Телескоп

Телескопы

Радиотелескоп

Шведский солнечный телескоп с апертурой 1 м.

У этого термина существуют и другие значения, см. Телескоп (значения).

Телеско́п (от др.-греч. τбїλε в далеко + σκοπέω в смотрю) в прибор, предназначенный для наблюдения небесных тел^[1].

В частности, под телескопом понимается оптическая телескопическая система, применяемая не обязательно для астрономических целей.

Существуют телескопы для всех диапазонов электромагнитного спектра: оптические телескопы, радиотелескопы, рентгеновские телескопы, гамма-телескопы. Кроме того, детекторы нейтрино часто называют нейтринными телескопами. Также, телескопами могут называть детекторы гравитационных волн.

Оптические телескопические системы используют в астрономии (для наблюдения за небесными светилами^[1]), в оптике для различных вспомогательных целей: например, для изменения расходимости лазерного излучения^[2]. Также, телескоп может использоваться в качестве зрительной трубы, для решения задач наблюдения за удалёнными объектами^[3]. Самые первые чертежи простейшего линзового телескопа были обнаружены в записях Леонардо Да Винчи. Построил телескоп в 1608 Ханс Липперсхей. Также создание телескопа приписывается его современнику Захарию Янсену.

Содержание

1 История
2 Оптические телескопы
- 2.1 Характеристики оптических телескопов
3 Радиотелескопы
4 Космические телескопы
5 Крупнейшие оптические телескопы
6 Известные производители любительских телескопов
7 Примечания
8 Литература
9 См. также
10 Ссылки
- 10.1 На русском языке
- 10.2 На других языках

[править] История

Годом изобретения телескопа, а вернее зрительной трубы, считают 1608 год, когда голландский очковый мастер Иоанн Липперсгей продемонстрировал своё изобретение в Гааге. Тем не менее в выдаче патента ему было отказано, в силу того что и другие мастера, как Захарий Янсен из Мидделбурга и Якоб Метиус из Алкмара, уже обладали экземплярами подзорных труб, а последний вскоре после Липперсгея подал в Генеральные штаты (голландский парламент) запрос на патент. Позднейшее исследование показало, что, вероятно, подзорные трубы были известны ранее, ещё в 1605 году^[4]. В «Дополнениях в Вителлию», опубликованных в 1604 г. Кеплер рассмотрел ход лучей в оптической системе, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Самые первые чертежи простейшего линзового телескопа (причем как однолинзового, так и двухлинзового) были обнаружены ещё в записях Леонардо Да Винчи датируемых 1509-м годом. Сохранилась его запись: «Сделай стекла, чтобы смотреть на полную Луну» («Атлантический кодекс»).

Первым, кто направил зрительную трубу в небо, превратив её в телескоп, и получил новые научные данные стал Галилей. В 1609 году он создал свою первую зрительную трубу с трёхкратным увеличением. В том же году он построил телескоп с восьмикратным увеличением длиной около полуметра. Позже им был создан телескоп, дававший 32-кратное увеличение: длина телескопа была около метра, а диаметр объектива в 4,5 см. Это был очень несовершенный инструмент, обладавший всеми возможными аберрациями, тем не менее, с его помощью Галилей сделал ряд открытий.

Название «телескоп» предложил в 1611 году греческий математик Джованни Демизиани для одного из инструментов Галилея, показанном на банкете в Академии деи Линчеи. Сам Галилей использовал для своих телескопов термин лат. perspicillum^[5].

[править] Оптические телескопы

Телескоп представляет собой трубу (сплошную, каркасную или ферму), установленную на монтировке, снабжённой осями для наведения на объект наблюдения и слежения за ним. Визуальный телескоп имеет объектив и окуляр. Задняя фокальная плоскость объектива совмещена с передней фокальной плоскостью окуляра^[6]. В фокальную плоскость объектива вместо окуляра может помещаться фотоплёнка или матричный приёмник излучения. В таком случае объектив телескопа, с точки зрения оптики, является фотообъективом^[7]. Телескоп фокусируется при помощи фокусера (фокусировочного устройства).

