Для чего используется телескоп при наблюдении луны и планет
Для чего используется телескоп в астрономии: пояснения и примеры
Содержание:
В самом начале кратко расскажем, что такое телескоп. В узком смысле телескопом принято называть оптический прибор, который применяется для наблюдения за объектами, расположенными на значительном расстоянии от наблюдателя. Такое определение является не до конца точным, так как телескоп необязательно должен быть оптическим. Более точно – это прибор, работа которого основана на сборе электромагнитных волн. Видимый свет является их разновидностью. Если рассматривать весь спектр электромагнитного излучения, то следует отметить, что кроме оптических существуют:
История появления и развития
Первым, кто стал наблюдать небесные тела через подзорную трубу, стал итальянец Галилео Галилей в 1609 году. Его оптический прибор давал лишь трехкратное увеличение. С его помощью он впервые в истории человечества смог рассмотреть лунные кратеры, спутники Юпитера и неизвестные на то время звезды из Млечного пути.
Знаменитый физик И. Ньютон прославился тем, что в 1668 году построил первый телескоп, в котором вместо выпуклой линзы использовалось выпуклое зеркало. Такая схема позволила добиться существенного улучшения качества изображения при 40-кратном увеличении.
Первые фотографии, сделанные с использованием телескопа, появились еще в позапрошлом веке, тогда же английскому ученому У. Хаггинсу впервые удалось объединить в одно устройство телескоп и спектроскоп. Так стали возможными исследования спектра звездных излучений.
На сегодняшний день наибольшее распространение получили телескопы с зеркальной системой. Их конструкции непрерывно совершенствуются. Самый большой в мире астрономический телескоп, установленный на Канарских островах, имеет зеркало диаметром 10,4 м.
Для чего используют телескопы при астрономических наблюдениях
В наши дни телескопы находятся уже не только на земной поверхности. Так в 1990 году учеными из Европы и Америки был создан космический телескоп «Хаббл». Для чего используется космический телескоп в астрономии? По сути дела, он представляет собой целую обсерваторию, которая находится на околоземной орбите и позволяет вести наблюдение в ультрафиолетовой и инфракрасной частях спектра. Его длина превышает 13 м, а диаметр вместе с солнечными батареями составляет 7,1 м. Благодаря «Хабблу» удалось сделать целый класс новых открытий, а также впервые в истории сфотографировать планету, которая расположена за пределами солнечной системы.
Астрономия представляет собой науку, которая формирует общефизическое мировоззрение о строении, развитии и будущем не только нашей планеты, но и космоса в целом. Поэтому урок астрономии призван дать человеку необходимые знания не только для того, чтобы выполнить домашнее задание и сдать тест, но и стать толчком для развития самопознания окружающего материального мира, формирования философского отношения к научным дисциплинам в школьной программе.
Выбираем телескоп для любителя наблюдения за планетами
Первым объектом астрономических наблюдений обычно становится Луна. Однако после того как все кратеры и изломы спутника Земли изучены вдоль и поперек, возникает закономерный вопрос: «На что смотреть дальше?». Искать на небосклоне далекие галактики и необычные туманности? Брать защитный фильтр и смотреть на солнечный диск? Исследовать кометы и космические аномалии? Мы рекомендуем планеты, ведь в телескоп можно рассмотреть все планеты Солнечной системы от Меркурия и до Нептуна.
Но не ожидайте слишком многого – планеты через телескоп выглядят немного скромнее, чем на фотографиях в интернете. Всему виной – земная атмосфера, которая при большом увеличении телескопа искажает картинку, создает цветные ореолы вокруг планетарных дисков и всячески мешает наблюдениям. Однако если подойти к изучению планет с умом, грамотно подобрать аксессуары и вооружиться правильным телескопом, то увидеть получится многое.
Какой телескоп купить для наблюдения планет
Телескоп для наблюдения за планетами – это всегда большеапертурный телескоп. Чем больше диаметр объектива, тем больше деталей можно увидеть. Например, Венеру можно наблюдать даже невооруженным глазом, но только в виде яркой точки. А в 100-миллиметровый телескоп уже получится разглядеть облака и сумеречные явления в атмосфере. Идеальный диаметр объектива телескопа для изучения планет – это 150–200 мм. Меньшая апертура не даст увидеть все многообразие деталей, большая – увеличит оптические искажения и сильно ударит по кошельку. Хорошо видно планеты и в любительские телескопы с диаметром объектива от 75 мм.
Как выбрать планетарный телескоп для любителя?
