Телескоп - история создания, виды и характеристики устройства

Краткая история создания

Первый в истории телескоп связывают с именем всемирно известного ученого и философа эпохи Возрождения, Галилео Галилеем. Именно он придумал использовать в качестве прибора наблюдения за небесными телами телескоп. Это сообщение в астрономии стало настоящей сенсацией.

Но не все так просто. Изначально привычный сегодня инструмент был обычной зрительной трубой, которую в качестве своего изобретения оптик Иоанн Липперсгей представил в Гааге в 1608 году. Мастеру было отказано в получении патента, так как его изобретение на тот момент уже не было уникальным. А самое первое схематичное упоминание телескопа с линзами было обнаружено в чертежах самого Леонардо Да Винчи.

В 1609 году смотрел в небо через собственноручно созданную, усовершенствованную увеличительную трубу уже Галилей. Большинство людей считают, что тогда и началась история создания телескопа.

Телескоп ученого выглядел как трубка из свинца. Объективом прибора служила собирающая линза, а в качестве окуляра выступала рассеивающая. Основным недостатком такой конструкции были сильно ограниченные размеры поля зрения. Но это не помешало итальянскому физику, глядя в свой прибор, сделать важнейшие открытия астрономии. Впервые была рассмотрена поверхность Луны, на которой Галилей увидел горы и кратеры, он также доказал ее сферичность. Помимо этого, ученый открыл четыре спутника Юпитера, кольца Сатурна, увидел пятна на Солнце. Возникновение такой возможности привело к множеству достижений, обусловивших дальнейшую динамику развития науки.

На смену первого телескопа пришел прибор другого вида. Изобретателем стал Иоганн Кеплер. Произошло это еще при жизни Галилео Галилея, в 1611 году. Так как Кеплер был астрономом-теоретиком, он только придумал новую конструкцию. Построил новый телескоп Кистоф Шейнер, германский физик, астроном и механик.

В 1656 году следующим, усовершенствовавшим прибор стал нидерландский ученый Христиан Гюйгенс. Он создал новый окуляр, названный его именем. Телескоп ученого отличался от ранее существовавших. Длина прибора составляла около семи метров. Объектив размещался на специальной платформе, которая двигалась вверх и вниз по мачте. Окуляр же располагался отдельно на подставке. Так как в конструкции прибора отсутствовала труба, его стали называть воздушным. Гюйгенс вошел в историю как первооткрыватель спутника Сатурна, продолжил исследования Галилея о кольцах, увидел полосы на диске Юпитера.

К семидесятым годам семнадцатого века размер телескопа вырос до сорока пяти метров. Новый прибор еще больше мог увеличивать объекты и давать больший угол зрения.

В восемнадцатом столетии телескоп снова претерпевал изменения. Величайший создатель классической физики, Исаак Ньютон дал новую жизнь прибору, используя зеркала. В 1704 году он изготовил первое зеркало для телескопа из сплава меди, олова и мышьяка. Диаметр зеркала составлял тридцать миллиметров. Это нововведение значительно упростило изучение небесных объектов. Изображение наконец стало четким. Так случилось рождение рефлектора Ньютона.

Лорент Кассегрен также внес лепту в развитие телескопа. Французский оптик предложил двух зеркальную систему. Суть его задумки заключалась в следующем: главное вогнутое зеркало большего диаметра должно было отбрасывать лучи на вторичное выпуклое зеркало, меньшего диаметра. В дальнейшем это позволило прибору стать более компактным.

Телескопы Ньютона и Кассегрена считаются родоначальниками новой эры телескопов. Таким образом, к концу восемнадцатого столетия на смену громоздким рефлекторам пришли практичные и компактные приборы.

В начале девятнадцатого века благодаря трудам немецкого физика и оптика Йозефа Фраунгофа, телескоп превратился в точный измерительный инструмент, оснащенный параллактической монтировкой, часовым механизмом и микрометром.

В 1817 году ученый основал первый Оптический институт и подвел научную черту под производство линз для телескопов. Объективы выросли до двадцати четырех сантиметров.

Эволюция телескопов в России

До восемнадцатого века развитие российской науки нельзя было назвать позитивным процессом. Правитель государства предпочитали выписывать иностранных специалистов, а не взращивать собственных. Эта тенденция изменилась с появлением страстного адепта науки, Михаила Ломоносова.