По своей оптической схеме большинство телескопов делятся на:

Линзовые (рефракторы или диоптрические) в в качестве объектива используется линза или система линз.
Зеркальные (рефлекторы или катаптрические) в в качестве объектива используется вогнутое зеркало.
Зеркально-линзовые телескопы (катадиоптрические) в в качестве объектива используется сферическое зеркало, а линза, система линз или мениск служит для компенсации аберраций.

Кроме того, для наблюдений Солнца профессиональные астрономы используют специальные солнечные телескопы, отличающихся конструктивно от традиционных звездных телескопов.

В любительской астрономии помимо сфокусированного изображения используется несфокусированное, полученное выдвижением окуляра в для оценки блеска туманных объектов, например, комет, сравнением с блеском звёзд^[8]^:173. Для подобной оценки блеска Луны в полнолуние, например, во время лунного затмения, используется «перевёрнутый» телескоп в наблюдение Луны в объектив^[8]^:134.

[править] Характеристики оптических телескопов

Оптический телескоп в это афокальная система (оптическая сила равна нулю^[6]), состоящая из объектива и окуляра. Телескоп увеличивает видимый угловой размер и видимую яркость наблюдаемых объектов^[3]. Основными параметрами, которые определяют другие характеристики телескопа, являются: диаметр объектива (апертура) и фокусное расстояние объектива.

Разрешающая способность зависит от апертуры. Приблизительно определяется по формуле

$r=\frac{140}{D}$ ,

где $r$ в угловое разрешение в угловых секундах, а $D$ в диаметр объектива в миллиметрах.

Угловое увеличение определяется отношением

$\Gamma=\frac{F}{f}$ ,

где $F$ и $f$ в фокусные расстояния объектива и окуляра.

В случае использования оборачивающей системы или линзы Барлоу это увеличение должно быть умножено на их кратность.

Максимальное оптическое увеличение телескопа определяется удвоенным значением диаметра его объектива, выраженного в миллиметрах, увеличение выражается в кратах (N^x в эн крат),

$\Gamma=\ {2}{D}$ .

Диаметр поля зрения телескопа $S$ (size of visible sky field-размер видимого поля неба). Опытным путём установлено, что диаметр поля зрения телескопа, выраженный в минутах дуги, зависит от применённого увеличения,

$S=\frac{2000}{\Gamma}$ .

Относительное отверстие телескопа $A$ в это отношение диаметра объектива телескопа $D$ к его фокусному расстоянию $F$ , где $D$ и $F$ выражаются в миллиметрах,

$A=\frac{D}{F}=\frac{1}{\forall}={\forall}^{-1}$ .

Светосила телескопа ${\forall}$ ,

${\forall}=\frac{F}{D}=\frac{1}{A}={A}^{-1}$ .

Относительное отверстие телескопа $A$ и светосила ${\forall}$ являются важной характеристикой объектива телескопа. Это обратные друг другу величины. Чем больше светосила в меньше относительное отверстие, тем ярче формирует изображение в фокальной плоскости объектив телескопа. Но при этом получается меньшее увеличение, которое даёт данный объектив.

Проницающая сила (оптическая мощь) $m$ в звёздная величина наиболее слабых звёзд, видимых с помощью телескопа при наблюдении в зените. Для визуального телескопа может быть оценена по формуле Боуэна:

$~ m = 5,5 + 2,5 \lg D + 2,5 \lg {\Gamma}$ .^[9]

Так же в литературе встречается другая, упрощённая формула:

$~ m = 2,1 + 5 \lg D$ .

Проницающая сила рефлекторов на 1-2^m выше, чем у рефракторов. Проницающая сила телескопа сильно зависит от качества оптики, яркости неба, прозрачности атмосферы и её спокойствия. Уровень и тип оптических искажений (аберраций) зависит от конструкции телескопа, и физических свойств его оптических компонентов в линз, зеркал, призм и стеклянных корректоров.

