Принцип работы телескопа

Устройство, назначение, принцип работы телескопа

Телескопы бывают разными – оптические (общего астрофизического назначения, коронографы, телескопы для наблюдения искуственных спутников Земли), радиотелескопы, инфракрасные, нейтринные, рентгеновские. Все телескопы, принимающие электромагнитное излучение, решают две основных задачи.

Первая задача - создать максимально резкое изображение и при визуальных наблюдениях увеличить угловые расстояния между объектами (звездами, галактиками и т. п.); собрать как можно больше энергии излучения, увеличить освещенность изображения объектов.

Вторая задача – увеличивать угол, под которым наблюдатель видит объект. Способность увеличивать угол характеризуется увеличением телескопа. Оно равно отношению фокусных расстояний объектива и окуляра

Принцип работа телескопа

Принцип работы телескопа заключается не в увеличении объектов, а в сборе света. Чем больше у него размер главного светособирающего элемента - линзы или зеркала, тем больше света он собирает. Важно, что именно общее количество собранного света в конечном счете определяет уровень детализации видимого - будь то удаленный ландшафт или кольца Сатурна.

Типы телескопов

Все телескопы подразделяются на три оптических класса.

Преломляющие телескопы, или рефракторы , в качестве главного светособирающего элемента используют большую линзу-объектив.

Рефракторы всех моделей включают ахроматические (двухэлементные) объективные линзы - таким образом сокращается или практически устраняется ложный цвет, который влияет на получаемый образ, когда свет проходит через линзу. При создании и установке больших стеклянных линз возникает ряд трудностей; кроме того, толстые линзы поглощают слишком много света. Самый большой рефрактор в мире, имеющий объектив с линзой диаметром в 101 см, принадлежит Йеркской обсерватории.

Телескоп Галилея - фото 5

Все большие астрономические телескопы представляют собой рефлекторы . Это отражающие телескопы, и для сбора света и формирования изображения в них используется вогнутое главное зеркало. В рефлекторах ньютоновского типа маленькое плоское вторичное зеркало отражает свет на стенку главной трубы.

Первые наблюдения за небом - изображение 6

Зеркально-линзовые (катадиоптрические) телескопы используют как линзы, так и зеркала, за счет чего их оптическое устройство позволяет достичь великолепного качества изображения с высоким разрешением, при том, что вся конструкция состоит из очень коротких портативных оптических труб.Современные телескопы - фото 7

Принцип работы и назначение телескопа

Виды телескопов - изображение 8

В телескопе-рефракторе в качестве объектива используется большая линза, собирающая и фокусирующая свет, а изображение рассматривается с помощью окуляра, состоящего из одной или нескольких линз. Основной проблемой при конструировании телескопов-рефракторов является хроматическая аберрация (цветная кайма вокруг изображения, создаваемого простой линзой вследствие того, что свет различных длин волн фокусируется на разных расстояниях).

Первый телескоп-рефлектор изобрел Ньютон по своей схеме, называемой системой Ньютона.

Наряду с оптическими телескопами имеются телескопы, собирающие электромагнитное излучение в других диапазонах. Например, широко распространены различные типы радиотелескопов (с параболическим зеркалом; неподвижные и полноповоротные; типа РАТАН-600; синфазные; радиоинтерферометры). Имеются также телескопы для регистрации рентгеновского и гамма-излучения. Поскольку последнее поглощается земной атмосферой, рентгеновские телескопы обычно устанавливаются на спутниках или воздушных зондах. Гамма-астрономия использует телескопы, располагаемые на спутниках.

Первый изобретатель

Телескопические устройства появились в семнадцатом веке. Однако по сей день ведутся дебаты, кто изобрел телескоп первым – Галилей или Липперсхей. Эти споры связаны с тем, что оба ученых примерно в одно время вели разработки оптических устройств.

 В 1608 году Липперсхей разработал очки для знати, позволяющие видеть удаленные объекты вблизи. В это время велись военные переговоры. Армия быстро оценила пользу разработки и предложила Липперсхею не закреплять авторские права за устройством, а доработать его так, чтобы в него можно было бы смотреть двумя глазами. Ученый согласился.

 Новую разработку ученого не удалось удержать втайне: сведения о ней были опубликованы в местных печатных изданиях. Журналисты того времени назвали прибор зрительной трубой. В ней использовалось две линзы, которые позволяли увеличить предметы и объекты. С 1609 года в Париже вовсю продавали трубы с трехкратным увеличением. С этого года какая-либо информация о Липперсхее исчезает из истории, а появляются сведения о другом ученом и его новых открытиях.

