Ako funguje ďalekohľad. Ako sú usporiadané ďalekohľady rôznych optických schém? Typy ďalekohľadov a princíp činnosti

optický ďalekohľad- nástroj na zber a zaostrovanie elektromagnetického žiarenia v optickom rozsahu. Ďalekohľad zvyšuje jas a zdanlivú uhlovú veľkosť pozorovaného objektu. Jednoducho povedané, teleskop vám umožňuje študovať jemnejšie detaily objektu pozorovania zvýšením množstva prichádzajúceho svetla. S ďalekohľadom môžete pozorovať okom (vizuálne pozorovania), môžete tiež fotografovať alebo natáčať videá. Na určenie charakteristík ďalekohľadu sú hlavnými parametrami priemer (apertúra) a ohnisková vzdialenosť objektívu, ako aj ohnisková vzdialenosť a zorné pole okuláru. Ďalekohľad je namontovaný na držiaku, čo umožňuje pohodlnejšie pozorovanie. Držiak umožňuje zjednodušiť proces ukazovania a sledovania objektu pozorovania.

Podľa optickej schémy sa teleskopy delia na:

Šošovka (refraktory alebo dioptrie) - ako šošovka sa používa šošovka alebo systém šošoviek.
- Zrkadlo (reflektory alebo kataptrické) - ako šošovka sa používa konkávne zrkadlo.
- Zrkadlové šošovkové teleskopy (katadioptrické) - ako objektív sa používa sférické zrkadlo a na kompenzáciu aberácií šošovka, šošovkový systém alebo meniskus.

Prvým astronómom, ktorý zostrojil ďalekohľad, bol Talian Galileo Galilei. Vytvorený ďalekohľad bol skromných rozmerov, dĺžka tubusu bola 1245 mm, priemer objektívu 53 mm, okulár 25 dioptrií. Jeho optická konštrukcia nebola dokonalá a zväčšenie bolo len 30x. Ale so všetkými svojimi nedostatkami, ktoré majú viac ako skromnú veľkosť, umožnil ďalekohľad urobiť množstvo pozoruhodných objavov: krátery a hory na Mesiaci, štyri satelity Jupitera, škvrny na Slnku, zmenu fáz Venuše. , podivné „prílohy“ Saturna (kruh Saturna, ktorý následne objavil a opísal Huygens), polárna žiara v Mliečnej dráhe pozostáva z hviezd.

Portrét Galilea, rozbitá šošovka z prvého ďalekohľadu v strede vinety a jeho ďalekohľady na stojane múzea, uložené v Múzeu histórie vedy (Florencia).

Klasické optické schémy.

Galileova schéma.

V roku 1609 Talian Galileo Galilei zostrojil prvý ďalekohľad. Jeho objektívom bola jedna zbiehavá šošovka a ako okulár slúžila divergujúca šošovka, v dôsledku čoho nebol obraz prevrátený (pozemský). Hlavnými nevýhodami takejto optickej schémy sú veľmi silná chromatická aberácia a malé zorné pole. Doteraz sa takáto schéma stále používa v divadelných ďalekohľadoch a podomácky vyrobených amatérskych ďalekohľadoch.

Keplerova schéma

V roku 1611 vylepšil nemecký astronóm Johannes Kepler Galileov teleskop. Rozbiehavú šošovku v okuláre vymenil za zbiehavú. Jeho zmeny umožnili zväčšiť zorné pole a odľahčenie očí. Takáto optická schéma poskytuje obrátený skutočný obraz. V skutočnosti sú všetky nasledujúce refrakčné teleskopy Keplerove trubice. Medzi nevýhody systému patrí silná chromatická aberácia, ktorá bola pred vytvorením achromatickej šošovky eliminovaná zmenšením relatívnej clony ďalekohľadu.

Newtonova schéma

V roku 1667 anglický astronóm Isaac Newton navrhol schému, v ktorej svetlo dopadá na hlavné zrkadlo a potom ploché diagonálne zrkadlo umiestnené v blízkosti ohniska odkláňa lúč svetla mimo trubice. Hlavné zrkadlo má parabolický tvar a v prípade, že relatívna clona nie je príliš veľká, je tvar zrkadla guľový.

Gregoryho schéma

V roku 1663 navrhol škótsky astronóm James Gregory vo svojej knihe Optica Promota nasledujúcu schému. Konkávne parabolické primárne zrkadlo odráža svetlo na konkávne eliptické sekundárne zrkadlo, po ktorom svetlo prechádzajúce otvorom v primárnom zrkadle vstupuje do okuláru. Vzdialenosť medzi zrkadlami je väčšia ako ohnisková vzdialenosť hlavného zrkadla, takže obraz je vzpriamený (na rozdiel od prevráteného v Newtonovom ďalekohľade). Sekundárne zrkadlo poskytuje pomerne veľké zväčšenie vďaka predĺženiu ohniskovej vzdialenosti.

Cassegrainova schéma

V roku 1672 navrhol Francúz Laurent Cassegrain schému dvojzrkadlovej šošovky ďalekohľadu. Konkávne primárne zrkadlo (pôvodne parabolické) odráža svetlo na menšie, konvexné, hyperbolické sekundárne zrkadlo, ktoré potom vstupuje do okuláru. Podľa Maksutovovej klasifikácie patrí schéma k takzvanému predohniskovému predlžovaniu - to znamená, že sekundárne zrkadlo je umiestnené medzi hlavným zrkadlom a jeho ohniskom a celková ohnisková vzdialenosť šošovky je väčšia ako ohnisková vzdialenosť hlavného. Objektív s rovnakým priemerom a ohniskovou vzdialenosťou má takmer polovičnú dĺžku tubusu a o niečo menšie tienenie ako Gregoryho. Systém nie je aplanatický, to znamená, že nie je bez kómovej aberácie. Má mnoho zrkadlových modifikácií, vrátane aplanatického Ritchie-Chrétiena, so sférickým povrchom sekundárneho (Doll-Kirkham) alebo primárneho zrkadla a zrkadlovej šošovky.

Schéma Maksutov-Cassegrain

V roku 1941 sovietsky vedec, optik D. D. Maksutov zistil, že sférickú aberáciu sférického zrkadla možno kompenzovať meniskom s veľkým zakrivením. Po nájdení dobrej vzdialenosti medzi meniskom a zrkadlom sa Maksutovovi podarilo zbaviť sa kómy a astigmatizmu. Zakrivenie poľa, ako pri Schmidtovej kamere, je možné eliminovať inštaláciou plankonvexnej šošovky v blízkosti ohniskovej roviny – takzvanej Piazzi-Smithovej šošovky. Úpravou Cassegrainovho systému vytvoril Maksutov jeden z najbežnejších systémov v astronómii.

Schéma Ritchey-Chrétien

Začiatkom 10. rokov minulého storočia vynašli americkí a francúzski astronómovia George Ritchie a Henri Chrétien optický dizajn refraktorového teleskopu, variácie Cassegrainovho systému. Charakteristickým znakom systému Ritchie-Chrétien, ktorý ho odlišuje od väčšiny ostatných variantov systému Cassegrain, je absencia kómy tretieho rádu a sférická aberácia. Na druhej strane astigmatizmus pod vysokým uhlom a zakrivenie poľa sú skvelé; to druhé je však korigované jednoduchým dvojšošovkovým korektorom poľa. Rovnako ako ostatné cassegrainy má krátke telo, sekundárne zrkadlo, ktoré je v prípade systému Ritchey-Chrétien hyperbolické a zabraňuje vzniku kómy a prispieva k širokému poľu. Táto schéma je najbežnejšia vo vedeckých ďalekohľadoch. Najznámejší teleskop využívajúci schému Ritchey-Chrétien je Hubbleov vesmírny teleskop.

