопы? Как устроены ...»

Как создавались телескопы

Что такое «телескоп»?

Что такое телескоп? Для чего предназначен этот прибор? Кто создавал телескопы? Как устроены некоторые из известных телескопов в мире? Со всем этим мы попытаемся разобраться в этой работе.

Телескопы – астрономические оптические приборы, предназначенные для наблюдения небесных тел. Телескопы используются с применением различных приёмников излучения для визуальных, фотографических, спектральных, фотоэлектрических наблюдений небесных светил.

Визуальные телескопы имеют объектив и окуляр и представляют собой телескопическую оптическую систему: они преобразуют параллельный пучок лучей, входящих в объектив, в параллельный же пучок, выходящий из окуляра.

История создания телескопа

«Зрительная труба»

Свыше 400-т лет назад (в сентябре 1608 г) в далёком голландском городе Гаага появилось устройство «при помощи которого далёкие предметы видны так, будто находятся рядом». Продемонстрировал своё изобретение голландский мастер Ханс Липперсхей из Мидделбурга. Несколько недель спустя, оптики Захариас Янсен и Якоб Метиус, заявляют о том, что они тоже изготавливают подобные инструменты. А тем временем Ханс Липперсхей получает заказ от парламента Голландской Республики на изготовление усовершенствованного прибора, чтобы смотреть в него можно было двумя глазами (бинокуляра). В феврале 1609 г. мастер отдаёт изготовленные приборы заказчикам.

Летом 1609 г. астроном Симон Мариус собирает зрительную трубу и начинает свои астрономические наблюдения.

Телескоп Галилея

Рисунок 1.

Галилео Галилей (15 февраля 1564 – 8 января 1642) – итальянский физик, механик, астроном, философ и математик.

В конце июля 1609 г. зрительная труба появляется в Венеции. Покровитель Галилео Галилея Паоло Сарпи отговаривает венецианских сенаторов от покупки трубы, убеждая их в том, что Галилей сможет сделать прибор получше. Создав такой прибор, с 7 января 1610 г., Галилей начал систематически наблюдать за различными небесным объектами. Употреблявшаяся Галилеем и другими наблюдателями зрительная труба была названа телескопом. Использовать этот термин предложил итальянский философ Девизиани (1576-1614) – член Академии деи Линчеи.

Узнав об изобретенной в Голландии «волшебной трубе», нехитром устройстве из двух линз, позволяющем втрое приближать далекие объекты, он всего за несколько месяцев радикально усовершенствовал оптическое приспособление. Подзорные трубы голландских мастеров делались из очковых стекол, имели диаметр 2—3 сантиметра и давали увеличение в 3—6 раз. В качестве объектива у первого телескопа Галилея была собирающая линза, а окуляром служила рассеивающая линза. Первая зрительная труба Галилея давала всего-лишь трёхкратное увеличение. Но учёный разработал собственную технологию шлифовки линз и добился 20-кратного увеличения телескопа.

Рисунок 2.

Телескопы Галилея. Два телескопа укреплены на музейной подставке. В центре виньетки разбитый объектив от первого телескопа Галилея. (Музей истории науки, Флоренция, Италия).

Рисунок 3.

Схема устройства телескопа системы Галилея.

Рисунок 4.

Один из телескопов Галилея. Этот инструмент имеет 14 кратное увеличение, поле зрение 15'.

Телескоп Кеплера

Выдающийся немецкий астроном Иоган Кеплер получил для проведения наблюдений от одного из своих друзей телескоп Галилея. Учёный сообразил, что если в окуляре закрепить двояковыпуклую линзу, то качество изображений даваемых таким телескопом станут гораздо лучше.





Рисунок 5.

Схема телескопа Кеплера

Рисунок 6.

Иоганн Кеплер (1571-1630 гг.) - немецкий астроном

В 1611 г. Иоган Кеплер усовершенствовал телескоп, заменив в окуляре двояковогнутую линзу двояковыпуклой. В отличие от телескопа Галилея, телескоп Кеплера даёт перевёрнутое изображение. Телескоп Кеплера используется повсеместно и по сей день.

Телескопы Гевелия.

И телескоп Галилея и телескоп Кеплера имеют общий недостаток – это хроматическая аберрация. Дело в том, что показатель преломления стекла зависит от длины волны: красные лучи при этом отклоняются им слабее, чем к примеру зелёные и тем более фиолетовые лучи. А это означает, что даже линза безупречного качества для красных лучей имеет большее фокусное расстояние, чем для фиолетовых. Наблюдатель будет фокусировать изображение в сине-зелёных лучах, к которым глаз ночью чувствительнее всего. В результате звёзды будут выглядеть, как сине-зелёные точки, окружённые красной и синей каймой.