Для наблюдения планет обычно подходит увеличение свыше 100 крат. Поэтому избегайте короткофокусных ахроматических рефракторов и рефлекторов Ньютона со сферическими зеркалами. Эти телескопы на большом увеличении дают слишком много оптических искажений – наблюдения будут некомфортными. Лучше всего изучать планеты в рефрактор-апохромат – качество изображения у таких телескопов на высоте.
Не стоит забывать и о монтировке. Подойдет любая, но удобнее будет с экваториальной. Так как планеты изучают на большом увеличении, они быстро уходят из поля зрения. Экваториальная монтировка позволит вращением всего одной ручки уверенно удерживать планету точно по центру. Еще удобнее телескоп с системой автонаведения. Он в принципе избавит вас от необходимости следить за движением планет по небосклону и позволит полностью сосредоточиться на наблюдениях.
Лучший телескоп для любителя – какой он?
Так какой телескоп купить для наблюдения планет? Лучше всего, конечно, космический телескоп «Hubble». Но так как NASA его пока не продает, а наблюдать за планетами хочется уже сейчас, обратите внимание на длиннофокусные телескопы с диаметром объектива от 100 мм, установленные на экваториальные монтировки. А уже опытным астрономам мы рекомендуем выбирать из более дорогого сегмента планетарных телескопов с апертурой свыше 200 мм. Вне зависимости от выбора телескопа, обязательно приобретите комплект цветных светофильтров и набор планетарных окуляров. Они помогут значительно улучшить возможности телескопа даже начального уровня.
Если вы планируете не только визуальные наблюдения, но и фотосъемку, рекомендуем обратить внимание на компьютеризированные телескопы. Благодаря системе автонаведения следить за движением астрономических объектов по небосклону и делать фотографии на длинных выдержках становится намного проще. Не приходится постоянно перенастраивать телескоп и тратить драгоценное время на перемещение оптической трубы – автоматика делает это намного быстрее и точнее. Отдельно хотим обратить внимание на недавно появившиеся телескопы Sky-Watcher, которыми можно управлять прямо со смартфона, – для этого используется встроенный в монтировку модуль Wi-Fi. Никогда еще наблюдение за космосом не было таким простым и захватывающим!
4glaza.ru
Август 2017
Статья обновлена в марте 2020 года.
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии:
Обзоры оптической техники и аксессуаров:
Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения:
Все об основах астрономии и «космических» объектах:
Как увидеть Луну в телескоп
Самый доступный вариант изучения космоса для непрофессиональных астрономов – наблюдение Луны в телескоп. Луна – это яркое небесное тело большего размера, и вы получите истинное удовольствие от рассматривания его деталей (например, впадин и гор), которые можно увидеть даже в окуляре любительского телескопа.
Даже если вы давно мечтали начать освоение глубокого космоса при помощи телескопа, начните с просмотра прекрасного вида лунной поверхности. Рекомендуем вам заблаговременно скачать и распечатать лунную карту, чтобы не просто увидеть Луну в телескоп, но и научиться ориентироваться в рельефе поверхности спутника нашей планеты.
Учтите, что карта Луны будет, как правило, представлена в перевернутом виде. И это весьма логично, ведь в телескопе изображение тоже будет в формате «наоборот».
Оптимальное время для наблюдений за Луной в телескоп – прохождение лунного терминатора через определенный кратер или горную поверхность. Терминатором в данном случае называется граница света и тени, которая движется в соответствии с вращением лунного диска. Хотите увидеть определенную впадину на Луне в самом выгодном свете? Внимательно следите за движениями терминатора.
Известно, что Луна совершает обороты вокруг нашей планеты по орбите в форме эллипса. И в разное время она может находиться ближе к Земле или дальше от нее. При этом разница в расстоянии может достигать 50 000 километров. Согласитесь, весьма существенное различие. Сверьтесь с астрономическим календарем и выберите оптимальное время для наблюдений, чтобы получить наилучший вид Луны в телескопе!
Для этого вам потребуются знания о том, как проходит лунный цикл. Он длится примерно месяц и подразделяется на отрезки, называемые четвертями:
Профессионалы считают, что во время лунного цикла (от одного новолуния до другого) есть два оптимальных периода для наблюдений Луны. Первый начинается сразу, в день новолуния, и заканчивается через два дня после конца первой четверти. В этот период лучше всего наблюдать Луну по вечерам, так как ее видимость, в основном, приходится на вечерние часы. Второй благоприятный для наблюдений за Луной период – по утрам, начиная за 2 дня до начала последней четверти и заканчивая новолунием.