Od vytvorenia prvého ďalekohľadu v roku 1611 astronómovia robili objavy pomocou vizuálneho pozorovania. S pokrokom vedy rástli aj metódy pozorovania. Po roku 1920 sa prijímateľom obrazu stali fotografické dosky. Aj keď je oko najzložitejším orgánom, z hľadiska citlivosti je výrazne horšie ako fotografické dosky.

Ďalším prelomom bolo vytvorenie CCD po roku 1980. Čo sa týka citlivosti, boli výrazne lepšie ako fotografické platne a ich použitie bolo oveľa pohodlnejšie. Vo všetkom moderné teleskopy Obrazové prijímače sú CCD snímače. CCD matica alebo CCD matica je špecializovaný analógový integrovaný obvod pozostávajúci zo svetlocitlivých fotodiód vyrobených na báze kremíka pomocou technológie CCD - nábojovo viazané zariadenia. Výsledné obrázky sú spracované digitálne v počítači. Pre získanie čistého obrazu bez digitálneho šumu je matrica ochladená na -130°C.

Najväčší ďalekohľad v Rusku je BTA ("veľký azimutálny ďalekohľad").

Hlavné zrkadlo (MZ) má tvar rotačného paraboloidu a ohniskovú vzdialenosť 24 m. Priemer zrkadla je 605 cm.Hmotnosť hlavného zrkadla je 42 ton. Hmotnosť teleskopu je 850 ton. Výška teleskopu je 42 m Výška veže je 53 m Priemer kabíny primárneho ohniska je 2 m. K dispozícii sú vymeniteľné optické zariadenia, ako aj pohonný mechanizmus pre pohyb šošovkového korektora a hyperbolického sekundárneho zrkadlo. Laboratórne testy ukazujú, že 90 % energie je sústredených v kruhu s priemerom 0,8". Priemer obrazu je určený mikroklímou v miestnosti veže, ako aj teplotou zrkadla. obraz je obmedzený atmosférickými turbulenciami. Optická schéma BTA poskytuje pozorovania v primárnom ohnisku (clona f/4) a dvoch Nasmithových ohniskách (clona f/30) noci pozorovaní pomocou zariadenia inštalovaného v rôznych ohniskách ďalekohľadu.

V súčasnosti je postavený najväčší ďalekohľad Very Large Telescope VLT (veľmi veľký teleskop).

Komplex ďalekohľadu postavilo Európske južné observatórium (ESO). Ide o komplex štyroch samostatných 8,2-metrových a štyroch pomocných 1,8-metrových optických ďalekohľadov, spojených do jedného systému. Komplex sa nachádza v Čilskej republike na hore Cerro Paranal, 2635 metrov nad morom. Hlavné 8,2 metrové teleskopy sú umiestnené v kompaktných vežiach s regulovanou teplotou, ktoré sa otáčajú synchronizovane so samotnými teleskopmi. Takáto schéma minimalizuje akékoľvek skresľujúce účinky vonkajších podmienok počas pozorovaní, napríklad optické skreslenia spôsobené turbulenciou vzduchu v tubuse ďalekohľadu, ktoré sa zvyčajne objavujú v dôsledku zmien teploty a vetra. Prvý z hlavných ďalekohľadov, Antu, začal s pravidelnými vedeckými pozorovaniami 1. apríla 1999. V súčasnosti sú v prevádzke všetky štyri hlavné a všetky štyri pomocné ďalekohľady. Veže hlavného teleskopu VLT: výška 2850 cm, priemer 2900 cm Hoci štyri hlavné teleskopy s dĺžkou 8,2 metra možno použiť v kombinácii na vytvorenie VLTI, primárne sa používajú na individuálne pozorovania; v interferometrickom režime prevádzkujú len obmedzený počet nocí v roku. Ale vďaka štyrom menším špeciálnym pomocným ďalekohľadom (AT) môže VLTI fungovať každú noc.

Veľmi veľký teleskop je vybavený veľkým arzenálom zobrazovacích zariadení, ktoré mu umožňujú pozorovať vlnové dĺžky v rozsahu od blízkeho ultrafialového až po stredné infračervené. Systém adaptívnej optiky inštalovaný na ďalekohľade takmer úplne eliminuje vplyv turbulentnej atmosféry v infračervenej oblasti. Výsledné snímky v tomto rozsahu sú ostrejšie ako tie, ktoré získal Hubblov teleskop.

Štruktúra ďalekohľadu

V 20. storočí astronómia urobila mnoho krokov v štúdiu nášho vesmíru, no tieto kroky by neboli možné bez použitia takých sofistikovaných prístrojov, akými sú ďalekohľady, ktoré majú viac ako storočnú históriu. Vývoj ďalekohľadu prebiehal v niekoľkých etapách a práve o nich sa pokúsim povedať.

Od staroveku bolo ľudstvo priťahované k tomu, aby zistilo, čo je tam, na oblohe, za Zemou a čo je neviditeľné. ľudské oko. Najväčší vedci staroveku, ako Leonardo da Vinci, Galileo Galilei, sa pokúsili vytvoriť zariadenie, ktoré vám umožní nahliadnuť do hlbín vesmíru a zdvihnúť závoj tajomstva vesmíru. Odvtedy došlo k mnohým objavom v oblasti astronómie a astrofyziky. Každý vie, čo je ďalekohľad, ale nie každý vie, ako dávno a kým bol vynájdený prvý ďalekohľad a ako bol usporiadaný.

Teleskop je prístroj používaný na pozorovanie nebeských telies.

Ďalekohľadom sa rozumie najmä optický teleskopický systém, ktorý sa nemusí nevyhnutne používať na astronomické účely.

Existujú teleskopy pre všetky rozsahy elektromagnetického spektra:

optické teleskopy

rádioteleskopy

röntgenové teleskopy

gama teleskopy

Optické teleskopy

Teleskop je tubus (pevný, rám alebo nosník) namontovaný na držiaku vybavenom osami na nasmerovanie na objekt pozorovania a jeho sledovanie. Vizuálny ďalekohľad má šošovku a okulár. Zadná ohnisková rovina objektívu je zarovnaná s prednou ohniskovou rovinou okuláru. Namiesto okuláru možno do ohniskovej roviny objektívu umiestniť fotografický film alebo matricový detektor žiarenia. V tomto prípade je šošovka ďalekohľadu z hľadiska optiky fotografickou šošovkou. Ďalekohľad sa zaostruje pomocou zaostrovača (zaostrovacieho zariadenia). ďalekohľadová vesmírna astronómia

Podľa ich optického dizajnu sa väčšina ďalekohľadov delí na:

Šošovka (refraktory alebo dioptrie) - ako šošovka sa používa šošovka alebo systém šošoviek.

Zrkadlo (reflektory alebo katoptrické) - ako šošovka sa používa konkávne zrkadlo.

