Для чего используются телескопы при астрономических наблюдениях
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.
Оптический прибор для изучения космоса: для чего нужен телескоп
В 17 веке изобрели такой прибор, как телескоп. Для чего нужен он? Благодаря ему стало возможным наблюдение за движением планет, формированием галактик и изучением таинственного космоса. Вид через телескоп открывается невероятный вид, и доступен он любому, интересующемуся астрономией, человеку….
Принцип работы прибора
Что такое телескоп? Это инструмент, с помощью которого можно наблюдать за удаленным предметом, благодаря определенным линзам и электромагнитному излучению самого предмета. Во сколько раз увеличивает подобная техника?
Все зависит от модели: самый простые детские телескопы в 10 раз, а самый мощный Хаббл – более чем в 1000 раз.
Работает телескоп за счет преломления света и набора правильно подобранных линз. Все дело в возможности оптики собирать свет, причем чем больше ее линза, тем больше света она собирает и, соответственно, лучше передает изображение.
Отсюда следует вывод, что именно свет, а точнее его количество, играет роль в качестве конечного изображения и его детализации. За сбор света отвечает диафрагма – пластина с отверстием, через которое проходят световые лучи, поэтому при покупке оптики следует большое внимание уделить именно этой детали.
Важные параметры
Помимо диафрагмы, есть и другие, не менее важные детали. К ним относятся:
При покупке прибора следует внимательно ознакомится с этими деталями, чтобы выбрать лучший вариант для поставленной цели.
Как и любая оптика, телескопы бывают:
Виды телескопов
Профессионально-научные подразделяются на:
Кроме этого, их делят и по оптическому классу:
Некоторые приборы в космосе нужны, чтобы делать более качественные снимки. Они сгруппированы по частотам излучения:
Обратите внимание! Определенные оптический прибор улавливает излучение и на его основании строит картинку, которую передает в обсерватории. На Земле самыми популярными приборами являются рефлекторная техника, которая используется и любителями, и профессионалами.
Что видно
Оптические приборы необходимы для изучения космоса. Наиболее удобен для этого телескоп, ведь в него достаточно четко можно рассмотреть:
Телескоп и звездное небо
Планеты Солнечной системы, доступные к изучению:
Важно! Никогда не следует пытаться посмотреть на Солнце с помощью телескопа. Это приведет к необратимому повреждению глаз и ущербу техники.
Что еще можно увидеть в телескоп:
Наблюдение за звездным небом – это увлекательное занятие, которое не только развивает, но и дает представление о всей Вселенной. А чтобы увиденное можно было понять, следует использовать в этих занятиях специальную звездную карту.
Как выбрать прибор для наблюдения за планетами
Из-за обилия оптических приборов на рынке достаточно трудно определится, какую же именно технику выбрать для наблюдения планет. Чтобы упростить этот процесс, следует уделить внимание диаметру трубы – именно апертура (диаметр) определяет все оптические возможности прибора.
Чем она больше, тем большее количество света пропускает объектив и, соответственно, тем больше и качественнее будет конечное изображение и возможность увеличивать объекты.
Чтобы вычислить максимальное увеличение, следует пользоваться формулой: 2х D, где D – это диаметральные миллиметры. Также следует исходить из конечной цели, будет ли техника использоваться для наблюдения за природой или за космосом? Каков уровень астронома? Исходя из ответов следует и выбирать. Обращать внимание следует на:
Самый важный параметр из всех – это апертура. Что это? Это диаметр объектива. Для чего нужен правильный его размер? Исходя из него можно будет просто смотреть на далекие пятна, или в подробностях изучать небесное тело. Эти модели следует выбрать для начинающих астрономов:
Что лучше подойдет ребенку
Есть ли отличия между взрослой и детской техникой для наблюдения за небом? Конечно, и главное из них – это увеличение. Детские экземпляры никогда не будет увеличивать картинку так же, как и самый дешевый и простой взрослый. Но преимущества детских вариантов в их размерах – они вся достаточно компактны и легко транспортируются. Сквозь такие линзы можно рассмотреть:
Нужен ли телескоп ребенку?