Рисунок 7. Хроматическая аберрация в собирающих линзах.

Хроматическую аберрацию можно уменьшить, если брать линзы с большим фокусным расстоянием. Ян Гевелий, знаменитый польский астроном, чтобы уменьшить хроматическую аберрацию, использовал объективы с 20-метровым фокусным расстоянием. Самый большой его телескоп имел фокус 50 метров. Он подвешивался на столбе и управлялся канатами.

Рисунок 8. Телескоп Гевелия

Длиннофокусные объективы для телескопов в XVII веке, кроме братьев Гюйгенсов и Я.Гевелия, изготовляли Д. Кампани в Риме, Е. Дивини в Блонье, Э. Чиригаузен в Германии, А. Озу и П. Борель во Франции, П. Нейль в Англии и другие. Объективы Д. Кампани были признаны наилучшим по степени однородности стекла и качеству его обработки.

Телескопы-рефлекторы

Телескопы Ньютона

Исаак Ньютон также пытался избавиться от хроматической аберрации в телескопах. Сначала в качестве объектива И. Ньютон хотел использовать две линзы – положительную и отрицательную, но пришел к выводу, что в линзовом телескопе-рефракторе сделать это невозможно. Будущее за зеркальными телескопами-рефлекторами, решил он. Поскольку зеркало отражает лучи всех цветов одинаково, такой телескоп полностью избавлен от хроматизма. Телескопы, у которых роль объектива выполняет зеркало называются рефлекторами. Ньютон оказался одновременно прав и неправ. Действительно, начиная с XVIII века все крупнейшие телескопы были рефлекторами, однако рефракторам еще предстоял расцвет в XIX веке. 

Свой первый рефлектор И. Ньютон изготовил в 1668 г. Этот телескоп имел одно вогнутое зеркало диаметром 33 миллиметра, другое небольшое плоское зеркало направляло построенное изображение вбок, где наблюдатель рассматривал его в окуляр. Зеркало для своего телескопа учёный изготовил из специального сорта бронзы. Он не только отполировал зеркало первого рефлектора, но и сам разработал состав зеркальной бронзы. В обычную бронзу (сплав меди и олова) он добавил некоторое количество мышьяка: это улучшило отражение света и поверхность лучше полировалась.

Рисунок 9. Оптическая схема телескопа Ньютона

Длина первого телескопа И.Ньютона была около 15 см, но по своим возможностям рефлектор не уступал метровой Галилеевой трубе.

Система КассегренаРисунок 10. Оптическая схема телескопа КассегренаСхема была предложена Лораном Кассегреном в 1672 году. Это вариант двухзеркального объектива телескопа. Главное зеркало большего диаметра (вогнутое; в оригинальном варианте параболическое) отбрасывает лучи на

Телескопы У. Гершеля.

Компактные, лёгкие в обращении, высококачественные рефлекторы с металлическими зеркалами к середине XVIII в. вытеснили длинные Галилеевы трубы. Убедившись в том, ка трудно обращаться с Галилеевыми трубами, Гершель перешёл к рефлекторам. Он сам отливал заготовки из зеркальной бронзы, шлифовал и полировал их. С помощью одного из своих телескопов У. Гершель открыл в 1778 г. седьмую планету Солнечной системы, названную в последствии Ураном. Крупнейший телескоп Уильяма Гершеля с трубой длиной 12 метров, построенный на рубеже XVIII и XIX веков, имел зеркало диметром 126 сантиметров. Однако этот гигант, как оказалось, не превосходил по своим качествам инструменты меньшего размера. Он был слишком тяжел в обращении, а зеркало, судя по всему, не сохраняло идеальную форму из-за деформаций, вызванных перепадами температуры и собственной тяжестью. У. Гершель осознал свою ошибку и о своём гиганте он высказался так: «Не делайте Космические обсерватории.

Необходимость создания космических телескопов

Ещё со времен Галилея астрономы преследовали одну цель - увидеть больше, видеть дальше, видеть глубже.

В начале XX века, в 1923 году у немецкого ученого Германа Оберта возникла идея космического телескопа. Являясь одним из основоположников ракетостроения, он предложил доставлять в космическое пространство телескопы с помощью ракет. Но эта идея учёного была забыта, так как не было ещё самих ракет, которые смогли бы доставить телескопы в космос.

