Бернхард Шмидт

Бернхард Шмидт

Бернхард Вольдемар Шмидт (11 апреля [ OS 30 марта] 1879, Нарген - 1 декабря 1935, Гамбург ) был оптиком из балтийских немцев . В 1930 году он изобрел телескоп Шмидта, который исправлял оптические ошибки сферической аберрации , кому и астигматизма, что впервые сделало возможным создание очень больших широкоугольных отражающих камер с коротким временем экспозиции для астрономических исследований.

Детство [ править ]

Шмидт был сыном Карла Константина и Мари Элен Кристин ( урожденная Розен) Шмидт. Он родился и вырос на острове Нарген (Найссаар) у побережья Ревеля (Таллинн), Эстония , тогда входившая в состав Российской Империи . Жители этого острова, в основном эстонские шведы , в основном говорили на шведском или эстонском языке , но семья Шмидтов также говорила по- немецки . Бернхард был старшим из шести детей, трех мальчиков (один из которых умер в младенчестве) и трех девочек.

Найссаар был небольшим сельским островом, население которого в основном поддерживало себя рыболовством и проводкой судов в порт Ревель. Вместе со своим младшим братом Августом Фредриком Бернхард Шмидт участвовал во многих детских приключениях на острове. Он был чрезвычайно любознательным, изобретательным и творческим молодым и взрослым человеком. Например, в молодости он построил свой собственный фотоаппарат из купленного объектива и старого сильфона-гармошки, и ему удалось сфотографировать окрестности и различных членов семьи, и даже продал некоторые из своих фотографий. Он также увлекся ночным небом и созвездиями.

Одно несчастье оказалось трагичным и запомнило Шмидта на всю оставшуюся жизнь. Когда ему было 15 лет, он экспериментировал с порохом . Он набил зарядом железную трубку, но из-за ошибки с предохранителем трубка взорвалась, и он потерял большой и указательный пальцы правой руки. Несмотря на попытки его матери очистить и перевязать раны, хирурги в Таллинне позже ампутировали всю руку. Это событие, кажется, углубило его сдержанность и самоанализ - качества, хорошо отмеченные его современниками в более поздней жизни.

Молодежь [ править ]

Несмотря на потерю, Шмидт вскоре снова экспериментировал и изобретал. Он также сделал больше фотографий и стал мастером их разработки и печати. В 1895 году он переехал в Таллинн и какое-то время работал над ретушью фотографий. Позже он работал на Электромоторном заводе Вольта и приобрел навыки рисования. В 1901 году он отправился в Гетеборг , Швеция , чтобы учиться в Технологическом университете Чалмерса , но вскоре после этого перешел в университет Митвейда в Королевстве Саксония, чтобы продолжить свое образование.

Взрослая жизнь [ править ]

В этот период возрос его интерес к астрономии и оптике. В Митвейде он надеялся учиться у доктора Карла Штреля, известного теоретика оптики. Однако Штрел недавно уехал. Постепенно Шмидт нашел свое истинное призвание, а именно шлифовку и полировку высокоточной оптики для астрономических приложений. Похоже, он начал шлифовать зеркала примерно в 1901 году, а затем начал продавать некоторые из своих изделий астрономам-любителям. К марту 1904 года он настолько продвинулся в своем новом начинании, что, закончив учебу, вскоре вступил в контакт с профессионалами крупнейших обсерваторий Германии. Его бизнес стал быстро развиваться, когда известные астрономы, такие как Герман Карл Фогель и Карл Шварцшильд. осознали превосходство зеркал Шмидта для своих исследований.

Mittweida годы [ править ]

Между 1904 и 1914 годами бизнес Шмидта процветал, и он приобрел огромную репутацию в Германии. Он не только изготовил одни из самых сложных и точных зеркал, когда-либо производившихся до того времени, но ему было поручено корректировать и улучшать линзы, первоначально поставляемые известными оптическими компаниями, например, 50-сантиметровый рефрактор Steinheil в Потсдаме.Астрофизическая обсерватория. По мере роста его бизнеса он нанял нескольких помощников, двое из которых оставили ценные отчеты о методах работы Шмидта. Шмидт также купил автомобиль, что было редкостью в то время, и нанял друга водителем. Используя длиннофокусное горизонтальное зеркало и плоский целостат собственного производства, он сделал впечатляющие фотографии Солнца, Луны и больших планет. Если учесть, что большую часть фальсификации он делал буквально одной рукой, трудно не удивиться мастерству Шмидта.

Первая мировая война положила конец буму. Шмидт был арестован как враг-инопланетянин, так как Эстония принадлежала Российской Империи., и был отправлен в лагерь для интернированных примерно на шесть месяцев. После освобождения он оставался под контролем полиции, а часть его подозрительного на вид астрономического оборудования была конфискована. Он попытался продолжить свой бизнес, но по мере того, как война затягивалась и обернулась поражением для Германии, экономика стала мрачной, и у ученых не было денег на астрономию. Ситуация не улучшилась после войны из-за политических потрясений в Германии и необходимости выплаты военных репараций. Инфляция вышла из-под контроля в 1923 году, и многие люди потеряли все свои сбережения. К середине 1920-х годов бизнес Шмидта был разорен, и ему пришлось ликвидировать оставшееся оборудование как хлам.

Бергедорф [ править ]

С 1916 года Шмидт поддерживал контакты с профессором Рихардом Шорром , директором Гамбургской обсерватории , учреждения, расположенного за пределами Гамбурга в сельской местности недалеко от деревни Бергедорф.. Шорр заинтересовался горизонтальным зеркалом Шмидта и телескопом целостат и приказал построить один для своей обсерватории. После войны, когда экономическое положение Шмидта становилось все более трудным, Шмидт начал предлагать Шорру какую-то работу в обсерватории. Шорру оставалось лишь немногое: Шмидт мог приехать в Бергедорф и поселиться бесплатно; На горизонтальном телескопе предстояло провести ремонтные работы, за которые ему заплатили небольшую плату. Это было в 1926 году. Какое-то время Шмидт не соглашался. У него был ряд патентов, один из которых касался использования ветряного винта для движения лодки вперед. Шмидт надеялся превратить это изобретение во что-нибудь прибыльное. Он также вернулся в Эстонию, чтобы посетить семью и изучить возможности в области оптики, поскольку Эстониястала независимой республикой после Первой мировой войны.

Из этих усилий ничего не вышло, и к 1927 году перспективы Шмидта были настолько плохи, что он принял предложение Шорра. Он начал устраивать мастерскую в подвале Главного хозяйственного корпуса обсерватории и ремонтировать горизонтальный телескоп. В течение 1927 и 1929 годов Шмидт участвовал в двух экспедициях по солнечному затмению, организованных Гамбургской обсерваторией, первая - на север Швеции, вторая - на Филиппины . Именно во время этой второй поездки Шмидт объявил своему напарнику, астроному Вальтеру Бааде , самое важное изобретение при жизни Шмидта, действительно изобретение, которое произвело революцию в астрономии и оптическом дизайне во второй половине 20-го века, а именно его широкоугольный отражатель. камера.

Камера Шмидта [ править ]

Астрономы давно мечтали о способе быстро сфотографировать большие участки неба с целью изучения видимого содержимого Вселенной и наблюдения крупномасштабных структур. Обычные телескопы до времен Шмидта демонстрировали узкие поля зрения, обычно составляющие 1 или 2 градуса в диаметре. Съемка всего неба с помощью таких телескопов требовала огромных затрат времени и ресурсов в течение многих лет и (из-за узкого обзора) имела тенденцию пропускать большие структуры. Можно было видеть большие полосы с маленькими объективами камеры, но тогда слабые (и, следовательно, далекие) объекты оставались бы невидимыми. Что было необходимо, так это камеры с большой апертурой, обладающие широкими полями с хорошими характеристиками изображения («четкость») и быстрым фокусным соотношением для уменьшения времени экспозиции.

К сожалению, до Шмидта единственными широкопольными телескопами с большой апертурой были обычные отражающие телескопы с коротким фокусным расстоянием (около f / 3), и они давали изображения, которые, хотя и были резкими в середине поля зрения, быстро теряли свою четкость вдали от полевой центр. Изображения звезд стали раздутыми и имели форму кометы с головой «кометы», направленной в середину фотографического поля. Это вздутие живота происходит в основном из-за оптических аберраций (т. Е. Ошибок), называемых «комой» и «астигматизмом». До Шмидта было невозможно построить большой телескоп с быстрым рефлектором, который не страдал бы от этих ошибок.

Шмидт это прекрасно понимал и в конце 1920-х годов обдумывал возможные решения. По словам Бааде, он уже отказался по крайней мере от одного решения, когда, наконец, натолкнулся на свой окончательный дизайн, который включал в себя новый, действительно смелый отход от традиционных оптических конструкций. Шмидт понял, что, используя большое зеркало сферической формы (вместо обычного параболоидального зеркала рефлекторного телескопа) и меньшую апертурную диафрагму, расположенную в центре кривизны зеркала, он может одним махом устранить кому и астигматизм. Однако у него останется сферическая аберрация, которая так же разрушит резкость изображения.

Шмидт понял, что может устранить сферическую аберрацию, поместив тонкую, очень слабо изогнутую асферическую линзу (теперь называемую « пластиной корректора Шмидта»).") в том же центре кривизны, что и апертурная диафрагма. Эта асферическая линза имеет сложную кривую, которая является выпуклой около ее середины и вогнутой около ее периферии, что создает противоположную сферическую аберрацию сферического зеркала, с которой она соединена, компенсируя зеркальное отражение. сферической аберрации. Таким образом, очень аккуратно и просто он мог сконструировать большую камеру с диафрагмой f / 1,75 или даже быстрее, которая давала бы резкие изображения в поле диаметром более 15 градусов, позволяя снимать большие участки неба с помощью короткие выдержки (порядка нескольких минут против часа или более с обычным рефлектором). Его первая камера имела апертуру около 360 мм или 14,5 дюймов в диаметре и фокусное отношение f / 1,75. Сейчас он находится в музее Гамбургской обсерватории.. Объединение Шмидтом различных оптических элементов (специального зеркала, диафрагмы в определенном месте и «корректирующей пластины») в простую катадиоптрическую систему, основанную на рассуждении из первых принципов, было эпохальным. В частности, «корректирующая пластина» не имела ничего общего с конструкцией телескопа. После Шмидта в последующие десятилетия появилось множество новых катадиоптрических конструкций.