Линейные размеры диаметров дисков Солнца и Луны в фокальной плоскости объектива телескопа вычисляются по формуле

$l={F}~\frac{30}{3440}$ ,

где $l$ в диаметр диска Солнца в фокусе в миллиметрах, а $F$ в фокусное расстояние объектива в миллиметрах.

Масштаб фотонегатива (или ПЗС)

$u=\frac{3440}{F}$ ,

где $u$ в масштаб в угловых минутах на миллиметр ('/мм), а $F$ в фокусное расстояние объектива в миллиметрах. Если известны линейные размеры ПЗС матрицы, её разрешение и размер её пикселов, то тогда отсюда можно вычислить разрешение цифрового снимка в угловых минутах на пиксел.

[править] Радиотелескопы

Основная статья: Радиотелескоп

Радиотелескопы Very Large Array в штате Нью-Мексико, США.

22-метровый телескоп ПРАО РТ-22, работающий в сантиметровом диапазоне

Для исследования космических объектов в радиодиапазоне применяют радиотелескопы. Основными элементами радиотелескопов являются принимающая антенна и радиометр в чувствительный радиоприемник, перестраиваемый по частоте, и принимающая аппаратура. Поскольку радиодиапазон гораздо шире оптического, для регистрации радиоизлучения используют различные конструкции радиотелескопов, в зависимости от диапазона. В длинноволновой области (метровый диапазон; десятки и сотни мегагерц) используют телескопы составленные из большого паллетного числа (десятков, сотен или, даже, тысяч) элементарных приемников, обычно диполей. Для более коротких волн (дециметровый и сантиметровый диапазон; десятки гигагерц) используют полу- или полноповоротные параболические антенны. Кроме того, для увеличения разрешающей способности телескопов, их объединяют в интерферометры. При объединении нескольких одиночных телескопов, расположенных в разных частях земного шара, в единую сеть, говорят о радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой (РСДБ). Примером такой сети может служить американская система VLBA (англ. Very Long Baseline Array). С 1997 по 2003 год функционировал японский орбитальный радиотелескоп HALCA (англ. Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy), включенный в сеть телескопов VLBA, что позволило существенно улучшить разрешающую способность всей сети. Российский орбитальный радиотелескоп Радиоастрон также планируется использовать в качестве одного из элементов гигантского интерферометра.

[править] Космические телескопы

Основная статья: Астрономический спутник

The Einstein Observatory, рентгеновский телескоп первоначально названный HEAO B (High Energy Astrophysical Observatory B) в Обсерватория Эйнштейна

Космический телескоп Хаббл, вид с космического шаттла Дискавери во время второй миссии по обслуживанию телескопа (STS-82).

Земная атмосфера хорошо пропускает излучение в оптическом (0,3-0,6 мкм), ближнем инфракрасном (0,6 в 2 мкм) и радиодиапазонах (1 мм в 30 м). Уже в ближнем ультрафиолетовом диапазоне с уменьшением длины волны прозрачность атмосферы сильно ухудшается, вследствие чего наблюдения в ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма диапазонах становятся возможными только из космоса. Исключением является регистрация гамма-излучения сверхвысоких энергий, для которого подходят методы астрофизики космических лучей: высокоэнергичные гамма-фотоны в атмосфере порождают вторичные электроны, которые регистрируются наземными установками по черенковскому свечению. Примером такой системы может служить телескоп C.A.C.T.U.S..

В инфракрасном диапазоне также сильно поглощение в атмосфере, однако, в области 2-8 мкм имеется некоторое количество окон прозрачности (как и в миллиметровом диапазоне), в которых можно проводить наблюдения. Кроме того, поскольку большая часть линий поглощения в инфракрасном диапазоне принадлежит молекулам воды, инфракрасные наблюдения можно проводить в сухих районах Земли (разумеется, на тех длинах волн, где образуются окна прозрачности в связи с отсутствием воды). Примером такого размещения телескопа может служить Южнополярный телескоп (англ. South Pole Telescope), установленный на южном географическом полюсе, работающий в субмиллиметровом диапазоне.