Zrkadlovo-šošovkové teleskopy (katadioptrické) - ako objektív sa používa sférické zrkadlo a na kompenzáciu aberácií šošovka, šošovkový systém alebo meniskus.

rádioteleskopy

Rádiové teleskopy sa používajú na štúdium vesmírnych objektov v rádiovom dosahu. Hlavnými prvkami rádioteleskopov sú prijímacia anténa a rádiometer - citlivý rádiový prijímač, frekvenčne laditeľný, a prijímacie zariadenie. Keďže rádiový dosah je oveľa širší ako optický dosah, na detekciu rádiového vyžarovania sa v závislosti od dosahu používajú rôzne konštrukcie rádiových teleskopov. V oblasti dlhých vlnových dĺžok (metrový dosah; desiatky a stovky megahertzov) sa používajú ďalekohľady, tvorené veľkým počtom (desiatkami, stovkami alebo dokonca tisíckami) elementárnych prijímačov, zvyčajne dipólov. Pre kratšie vlny (rozsah decimetrov a centimetrov; desiatky gigahertzov) sa používajú parabolické antény s polo alebo plnou rotáciou. Pre zvýšenie rozlíšenia ďalekohľadov sa navyše spájajú do interferometrov. Pri spojení niekoľkých samostatných ďalekohľadov umiestnených v rôznych častiach zemegule do jednej siete sa hovorí o rádiovej interferometrii s veľmi dlhou základnou čiarou (VLBI). Príkladom takejto siete je americký systém VLBA (Very Long Baseline Array). V rokoch 1997 až 2003 fungoval japonský orbitálny rádioteleskop HALCA (Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy), zaradený do siete ďalekohľadov VLBA, ktorý výrazne zlepšil rozlišovaciu schopnosť celej siete. Ako jeden z prvkov obrovského interferometra sa plánuje použiť aj ruský orbitálny rádioteleskop RadioAstron.

röntgenový ďalekohľad

Röntgenový teleskop je teleskop určený na pozorovanie vzdialených objektov v röntgenovom spektre. Na prevádzku takýchto ďalekohľadov je zvyčajne potrebné zdvihnúť ich nad zemskú atmosféru, ktorá je pre röntgenové žiarenie nepriepustná. Preto sa teleskopy umiestňujú na výškové rakety alebo satelity.

Optický dizajn

Vďaka vysokej energii sa kvantá röntgenového žiarenia v hmote prakticky nelámu (preto je ťažké vyrobiť šošovky) a neodrážajú sa v žiadnom uhle dopadu, s výnimkou tých najšetrnejších (asi 90 stupňov).

Röntgenové teleskopy môžu používať niekoľko techník na zaostrenie lúčov. Najbežnejšie používané sú Voltairove teleskopy (s pasúcimi sa dopadovými zrkadlami), kódovanie apertúry a modulačné (kyvné) kolimátory.

Obmedzenia röntgenovej optiky majú za následok užšie zorné pole v porovnaní s ďalekohľadmi pracujúcimi v rozsahu UV a viditeľného svetla.

Vynález prvého ďalekohľadu sa často pripisuje Hansovi Lipperschleiovi z Holandska v rokoch 1570-1619, ale je takmer isté, že nebol objaviteľom. Jeho zásluhou je s najväčšou pravdepodobnosťou to, že ako prvý urobil nový ďalekohľad populárny a žiadaný. A tiež to bol on, kto v roku 1608 podal prihlášku na patent na pár šošoviek umiestnených v tubuse. Zariadenie nazval ďalekohľad. Jeho patent však zamietli, pretože sa jeho zariadenie zdalo príliš jednoduché.

Dávno pred ním sa astronóm Thomas Digges v roku 1450 pokúsil zväčšiť hviezdy pomocou konvexnej šošovky a konkávneho zrkadla. Na zdokonaľovanie zariadenia však nemal trpezlivosť a na polovynález sa čoskoro bezpečne zabudlo. Digges je dnes známy pre jeho opis heliocentrického systému.

Do konca roku 1609 sa malé ďalekohľady vďaka Lipperschleymu stali bežnými v celom Francúzsku a Taliansku. V auguste 1609 Thomas Harriot dokončil a vylepšil vynález, ktorý astronómom umožnil vidieť krátery a hory na Mesiaci.

Veľký prielom nastal, keď sa taliansky matematik Galileo Galilei dozvedel o Holanďanovom pokuse patentovať tubus šošovky. Inšpirovaný objavom sa Halley rozhodol vyrobiť takéto zariadenie pre seba. V auguste 1609 to bol Galileo, kto vyrobil prvý plnohodnotný ďalekohľad na svete. Najprv to bol len pozorovací ďalekohľad – kombinácia okuliarové šošovky, dnes by sa tomu hovorilo refraktor. Pred Galileom s najväčšou pravdepodobnosťou len málo ľudí hádalo, že túto zábavnú trubicu využije v prospech astronómie. Sám Galileo vďaka prístroju objavil hory a krátery na Mesiaci, dokázal sférickosť Mesiaca, objavil štyri satelity Jupitera, prstence Saturna a urobil mnoho ďalších užitočných objavov.

Dnešnému človeku sa teleskop Galileo nebude zdať výnimočný, každé desaťročné dieťa si ľahko zostaví oveľa lepší prístroj pomocou moderných šošoviek. Ale Galileo teleskop bol v tom čase jediným skutočným pracovným teleskopom s 20-násobným zväčšením, ale s malým zorným poľom, mierne rozmazaným obrazom a ďalšími nedostatkami. Bol to Galileo, kto objavil vek refraktora v astronómii – 17. storočie.

Doba a rozvoj vedy umožnili vytvorenie výkonnejších ďalekohľadov, ktoré umožnili vidieť oveľa viac. Astronómovia začali používať šošovky s dlhšími ohniskovými vzdialenosťami. Samotné teleskopy sa zmenili na veľké nezdvíhateľné tubusy a, samozrejme, nebolo vhodné ich používať. Potom boli pre nich vynájdené statívy. Ďalekohľady sa postupne zdokonaľovali a zdokonaľovali. Jeho maximálny priemer však nepresahoval niekoľko centimetrov – nebolo možné vyrobiť veľké šošovky.

Do roku 1656 Christian Huyens vyrobil ďalekohľad, ktorý zväčšil 100-krát pozorované objekty, jeho veľkosť bola viac ako 7 metrov, apertúra bola asi 150 mm. Tento ďalekohľad sa už považuje za úroveň dnešných amatérskych ďalekohľadov pre začiatočníkov. V 70. rokoch 17. storočia už bol zostrojený 45-metrový ďalekohľad, ktorý ďalej zväčšoval objekty a poskytoval väčší uhol pohľadu.

Ale aj obyčajný vietor by mohol slúžiť ako prekážka pre získanie jasného a kvalitného obrazu. Ďalekohľad začal rásť do dĺžky. Objavitelia, ktorí sa snažili z tohto zariadenia vyžmýkať maximum, sa spoliehali na optický zákon, ktorý objavili – k zníženiu chromatickej aberácie šošovky dochádza so zväčšením jej ohniskovej vzdialenosti. Na odstránenie chromatického šumu vedci vyrobili ďalekohľady s neuveriteľnou dĺžkou. Tieto trubice, ktoré sa vtedy nazývali teleskopy, dosahovali dĺžku 70 metrov a spôsobovali veľa nepríjemností pri práci s nimi a ich nastavovaní. Nedostatky refraktorov prinútili veľké mysle hľadať riešenia na zlepšenie ďalekohľadov. Našla sa odpoveď a nový spôsob: zber a zaostrovanie lúčov sa začalo robiť pomocou konkávneho zrkadla. Refraktor sa premenil na reflektor, úplne zbavený chromatizmu.

Táto zásluha patrí výlučne Isaacovi Newtonovi, bol to on, kto pomocou zrkadla dokázal dať nový život teleskopom. Jeho prvý reflektor mal priemer iba štyri centimetre. A zo zliatiny medi, cínu a arzénu vyrobil v roku 1704 prvé zrkadlo pre ďalekohľad s priemerom 30 mm. Obraz sa stal jasným. Mimochodom, jeho prvý ďalekohľad je dodnes starostlivo uchovávaný v Astronomickom múzeu v Londýne.

Ale optikom sa dlho nedarilo vyrobiť plnohodnotné zrkadlá do reflektorov. Za rok zrodu nového typu ďalekohľadu sa považuje rok 1720, kedy Angličania zostrojili prvý funkčný reflektor s priemerom 15 centimetrov. Bol to prielom. V Európe bol dopyt po prenosných, takmer kompaktných ďalekohľadoch dlhých dva metre. Na asi 40-metrové rúry refraktorov sa začalo zabúdať.

