Телескоп представляет собой оптический прибор с помощью линзы, изогнутые зеркала, или комбинация обоих для наблюдения удаленных объектов или различных устройств , используемых для наблюдения удаленных объектов по их излучения, поглощения или отражения электромагнитного излучения. [1] Первыми известными практическими телескопами были преломляющие телескопы, изобретенные в Нидерландах в начале 17 века с использованием стеклянных линз . Они использовались как для наземных приложений, так и для астрономии .
Зеркальный телескоп , который использует зеркала , чтобы собрать и сфокусировать свет, был изобретен в течение нескольких десятилетий первого преломляющего телескопа. В 20-м веке было изобретено много новых типов телескопов, в том числе радиотелескопы в 1930-х годах и инфракрасные телескопы в 1960-х. Слово « телескоп» теперь относится к широкому спектру инструментов, способных обнаруживать различные области электромагнитного спектра , а в некоторых случаях и другие типы детекторов.
Этимология [ править ]
Слово телескоп (от древнегреческого τῆλε , телека «далеко» и σκοπεῖν , skopein «посмотреть», τηλεσκόπος, teleskopos «дальновидные») был придуман в 1611 году греческий математик Джованни Демизиани для одного из Галилео Галилей " инструменты, представленные на банкете в Accademia dei Lincei . [2] [3] В « Звездном вестнике» Галилей использовал термин « персициллум» .
История [ править ]
Самым ранним зарегистрированным телескопом был патент 1608 года, представленный правительству Нидерландов производителем очков из Мидделбурга Хансом Липперши на рефракторный телескоп . [4] Настоящий изобретатель неизвестен, но слухи о нем распространились по Европе. Галилей услышал об этом и в 1609 году построил свою версию и провел телескопические наблюдения за небесными объектами. [5] [6]
Идея о том, что объектив , или собирающий свет элемент, может быть зеркалом, а не линзой, исследовалась вскоре после изобретения преломляющего телескопа. [7] Потенциальные преимущества использования параболических зеркал - уменьшение сферической аберрации и отсутствие хроматической аберрации - проистекают из многих предложенных конструкций и нескольких попыток построить отражающие телескопы . [8] В 1668 году Исаак Ньютон построил первый практический телескоп-рефлектор, конструкция которого теперь носит его имя - ньютоновский рефлектор .
Изобретение ахроматической линзы в 1733 году частично скорректировало цветовые аберрации, присутствующие в простой линзе, и позволило создавать более короткие и более функциональные преломляющие телескопы. Отражающие телескопы, хотя и не ограничены цветовыми проблемами, наблюдаемыми в рефракторах, были затруднены из-за использования быстро тускнеющих металлических зеркал, используемых в 18-м и начале 19-го века - проблема была решена с появлением стеклянных зеркал с серебряным покрытием в 1857 г. [9 ] и алюминизированных зеркал в 1932 г. [10]Максимальный предел физического размера для преломляющих телескопов составляет около 1 метра (40 дюймов), что означает, что подавляющее большинство крупных оптических исследовательских телескопов, построенных с начала 20-го века, были отражателями. В настоящее время самые большие телескопы-отражатели имеют объективы размером более 10 м (33 фута), и ведутся работы над несколькими конструкциями 30-40 м.
В 20-м веке также были разработаны телескопы, которые работали в широком диапазоне длин волн от радио до гамма-лучей . Первый специально построенный радиотелескоп был введен в эксплуатацию в 1937 году. С тех пор было разработано большое количество сложных астрономических инструментов.
Типы [ править ]
Название «телескоп» охватывает широкий спектр инструментов. Большинство из них обнаруживают электромагнитное излучение , но есть большие различия в том, как астрономы должны собирать свет (электромагнитное излучение) в разных частотных диапазонах.
Телескопы можно классифицировать по длинам волн света, которые они обнаруживают:
- Рентгеновские телескопы , использующие более короткие волны, чем ультрафиолетовый свет
- Ультрафиолетовые телескопы , использующие более короткие волны, чем видимый свет
- Оптические телескопы , использующие видимый свет
- Инфракрасные телескопы , использующие более длинные волны, чем видимый свет
- Субмиллиметровые телескопы , использующие более длинные волны микроволнового излучения, чем инфракрасные.