Огромный объём информации о космосе оставался за пределами земной атмосферы. Большая часть инфракрасного, ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения космического происхождения недоступны для наблюдения в телескоп с поверхности Земли. Учёные всего мира задумались над тем, как вывести наблюдательные приборы в космос. Размещение телескопа в космосе даёт возможность регистрировать электромагнитное излучение в диапазонах, в которых земная атмосфера непрозрачна; в первую очередь — в инфракрасном диапазоне. Благодаря отсутствию влияния атмосферы в космосе разрешающая способность телескопа в 7—10 раз больше, чем у аналогичного телескопа, расположенного на Земле.

Первая инфракрасная обсерватория была запущена в январе 1983 г. в рамках совместного американо-европейского проекта IRAS.

В состав комплекса входил телескоп-рефлектор с диаметром зеркала 57 см. Недостатки этого телескопа: малая чувствительность и низкая разрешающая способность (примерно такая же, как у невооружённого глаза).

Результаты полученные на космических телескопах, перевернули многие представления о строении Вселенной. Современный космический телескоп – уникальный комплекс приборов, разрабатываемый и эксплуатируемый несколькими странами в течение многих лет.

4.2. Телескоп Хаббла

В 1946 году  HYPERLINK "http://hubblesite.org/the_telescope/hubble_essentials/lyman_spitzer.php" Лайман Спитцер младший, американский астрофизик, написал статью, в которой предлагал создать космическую обсерваторию. Почти 50 лет он работал над тем, чтобы сделать космический телескоп реальностью.

Его пропагандистская работа помогла стимулировать NASA одобрить крупный проект космического телескопа в 1969 г.

В 1975 году Европейское космическое агентство начинает работать совместно с НАСА по плану, результатом которого в конечном счете станет космическим телескоп Хаббла.  В 1977 году Конгресс одобрил финансирование телескопа.

В 1981 году в Балтиморе (штат Мэриленд) был создан Научный институт космического телескопа, который должен был управлять телескопом и руководить научными исследованиями, проводимыми с его помощью. Космический телескоп был назван в честь американского астронома Эдвина Хаббла. 

После некоторых задержек, запуск Хаббла был запланирован на октябрь 1986 года, но непредвиденные обстоятельства – гибель 28 января 1986 года космического корабля многоразового использования Challenger помешали своевременному запуску телескопа.  Полеты Shuttle не осуществлялись в течение двух лет. 

Готовые части телескопа Хаббла были перемещены в хранилище. Но рабочие продолжали настраивать телескоп во время задержки, улучшая его солнечные батареи, модернизируя другие системы.

24 апреля 1990 г. с помощью космического корабля многоразового использования Discovery телескоп Хаббла был выведен на околоземную орбиту. У телескопа работают пять основных исследовательских инструментов: Wide Field Планетарная камера (Wide Field), спектрограф (Goddard High Resolution), камеры слабых объектов, спектрограф тусклых объектов и фотометр (High Speed).

Запуск космического телескопа Хаббла в 1990 году ускорил приближение человечества к раскрытию тайн Вселенной. Его положение над атмосферой, которая искажает и блокирует свет, дает ему информацию о Вселенной, которая, как правило, многократно превосходит информацию, получаемую от наземных телескопов.

Хаббл является одним из самых успешных и долговечных научных проектов НАСА. Он отправил сотни тысяч изображений на Землю, чтобы помочь пролить свет на многие из великих тайн астрономии. Его «взгляд» помог определить возраст Вселенной, личности квазаров, и существование темной энергии. Телескоп находится на высоте 552 км над поверхностью Земли.

Космический телескоп Хаббла имеет массу более 12 тонн. Он входит в число Больших обсерваторий НАСА.

Когда свет попадает на вогнутое первичное зеркало космического телескопа Хаббла, отражаясь от выпуклого вторичного зеркала, пройдя через отверстие в центре первичного зеркала, свет приходит к фокальной точке и переходит к одному из инструментов Хаббла. Телескопы этой конструкции называются телескопами системы Кассегрена.

Полировка главного зеркала телескопа, лаборатория компании «Перкин-Элмер», май 1979 года

Зеркало и оптическая система в целом были наиболее важными частями конструкции телескопа, и к ним предъявлялись особо жёсткие требования. Обычно зеркала телескопов изготавливаются с допуском примерно в одну десятую длины волны видимого света, но, поскольку космический телескоп предназначался для наблюдений в диапазоне от ультрафиолетового до почти инфракрасного, а разрешающая способность должна была быть в десять раз выше, чем у наземных приборов, допуск для изготовления его главного зеркала был установлен в 1/20 длины волны видимого света, или примерно 30 нм.