Dvojzrkadlový systém v ďalekohľade navrhol Francúz Cassegrain. Cassegrain nemohol realizovať svoj nápad v plnom rozsahu kvôli nedostatku technickej realizovateľnosti vynájdenia potrebných zrkadiel, ale dnes sú jeho kresby implementované. Práve Newtonove a Cassegrainove teleskopy sú považované za prvé „moderné“ teleskopy, vynájdené koncom 19. storočia. Mimochodom, Hubblov vesmírny teleskop funguje rovnako ako Cassegrainov teleskop. A Newtonov základný princíp využívajúci jedno konkávne zrkadlo sa používa v špeciálnom astrofyzikálnom observatóriu v Rusku od roku 1974. Rozkvet refraktorovej astronómie nastal v 19. storočí, kedy postupne narastal priemer achromatických objektívov. Ak v roku 1824 bol priemer ďalších 24 centimetrov, potom v roku 1866 sa jeho veľkosť zdvojnásobila, v roku 1885 začal byť priemer 76 centimetrov (observatórium Pulkovo v Rusku) a do roku 1897 bol vynájdený Ierkov refraktor. Dá sa vypočítať, že za 75 rokov sa šošovka objektívu zväčšovala rýchlosťou jedného centimetra za rok.

Do konca 18. storočia nahradili objemné reflektory kompaktné, praktické teleskopy. Kovové zrkadlá sa tiež ukázali ako málo praktické - drahé na výrobu a časom stmievanie. V roku 1758, s vynálezom dvoch nových typov skla: ľahké - korunky a ťažké - pazúrik, bolo možné vytvoriť šošovky s dvoma šošovkami. To úspešne využil vedec J. Dollond, ktorý vyrobil dvojšošovku, neskôr nazývanú dolárová šošovka.

Po vynájdení achromatických šošoviek bolo víťazstvo refraktora absolútne, zostávalo už len vylepšiť šošovkové teleskopy. Zabudol som na konkávne zrkadlá. Rukami amatérskych astronómov sa ich podarilo oživiť. William Herschel, anglický hudobník, ktorý v roku 1781 objavil planétu Urán. Jeho objav sa v astronómii od pradávna nevyrovná. Navyše Urán bol objavený pomocou malého podomácky vyrobeného reflektora. Úspech podnietil Herschela, aby začal vyrábať väčšie reflektory. Sám Herschel v dielni tavil zrkadlá z medi a cínu. Hlavným dielom jeho života je veľký ďalekohľad so zrkadlom s priemerom 122 cm, čo je priemer jeho najväčšieho ďalekohľadu. Objavy na seba nenechali dlho čakať, Herschel vďaka tomuto ďalekohľadu objavil šiesty a siedmy satelit planéty Saturn. Ďalší, nemenej slávny amatérsky astronóm, anglický statkár Lord Ross, vynašiel reflektor so zrkadlom s priemerom 182 centimetrov. Vďaka ďalekohľadu objavil množstvo neznámych špirálových hmlovín. Teleskopy Herschela a Rossa mali veľa nedostatkov. Zrkadlové kovové šošovky boli príliš ťažké, odrážali len malú časť svetla dopadajúceho na ne a boli tlmené. Bol potrebný nový dokonalý materiál pre zrkadlá. Týmto materiálom bolo sklo. Francúzsky fyzik Leon Foucault sa v roku 1856 pokúsil vložiť postriebrené sklenené zrkadlo do reflektora. A skúsenosť bola úspešná. Už v 90. rokoch zostrojil amatérsky astronóm z Anglicka reflektor na fotografické pozorovania so skleneným zrkadlom s priemerom 152 centimetrov. Ďalší prelom v konštrukcii ďalekohľadu bol zrejmý.

Tento prielom nebol bez účasti ruských vedcov. SOM V. Bruce sa preslávil vývojom špeciálnych kovových zrkadiel pre teleskopy. Lomonosov a Herschel nezávisle od seba vynašli úplne nový dizajn ďalekohľadu, v ktorom sa primárne zrkadlo naklápa bez sekundárneho, čím sa znižuje strata svetla.

Nemecký optik Fraunhofer dal výrobu a kvalitu šošoviek na pás. A dnes je v observatóriu Tartu ďalekohľad s celou, fungujúcou Fraunhoferovou šošovkou. No refraktory nemeckej optiky tiež neboli bez chyby - chromatizmus.

A až koncom 19. storočia bol vynájdený nový spôsob výroby šošoviek. Sklenené povrchy sa začali upravovať strieborným filmom, ktorý sa nanášal na sklenené zrkadlo vystavením hroznového cukru soliam dusičnanu strieborného. Tieto prevratné šošovky odrážali až 95 % svetla, na rozdiel od starožitných bronzových šošoviek, ktoré odrážali iba 60 % svetla. L. Foucault zmenou tvaru povrchu zrkadiel vytvoril reflektory s parabolickými zrkadlami. Na konci 19. storočia, Crossley, amatérsky astronóm, obrátil svoju pozornosť na hliníkové zrkadlá. Kúpil konkávne sklenené parabolické zrkadlo s priemerom 91 cm bolo ihneď vložené do ďalekohľadu. Dnes sú v moderných observatóriách inštalované teleskopy s takýmito obrovskými zrkadlami. Zatiaľ čo rast refraktora sa spomalil, vývoj odrazového ďalekohľadu nabral na intenzite. V rokoch 1908 až 1935 rôzne observatóriá po celom svete postavili viac ako tucet reflektorov s šošovkou väčšou ako má Ierk. Najväčší ďalekohľad je inštalovaný na observatóriu Mount Wnlson, jeho priemer je 256 centimetrov. A aj táto hranica bude čoskoro dvojnásobne prekonaná. V Kalifornii bol namontovaný americký obrí reflektor, dnes má viac ako pätnásť rokov.

Pred viac ako 30 rokmi, v roku 1976, sovietski vedci zostrojili 6-metrový ďalekohľad BTA – Veľký azimutálny ďalekohľad. Až do konca 20. storočia bol ARB považovaný za najväčší teleskop na svete.Vynálezcovia BTA boli inovátormi v originálnych technických riešeniach, ako je alt-azimutálna inštalácia s počítačovým navádzaním. Dnes sa tieto inovácie používajú takmer vo všetkých obrovských ďalekohľadoch. Začiatkom 21. storočia bol BTA pretlačený do druhej desiatky najväčších ďalekohľadov na svete. A postupná degradácia zrkadla z času na čas - dnes jeho kvalita klesla o 30% oproti originálu - z neho robí len historickú pamiatku vedy.

Nová generácia ďalekohľadov zahŕňa dva veľké 10-metrové dvojité ďalekohľady KECK I a KECK II pre optické infračervené pozorovania. Boli inštalované v rokoch 1994 a 1996 v USA. Vyzbierali sa vďaka pomoci Nadácie W. Kecka, po ktorej sú pomenované. Na ich výstavbu poskytol vyše 140-tisíc dolárov. Tieto teleskopy majú veľkosť osemposchodovej budovy a každý váži viac ako 300 ton, no pracujú s najvyššou presnosťou. Princíp činnosti - hlavné zrkadlo s priemerom 10 metrov, pozostávajúce z 36 šesťhranných segmentov, fungujúce ako jedno reflexné zrkadlo. Tieto teleskopy boli inštalované na jednom z najlepších miest na Zemi pre astronomické pozorovania – na Havaji, na svahu vyhasnutej sopky Manua Kea vysokej 4200 m. Do roku 2002 boli tieto dva ďalekohľady, umiestnené vo vzdialenosti 85 m od seba, začal pracovať v režime interferometra, ktorý dáva rovnaké uhlové rozlíšenie ako 85-metrový ďalekohľad. História ďalekohľadu má za sebou dlhú cestu – od talianskych sklenárov až po dnešné obrie satelitné teleskopy. Moderné veľké observatóriá sú už dávno automatizované. Amatérske teleskopy a mnohé teleskopy, ako napríklad Hubbleov teleskop, sú však stále založené na princípoch fungovania, ktoré vynašiel Galileo.