- Радиотелескопы , использующие еще более длинные волны
По мере того, как длины волн становятся длиннее, становится проще использовать антенную технологию для взаимодействия с электромагнитным излучением (хотя можно сделать очень маленькую антенну). Ближний инфракрасный свет может собираться так же, как видимый свет, однако в дальнем инфракрасном и субмиллиметровом диапазоне телескопы могут работать больше как радиотелескоп. Например, телескоп Джеймса Клерка Максвелла ведет наблюдения в диапазоне длин волн от 3 мкм (0,003 мм) до 2000 мкм (2 мм), но использует параболическую алюминиевую антенну. [11] С другой стороны, в космическом телескопе Спитцера , наблюдающем от 3 мкм (0,003 мм) до 180 мкм (0,18 мм), используется зеркало (отражающая оптика). Космический телескоп Хаббла с широкоугольной камерой 3, также использующий отражающую оптику.можно наблюдать в диапазоне частот примерно от 0,2 мкм (0,0002 мм) до 1,7 мкм (0,0017 мм) (от ультрафиолетового до инфракрасного света). [12]
Для фотонов с более короткими длинами волн и с более высокими частотами используется оптика скользящего падения, а не полностью отражающая оптика. В телескопах, таких как TRACE и SOHO, используются специальные зеркала для отражения экстремального ультрафиолета , что дает более высокое разрешение и более яркие изображения, чем это возможно в противном случае. Большая апертура не только означает, что собирается больше света, но и обеспечивает более точное угловое разрешение.
Телескопы также можно классифицировать по местоположению: наземный телескоп, космический телескоп или летающий телескоп . Их также можно классифицировать по тому, работают ли они профессиональными астрономами или астрономами-любителями . Транспортное средство или постоянный кампус, содержащий один или несколько телескопов или других инструментов, называется обсерваторией .
| Легкое сравнение | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Имя | Длина волны | Частота (Гц) | Энергия фотона (эВ) | ||||
| Гамма-луч | менее 0,01 нм | более 10 EHz | 100 кэВ - 300+ ГэВ | Икс | |||
| Рентгеновский снимок | От 0,01 до 10 нм | 30 Гц - 30 кГц | От 120 эВ до 120 кэВ | Икс | |||
| Ультрафиолетовый | 10 нм - 400 нм | 30 ПГц - 790 ТГц | От 3 до 124 эВ | ||||
| Видимый | 390 нм - 750 нм | 790 ТГц - 405 ТГц | 1,7 эВ - 3,3 эВ | Икс | |||
| Инфракрасный | 750 нм - 1 мм | 405 ТГц - 300 ГГц | 1.24 мне В - 1,7 эВ | Икс | |||
| СВЧ | 1 мм - 1 метр | 300 ГГц - 300 МГц | 1,24 мэВ - 1,24 мкэ В | ||||
| Радио | 1 мм - км | 300 ГГц - 3 Гц | 1,24 мэВ - 12,4 фе В | Икс | |||
Оптические телескопы [ править ]
Оптический телескоп собирает и фокусирует свет в основном из видимой части электромагнитного спектра (хотя некоторые работают в инфракрасном и ультрафиолетовом ). [13] Оптические телескопы увеличивают видимый угловой размер далеких объектов, а также их видимую яркость . Чтобы изображение можно было наблюдать, фотографировать, изучать и отправлять на компьютер, телескопы работают с использованием одного или нескольких изогнутых оптических элементов, обычно сделанных из стеклянных линз и / или зеркал., чтобы собрать свет и другое электромагнитное излучение, чтобы направить этот свет или излучение в точку фокусировки. Оптические телескопы используются в астрономии и во многих неастрономических инструментах, включая: теодолиты (включая транзиты ), зрительные трубы , монокуляры , бинокли , линзы фотоаппаратов и подзорные трубы . Есть три основных типа оптики:
- Линзовый телескоп , который использует линзы для формирования изображения.
- Зеркальный телескоп , который использует расположение зеркал , чтобы сформировать изображение.
- Катадиоптрический телескоп , который использует зеркала в сочетании с линзами для формирования изображения.