Компания «Перкин-Элмер» намеревалась использовать новые станки с числовым программным управлением для изготовления зеркала заданной формы. Компания «Кодак» получила контракт на изготовление запасного зеркала с использованием традиционных методов полировки, на случай непредвиденных проблем с неапробированными технологиями. Зеркало, изготовленное компанией «Кодак», в настоящее время находится в экспозиции музея Смитсоновского института.

Работы над основным зеркалом начались в 1979 году, для изготовления использовалось стекло со сверхнизким коэффициентом теплового расширения. Для уменьшения веса зеркало состояло из двух поверхностей — нижней и верхней, соединённых решётчатой конструкцией сотовой структуры.Работы по полировке зеркала продолжались до мая 1981 года, при этом были сорваны первоначальные сроки и значительно превышен бюджет.[21] В отчётах НАСА того периода выражаются сомнения в компетентности руководства компании «Перкин-Элмер» и её способности успешно завершить проект такой важности и сложности. В целях экономии средств НАСА отменило заказ на резервное зеркало и перенесло дату запуска на октябрь 1984 года. Окончательно работы завершились к концу 1981 года, после нанесения отражающего покрытия из алюминия толщиной 75 нм и защитного покрытия из фторида магния толщиной в 25 нм.[22]

Большое зеркало телескопа (2,4 м). Свет, попадая в телескоп, отражается от главного зеркала. Внутри зеркала имеется отверстие (0,6 м). На этом фото отверстие закрыто.

Вскоре после запуска телескопа выяснилось, что главное зеркало обладает сферической аберрацией.

Литература

Энциклопедический словарь юного астронома Э61/Сост. Н.П. Ерпылеев. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Педагогика, 1986.

О.А. Мельников, Г.Г. Слюсарев, А.В. Марков, Н.Ф. Купревич. Современный телескоп. / М.: Издательство «Наука», 1968.

Астрономические инструменты на Земле и в космосе. Энциклопедия для детей. Т.8. Астрономия. – 2-е изд., испр. / Глав. Ред. М.Д. Асёнов. – М.: Аванта+, 2000.

Интернет-источникиОфициальный сайт телескопа Хаббла - http://hubblesite.org/

http://galspace.spb.ru/indvop.file/61.html




Похожие работы:

«РАБОЧАЯ ПРОГРАММАПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКАРабочая программа "Изобразительное искусство" для 5 класса составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования и ориентирована...»

«Пояснительная записка Глобальный мир в XXI веке Программа элективного курса по обществознанию (10-11 классы)Рабочая программа составлена в соответствии с:-Федеральным законом от 29.12 2012 г. №273ФЗ “ Об образовании в РФПриказом Министерства...»

«Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение основная общеобразовательная школа № 3 г. Бикина Бикинского муниципального района Хабаровского краяКраеведческий конкурс: "Был город фронт, была блокада."Номинация: "Творческая краеведческая работа" Сазонова Кристина ученица 9Б класса МБОУ ООШ №3Руководитель: Игнатькова Люд...»

«ПЕРЕВОДНАЯ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТАВАРИАНТ IКакие древние государства в истории человечества возникли в долинах рек: Нила Инда и Ганга Янцзы и Хуанхе Тигра и ЕвфратаII. Выберите правильный вариант ответа:1.Первое домашнее животное, прирученное человеком:а) корова б) лошадь в) собака 2. Существо с телом льва и головой человека, охраняв...»

«Пояснительная записка Введение Из истории Еще во II веке до нашей эры в Китае было известно о влиянии действий руками на развитие головного мозга человека. Древние китайцы утверждали, что...»

«Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Основная общеобразовательная школа п. Буренка" Проектная работа Через мультфильм к познанию мира (прикладной проект)Выполнили: Покликаева Елизавета, Соломенник...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯКРАЕВОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ"КРАСНОЯРСКИЙ ТЕХНИКУМ ТРАНСПОРТА И СЕРВИСА"МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА УРОКА ИСТОРИИ "П...»

«6 Класс Учитель.Сансызбаев Е.Ж Тема:Великое переселение народов Цель урока: формирование знаний о великом переселении народов. Образовательные: отметить деяния царя гуннов Аттилы; Развивающие: развивать внимание, память, воображение, мышление, логику, все виды речевой деятельности, умение давать свою оценку исторической лично...»

«Содержание Введение.. 3 Глава 1. Психолого-педагогические основы преподавания тригонометрии в средней школе.. 61.1 Возрастные особенности старшего школьного возраста.1.2 Мотивация как двигатель о...»







 
2017 www.docx.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - интернет материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.