Безусловно, если он проявляет интерес к науке и астрономии.
Несмотря на маленькое изображение, ребенок сможет увидеть почти все небесные тела, что не только удовлетворит его интерес, но и побудит его учиться и познавать мир.
Поэтому к выбору следует подойти внимательно и обратить на некоторые характеристики покупаемой техники:
Какие модели идеально подойдут малышу? Можно выбрать:
Какой телескоп выбрать для ребенка? Лучше всего взять рефрактор в моделях специально для детей. Он прост в управлении и не требует настроек.
Совет! Существуют приборы с системой автонаведения, которые могут искать объекты на небосклоне самостоятельно по заданным параметрам.
Для фотографии
Как фотографировать через подобную оптику? Для этого нужны телескоп и любой фотоаппарат. Снимки можно делать даже с помощью самой простой модели и мобильного телефона. Например, окулярная проекция получается путем съемки даже на телефон сквозь окуляр. Для более качественных снимков потребуется уже фотоаппарат, у которого можно снять объектив, и тренога, которую следует использовать, чтобы избежать тряски рук. Фотографии также делаются через настроенный окуляр, причем лучше всего снимать в ясную погоду для получения четкой и качественной картинки.
Зачем нужны телескопы, их функции
Что можно увидеть в телескоп
Вывод
Умение видеть не приходит сразу. Опытные астрономы проводят за телескопами много часов прежде чем начинают самостоятельно различать мелкие объекты или отдаленные звезды. Этот талант развивается так же, как и любой другой, поэтому следует запастись терпением и регулярно практиковаться.
Телескоп
Содержание
Что такое телескоп?
Качество изображения, которое строит объектив кроме его апертуры, определяется еще и его остаточными аберрациями. Эти аберрации являются как следствием выбранной для объектива оптической схемы (например кома телескопа Ньютона, вторичный хроматизм рефрактора, сферохроматизм Шмидт-Кассегренов, сферическая аберрация 5-го порядка Максутова-Кассегрена и т.д.), так и результатом погрешностей изготовления/сборки оптики («завал» на краю зеркальных объективов, оптическая неоднородность линз и т.д.), или неизбежной механической разъюстировкой компонентов объектива в процессе эксплуатации (сдвиг линз и зеркал со своего положенного места). Как правило, линзовая оптика (рефракторы) меньше склонна к разъюстировкам.
Что называется окулярами и для чего они нужны?
Так же как и объективы, окуляры имеют собственные оптические аберрации и соответственно могут ухудшать изображение. Как правило, аберрации короткофокусных окуляров менее критичны в плане влияния на вачество изображения, а вот к качеству коррекции длиннофокусных и особенно широкоугольных следует применять повышенные требования. Обычно аберрации тем меньше, чем больше в окуляре линз, меньше угловое поле зрения и вынос выходного зрачка. Сложные окуляры (много линз, меньше аберрации, больше поле зрения и вынос) особенно требовательны к просветляющим покрытиям, которые уменьшают бликование поверхностей линз. Для сверхширокоугольных окуляров часто характерна высокая чувствительность видимости/невидимости всего поля зрения или его части к небольшим сдвигам глаза наблюдателя (фрагментарное срезание поля зрения).
Для окуляра важными деталями являются наглазники, которые защищают глаз наблюдателя от постороннего света и позволяют верно зафиксировать положение глаза относительно глазной линзы. Обрезинивание корпуса окуляра добавляет удобств при наблюдениях, герметизирует его внутренность и изолирует металл (что важно при наблюдениях в мороз).
Если при использовании обычных окуляров с фиксированным фокусным расстоянием, изменение увеличения телескопа возможна только путем замены одного окуляра на другой, то использование панкратических (zoom) окуляров позволяет перекрывать все или часть увеличений без смены окуляра. Но за это удобство приходится платить меньшим полем зрения и обычно несколько худшим качеством изображения.