Aplikácia

Moderné teleskopy umožňujú astronómom „nahliadnuť“ ďaleko za hranice nášho vesmíru. Na presné nasmerovanie prístrojov na objekt sa využívajú zložité softvérové algoritmy, ktoré nečakane prišli vhod aj pre onkológov.

Pri pozorovaní vzdialených galaxií a pri hľadaní nových nebeských telies musia vedci vypočítať komplexné trajektórie vesmírnych objektov tak, aby sa v určitom časovom bode ďalekohľad „pozrel“ presne na tú časť oblohy, kde sa nachádza vzdialená planéta, kométa alebo asteroid. bude vidieť najjasnejšie.

Takéto výpočty sa robia pomocou najkomplexnejších, špeciálne napísaných programov pre počítače, ktoré riadia teleskopy.

A britskí vedci zaoberajúci sa onkológiou, najmä štúdiom rakoviny prsníka, viac než úspešne použili „astronomické“ počítačové programy na analýzu vzoriek rakoviny prsníka.

Výskumníci z University of Cambridge študovali 2000 vzoriek rakoviny, aby zlepšili techniku nazývanú personalizovaná liečba rakoviny. Táto technika vyžaduje presné znalosti o maximálnom počte individuálnych charakteristík nádoru u konkrétneho pacienta, aby bolo možné vybrať najefektívnejšie chemoterapeutické lieky.

Pri použití konvenčných metód by vedci museli stráviť aspoň týždeň analýzou 2000 vzoriek - ale použitie "astronomických" programov umožnilo dokončiť túto prácu za menej ako 1 deň.

Na vykonanie úprav programu a jeho maximálneho prispôsobenia potrebám onkológie plánujú vedci z Cambridge analyzovať 20 000 vzoriek nádorov prsníka získaných od pacientov z rozdielne krajiny Európe.

Princípom ďalekohľadu nie je zväčšovať predmety, ale zbierať svetlo. Čím väčšia je veľkosť hlavného prvku zbierajúceho svetlo - šošovky alebo zrkadla, tým viac svetla do neho prenikne. Je dôležité, že je to celkové množstvo zhromaždeného svetla, ktoré v konečnom dôsledku určuje úroveň viditeľných detailov - či už ide o vzdialenú krajinu alebo prstence Saturna. Aj keď je zväčšenie alebo výkon ďalekohľadu tiež dôležité, nie je rozhodujúce pre dosiahnutie úrovne detailov.

Teleskopy sa neustále menia a zdokonaľujú, ale princíp fungovania zostáva rovnaký.

Teleskop zbiera a sústreďuje svetlo

Čím väčšia je konvexná šošovka alebo konkávne zrkadlo, tým viac svetla do nej vstupuje. A čím viac svetla vstupuje, tým vzdialenejšie predmety vám umožňuje vidieť. Ľudské oko má svoju vlastnú konvexnú šošovku (kryštalickú šošovku), ale táto šošovka je veľmi malá, takže zbiera pomerne veľa svetla. Ďalekohľad vám umožňuje presnejšie vidieť, pretože jeho zrkadlo je schopné zhromaždiť viac svetla ako ľudské oko.

Ďalekohľad zaostruje svetelné lúče a vytvára obraz

Aby sa vytvoril jasný obraz, šošovky a zrkadlá ďalekohľadu zhromažďujú zachytené lúče do jedného bodu - do zaostrenia. Ak sa svetlo nezhromaždí v jednom bode, obraz bude rozmazaný.

Typy ďalekohľadov

Teleskopy možno rozdeliť podľa spôsobu práce so svetlom na „šošovkové“, „zrkadlové“ a kombinované – zrkadlovo-šošovkové.

Refraktory sú refrakčné teleskopy. Svetlo v takomto ďalekohľade sa zhromažďuje pomocou bikonvexnej šošovky (v skutočnosti je to šošovka ďalekohľadu). Medzi amatérskymi prístrojmi sú najčastejšie achromáty dvojšošovkové, no nájdu sa aj zložitejšie. Achromatický refraktor sa skladá z dvoch šošoviek – zbiehajúcej sa a rozbiehavej, čo umožňuje kompenzovať sférické a chromatické aberácie – inými slovami skreslenie toku svetla pri prechode cez šošovku.

Trochu histórie:

Galileov refraktor (vynájdený v roku 1609) používal dve šošovky na zachytenie čo najväčšieho množstva hviezdneho svetla. a nech to vidí ľudské oko. Svetlo prechádzajúce cez sférické zrkadlo vytvára obraz. Galileova sférická šošovka spôsobuje, že obraz je rozmazaný. Takáto šošovka navyše rozkladá svetlo na farebné zložky, vďaka čomu sa okolo svietiaceho objektu vytvorí rozmazaná farebná plocha. Preto sférický konvexný lúč zhromažďuje hviezdne svetlo a konkávna šošovka, ktorá ho nasleduje, mení zozbierané svetelné lúče späť na paralelné, čo umožňuje obnoviť jasnosť a jasnosť pozorovaného obrazu.

Kepplerov refraktor (1611)

Akákoľvek sférická šošovka láme svetelné lúče, rozostruje ich a rozmazáva obraz. Sférická Kepplerova šošovka má menšie zakrivenie a dlhšiu ohniskovú vzdialenosť ako galileovská šošovka. Preto sú ohniská lúčov prechádzajúcich takouto šošovkou bližšie k sebe, čo znižuje, ale nie úplne odstraňuje skreslenie obrazu. V skutočnosti Keppler sám takýto ďalekohľad nevytvoril, no ním navrhované vylepšenia mali silný vplyv na ďalší vývoj refraktorov.

Achromatický refraktor

Achromatický refraktor vychádza z Kepplerovho teleskopu, no namiesto jednej sférickej šošovky používa dve šošovky rôzneho zakrivenia. Svetlo prechádzajúce cez tieto dve šošovky je zaostrené do jedného bodu, t.j. táto metóda zabraňuje chromatickej aj sférickej aberácii.

Teleskop Sturman F70076
Jednoduchý a ľahký refraktor pre začiatočníkov s 50 mm objektívom. Zväčšenie - 18*,27*,60*,90*. Je doplnený o dva okuláre - 6 mm a 20 mm. Môže byť použitý ako potrubie, pretože neprevracia obraz. Na zátvorke azimutu.
>Ďalekohľad Konus KJ-7
60 mm refraktorový ďalekohľad s dlhým ohniskom na nemeckej (ekvatoriálnej) montáži. Maximálne zväčšenie je 120x. Vhodné pre deti a začínajúcich astronómov.
Teleskop MEADE NGC 70/700mm AZ
Klasický refraktor s priemerom 70 mm a maximálnym užitočným zväčšením až 250*. Dodáva sa s tromi okulármi, hranolom a montážou. Umožňuje pozorovať takmer všetky planéty slnečnej sústavy a slabé hviezdy až do magnitúdy 11,3.
Teleskop Synta Skywatcher 607AZ2
Klasický refraktor na azimutovej montáži AZ-2 na hliníkovom statíve a možnosť mikrodimenzionálneho nasmerovania ďalekohľadu na výšku. Priemer objektívu 60 mm, maximálne zväčšenie 120x, prieniková sila 11 (magnitúd). Hmotnosť 5 kg.
Teleskop Synta Skywatcher 1025AZ3
Ľahký refraktor s alt-azimutovou montážou AZ-3 na hliníkovom statíve s mikrodimenzionálnym teleskopom smerujúcim na obe osi. Dá sa použiť ako teleobjektív pre väčšinu zrkadloviek na snímanie vzdialených objektov. Priemer objektívu 100 mm, ohnisková vzdialenosť 500 mm, prieniková sila 12 (magnitúdy). Hmotnosť 14 kg.