В оптическом диапазоне атмосфера прозрачна, однако из-за Рэлеевского рассеяния она по-разному пропускает свет разной частоты, что приводит к искажению спектра светил (спектр сдвигается в сторону красного). Кроме того, атмосфера всегда неоднородна, в ней постоянно существуют течения (ветры), что приводит к искажению изображения. Поэтому разрешение земных телескопов ограничено значением приблизительно в 1 угловую секунду, независимо от апертуры телескопа. Эту проблему можно частично решить применением адаптивной оптики, позволяющей сильно снизить влияние атмосферы на качество изображения, и поднятием телескопа на большую высоту, где атмосфера более разряженная в в горы, или в воздух на самолетах или стратосферных баллонах. Но наибольшие результаты достигаются с выносом телескопов в космос. В отсутствии атмосферы, искажения полностью отсутствуют, поэтому максимальное теоретическое разрешение телескопа определяется только дифракционным пределом: φ=λ/D (угловое разрешение в радианах равно отношению длины волны к диаметру апертуры). Например, теоретическая разрешающая способность космического телескопа с зеркалом диаметром 2.4 метра (как у телескопа Хаббл) на длине волны 555 нм составляет 0.05 угловой секунды (реальное разрешение Хаббла в два раза хуже в 0.1 секунды, но все равно на порядок выше, чем у земных телескопов).

Вынос в космос позволяет поднять разрешение и у радиотелескопов, но по другой причине. Каждый радиотелескоп сам по себе обладает очень маленьким разрешением. Это объясняется тем, что длина радиоволн на несколько порядков больше, чем видимого света, поэтому дифракционный предел φ=λ/D намного больше, даже несмотря на то, что размер радиотелескопа тоже в десятки раз больше, чем у оптического. Например, при апертуре 100 метров (в мире существуют только два таких больших паллетных радиотелескопа) разрешающая способность на длине волны 21 см (линия нейтрального водорода) составляет всего 7 угловых минут, а на длине 3 см в 1 минута, что совершенно недостаточно для астрономических исследований (для сравнения, разрешающая способность невооруженного глаза 1 минута, видимый диаметр Луны в 30 минут). Однако, объединив два радиотелескопа в радиоинтерферометр, можно существенно повысить разрешение в если расстояние между двумя радиотелескопами (так называемая база радиоинтерферометра) равна L, то угловое разрешение определяется уже не формулой φ=λ/D, а φ=λ/L. Например при L=4200 км и λ=21 см максимальное разрешение составит около одной сотой угловой секунды. Однако, для земных телескопов максимальная база не может, очевидно, превышать диаметр Земли. Запустив один из телескопов в дальний космос, можно значительно увеличить базу, а следовательно, и разрешение. Например, разрешение космического телескопа Радиоастрон при работе совместно с земным радиотелескопом в режиме радиоинтерферометра (база 390 тыс. км) составит от 8 до 500 микросекунд дуги в зависимости от длины волны (1,2-92 см). (для сравнения в под углом 8 мкс виден объект размером 3 м на расстоянии Юпитера, или объект размером с Землю на расстоянии Альфа Центавра).

См. также Список космических телескопов.