Наконец, собираясь наблюдать за Луной, не забудьте о важности приобретения лунного фильтра, который защитит ваши глаза от яркого света и сделает детали поверхности более четкими. Вид Луны в телескоп весьма обманчив: свет спутника только кажется приглушенным, а на самом деле вполне способен ослепить не вооруженный фильтром глаз. Помните: повреждения зрения могут привести к серьезным последствиям, а зачастую они необратимы. Никогда не наблюдайте Луну без специального лунного фильтра.
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии:
Обзоры оптической техники и аксессуаров:
Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения:
Все об основах астрономии и «космических» объектах:
Памятка астроному.
Как выбрать телескоп
«Эльдоблог» рассказывает, как выбрать телескоп для наблюдения за планетами Солнечной системы и звездами.
Виды телескопов
Рефракторы
Телескопы-рефракторы похожи на подзорные трубы и работают аналогично. Передняя линза, которую называют объективом, собирает и фокусирует попадающий на неё свет. Преломляясь через несколько слоёв оптического стекла, лучи направляются в глазную линзу — окуляр.
Обычные рефракторы подходят для наблюдений за Луной и изучения далёких объектов на поверхности Земли. Если думаете, какой телескоп выбрать для наблюдения за Марсом и Венерой, тогда берите ахроматическую модель с вогнутой и выпуклой линзами. Для изучения дальних планет Солнечной системы понадобится апохроматический рефрактор с двумя выпуклыми и одной вогнутой линзами для естественных пропорций изображения.
Какой телескоп выбрать начинающему астроному? Однозначно бюджетные рефракторы от 2000 рублей. Внутрь герметичной конструкции не попадает атмосферный воздух, поэтому качество изображения не зависит от температуры и погоды. Но рефракторы с большим увеличением крупные — у них длиннее труба и шире объектив. Поэтому из квартиры получится наблюдать только за ближайшими планетами и спутниками — у любительских телескопов степень увеличения — 100-150 крат.
Рефлекторы
В телескопе-рефлекторе свет направлен на дно трубы, где находится большое фокусирующее зеркало — главное, или первичное, которое заменяет объектив. Собирая лучи, оно подаёт их к зеркалу поменьше — вторичному, заменяющему окуляр. Далее свет проходит через оптическую трубку, расположенную вверху, и формирует картинку с помощью линзы.
Как выбрать телескоп для наблюдений? Ориентируйтесь на принцип его построения. В классическом рефлекторе Ньютона качество изображения сравнимо с рефрактором, но габариты оптической трубы вдвое меньше. С телескопом Кассегрена вы получите большое увеличение при компактных размерах прибора. Рефлектор Ричи-Кретьена дает очень чёткую картинку при большом увеличении.
Если хотите выбрать телескоп для дома, тогда рефлектор — отличный вариант. Он компактный и лёгкий. Однако на природе картинка искажается при высокой влажности и колебаниях температуры, и требует сложного ухода. Их периодически нужно разбирать, чтобы чистить и полировать зеркала. Стоимость таких моделей начинается от 7000 рублей.
Катадиоптрические телескопы
Внешне похожи на рефлекторы, но в передней кромке трубы находится линза — корректор. Она устраняет искажения ещё до того, как свет попадёт на главное зеркало.
Чтобы знать, как выбрать хороший телескоп, нужно обратить внимание на конструкцию линзы-корректора. Выпуклая в схеме Шмидта-Кассегрена дает широкое поле зрения, необходимое для обзора звёздного неба. Вогнутая линза в телескопах Максутова-Кассегрена отвечает за лучшую детализацию при узком поле зрения и большом увеличении.
Какой телескоп выбрать для наблюдения за далёкими и тусклыми объектами для профессионалов? Телескопы с катадиоптрической схемой дают хорошую картинку при компактных размерах, но их легче повредить при транспортировке. Они менее чувствительны к погоде, но и стоят от 40 000 рублей.
Максимальное увеличение
Разделите фокусное расстояние объектива (главного зеркала) на фокусное расстояние окуляра (вторичного зеркала) и получите максимальное увеличение телескопа. Эти показатели есть в паспорте прибора. Например, телескоп с 200-миллиметровым объективом и 10-миллиметровым окуляром даёт 20-кратное увеличение.
Какой лучше выбрать телескоп?
Эффективное увеличение
С ним вы получаете детализированную картинку, чтобы наблюдать тусклые объекты, отражающие мало света — астероиды, кометы, некоторые спутники планет. Если вы ищете телескоп, как правильно выбрать эффективное увеличение — самый важный вопрос. Этот показатель зависит от апертуры —диаметра передней линзы или главного зеркала телескопа.