Телескопы без глаз - фотография 12

Телескоп Галилея

Примерно в те же годы итальянец Галилео занимался шлифовкой линз. В 1609 году он представил обществу новую разработку – телескоп с трехкратным увеличением. Телескоп Галилея имел более высокое качество изображения, чем трубы Липперсхея. Именно детище итальянского ученого получило название «телескоп».

В семнадцатом веке телескопы изготавливались голландскими учеными, но они имели низкое качество изображения. И только Галилею удалось разработать такую методику шлифовки линз, которая позволила увеличить четко объекты. Он смог получить двадцатикратное увеличение, что было в те времена настоящим прорывом в науке.

Виды телескопов

Существует несколько разновидностей телескопов:

- зеркальные;

- линзовые;

- катадиоптрические.

Линзовые телескопы

Одними из первых разработок были линзовые аппараты.

В каждом телескопе есть линза. Это главная деталь любого устройства. Она преломляет лучи света и собирает их в точке, под названием фокус. Именно в ней строится изображение объекта. Чтобы рассмотреть картинку, используют окуляр.

Линза размещается таким образом, чтобы окуляр и фокус совпадали. В современных моделях для удобного наблюдения в телескоп применяют подвижные окуляры. Они помогают настроить резкость изображения.

Все телескопы обладают аберрацией – искажением рассматриваемого объекта. Линзовые телескопы имеют несколько искажений: хроматическую (искажаются красные и синие лучи) и сферическую аберрацию.

Инфракрасные модели - фотография 14

Зеркальные модели

Зеркальные телескопы называют рефлекторами. На них устанавливается сферическое зеркало, которое собирает световой пучок и отражает его с помощью зеркала на окуляр. Для зеркальных моделей не характерна хроматическая аберрация, так как свет не преломляется. Однако у зеркальных приборов выражена сферическая аберрация, которая ограничивает поле зрения телескопа.

Зеркальные модели легче разрабатывать, чем линзовые аналоги. Поэтому данный вид более распространен. Самый большой диаметр телескопа зеркального типа составляет более семнадцати метров. На территории России самый большой аппарат имеет диаметр шесть метров. 

Ультрафиолетовые телескопы - фото 15

Катадиоптрики (зеркально-линзовые)

Линзы и зеркала – составляющие элементы объектива катадиоптрических телескопов. С таким прибором можно не только получать самую четкую картинку ближних и дальних небесных светил, но делать качественные фотографии увиденного объекта.

Плюсы:

- небольшие размеры и транспортабельность;

- передают самое качественное изображение из всех существующих телескопов;

- оснащены апертурой до 400 мм.

Минусы:

- дорогостоящие;

- скопление воздуха внутри телескопической трубы.

Сложная конструкция и управление

Система Грегори - фото 37

Основные характеристики:

Увеличение. Фокусное расстояние окуляра и объекта – это кратность увеличения телескопа. Если фокусное расстояние объектива два метра, а у окуляра - пять сантиметров, то такое устройство будет обладать сорокакратным увеличением. Если окуляр заменить, то увеличение будет другим.

Разрешение. Как известно, свету свойственны преломление и дифракция. В идеале любое изображение звезды выглядит как диск с несколькими концентрическими кольцами, называемыми дифракционными. Размеры дисков ограничены только возможностями телескопа.

Телескопы без глаз

Как известно, у каждого человека глаза воспринимают изображение по-разному. Один глаз может видеть больше, а другой – меньше. Чтобы ученые смогли рассмотреть все, что им необходимо увидеть, применяют телескопы без глаз. Эти аппараты передают картинку на экраны мониторов, через которые каждый видит изображение именно таким, какое оно есть, без искажений. Для малых телескопов с этой целью разработаны камеры, подключаемые к аппаратам и снимающие небо.

Современный астрономический телескоп – это не одно устройство, а сразу несколько. Получаемые данные с нескольких аппаратов обрабатываются и выводятся на мониторы в виде изображений. Причем после обработки ученые получают изображения очень высокой четкости. Увидеть глазами в телескоп такие же четкие изображения космоса невозможно.