Reflektor je akýkoľvek ďalekohľad, ktorého objektív pozostáva iba zo zrkadiel. Reflektory sú odrazové ďalekohľady a obraz v takýchto ďalekohľadoch je na druhej strane optického systému ako v refraktoroch.

Trochu histórie

Gregoryho zrkadlový ďalekohľad (1663)

James Gregory sa predstavil dokonale Nová technológia pri výrobe ďalekohľadov, vynájdenie ďalekohľadu s parabolickým primárnym zrkadlom. Obraz, ktorý možno pozorovať v takomto ďalekohľade, je bez sférických aj chromatických aberácií.

Newtonov reflektor (1668)

Newton použil kovové primárne zrkadlo na zhromažďovanie svetla a sledovacie zrkadlo na nasmerovanie svetelných lúčov smerom k okuláru. S chromatickou aberáciou sa teda dalo vyrovnať – napokon, v tomto ďalekohľade sú namiesto šošoviek použité zrkadlá. Ale obraz bol stále rozmazaný kvôli sférickému zakriveniu zrkadla.

Doteraz sa ďalekohľad vyrobený podľa Newtonovej schémy často nazýva reflektor. Žiaľ, ani ten nie je zbavený aberácií. Mierne od osi sa už začína objavovať kóma (neizoplanatizmus) - aberácia spojená s nerovnomerným nárastom rôznych zón prstencovej apertúry. Kóma spôsobuje, že difúzna škvrna vyzerá ako projekcia kužeľa – najostrejšia a najjasnejšia časť smerom k stredu zorného poľa, tupá a zaoblená smerom od stredu. Veľkosť rozptylového bodu je úmerná vzdialenosti od stredu zorného poľa a je úmerná štvorcu priemeru otvoru. Prejav kómy je preto obzvlášť silný u takzvaných „rýchlych“ (vysokoapertúrnych) Newtonov na okraji zorného poľa.

Newtonovské teleskopy sú dnes veľmi populárne: sú veľmi jednoduché a lacné na výrobu, čo znamená, že priemerná cenová hladina je u nich oveľa nižšia ako u zodpovedajúcich refraktorov. Ale samotná konštrukcia ukladá takémuto ďalekohľadu určité obmedzenia: skreslenie lúčov prechádzajúcich diagonálnym zrkadlom výrazne zhoršuje rozlíšenie takéhoto ďalekohľadu a so zväčšením priemeru objektívu sa dĺžka tubusu úmerne zväčšuje. Výsledkom je, že ďalekohľad je príliš veľký a zorné pole s dlhou trubicou sa zmenšuje. V skutočnosti sa reflektory s priemerom nad 15 cm prakticky nevyrábajú, pretože. Nevýhody takýchto zariadení budú viac ako výhody.

Teleskop Synta Skywatcher 1309EQ2
Reflektor so 130 mm objektívom na rovníkovej montáži. Maximálne zväčšenie 260. Pohľad 13.3
Teleskop F800203M STURMAN
Reflektor s 200 mm objektívom na rovníkovej montáži. Dodáva sa s dvoma okulármi, mesačným filtrom, statívom a hľadáčikom.
Teleskop Meade Newton 6 LXD-75 f/5 s EC Remote
Klasický newtonovský reflektor s priemerom šošovky 150 mm a užitočným zväčšením až 400x.Ďalekohľad pre nadšencov astronómie, ktorí ocenia veľký priemer svetla a veľkú apertúru. Elektronicky riadený držiak s hodinovým sledovaním umožňuje astrofotografiu s dlhou expozíciou.

Zrkadlový objektív(katadioptrické) teleskopy využívajú šošovky aj zrkadlá, čím ich optická konštrukcia dosahuje vynikajúcu kvalitu obrazu vo vysokom rozlíšení, pričom celá konštrukcia pozostáva z veľmi krátkych prenosných optických tubusov.

Parametre ďalekohľadu

Priemer a zväčšenie

Pri výbere ďalekohľadu je dôležité si uvedomiť priemer šošovky objektívu, rozlíšenie, zväčšenie a kvalitu konštrukcie a komponentov.

Množstvo svetla zhromaždeného ďalekohľadom priamo závisí od priemer(D) primárne zrkadlo alebo šošovka. Množstvo svetla prechádzajúceho šošovkou je úmerné jej ploche.

Okrem priemeru je dôležitá aj charakteristika šošovky relatívny vývrt(A), ktorý sa rovná pomeru priemeru k ohniskovej vzdialenosti (nazýva sa aj pomer clony).

Relatívne zameranie nazývaná prevrátená hodnota relatívnej apertúry.

Povolenie- je možnosť zobrazenia detailov - tzn. čím vyššie rozlíšenie, tým lepší obraz. Teleskop s vysokým rozlíšením je schopný oddeliť dva vzdialené blízke objekty, zatiaľ čo teleskop s nízkym rozlíšením uvidí iba jeden objekt, zmiešaný z týchto dvoch. Hviezdy sú bodové zdroje svetla, takže je ťažké ich pozorovať a v ďalekohľade je možné vidieť iba difrakčný obraz hviezdy ako disk so svetelným prstencom okolo. Oficiálne je maximálnym rozlíšením vizuálneho teleskopu minimálna uhlová medzera medzi dvojicou hviezd rovnakej jasnosti, keď sú ešte viditeľné pri dostatočnom zväčšení a absencii interferencie z atmosféry oddelene. Táto hodnota pre dobré prístroje je približne rovná 120/D oblúkových sekúnd, kde D je apertúra (priemer) ďalekohľadu v mm.

Zväčšenie teleskop by mal ležať v rozsahu od D/7 do 1,5D, kde D je priemer otvoru objektívu ďalekohľadu. To znamená, že pre tubus s priemerom 100 mm je potrebné zvoliť okuláre tak, aby poskytovali zväčšenia od 15x do 150x.

Pri zväčšení, ktoré sa číselne rovná priemeru šošovky, vyjadrenom v milimetroch, sa objavia prvé známky difrakčného obrazca a ďalšie zväčšovanie len zhorší kvalitu obrazu a zabráni rozlíšeniu jemných detailov. Okrem toho stojí za to pripomenúť chvenie ďalekohľadu, atmosférické turbulencie atď. Preto sa pri pozorovaní Mesiaca a planét väčšinou nepoužívajú zväčšenia presahujúce 1,4D – 1,7D.V každom prípade by dobrý prístroj mal „potiahnuť“ až do 1,5D bez výrazného zhoršenia kvality obrazu. Najlepšie to robia refraktory a reflektory s centrálnym tienením už pri takýchto zväčšeniach nedokážu s istotou pracovať, preto nie je vhodné ich používať na pozorovanie Mesiaca a planét.

Horná hranica racionálnych zväčšení je určená empiricky a súvisí s vplyvom difrakčných javov (s rastúcim zväčšením sa zmenšuje veľkosť výstupnej pupily ďalekohľadu - jeho výstupnej apertúry). Ukázalo sa, že najvyššie rozlíšenie sa dosahuje s výstupnými pupilami menšími ako 0,7 mm a ďalšie zvyšovanie zväčšenia nevedie k zvýšeniu počtu detailov. Naopak, voľný, zakalený a matný obraz vytvára ilúziu znížených detailov. Veľké zväčšenia 1,5D majú zmysel ako pohodlnejšie najmä pre ľudí so zrakovým postihnutím a len pre svetlé kontrastné predmety.