Чтобы узнать минимальное эффективное увеличение, нужно разделить апертуру на 6, максимальное — умножить на 2. Например, если диаметр зеркала — 100 мм, то минимальное увеличение — 30 крат, максимальное — 200 крат. Тогда вы получите чёткую картинку с реалистичными цветами, иначе нужно заменить линзы или зеркала.
Светосила
Показывает, с какой яркостью небесных тел может работать телескоп. Если вы изучаете телескопы для любителей астрономии, как выбрать подходящую модель, зависит от относительного отверстия оптики. Этот показатель равен отношению апертуры к фокусному расстоянию объектива или главного зеркала. Например, при диаметре объектива 200 мм и фокусном расстоянии 1000 мм вы получите относительное отверстие 200/1000=1/5.
Телескопы отличаются по светосиле:
Монтировка телескопа
Это подставка для оптической трубы.
Альт-азимутальная
Похожа на штатив фотоаппарата с шарнирной головкой. Позволяет поворачивать телескоп по вертикали и горизонтали. Она простая, компактная и бюджетная — стоимость треножника с монтировкой от 2000 рублей.
Но настраивать её сложнее — нужно учитывать направление вращения Земли и географические координаты, чтобы удерживать объект в поле зрения. Если не знаете, как выбрать телескоп для начинающих, присмотритесь к азимутальной монтировке.
Экваториальная
Конструкция регулируется параллельно и перпендикулярно оси вращения Земли, что упрощает настройку. Такая монтировка идеально подходит для опытных астрономов и любителей астрофотографии.
Но она дороже — стоимость штатива начинается от 5000 рублей. Разбирать её самостоятельно запрещено — при повторной сборке монтировку придётся калибровать в специальной мастерской.
Моторизованная
Если вы ищете телескоп ребёнку, какой выбрать тип монтировки — важный вопрос. Штатив с автоматическим наведением наводит объектив без ручной настройки. В комплекте может быть пульт или USB-кабель. В первом случае придётся искать номер объекта в каталоге, во втором — найти звезду или планету по названию.
Искатель
Если вы хотите знать, как выбрать телескоп для ребёнка, присмотритесь к механизму Red Dot, который помогает навести объектив в нужную точку неба. Он не даёт увеличения, но позволяет быстро фокусироваться на поверхности Луны и ближайших планет. Для профессиональных наблюдений нужен оптический искатель — миниатюрный телескоп, который даёт увеличение 3–5 крат.
Комплектация телескопа
Окуляр Гюйгенса подходит для наблюдения за ближайшими планетами из-за малого уровня искажений или изучения поверхности Солнца. Внутри нет клея, который мог бы рассеивать яркий свет.
Линза Барлоу увеличивает кратность приближения, например в 1,5, 2 или 3 раза.
Светофильтры устраняют помехи, вызванные влиянием атмосферы и отражающими свойствами поверхности. Если вам интересно, как выбрать телескоп для любителя, в комплекте должны быть фильтры для Луны, Марса и Венеры. Опытным астрономам пригодятся аксессуары для изучения Солнца, Меркурия, Юпитера и Сатурна.
Адаптер для фотоаппарата или смартфона позволяет делать фотографии при помощи имеющегося у вас оборудования.
Механизм тонких движений на монтировке передвигает объектив на доли миллиметра, чтобы следить за движением звезды, спутника или астероида.
Полочка для аксессуаров на штативе удержит сменную оптику, смартфон и карту звёздного неба.
Для хранения и транспортировки может использоваться мягкий чехол или жёсткий тубус. Первый вариант дешевле (от 500 рублей), второй — надёжнее.
Вооружившись знанием о том, как выбрать телескоп, вы скоро сможете найти на ночном небе все планеты Солнечной системы и ближайшие звёзды. В «Эльдорадо» вы найдете телескопы Celestron, Bresser и Levenhuk.
2. Телескопы
Основным прибором, который используется в астрономии для наблюдения небесных тел, приёма и анализа приходящего от них излучения, является телескоп. Слово это происходит от двух греческих слов: tele — далеко и skopéo — смотрю.
Телескоп применяют, во-первых, для того, чтобы собрать как можно больше света, идущего от исследуемого объекта, а во-вторых, чтобы обеспечить возможность изучать его мелкие детали, недоступные невооружённому глазу. Чем более слабые объекты даёт возможность увидеть телескоп, тем больше его проницающая сила. Возможность различать мелкие детали характеризует разрешающую способность телескопа. Обе эти характеристики телескопа зависят от диаметра его объектива.
Количество света, собираемого объективом, возрастает пропорционально его площади (квадрату диаметра) (рис. 1.4). Диаметр зрачка человеческого глаза даже в полной темноте не превышает 8 мм. Объектив телескопа может превышать по диаметру зрачок глаза в десятки и сотни раз. С помощью телескопов и современных приёмников излучения возможно обнаружить звёзды и другие объекты, которые в 100 млн раз слабее объектов, видимых невооружённым глазом.