Оптический прибор для изучения космоса: для чего нужен телескоп - фотография 16

Радиотелескопы

Астрономы для своих научных разработок используют огромные радиотелескопы. Чаще всего они выглядят как огромные металлические чаши с параболической формой. Антенны собирают получаемый сигнал и обрабатывают получаемую информацию в изображения. Радиотелескопы могут принимать только одну волну сигналов.

Инфракрасные модели

Ярким примером инфракрасного телескопа является аппарат имени Хаббла, хотя он может быть одновременно и оптическим. Во многом конструкция инфракрасных телескопов схожа с конструкцией оптических зеркальных моделей. Тепловые лучи отражаются обычным телескопическим объективом и фокусируются в одной точке, где находится прибор, измеряющий тепло. Полученные тепловые лучи пропускаются через тепловые фильтры. Только после этого происходит фотографирование.

Ультрафиолетовые телескопы

При фотографировании фотопленка может засвечиваться ультрафиолетовыми лучами. В некоторой части ультрафиолетового диапазона возможно принимать изображения без обработки и засвечивания. А в некоторых случаях необходимо, чтобы лучи света прошли через специальную конструкцию – фильтр. Их использование помогает выделить излучение определенных участков.Принцип работы прибора - фото 17

Существуют и другие виды телескопов, каждый из которых имеет свое назначение и особые характеристики. Это такие модели, как рентгеновские, гамма-телескопы. По своему назначению все существующие модели можно разделить на любительские и профессиональные.

 Как выбрать прибор для наблюдения за планетами

Для фотографии - фото 22

При выборе техники следует уделить внимание диаметру трубы – именно апертура (диаметр) определяет все оптические возможности прибора.

Чем она больше, тем большее количество света пропускает объектив и тем больше и качественнее будет конечное изображение и возможность увеличивать объекты.

Обращать внимание следует на:

- апертуру;

- фокусное расстояние;

- линзы или зеркала;

- наличие рефлектора.

Модели для начинающих астрономов:

Sky-Watcher,

Arsenal-GSO,

 Celestron.

Принцип работы телескопов с автонаведением

Зеркальный телескоп: виды, устройство и советы по выбору - фотография 33

Сегодня производители оптических приборов изготавливают телескопы, оснащенные компьютеризированными системами, благодаря которым любой небесный объект можно наблюдать, нажав пару кнопок. Системы, именуемые «гоу-ту», полностью изменили представления о любительских наблюдениях.

Что такое? - фото 34

В ручной пульт встраивается специализированный компьютер, оснащенный кнопками и оборудованный дисплеем (текстовым, графическим). В памяти компьютера имеется база с координатами небесных тел. Пользователь телескопа, выбирая из каталога нужный объект, набирает его название и указывает числовое обозначение.

Система способна быстро вычислять положения светил, движущихся по небу, и моделировать звездное небо, учитывая местоположение наблюдателя и время. Собрав все данные, система подает команды моторам телескопа, которые поворачивают трубы аппарата в нужном направлении. Но нужны подготовительные работы в виде правильной установки оборудования.

«Привязка» обычно осуществляется по двум (трем, четырем) опорным звездам . Когда пользователь введет местоположение, время и дату, телескоп моментально наведется на нужную звезду, но возможны ошибки. Поэтому компьютер телескопа направляет его трубу на яркую звезду, находящуюся над горизонтом. Кнопками управления следует разместить звезду в центре поля зрения окуляра.

После разворота телескопа на другую опорную звезду, надо процедуру повторить. Только после этого аппарат сможет точно навестись на выбираемый объект. Надо отметить, что новейшие телескопы уже способны самостоятельно выполнить привязку, используя встроенные: — Приемник GPS; — Компас; — Фотокамеру.

Можно порекомендовать оптические приборы от «Levenhuk», SkyMatic 105 (135) GTA. Они управляются системой SynScan AZ (данные на 43.000 объектов). Телескопами можно управлять при помощи ПК или GPS-модуля. Они подойдут для исследования слабых объектов.

А вот для наблюдения небесных тел далекого космоса советуем использовать рефлекторы Messier NT-150S (203), предлагаемые «Bresser«. Трубы телескопов монтируются на экваториальную установку (она жесткая), а система обладает контроллером (Autostar 497) автонаведения. Данный контроллер состоит из базы данных, где имеется информация на 30 тысяч небесных объектов. Телескопы можно соединять с ПК.

 Как выбрать телескоп?

Прежде чем отправляться в магазин, нужно дать ответ на следующие вопросы:

Какие объекты вы хотите увидеть на небе?