В 1762 году Ломоносов создал новую оптическую систему, которая позволила увеличить световой поток и удешевить производство благодаря отказу от вторичного зеркала. Ученый расположил зеркало таким образом, что собранные в точку фокуса лучи, выходили из параллельного пучка лучей от объекта, попадающего на главное зеркало. Таким образом, потребность во вторичном зеркале отпала. Свой вариант Ломоносов продемонстрировал в Академии наук, однако изобретение не было опубликовано. Спустя пятьдесят лет конструкцию такого же типа создал Фредерик Гершель, его именем она и была названа.

Продолжал труды Михаила Ломоносова выдающийся русский изобретатель Иван Петрович Кулибин.

Виды приборов

В зависимости от конструктивных особенностей, существует несколько типов телескопов. Каждый из них применяют для характерного ряда исследований:

• Рефракторы, или диоптрические приборы. Для собирания света в них присутствует объектив, образуемый системой линз. Суть действия заключается в рефракции (преломление света) Свет от небесных объектов попадает в объектив, который создает уменьшенное изображение предмета в фокусе линзы. Так наблюдатель может рассматривать изображение в окуляр. Телескопы такого вида обычно используются для фотографических, спектральных, визуальных и других исследований.
• Рефлекторы. Также их называют зеркальными телескопами. Такой прибор представляет собой телескоп, где в качестве объектива выступает вогнутое зеркало сферической или параболической формы. Рефлекторы используются для наблюдений туманностей и галактик.
• Катадиоптрические, или зеркально-линзовые. Отличаются от других видов тем, что в конструкции присутствует и зеркало, и линза одновременно. В роли объектива служит зеркало в форме сферы. Линзы выполняют функцию устранения всех возможных погрешностей. Катадиоптрические телескопы используют для наблюдений планет, Луны, объектов далекого космоса.

Основные характеристики и устройство инструмента

Главной конструктивной частью инструмента является труба, несущая объектив. Для предварительного наведения на исследуемое тело существует искатель. Он похож на небольшую подзорную трубу и располагается на одной оси с основной трубой.

Непосредственно наблюдение ведется через окуляр. В зависимости от длины фокуса окуляра варьируется увеличение и угол обзора. Для коррекции яркости применяют светофильтры.

Для наведения прибора на требуемый объект, а также чтобы компенсировать суточное вращение Земли при длительном наблюдении, служит монтировка. Представляет собой поворотную опору приборов наблюдения.

Для исследования объектов, находящихся в зените, существуют диагональные зеркала.

Как и любой оптический прибор, телескоп имеет ряд важных характеристик. Основными из них являются:

• Диаметр объектива в миллиметрах или дюймах. Эта характеристика обеспечивает необходимое количество света, принимаемого от исследуемых объектов.
• Увеличение. Характеризует возможности инструмента приближать изображение космических объектов.
• Разрешающая способность. Определяется как минимальный угол между двумя точками, при котором можно их различить по отдельности. Единица измерения — угловая секунда, или секунда дуги.
• Проницающая способность. Означает звездную величину наиболее слабых звезд, которые можно рассмотреть с помощью прибора в условиях идеально темного неба. Характеристика прямо пропорциональна диаметру.
• Фокусное расстояние. Характеризуется размером промежутка, на котором главное зеркало или линза объектива строит изображение бесконечно удаленного объекта.

Разработки XX века кратко

Современные приборы существенно отличаются от изобретенных предшественниками. Благодаря опыту предшествующих столетий, и разработкам настоящего времени, позволили значительно продвинуться в изучении космических объектов.

К одному из грандиозных проектов можно отнести смонтированный в 1976 году на Северном Кавказе телескоп под названием БТА (Большой Телескоп Азимутальный) высотой 42 м и массой 850 т. Разрешающая способность прибора в 2000 раз превышает способности человеческого глаза. Прибор-гигант дал возможность свершения важных открытий таких, как открытие голубой карликовой галактики, с содержанием кислорода в пятьдесят раз меньше нашей, определение масс порядка полутора тысяч галактик, обнаружение более пятисот новых галактик с активными ядрами, и многое другое.

Другим примером инновационных проектов служит автоматическая орбитальная обсерватория «Хаббл», запущенная в апреле 1990 года.

С помощью телескопа «Хаббл» человечество получило важнейшую информацию. Было зафиксировано столкновение кометы Шумейкеров — Леви с Юпитером; получены снимки необычного галактического объекта в созвездии Льва с уникальной структурой, названной впоследствии шерстистой; засняты ультрафиолетовые полярные сияния на Сатурне и Юпитере; открыты планеты вне Солнечной системы; найдены доказательства формирования планет у многих звезд в нашей галактике; обнаружена необычная черная дыра в созвездии Девы, размеры которой рушат все стереотипы о представлении этих космических тел. И это далеко не полный список ошеломляющих открытий.