Окуляры и прочие принадлежности вставляют в окулярную трубку ТТС которая обычно имеет стандартный внутренний диаметр. Наиболее распространены стандарты 1.25″ (чуть менее 32 мм) и 2″ (около 52 мм). Существуют и переходники (адаптеры), которые позволяют использовать на данном ТТС окуляры разных стандартов (например, от 2″ к 1.25″). Понятно, что 2″ стандарт предоставляет наблюдателю большую свободу выбора и больший размер поля зрения доступного для наблюдения и фотографирования.
Фокусер
Наблюдатель использует фокусер, который обеспечивает механический сдвиг вдоль оптической оси одного из компонентов объектива или окулярной трубки ТТС, для фокусировки изображений астрономических объектов под глаз наблюдателя (например по причине его близорукости), для компенсации различий в положении фокальных плоскостей различных окуляров (фотоприемников), ну и для фокусировки на земные (относительно близкие) объекты. Окуляры и проч. окулярная оптика, которые не требуют перефокусировки при их смене, называются парфокальными. Фокусер характеризуется ходом (диапазоном перефокусировки) и чувствительностью (тем насколько точно можно управлять сдвигом фокальной плоскости объектива). Как правило, фокусеры с большим ходом мало чувствительны, но позволяют телескопу перефокусироваться в большом диапазоне (в том числе и на довольно близкие земные предметы). Чувствительные фокусеры имеют небольшой ход. Двухскоростные фокусеры имеют и достаточный ход, и удовлетворительную чувствительность. Простые реечные фокусеры обычно имеют заметный сдвиг поля зрения при перемене направления фокусировки (focuser shift). Лучшее качество фокусировки обеспечивают фокусеры Крейфорда, но они не столь грузоподъемны (могут не удержать тяжелое окулярное оборудование).
Искатель
Прочие принадлежности и комплектующие к телескопу
При наблюдении Солнца перед объективом размещают зеркальный фильтр для блокировки большей части излучения (1:100000). При наблюдениях планет в юбку окуляра (со стороны противоположно его глазной линзе) по стандартной резьбе вкручивают цветные фильтры. При наблюдениях диффузных туманностей там-же располагают узкополосые интерференционные так называемые «дип-скай» фильтры (OIII, UHC, H-beta, H-alfa, LPR и т.п.), которые увеличивают контраст некоторых туманных объектов и более или менее эффективно борются с искусственной и естественной засветкой неба.
Кроме этого, совместно с телескопом используются и более экзотичные принадлежности ТТС: флип-зеркала (соединение визуального и фотографического канала наблюдения), солнечные призмы, клинья, спектральные приборы, гиды (дополнительная труба большого увеличения для автоматической или ручной компенсации погрешностей ведения монтировки), внеосевые гиды (для гидирования без использования дополнительной трубы), окуляры с измерительной сеткой и много другое.
ТТС обычно имеет посадочные отверстия кдля крепления дополнительной аппаратуры (гиды, фотоаппараты) и снабжается крепежными устройствами для установки на монтировке. Это могут быть кольца и так называемый «ласточкин хвост». При самостоятельной комплектации телескопа важно, чтобы стандарт крепления ТТС и монтировки совпадал.
Монтировка телескопа
В самом простом случае наведение телескопа осуществляется вручную. Отжимаются тормоза (если они есть) по обеим осям монтировки и труба наводится наблюдателем, который при этом смотрит в искатель, стараясь совместить объект (или ближайший к нему видимый ориентир) с визиром или перекрестьем искателя. Если есть ключи (маховички) точного наведения, то тормоза зажимаются и наблюдатель уже наводится поточнее используя эти ключи, наблюдая через поисковый окуляр телескопа (с максимальным полем зрения). Возможно также наведение по координатным кругам монтировки, но это довольно хлопотно и неточно. Обычно такой метод применяют при дневных наблюдениях Венеры и Меркурия.