Френеля Imager является предлагаемым ультра-легким дизайном для космического телескопа , который использует линзу Френеля для фокусировки света.
Помимо этих основных оптических типов, существует множество подтипов различной оптической конструкции, классифицируемых по выполняемой ими задаче, например, астрографы , искатели комет и солнечные телескопы .
Радиотелескопы [ править ]
Радиотелескопы - это направленные радиоантенны, которые обычно используют большую антенну для сбора радиоволн. Блюда иногда изготавливаются из проводящей проволочной сетки, отверстия которой меньше наблюдаемой длины волны .
В отличие от оптического телескопа, который создает увеличенное изображение наблюдаемого участка неба, традиционная тарелка радиотелескопа содержит единственный приемник и регистрирует единственный изменяющийся во времени сигнал, характерный для наблюдаемой области; этот сигнал может быть дискретизирован на различных частотах. В некоторых более новых конструкциях радиотелескопов одна антенна содержит массив из нескольких приемников; это известно как матрица фокальной плоскости .
Путем сбора и сопоставления сигналов, одновременно принимаемых несколькими тарелками, можно вычислять изображения с высоким разрешением. Такие матрицы с несколькими тарелками известны как астрономические интерферометры, а методика называется синтезом апертуры . «Виртуальные» апертуры этих массивов аналогичны по размеру расстоянию между телескопами. По состоянию на 2005 год размер массива записей во много раз превышает диаметр Земли - с использованием космических интерферометрических телескопов со сверхдлинной базой (VLBI), таких как японская HALCA (высокотехнологичная лаборатория связи и астрономии) VSOP (программа космической обсерватории VLBI) спутник .
Синтез апертуры теперь также применяется к оптическим телескопам с использованием оптических интерферометров (массивов оптических телескопов) и интерферометрии с маскированием апертуры в телескопах с одиночным отражением.
Радиотелескопы также используются для сбора микроволнового излучения , которое имеет то преимущество, что оно может проходить через атмосферу и облака межзвездного газа и пыли.
Некоторые радиотелескопы используются такими программами, как SETI и Обсерватория Аресибо, для поиска внеземной жизни.
Рентгеновские телескопы [ править ]
Рентгеновские лучи гораздо сложнее собрать и сфокусировать, чем электромагнитное излучение с большей длиной волны. Рентгеновские телескопы могут использовать рентгеновскую оптику , такую как телескопы Вольтера, состоящие из кольцевых «скользящих» зеркал, сделанных из тяжелых металлов , которые способны отражать лучи всего на несколько градусов . Зеркала обычно представляют собой сечение вращающейся параболы и гиперболы или эллипса . В 1952 году Ханс Вольтер обрисовал 3 способа создания телескопа с использованием только этого вида зеркала. [15] [16] Примерами обсерваторий, использующих этот тип телескопа, являются обсерватория Эйнштейна ,РОСАТ и рентгеновская обсерватория Чандра . К 2010 году фокусирующие рентгеновские телескопы Вольтера станут возможны с энергиями фотонов до 79 кэВ. [14]
Гамма-телескопы [ править ]
Рентгеновские и гамма- телескопы с более высокими энергиями воздерживаются от полной фокусировки и используют маски с кодированной апертурой : образцы тени, создаваемой маской, можно реконструировать, чтобы сформировать изображение.
Рентгеновские и гамма-телескопы, как правило , установлены на околоземной орбиту спутники или высокого полет воздушных шаров , так как в атмосфере Земли непрозрачна к этой части электромагнитного спектра. Примером такого типа телескопов является космический гамма- телескоп Ферми .
Обнаружение гамма-лучей очень высоких энергий с более короткой длиной волны и более высокой частотой, чем у обычных гамма-лучей, требует дальнейшей специализации. Примером такого типа обсерватории является VERITAS .
Открытие в 2012 году может позволить фокусировать гамма-телескопы. [17] При энергии фотонов больше 700 кэВ показатель преломления снова начинает увеличиваться. [17]
Другие типы телескопов [ править ]
Астрономия не ограничивается использованием электромагнитного излучения. Дополнительную информацию можно получить, обнаруживая другие сигналы с помощью детекторов, аналогичных телескопам. Это:
- Телескопы космических лучей обнаруживают космические лучи и обычно состоят из множества различных типов детекторов, расположенных на большой площади.