Где вы планируете использовать прибор – дома или на улице?

Хотите ли вы в дальнейшем заниматься астрофотографией?

Сколько вы готовы потратить на свое увлечение?

За какими именно небесными светилами вам хотелось бы наблюдать – ближайшие планеты Солнечной системы или далекие галактики?

И тогда вы сможете выбрать такой телескоп, который будет отвечать все вашим требованиям.

Параметры выбора телескопа

 Апертура (диаметр объектива)

Является главным критерием выбора любого телескопа. От апертуры объектива зависит способность зеркала или линзы улавливать свет: чем выше эта характеристика, тем большее количество отраженных лучей попадет в объектив. Благодаря этому вы сможете увидеть качественное изображение и даже уловить слабую видимость самых дальних космических объектов.            

При выборе апертуры, исходя из своих целей, ориентируйтесь на следующие цифры:

Чтобы разглядеть четкие детали картинки ближних планет или спутников, достаточно телескопа с диаметром до 150 мм. Для городских условий можно уменьшить этот показатель до 70–90 мм.

Рассмотреть более отдаленные небесные объекты сможет аппарат с апертурой более 200 мм.

Если вы хотите видеть ближние и дальние небесные светила за городом, то можете попробовать самую большую величину оптических линз – до 400 мм.

Фокусное расстояние

Расстояние от небесных тел до точки в окуляре называют фокусным расстоянием. Именно здесь все световые лучи образуют пучок единого свечения. Этот показатель диктует степень увеличения и четкость видимой картинки – чем он выше, тем  лучше мы увидим интересующее небесное светило. Чем выше фокус, тем длиннее сам телескоп, поэтому такие габариты могут повлиять на компактности его хранения и транспортировки.

Идея Кассегрена - изображение 38

Кратность увеличения

Этот показатель можно определить, поделив фокусное расстояние на характеристику вашего окуляра. Так, если диаметр телескопа 800 мм, а по окуляру оно равно 16, то вы сможете получить 50-кратное оптическое увеличение.

Тип монтировки

Это подставка для телескопа. Ее предназначение – удобство в использовании телескопа.

Любительский и полупрофессиональный комплект состоит из 3 видов таких опор:

 Азимутальная – подставка, смещающая аппарат по горизонтали и вертикали. Такой опорой комплектуют рефракторы и катадиоптрики.

 Экваториальная – имеет внушительные габариты, но зато отлично  находит нужное светило по заданным координатам. Данный вид монтировки подходит для рефлекторов, которые улавливают самые отдаленные галактики.

Система Домсона – нечто среднее между азимутальной подставкой  и крепкой экваториальной конструкцией. Очень часто ее добавляют в комплектацию с

мощными рефлекторами.

.Новаторство Ломоносова - изображение 39

Телескоп должен быть таким, чтобы вы смогли самостоятельно его переносить и транспортировать. Телескоп для дома должен быть максимально компактен и удобен в использовании.

Если вы будете перевозить аппарат в машине, то нужно убедиться в том, что размеры трубы разрешают поместить его в салоне или в багажнике.

Заранее выберите место для просмотра небесных объектов. Лучшим вариантом будет место, которое находится за пределами города. Если у вас нет транспорта, то остановитесь на ближайшей смотровой площадке с отсутствием ближайших жилых массивов и других зданий.

Старайтесь наблюдать за небесными светилами как можно чаще. Если каждый день пользоваться телескопом и рассматривать одни и те же объекты, то со временем можно увидеть их новые изменения и перемещения.

Если вашей целью является изучение самых дальних галактик и туманностей, купите рефлектор с диаметром от 250 мм, дополненный азимутальной подставкой.

Любителям астрофотографирования не обойтись без катадиоптрического оптического прибора с мощной апертурой (400 мм) и самой длинной фокусировкой от 1000 мм. Можно добавить к комплекту экваториальную монтировку с автоматическим приводом.

Своему ребенку можно подарить бюджетный и простой в использовании телескоп-рефрактор из детской серии, оснащенный апертурой 70 мм на азимутальной опоре. А дополнительный адаптер поможет сделать эффектные фото Луны и наземных объектов.

Наблюдать за Луной, звездами, планетами, галактиками, интересными туманностями крайне захватывающе и необычайно интересно. Желаем вам новых открытий и долгой службы вашего телескопа!

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 918)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты