Что такое
телескоп
Инструмент,
который собирает электромагнитное излучение удаленного объекта и направляет его
в фокус, где образуется увеличенное изображение объекта или формируется
усиленный сигнал.
По мере
развития астрономической техники появилась возможность изучать объекты во всем
электромагнитном спектре, для чего были разработаны специальные системы
телескопов и дополнительных детекторов, позволяющие работать в различных
диапазонах волн. Термин “телескоп”, первоначально означавший
оптический инструмент, получил более широкое значение. Однако в телескопах,
работающих в видимом, радио- и рентгеновском диапазонах, используются системы и
методы, сильно различающиеся между собой.
Оптические
телескопы бывают двух основных типов (рефракторы и рефлекторы), отличающиеся
выбором главного собирающего свет элемента (линза или зеркало соответственно).
У телескопа-рефрактора на передней стороне трубы имеется объектив, а в задней
части, где формируется изображение, – окуляр или фотографическое оборудование.
В отражательном телескопе в качестве объектива использовано вогнутое зеркало,
располагающееся в задней части трубы.
Объектив
телескопа-рефрактора обычно представляет собой составную линзу из двух или
нескольких элементов с относительно большим фокусным расстоянием. Использование
составных линз уменьшает хроматическую аберрацию (такие линзы называют
ахроматическими дублетами и триплетами). Минимизировать как хроматическую, так
и сферическую аберрацию можно, если использовать большое фокусное расстояние,
но это приводит к тому, что рефракторы получаются длинными и громоздкими. В
прошлом для уменьшения погрешностей строились только рефракторы больших
размеров. Если надо подчеркнуть, что наблюдения проводились с помощью рефракторного
телескопа, то используют сокращение обозначение OG (object glass, т.е.
объектное стекло).
При создании и
установке больших стеклянных линз возникает ряд трудностей; кроме того, толстые
линзы поглощают слишком много света. Самый большой рефрактор в мире, имеющий
объектив с линзой диаметром в 101 см, принадлежит Йеркской обсерватории.
Все большие
астрономические телескопы представляют собой рефлекторы. Рефлекторные телескопы
популярны и у любителей, поскольку они не так дороги, как рефракторы, и их
легче изготовить самостоятельно. В рефлекторе свет собирается в точке перед
первичным зеркалом, называемой первичным фокусом. Собранный пучок света обычно
направляется (посредством вторичного зеркала) к более удобному для работы
месту. С этой точки зрения различают несколько общепринятых систем, в том числе
ньютоновский фокус, кассегреновский фокус, фокус куде и фокус Несмита. В очень
больших телескопах наблюдатель имеет возможность работать непосредственно в
первичном фокусе в специальной кабине, установленной в главной трубе. На
практике как вторичное зеркало, так и кабина в первичном фокусе не оказывают
существенного влияния на работу телескопа. Большие многоцелевые
профессиональные телескопы обычно строят так, что наблюдатель получает
возможность выбора фокуса. Ньютоновский фокус используется только в
любительских оптических телескопах.
Первичные
зеркала в отражательных телескопах обычно изготавливают из стекла или керамики,
которая не расширяется (и не сжимается) при изменении температуры. Поверхность
зеркала тщательно обрабатывается до получения требуемой формы, обычно
сферической или параболической, с точностью до долей длины волны света. Для
получения отражательных свойств на поверхность стекла наносится тонкий слой
алюминия. В ранних отражательных телескопах, например, у Уильяма Гершеля
(1738-1822), первичное зеркало было изготовлено из полированного металлического
сплава (68% меди и 32% олова). По латыни термин “зеркальный”
предается как “speculum”; по этой причине для обозначения
отражательного телескопа до сих пор иногда используют сокращение
“spec”. Самые ранние стеклянные зеркала покрывали серебром, но это
оказалось неудобным из-за того, что на воздухе серебро темнеет.
В наиболее
современных больших телескопах применяются методы активной оптики, которые
позволяют использовать более тонкие и легкие зеркала, необходимая форма которых
сохраняется поддерживающей системой, управляемой компьютером. Это позволяет
использовать как зеркала с очень большими диаметрами, так и зеркала,
составленные из отдельных элементов.
Мощность
получаемого светового сигнала и разрешающая способность телескопов зависят от
размера объектива. Чтобы получить возможность наблюдения все более слабых
объектов и достичь разрешения мелких деталей, в астрономии наблюдается
тенденция к созданию инструментов все большего размера, хотя этих целей
частично можно достичь и за счет создания более чувствительных детекторов и
применения интерферометров.
Увеличение
мощности само по себе не имеет большого значения, если не считать небольших любительских
телескопов, предназначенных для визуальных наблюдений. Усиление при визуальном
наблюдении легко можно изменять с помощью различных окуляров. Максимальная
степень усиления обычно ограничена не техническими характеристиками телескопа,
а условиями видимости.
Изображения,
получаемые в астрономических телескопах, инвертированы. Так как введение
дополнительной линзы, которая могла бы скорректировать изображение, поглотит
часть светового потока, не принеся особой пользы, астрономы предпочитают
работать непосредственно с инвертированными изображениями.
Монтировка
астрономического телескопа – важная часть конструкции, так как наблюдатель
должен иметь возможность легко направлять телескоп в заданную точку неба и
поддерживать его ориентацию при вращении Земли, отслеживая видимое движение
объекта по небу. Небольшие любительские телескопы и современные управляемые
компьютером телескопы используют альтазимутальную монтировку. До появления
компьютерного управления наиболее распространенной была экваториальная монтировка.
Экваториальную установку имеют многие из работающих в настоящее время
телескопов, причем эта система остается популярной и для любительских
инструментов
Экваториальная
монтировка
Способ
установки телескопа, при котором инструмент может вращаться вокруг полярной
оси, параллельной оси вращения Земли, и оси склонения, перпендикулярной
полярной оси. Вращение вокруг этих двух осей обеспечивает независимое задание
обеих экваториальных координат. Движение вокруг полярной оси изменяет прямое
восхождение; движение вокруг другой оси – склонение.
Экваториальная
монтировка имеет определенные преимущества: чтобы скомпенсировать видимое
движение неба, вызываемое вращением Земли, достаточно поворачивать телескоп
только вокруг одной из двух осей (полярной). Однажды наведенный на точку
небесной сферы с нужным склонением, телескоп уже не требует дополнительной
корректировки. Поэтому в течение многих лет все телескопы сколько-нибудь
значительного размера проектировались исключительно с экваториальной
монтировкой. Однако развитие компьютерного управления позволило осуществлять
наведение и управление даже очень большими телескопами при более простой
альтазимутальной монтировке. Тем не менее экваториальная монтировка остается
популярной и до сих пор достаточно широко применяется на практике.
Чтобы
обеспечить адекватную поддержку и свободу движения для телескопов различных
размеров и типов, были разработаны различные виды экваториальной монтировки. К
основным вариантам установки относятся немецкая, английская, рамочная, подковообразная
и вилочная. Поскольку полярная ось должна быть параллельна земной оси (т.е.
направлена в точку северного полюса мира), каждая конструкция экваториальной
монтировки подходит только для той широты, для которой она была разработана
Список
литературы
Для подготовки
данной работы были использованы материалы с сайта http://www.astrolab.ru/