[править] Крупнейшие оптические телескопы

[править] Телескопы-рефракторы

Обсерватория	Местонахождения	Диаметр, дюйм/см	Год сооружения в демонтажа	Примечания
Йеркская обсерватория	Уильямс Бэй, Висконсин	40/102	1897	Рефрактор Кларка
Обсерватория Лика	гора Гамильтон, Калифорния	36/91	1888
Парижская Обсерватория	Медон, Франция	33/83	1893	Двойной, визуальный объектив 83 см, фотографический в 62 см.
Астрофизическая Обсерватория	Потсдам, Германия	32/81	1899	Двойной, визуальный 50 см, фотографический 80 см.
Обсерватория Ниццы	Франция	30/76	1880
Пулковская обсерватория	Санкт-Петербург	30/76	1885
Аллегенская обсерватория	Питтсбург, Пенсильвания	30/76	1917	Рефрактор Thaw
Гринвичская обсерватория	Гринвич, Великобритания	28/71	1893
Гринвичская обсерватория	Гринвич, Великобритания	28/71	1897	Двойной, визуальный 71 см, фотографический 66
Обсерватория Архенхольда	Берлин, Германия	27/70	1896	Самый длинный современный рефрактор

[править] Солнечные телескопы

Обсерватория	Местонахождения	Диаметр, м	Год сооружения
Китт-Пик	Тусон, Аризона	1,60	1962
Сакраменто-Пик	Санспот, Нью-Мексико	1,50	1969
Крымская астрофизическая обсерватория	Крым, Украина	1,00	1975
Шведский солнечный телескоп	Пальма, Канары	1,00	2002
Китт-Пик, 2 штуки в общем корпусе с 1,6 метра	Тусон, Аризона	0,9	1962
Тейде	Тенерифе, Канары	0,9	2001
Китт-Пик	Тусон, Аризона	0,7	1973
Институт физики Солнца, Германия	Тенерифе, Канары	0,7	1988
Митака	Токио, Япония	0,66	1920
Саянская солнечная обсерватория, Россия	Монды, Бурятия	0,8	1975

[править] Камеры Шмидта

Обсерватория	Местонахождения	Диаметр коррекционной пластины в зеркала, м	Год сооружения
Обсерватория Карла Шварцшильда	Таутенбург, Германия	1,3-2,0	1960
Паломарская обсерватория	гора Паломар, Калифорния	1,2-1,8	1948
Англо-австралийская обсерватория	Сайдинг-Спринг, Австралия	1,2-1,8	1973
Токийская астрономическая обсерватория	Токио, Япония	1,1-1,5	1975
Европейская южная обсерватория	Ла-Силья, Чили	1,1-1,5	1971

[править] Телескопы-рефлекторы

Название	Местонахождения	Диаметр зеркала, м	Год сооружения
Гигантский южно-африканский телескоп, SALT	Сазерлэнд, ЮАР	11	2005
Gran Telescopio Canarias	Ла-Пальма, Канары	10,4	2002
Телескопы Кек	Мауна-Кеа, Гавайи	9,82 × 2	1993, 1996
Телескоп Хобби-Эберли, HET	Джефф-Дэвис, Техас	9,2	1997
Большой бинокулярный телескоп, LBT	гора Грэхем (англ.), Аризона	8,4 × 2	2004
Very Large Telescope, ESO VLT	Серро Параналь, Чили	8,2 × 4	1998, 2001
Subaru Telescope	Мауна-Кеа, Гавайи	8,2	1999
Gemini North Telescope, GNT	Мауна-Кеа, Гавайи	8,1	2000
Gemini South Telescope, GST	Серро Пашон, Чили	8,1	2001
Мультизеркальный телескоп (англ.), MMT	гора Хопкинс (англ.), Аризона	6,5	2000
Magellan Telescope	Лас Кампанас, Чили	6,5 × 2	2002
Большой телескоп азимутальный, БТА	гора Пастухова, Россия	6,0	1975
Large Zenith Telescope, LZT	Мейпл Ридж, Канада	6,0	2001
G.E.Hale 200-inch Telescope, MMT	гора Паломар, Калифорния	5,08	1948

[править] Известные производители любительских телескопов

Celestron в США
Orion в США
Coronado в США
DeepSky
Meade в США
Vixen в Япония
Takahashi в Япония
Sky-Watcher в Канада
НПЗ в Россия
Интес-Микро
Брессер в Германия
LEVENHUK в компания производит копии других производителей. Вопреки придуманной легенде об основании в США, компания создана в России.