Последние годы [ править ]

Шмидт построил свой первый «Шмидтшпигель» (который стал известен как камера Шмидта) в 1930 году, прорыв, вызвавший сенсацию во всем мире. ^[1] Он применил очень хитрый метод (так называемый метод «вакуумного поддона»), чтобы сделать сложную «пластину корректора», так что система давала превосходные изображения. Вакуумный поддон включал в себя осторожную деформацию параллельной стеклянной пластины в условиях частичного вакуума до небольшого прогиба и затем плоскую полировку верхней кривой. После выпуска вакуума линза снова принимает «форму Шмидта», необходимую для камеры. Так линзы еще никто не делал.

Шмидт опубликовал краткий отчет (на немецком языке ) о своем изобретении в профессиональных изданиях и предложил создать свои камеры для профессиональных обсерваторий. К сожалению, его гласности было недостаточно, а его дизайн был слишком новаторским. Более того, изобретение совпало с началом Великой депрессии . Никаких заказов не поступало, и он оставался зависимым от Шорра и Бергедорфа, получая скромный доход от случайной работы до конца своей жизни. В 1934 году он изготовил камеру большего размера, а также переточил 60-сантиметровый фоторефрактор Bergedorf-Steinheil.

Шмидт заболел в конце ноября 1935 года после деловой поездки в Лейден в Нидерландах . Несмотря на попытки лечения, он умер 1 декабря 1935 года в Гамбурге в возрасте 56 лет. Вскрытие показало, что он страдал от легочной инфекции.

Личная жизнь и наследие [ править ]

Шмидт не женился и не имел детей. Вскоре после его смерти, благодаря поддержке Вальтера Бааде, когда он прибыл в обсерваторию Маунт-Вильсон в США, идея телескопа Шмидта стала популярной. 18- дюймовый телескоп Шмидта был изготовлен в 1936 году, а двенадцатью годами позже в обсерватории Маунт-Паломар был построен знаменитый 48- дюймовый (122 см) телескоп Самуэля Ошина . Этот последний телескоп произвел поток новых наблюдений и информации. Он доказал блеск концепции Шмидта не вызывает сомнений.

Впоследствии в Бергедорфе в 1955 году был посвящен большой, хорошо построенный Шмидт. 2-метровый телескоп Шмидта обсерватории Карла Шварцшильда был построен позже и остается самой большой камерой Шмидта в мире, хотя с тех пор были произведены более технологически продвинутые версии. Bergedorf Schmidt был переведен в обсерваторию Калар-Альто в 1976 году.

Бернхард Шмидт также является главным героем биографического романа « Вастутуулелаев: Бернхард Шмидти ромаан» (« Плавание против ветра: роман Бернхарда Шмидта» ) эстонского писателя Яана Кросса .

См. Также [ править ]

• Список производителей астрономических инструментов
• 1743 Шмидт

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

• Дафнер, Барбара (2002). "Den Himmel Fest im Blick, Eine wissenschaftliche Biografie über den Astro-Optiker Bernhard Schmidt" . Книжное обозрение . Штутгарт.
• Бернард Шмидт, «Ein lichtstarkes komafreies Spiegelsystem», Central-Zeitung für Optik und Mechanik 52.2 (1931), стр. 25–26; также в Mitteilungen der Hamburger Sternwarte in Bergedorf 36.7 (1932), стр. 15–17.
• Эрик Шмидт (сын Августа Фредрика Шмидта и племянник Бернхарда Шмидта), Оптические иллюзии, История жизни Бернхарда Шмидта, великого звездного оптика двадцатого века (Эстония, 1995).
• Яан Кросс, Плавание против ветра: роман Бернхарда Шмидта , Northwestern University Press, 2012, стр. 348.
• Ричард Шорр, "Бернхард Шмидт †", Astronomische Nachrichten 258 (1936), кол. 45–48.
• Шрамм, Йохен (1996). "Sterne über Hamburg, Die Geschichte der Astronomie в Гамбурге" . Гамбург.
• Артур Арно Вахманн, «Das Leben des Optikers Bernhard Schmidt», Sterne und Weltraum (1962/2), стр. 28–32.
• Артур Арно Вахманн, «Из жизни Б. Шмидта», Sky & Telescope (S&T), ноябрь 1955 г., стр. 4–9.

Внешние ссылки [ править ]

• биография
• Оригинальный телескоп Шмидта