Spodná hranica primeraného rozsahu zväčšení je určená tým, že pomer priemeru šošovky k priemeru výstupnej pupily (tj priemeru svetelného lúča vychádzajúceho z okuláru) sa rovná pomeru ich ohniskových vzdialeností, tj zvýšiť. Ak priemer lúča vychádzajúceho z okuláru presiahne priemer zrenice pozorovateľa, časť lúčov bude odrezaná a oko pozorovateľa uvidí menej svetla – a menšiu časť obrazu.

Vzniká tak nasledujúci rad odporúčaných zväčšení 2D, 1,4D, 1D, 0,7D, D/7. Zväčšenie D/2..D/3 je užitočné na pozorovanie zhlukov obyčajnej veľkosti a matných hmlových objektov.

montuje

Držiak na teleskop- časť ďalekohľadu, na ktorej je upevnený jeho optický tubus. Umožňuje nasmerovať ho na pozorovanú oblasť oblohy, zaisťuje stabilitu jeho inštalácie v pracovnej polohe, pohodlie pri vykonávaní rôznych druhov pozorovaní. Montáž pozostáva zo základne (alebo stĺpika), dvoch na seba kolmých osí na otáčanie tubusu ďalekohľadu, pohonu a systému na meranie uhlov natočenia.

IN rovníková hora prvá os smeruje k nebeskému pólu a nazýva sa polárna (alebo hodinová) os a druhá leží v rovine rovníka a nazýva sa os deklinácie; je k nemu pripevnený tubus ďalekohľadu. Keď sa ďalekohľad otáča okolo 1. osi, mení sa jeho hodinový uhol pri konštantnej deklinácii; pri otáčaní okolo 2. osi sa deklinácia mení v konštantnom hodinovom uhle. Ak je ďalekohľad namontovaný na takejto montáži, sledovanie pohybu nebeského telesa v dôsledku zdanlivej dennej rotácie oblohy sa vykonáva otáčaním teleskopu konštantnou rýchlosťou okolo jednej polárnej osi.

IN azimutálna montáž prvá os je vertikálna a druhá, nesúca potrubie, leží v rovine horizontu. Prvá os sa používa na otáčanie ďalekohľadu v azimute, druhá - vo výške (vzdialenosť zenitu). Pri pozorovaní hviezd pomocou ďalekohľadu namontovaného na azimutálnej montáži sa tento musí otáčať nepretržite a s vysokou presnosťou okolo dvoch osí súčasne a rýchlosťou, ktorá sa mení podľa zložitého zákona.

Použité fotografie z www.amazing-space.stsci.edu

Štruktúra ďalekohľadu

Od staroveku bolo ľudstvo priťahované k tomu, aby zistilo, čo je tam, na oblohe, za Zemou a čo je ľudskému oku neviditeľné. Najväčší vedci staroveku, ako Leonardo da Vinci, Galileo Galilei, sa pokúsili vytvoriť zariadenie, ktoré vám umožní nahliadnuť do hlbín vesmíru a zdvihnúť závoj tajomstva vesmíru. Odvtedy došlo k mnohým objavom v oblasti astronómie a astrofyziky. Každý vie, čo je ďalekohľad, ale nie každý vie, ako dávno a kým bol vynájdený prvý ďalekohľad a ako bol usporiadaný.

Teleskop – prístroj určený na pozorovanie nebeských telies.

Ďalekohľadom sa rozumie najmä optický teleskopický systém, ktorý sa nemusí nevyhnutne používať na astronomické účely.

Existujú teleskopy pre všetky rozsahy elektromagnetického spektra:

b optické teleskopy

b rádioteleskopy

b röntgenové teleskopy

gama-teleskopy

Optické teleskopy

Podľa ich optického dizajnu sa väčšina ďalekohľadov delí na:

ü Šošovka (refraktory alebo dioptrie) - ako šošovka sa používa šošovka alebo systém šošoviek.

b Zrkadlo (reflektory alebo katoptrické) - ako šošovka sa používa konkávne zrkadlo.

b Zrkadlovo-šošovkové teleskopy (katadioptrické) - ako objektív sa používa sférické zrkadlo a na kompenzáciu aberácií šošovka, šošovkový systém alebo meniskus.

> Typy ďalekohľadov

Všetky optické teleskopy sú zoskupené podľa typu prvku na zber svetla na zrkadlové, šošovkové a kombinované. Každý typ ďalekohľadu má svoje výhody a nevýhody, preto pri výbere optiky treba brať do úvahy tieto faktory: podmienky a ciele pozorovania, požiadavky na hmotnosť a pohyblivosť, cenu a úroveň aberácie. Poďme si charakterizovať najobľúbenejšie typy ďalekohľadov.

Refraktory (šošovkové teleskopy)

Refraktory Ide o prvé teleskopy vynájdené človekom. V takomto ďalekohľade je za zber svetla zodpovedná bikonvexná šošovka, ktorá funguje ako objektív. Jeho pôsobenie je založené na hlavnej vlastnosti konvexných šošoviek - lomu svetelných lúčov a ich sústredení v ohnisku. Odtiaľ pochádza názov - refraktory (z latinského refract - lámať sa).

Bol vytvorený v roku 1609. Používal dve šošovky, pomocou ktorých sa zbieralo maximálne množstvo svetla hviezd. Prvá šošovka, ktorá fungovala ako šošovka, bola vypuklá a slúžila na zhromažďovanie a zaostrovanie svetla na určitú vzdialenosť. Druhá šošovka, ktorá plnila úlohu okuláru, bola konkávna a slúžila na otáčanie klesajúceho svetelného lúča na paralelný. So systémom Galileo môžete získať rovný, prevrátený obraz, ktorého kvalita značne trpí chromatickou aberáciou. Efekt chromatickej aberácie možno vnímať ako falošnú maľbu detailov a hrán objektu.

Keplerov refraktor je pokročilejší systém, ktorý bol vytvorený v roku 1611. Tu bola ako okulár použitá konvexná šošovka, v ktorej bolo predné ohnisko kombinované so zadným ohniskom šošovky objektívu. Z toho bol výsledný obraz prevrátený, čo nie je pre astronomický výskum podstatné. Hlavnou výhodou nového systému je možnosť inštalácie meracej mriežky vo vnútri potrubia v ohnisku.

Táto schéma sa tiež vyznačovala chromatickou aberáciou, jej efekt však bolo možné vyrovnať zväčšením ohniskovej vzdialenosti. Preto mali vtedajšie teleskopy obrovskú ohniskovú vzdialenosť s tubusom vhodnej veľkosti, čo spôsobovalo vážne ťažkosti pri vykonávaní astronomického výskumu.

Začiatkom 18. storočia sa objavil, ktorý je populárny dodnes. Objektív tohto zariadenia je vyrobený z dvoch šošoviek vyrobených z rôznych druhov skla. Jedna šošovka sa zbieha, druhá sa rozbieha. Táto štruktúra môže výrazne znížiť chromatické a sférické aberácie. A telo ďalekohľadu zostáva veľmi kompaktné. Dnes sú vytvorené apochromatické refraktory, v ktorých je vplyv chromatickej aberácie znížený na možné minimum.