[править] Примечания

в‘ ¹ ² БСЭ. Статья «Телескоп (астрономич.)»
в‘ Пахомов И. И., Рожков О. В. Оптико-электронные квантовые приборы. в 1-е изд. в М.: Радио и связь, 1982. в С. 184. в 456 с.
в‘ ¹ ² Ландсберг Г. С. Оптика. в 6-е изд. в М.: Физматлит, 2003. в С. 303. в 848 с. в ISBN 5-9221-0314-8
в‘ В. А. Гуриков. История создания телескопа. Историко-астрономические исследования, XV / Отв. ред. Л. Е. Майстров в М., Наука, 1980.
в‘ С. И. Вавилов. Галилей в истории оптики // УФН. в 1964. в Т. 64. в в„– 8. в С. 583в615.
в‘ ¹ ² Панов В. А. Справочник конструктора оптико-механических приборов. в 1-е изд. в Л.: Машиностроение, 1991. в С. 81.
в‘ Турыгин И. А. Прикладная оптика. в 1-е изд. в М.: Машиностроение, 1966.
в‘ ¹ ² Цесевич В.П. Что и как наблюдать на небе. в 6-е изд. в М.: Наука, 1984. в 304 с.
в‘ Астронет > Проницающая сила телескопа

[править] Литература

Чикин А. А. «Отражательные телескопы», Петроград, 1915.
Дагаев М. М., Чаругин В. М. «АСТРОФИЗИКА: книга для чтения по астрономии», издательство «Просвещение», 1988.

[править] См. также

[править] Ссылки

[править] На русском языке

[править] На других языках

weird Telescopes

Это заготовка статьи по астрономии. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её.

[BSE-0] в‘ ¹ ² БСЭ. Статья «Телескоп (астрономич.)»

[1] в‘ Пахомов И. И., Рожков О. В. Оптико-электронные квантовые приборы. в 1-е изд. в М.: Радио и связь, 1982. в С. 184. в 456 с.

[landsberg-2] в‘ ¹ ² Ландсберг Г. С. Оптика. в 6-е изд. в М.: Физматлит, 2003. в С. 303. в 848 с. в ISBN 5-9221-0314-8

[Gurikov-3] в‘ В. А. Гуриков. История создания телескопа. Историко-астрономические исследования, XV / Отв. ред. Л. Е. Майстров в М., Наука, 1980.

[4] в‘ С. И. Вавилов. Галилей в истории оптики // УФН. в 1964. в Т. 64. в в„– 8. в С. 583в615.

[ReferenceA-5] в‘ ¹ ² Панов В. А. Справочник конструктора оптико-механических приборов. в 1-е изд. в Л.: Машиностроение, 1991. в С. 81.

[6] в‘ Турыгин И. А. Прикладная оптика. в 1-е изд. в М.: Машиностроение, 1966.

[Cesevich-7] в‘ ¹ ² Цесевич В.П. Что и как наблюдать на небе. в 6-е изд. в М.: Наука, 1984. в 304 с.

[8] в‘ Астронет > Проницающая сила телескопа

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

Телескоп

Содержание

[править] История

[править] Оптические телескопы

[править] Характеристики оптических телескопов

[править] Радиотелескопы

[править] Космические телескопы

[править] Крупнейшие оптические телескопы

[править] Телескопы-рефракторы

[править] Солнечные телескопы

[править] Камеры Шмидта

[править] Телескопы-рефлекторы

[править] Известные производители любительских телескопов

[править] Примечания

[править] Литература

[править] См. также

[править] Ссылки

[править] На русском языке

[править] На других языках

Личные инструменты

Пространства имён

Варианты

Просмотры

Действия

Поиск

Навигация

Участие

Печать/экспорт

Инструменты

На других языках

	Телескоп в Энциклословаре^?
	Телескоп на Энциклоскладе^?