- Приборы с энергетическим нейтральным атомом изучают магнитосферу различных тел, обнаруживая быстро движущиеся электрически нейтральные атомы, созданные солнечным ветром .
- Детекторы нейтрино , аналог нейтринных телескопов, используемые в нейтринной астрономии . Они состоят из большой массы воды и льда , окруженной массивом чувствительных световых детекторов, известных как фотоэлектронные умножители . Направление происхождения нейтрино определяется путем восстановления пути вторичных частиц, рассеянных нейтринными ударами, по их взаимодействию с множеством детекторов.
- Детекторы гравитационных волн , аналог телескопов гравитационных волн , используются в гравитационно-волновой астрономии . Гравитационные волны, вызванные сильными столкновениями в космосе, обнаруживаются чрезвычайно точными измерениями изменения длины больших наземных структур.
Типы маунтов [ править ]
Крепление телескопа - это механическая конструкция, на которой установлен телескоп. Крепления телескопа рассчитаны на то, чтобы выдерживать массу телескопа и обеспечивать точное наведение инструмента. За прошедшие годы было разработано множество видов креплений, при этом большая часть усилий была вложена в системы, которые могут отслеживать движение звезд по мере вращения Земли. Два основных типа трекинговых креплений:
- Альтазимутальное крепление
- Экваториальная монтировка
- Зенит
- Транзит
К 21 веку более популярным стал тип системы управления, называемый телескопом GoTo , хотя и не являлся структурой . В этом случае компьютерная программная система может частично или полностью направить телескоп на определенную координату на небе.
Электромагнитная непрозрачность атмосферы [ править ]
Поскольку атмосфера непрозрачна для большей части электромагнитного спектра, с поверхности Земли можно наблюдать только несколько полос. Эти полосы видимы - ближний инфракрасный и часть радиоволновой части спектра. По этой причине не существует наземных телескопов в рентгеновском или дальнем инфракрасном диапазоне, поскольку их необходимо наблюдать с орбиты. Даже если длина волны видна с земли, все же может быть выгодно разместить телескоп на спутнике из-за астрономического зрения .
Телескопическое изображение с разных типов телескопов [ править ]
Различные типы телескопов, работающие в разных диапазонах длин волн, предоставляют разную информацию об одном и том же объекте. Вместе они обеспечивают более полное понимание.
По спектру [ править ]
Телескопы, работающие в электромагнитном спектре :
| Имя | Телескоп | Астрономия | Длина волны |
|---|---|---|---|
| Радио | Радиотелескоп | Радиоастрономия ( Радиолокационная астрономия ) | более 1 мм |
| Субмиллиметр | Субмиллиметровые телескопы * | Субмиллиметровая астрономия | 0,1 мм - 1 мм |
| Дальний инфракрасный | - | Дальняя инфракрасная астрономия | 30 мкм - 450 мкм |
| Инфракрасный | Инфракрасный телескоп | Инфракрасная астрономия | 700 нм - 1 мм |
| Видимый | Телескопы видимого спектра | Астрономия в видимом свете | 400 нм - 700 нм |
| Ультрафиолетовый | Ультрафиолетовые телескопы * | Ультрафиолетовая астрономия | 10 нм - 400 нм |
| рентгеновский снимок | Рентгеновский телескоп | Рентгеновская астрономия | 0,01 нм - 10 нм |
| Гамма-луч | - | Гамма-астрономия | менее 0,01 нм |
* Ссылки на категории.