Как выбрать телескоп
Далекие неизведанные миры и яркие звезды, загадочные небесные тела и бесконечная Вселенная… Что может быть интереснее? И разве легко найти более интригующую тему? Звездное небо – зрелище всегда завораживающее, способное увлечь и пытливый детский ум, и пылких юных романтиков, и людей постарше. А потому неудивительно, что почти каждый из нас порой обращает взор ввысь, пусть даже неосознанно пытаясь проникнуть в тайны мироздания. И лучшим помощником в таком исследовании может стать телескоп.
Что мы обычно представляем при упоминании подобного устройства? Как правило, на ум приходит образ эдакой подзорной трубы увеличенного размера, поставленной для устойчивости на специальную треногу. При этом с помощью термина «телескоп» обозначают целый класс разнообразных технических средств, предназначенных для исследования космоса. И многие из них далеки от привычного стереотипа.
В основе конструкции многих телескопов лежат линзы и зеркала различного размера, а также всевозможные варианты их комбинирования. Это так называемые оптические телескопы. Линзы и зеркала необходимы им для сбора света и увеличения изображения таким образом, чтобы его можно было рассмотреть в окуляр. Именно на оптических телескопах, которые можно использовать в домашних условиях или взять с собой за город, мы и остановимся подробнее. Они предназначены для тех, кто увлекается астрономией, и позволяют начать знакомство со звездным небом или оттачивать отдельные навыки изучения небесных объектов, светил и явлений.
ВИДЫ ТЕЛЕСКОПОВ. ИХ ОСОБЕННОСТИ
Оптические телескопы можно разделить на несколько групп:
— линзовые телескопы (рефракторы);
— зеркальные телескопы (рефлекторы);
— зеркально-линзовые телескопы (катадиоптрики).
Рефракторы отличает классическая конструкция. Они больше всего похожи на подзорную трубу. Изображение в таких телескопах строится с помощью двух линз. Рефракторы предпочтительнее использовать для наблюдения ярких небесных объектов (например, Луны, планет Солнечной системы, двойных звезд), а также для дневных земных наблюдений. Заглянуть в глубины космоса с помощью таких телескопов более проблематично, так как они не умеют концентрировать слабое свечение от удаленных небесных объектов. Преимущества рефракторов: качество изображения (благодаря высокой контрастности), простота эксплуатации (нет необходимости в частом техническом обслуживании), терпимость к смене температуры (это важно при использовании устройства как в помещениях, так и на улице). Недостатки: «окрашивание» рассматриваемых объектов (при наблюдении может быть заметно синее или фиолетовое окаймление ярких объектов), высокая цена для моделей с диаметром объектива более 100 мм. Ниже приведен пример изображения в телескоп-рефрактор (явно заметна синяя кайма по кромке объекта).
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Выбор телескопа зависит не только от предполагаемого бюджета покупки, но и от планируемых сценариев наблюдения. При этом важно учитывать не только принадлежность телескопа к одной из групп, но и отдельные технические характеристики каждой модели. При покупке телескопа часто возникают дилеммы. На какие характеристики следует обращать внимание в первую очередь? Учитывать возможности устройства концентрировать свет от далеких небесных объектов или увеличивать эти объекты? Казалось бы, ответ на поверхности: всего и побольше. Впрочем, на практике такое сочетание не всегда возможно, чему преградой в том числе ценовые ограничения.
Рассмотрим основные технические характеристики телескопов подробнее.
Максимальное полезное увеличение. Безусловно, этот параметр играет серьезную роль. Увеличение важно при изучении любых объектов и явлений звездного неба, но первостепенно при условии их достаточной яркости. Например, при изучении планет Солнечной системы можно рассмотреть большее число деталей этих объектов, используя значительное увеличение. Впрочем, ограничивать себя только пределами нашей системы, пожалуй, нелогично. Именно поэтому обращать внимание исключительно на максимальное полезное увеличение неправильно. Важно учитывать, что чрезмерное увеличение еще и накладывает дополнительные ограничения на использование телескопа. В этом случае становится ощутима вибрация трубы при прикосновении к ней, становятся заметны искажения, вызванные турбулентностью атмосферы, и др. Использование телескопа – это всегда умение найти оптимальное увеличение рассматриваемого объекта или явления с целью минимизации искажений.