Výhody refraktorov:

Jednoduchá štruktúra, jednoduchá obsluha, spoľahlivosť;
Rýchla tepelná stabilizácia;
Nenáročné na profesionálny servis;
Ideálne na objavovanie planét, mesiaca, dvojitých hviezd;
Vynikajúca reprodukcia farieb v apochromatickom prevedení, dobrá - v achromatickom;
Systém bez centrálneho tienenia od diagonálneho alebo sekundárneho zrkadla. Preto vysoký kontrast obrazu;
Nedostatok prúdenia vzduchu v potrubí, ochrana optiky pred nečistotami a prachom;
Jednodielna konštrukcia šošovky nevyžaduje žiadne úpravy zo strany astronóma.

Nevýhody refraktorov:

Vysoká cena;
Veľká hmotnosť a rozmery;
Malý praktický priemer otvoru;
Obmedzené pri štúdiu tmavých a malých objektov v hlbokom vesmíre.

Názov zrkadlových ďalekohľadov je reflektory pochádza z latinského slova reflexio – odrážať. Toto zariadenie je ďalekohľad s šošovkou, ktorá je konkávnym zrkadlom. Jeho úlohou je zbierať hviezdne svetlo v jednom bode. Po umiestnení okuláru do tohto bodu môžete vidieť obraz.

Jeden z prvých reflektorov ( Gregoryho ďalekohľad) bol razený v roku 1663. Tento ďalekohľad s parabolickým zrkadlom bol úplne bez chromatických a sférických aberácií. Svetlo zbierané zrkadlom sa odrážalo od malého oválneho zrkadla, ktoré bolo upevnené pred hlavným, v ktorom bol malý otvor na výstup svetelného lúča.

Newton bol úplne sklamaný z refrakčných ďalekohľadov, takže jedným z jeho hlavných objavov bol odrazový ďalekohľad založený na kovovom hlavnom zrkadle. Rovnomerne odrážalo svetlo s rôznymi vlnovými dĺžkami a guľový tvar zrkadla urobil zariadenie dostupnejším aj pre vlastnú výrobu.

V roku 1672 astronóm Lauren Cassegrain navrhol schému ďalekohľadu, ktorý sa navonok podobal slávnemu Gregoryho reflektoru. Vylepšený model však mal niekoľko vážnych rozdielov, z ktorých hlavným bolo konvexné hyperbolické sekundárne zrkadlo, ktoré umožnilo vytvoriť kompaktnejší ďalekohľad a minimalizovalo centrálne tienenie. Tradičný reflektor Cassegrain sa však ukázal ako low-tech pre sériovú výrobu. Hlavným dôvodom tejto neobľúbenosti sú zrkadlá so zložitými povrchmi a nekorigovaná aberácia kómy. Úpravy tohto teleskopu sa však dnes používajú po celom svete. Napríklad ďalekohľad Ritchey-Chrétien a množstvo optických prístrojov založených na systéme Schmidt-Cassegrain a Maksutov-Cassegrain.

Dnes sa pod názvom „reflektor“ bežne rozumie newtonovský ďalekohľad. Jeho hlavné charakteristiky sú malé sférická aberácia, absencia akéhokoľvek chromatizmu, ako aj neizoplanatizmus - prejav kómy v blízkosti osi, ktorý je spojený s nerovnomernosťou jednotlivých zón prstencovej apertúry. Z tohto dôvodu hviezda v ďalekohľade nevyzerá ako kruh, ale ako projekcia kužeľa. Zároveň je jeho tupá zaoblená časť otočená zo stredu do strany a ostrá naopak do stredu. Na korekciu efektu kómy sa používajú korektory šošoviek, ktoré by mali byť pripevnené pred fotoaparátom alebo okulárom.

"Newtony" sa často vykonávajú na Dobsonovom držiaku, ktorý je praktický a kompaktný. Vďaka tomu je ďalekohľad napriek veľkosti otvoru veľmi prenosné zariadenie.

Výhody reflektorov:

Priaznivá cena;

Mobilita a kompaktnosť;
Vysoká účinnosť pri pozorovaní slabých objektov v hlbokom vesmíre: hmloviny, galaxie, hviezdokopy;

Najjasnejšie a najostrejšie obrázky s minimálnym skreslením.

Chromatická aberácia je znížená na nulu.

Nevýhody reflektorov:

Strečové sekundárne zrkadlo, centrálne tienenie. Preto nízky kontrast obrazu;
Tepelná stabilizácia veľkého skleneného zrkadla trvá dlho;
Otvorte potrubie bez ochrany pred teplom a prachom. Preto nízka kvalita obrazu;
Vyžaduje pravidelnú kolimáciu a zarovnanie, ktoré sa môže stratiť počas používania alebo prepravy.

Katadioptrické teleskopy používajú zrkadlá aj šošovky na korekciu aberácie a vytváranie obrázkov. Dnes sú veľmi žiadané dva typy takýchto ďalekohľadov: Schmidt-Cassegrain a Maksutov-Cassegrain.

Dizajn nástroja Schmidt-Cassegrain(SHK) pozostáva zo sférických primárnych a sekundárnych zrkadiel. V tomto prípade je sférická aberácia korigovaná Schmidtovou doskou s plnou apertúrou, ktorá je inštalovaná na vstupe potrubia. Niektoré zvyškové aberácie vo forme kómy a zakrivenia poľa tu však zostávajú. Ich korekcia je možná pomocou korektorov šošoviek, ktoré sú obzvlášť dôležité v astrofotografii.

Hlavné výhody zariadení tohto typu sa týkajú minimálnej hmotnosti a krátkeho tubusu pri zachovaní pôsobivého priemeru clony a ohniskovej vzdialenosti. Zároveň sa tieto modely nevyznačujú nástavcami uchytenia sekundárneho zrkadla a špeciálna konštrukcia potrubia vylučuje prenikanie vzduchu a prachu do interiéru.

Vývoj systému Maksutov-Cassegrain(MK) patrí sovietskemu optickému inžinierovi D. Maksutovovi. Konštrukcia takéhoto ďalekohľadu je vybavená sférickými zrkadlami a korekciu aberácií má na starosti korektor šošoviek s plnou clonou, čo je konvexno-konkávna šošovka - meniskus. Preto sa takéto optické zariadenie často nazýva meniskusový reflektor.

Medzi výhody MC patrí možnosť korigovať takmer akúkoľvek aberáciu výberom hlavných parametrov. Jedinou výnimkou je sférická aberácia vyššieho rádu. To všetko robí túto schému populárnou medzi výrobcami a nadšencami astronómie.

Skutočne, za rovnakých okolností, systém MC poskytuje lepšie a jasnejšie obrázky ako schéma SC. Väčšie teleskopy MK však majú dlhšiu dobu tepelnej stabilizácie, pretože hustý meniskus stráca teplotu oveľa pomalšie. Okrem toho sú MC citlivejšie na tuhosť upevnenia korektora, takže konštrukcia ďalekohľadu je ťažká. To je dôvod vysokej popularity MC systémov s malou a strednou clonou a SC systémov so strednou a veľkou clonou.

Okrem toho boli vyvinuté Katadioptrické systémy Maksutov-Newton a Schmidt-Newton, ktorých dizajn bol vytvorený špeciálne na korekciu aberácií. Zachovali si newtonovské rozmery, no výrazne sa zvýšila ich hmotnosť. To platí najmä pre meniskusové korektory.

Výhody

Všestrannosť. Dá sa použiť na pozemné aj vesmírne pozorovania;
Zvýšená úroveň korekcie aberácie;
Ochrana proti prachu a tepelným tokom;
Kompaktné rozmery;
Priaznivá cena.

nevýhodykatadioptrické teleskopy:

Dlhé obdobie tepelnej stabilizácie, čo je dôležité najmä pre teleskopy s meniskusovým korektorom;
Zložitosť konštrukcie, ktorá spôsobuje ťažkosti pri inštalácii a samočinnom vyrovnaní.