Чем меньше размер изображения светящейся точки (звезды), которое даёт объектив телескопа, тем лучше его разрешающая способность. Если расстояние между изображениями двух звёзд меньше размера самого изображения, то они сливаются в одно. Вследствие дифракции изображение звезды будет не точкой, а ярким пятном — дифракционным диском, угловой диаметр которого равен
где λ — длина световой волны, a D — диаметр объектива телескопа, 206 265 — число секунд в радиане. У школьного телескопа, диаметр объектива которого составляет 60 мм, теоретическая разрешающая способность будет равна примерно 2″. Напомним, что это превышает разрешающую способность невооружённого глаза (в среднем) в 60 раз. Реальная разрешающая способность телескопа будет меньше, поскольку на качество изображения существенно влияет состояние атмосферы, движение воздуха.
Если в качестве объектива телескопа используется линза, то такой телескоп называется рефрактором (от лат. refracto — преломляю), а если вогнутое зеркало, — то рефлектор (reflecto — отражаю).
Помимо рефракторов и рефлекторов в настоящее время используются различные типы зеркально-линзовых телескопов, один из которых — менисковый — представлен на рисунке 1.5.
У небольших телескопов объективом, как правило, служит двояковыпуклая собирающая линза. Как известно, если предмет находится дальше двойного фокусного расстояния, она даёт его уменьшенное, перевёрнутое и действительное изображение. Это изображение располагается между точками фокуса и двойного фокуса линзы. Расстояния до Луны, планет, а тем более звёзд так велики, что лучи, приходящие от них, можно считать параллельными. Следовательно, изображение объекта будет располагаться в фокальной плоскости.
Построим изображение Луны, которое даёт объектив 1 с фокусным расстоянием F (рис. 1.6). Объектив строит изображение объекта, линейные размеры которого определяются фокусным расстоянием F и угловыми размерами а объекта на небе. Воспользуемся теперь ещё одной линзой — окуляром 2, поместив её от изображения Луны (точка F1) на расстоянии, равном фокусному расстоянию этой линзы — ƒ. Фокусное расстояние окуляра должно быть меньше, чем фокусное расстояние объектива. Построив изображение, которое даёт окуляр, мы убедимся, что он увеличивает угловые размеры Луны: угол β заметно больше угла α.
Если изображение, даваемое объективом, находится вблизи фокальной плоскости окуляра, увеличение, которое обеспечивает телескоп, равно отношению фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра:
Телескоп увеличивает видимые угловые размеры Солнца, Луны, планет и деталей на них, но звёзды из-за их колоссальной удалённости всё равно видны в телескоп как светящиеся точки.
Имея сменные окуляры, можно с одним и тем же объективом получать различное увеличение. Поэтому возможности телескопа в астрономии принято характеризовать не увеличением, а диаметром его объектива. При визуальных астрономических наблюдениях обычно используют увеличения не более 100 раз. Применять большие увеличения мешает атмосфера Земли. Движение воздуха, незаметное невооружённым глазом (или при малых увеличениях), приводит к тому, что мелкие детали изображения становятся нерезкими, размытыми. Это мешает и современным наблюдениям с фотоэлектронными приёмниками света. Поэтому астрономические обсерватории, на которых используются крупные телескопы, размещаются в районах с хорошим астроклиматом: большим количеством ясных дней и ночей, с высокой прозрачностью и стабильностью атмосферы, на высоте нескольких километров над уровнем моря.
Современный телескоп представляет собой сложное устройство, которое имеет предельно точную оптику малых и больших размеров, наилучшие из существующих приёмники излучения и обширный комплекс научной и обслуживающей аппаратуры. Все наиболее крупные современные телескопы — это телескопы-рефлекторы.
Крупнейший в России телескоп-рефлектор (рис. 1.7) имеет зеркало диаметром 6 м, отшлифованное с точностью до долей микрометра. Фокусное расстояние зеркала 24 м. Его масса около 40 т. Масса всей установки телескопа более 850 т, а высота 42 м. Управление телескопом осуществляется с помощью компьютера, который позволяет точно навести телескоп на изучаемый объект и длительное время удерживать его в поле зрения, плавно поворачивая телескоп вслед за вращением Земли. Телескоп входит в состав Специальной астрофизической обсерватории Российской академии наук и установлен на Северном Кавказе (близ станицы Зеленчуке кая в Кабардино-Балкарии) на высоте 2100 м над уровнем моря.