Тип монтировки телескопа – особенности его установки на поверхности для направления на небесные объекты и явления с целью их изучения. Подобные манипуляции обусловлены вращением Земли и перемещением небесных объектов. То есть при длительном наблюдении за одним и тем же объектом требуется постоянная подстройка с учетом его текущего расположения. Выделяют азимутальные и экваториальные монтировки. Первая позволяет поворачивать телескоп в двух направлениях: по вертикальной и горизонтальной осям (схоже с поворотом камеры на штативе). Особенности конструкции монтировки второго типа подразумевают необходимость поворота телескопа вокруг лишь одной оси, что удобно при наведении телескопа по координатам объекта на звездном небе. Заметим, что вне зависимости от типа монтировки крайне важны ее вес, прочность и надежность. Неустойчивый телескоп, вибрирующий от малейшего прикосновения или дуновения, бесполезен. Кстати, существуют и так называемые моторизованные монтировки, позволяющие автоматически осуществлять подстройку устройства.
Другие параметры телескопов, по сути, являются производными от указанных выше. К ним относятся, например:
— диаметр и максимальное увеличение окуляров;
— относительное отверстие (показывает светосилу объектива);
— предельная звездная величина (характеризует оптическую мощь телескопа, его возможности показать звезду определенной величины в случае оптимальных условий наблюдения) и др.
КРИТЕРИИ ВЫБОРА
Подведем итоги. При покупке оптического телескопа важно определиться не только с бюджетом покупки, но и с целью приобретения. При этом нужно учитывать, что грамотно выбранный телескоп способен прослужить долгие годы. Этот вид устройств, по сути, не устаревает. Даже несмотря на то, что технологии не стоят на месте, и современные исследователи звездного неба могут использовать телескопы с такими дополнительными функциями, как моторизованная монтировка или аудиосопровождение (что, безусловно позволяет наблюдать небесные объекты и явления подчас с большим интересом), с не меньшим успехом долгие годы можно пользоваться и моделями без дополнительных «наворотов». Хороший телескоп часто покупается один раз и на всю жизнь. Именно поэтому к его покупке нужно подойти с должной серьезностью, не ограничивать выбор минимальным бюджетом. Вместе с тем, справедлив и другой подход: составить корректное мнение о возможностях телескопа и сделать оптимальный выбор часто можно ли самостоятельно опробовав возможности данных устройств. И именно поэтому не всегда целесообразна покупка сразу дорогой модели.
Такой выбор позволит без чрезмерной переплаты увлечь ребенка темой изучения звездного неба, а взрослому любителю астрономии определиться с требуемым функционалом телескопа.
Желающим заглянуть в глубины космоса и не ограничивающим себя лишь пределами Солнечной системы подойдут модели среднего ценового диапазона (от 10 до 20 тыс. руб.), использующие оптическую схему типа «рефлектор» с диаметром апертуры 110-120 мм и азимутальной или экваториальной монтировкой. Такой телескоп сможет стать надежным другом для астронома-любителя во многих ситуациях, связанных с его хобби, и позволит развить навыки изучения звездного неба.
Наконец, исследователи космоса, желающие получить устройство с дополнительными возможностями, могут рассмотреть варианты покупки телескопа-катадиоптрика (в значительной степени подходит любителям выезжать за город или даже путешествовать с телескопом),
а также телескопов рефракторного и рефлекторного типа с диаметром апертуры 90-130 мм (в том числе с моторизованной монтировкой) в верхнем ценовом диапазоне (более 20 тыс. руб.).