Списки телескопов [ править ]
- Список оптических телескопов
- Список крупнейших оптических отражающих телескопов
- Список крупнейших оптических преломляющих телескопов
- Список крупнейших оптических телескопов исторически
- Список радиотелескопов
- Список солнечных телескопов
- Список космических обсерваторий
- Список частей и конструкции телескопа
- Список типов телескопов
- Категория: Телескопы
- Категория: Телескопы космических лучей
- Категория: Гамма-телескопы
- Категория: Гравитационно-волновые телескопы
- Категория: Телескопы с частицами высоких энергий
- Категория: Инфракрасные телескопы
- Категория: Субмиллиметровые телескопы
- Категория: Ультрафиолетовые телескопы
- Категория: Рентгеновские телескопы
См. Также [ править ]
- Масса воздуха
- Изготовление любительских телескопов
- Угловое разрешение
- Открытые стандарты ASCOM для компьютерного управления телескопами
- Маска Бахтинова
- Биоптический телескоп
- Маска Кэри
- Защита от росы
- Динаметр
- f-число
- Первый свет
- Маска Хартмана
- Проблема с замочной скважиной
- Микроскоп
- Язык разметки удаленного телескопа
- Роботизированный телескоп
- Хронология телескопических технологий
- Хронология телескопов, обсерваторий и технологий наблюдений
Ссылки [ править ]
- ^ Компания, Houghton Mifflin Harcourt Publishing. «Словарь американского наследия: ТЕЛЕСКОП» . www.ahdictionary.com .
- ^ Собел (2000, с.43) , Drake (1978, с.196)
- ^ Розен, Эдвард, Название телескопа (1947)
- ^ galileo.rice.edu Проект «Галилео»> Наука> Телескоп Аль Ван Хелдена: В Гааге сначала обсуждались патентные заявки Ганса Липперхи из Мидделбурга, а затем [[Якоба Метиуса из Алкмаара ... другого гражданина Мидделбурга, Захариаса Янссен иногда ассоциируется с изобретением]
- ^ «НАСА - История телескопа» . www.nasa.gov .
- ^ Локер, Aleck (20 ноября 2017). Профили в колониальной истории . Алек Локер. ISBN 978-1-928874-16-4 - через Google Книги.
- Рианна Уотсон, Фред (20 ноября 2017 г.). Звездочет: Жизнь и времена телескопа . Аллен и Анвин . ISBN 978-1-74176-392-8 - через Google Книги.
- ^ Попытки Никколо Цукки и Джеймса Грегори и теоретические разработки Бонавентуры Кавальери , Марин Мерсенн и Грегори среди других
- ^ "Жан-Бернар-Леон Фуко Биография (1819–1868)" . www.madehow.com .
- ^ «Дом» (PDF) . Издательство Кембриджского университета .
- ^ Astrolab Du Parc национального дю Мон-Megantic (январь 2016). "Обсерватория Джеймса-Клерка-Максвелла" . Канада под звездами . Проверено 16 апреля 2017 .
- ^ «Инструменты Хаббла: WFC3 - Широкоугольная камера 3» . www.spacetelescope.org . Проверено 16 апреля 2017 .
- ↑ Джонс, Барри В. (2 сентября 2008 г.). Продолжение поиска жизни: планеты вокруг других звезд . Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-387-76559-4.
- ^ a b "NuStar: Приборы: Оптика" . Архивировано из оригинала на 2010-11-01.
- ^ Уолтер, Х. (1952), "Системы скользящих зеркал в качестве оптики формирования изображений для рентгеновских лучей", Annalen der Physik , 10 (1): 94–114, Bibcode : 1952AnP ... 445 ... 94W , doi : 10.1002 / иp.19524450108 .
- ^ Вольтер, H. (1952), "Verallgemeinerte Schwarzschildsche Spiegelsysteme streifender Рефлексия ALS Optiken für Röntgenstrahlen", Annalen дер Physik , 10 (4-5): 286-295, Bibcode : 1952AnP ... 445..286W , DOI : 10.1002 /andp.19524450410 .
- ^ a b "Кремниевая" призма "изгибает гамма-лучи - Мир физики" . 9 мая 2012 г.
Дальнейшее чтение [ править ]
- Современная астрономия - второе издание , Джей М. Пасачофф , издательство Saunders Colleges - 1981, ISBN 0-03-057861-2
- Эллиотт, Роберт С. (1966), Электромагнетизм , Макгроу-Хилл
- Рашед, Рошди; Морелон, Режис (1996), Энциклопедия истории арабской науки , 1 и 3, Рутледж , ISBN 978-0-415-12410-2
- Сабра, AI; Хогендейк, JP (2003). Предприятие науки в исламе: новые перспективы . MIT Press . С. 85–118. ISBN 978-0-262-19482-2.
- Уэйд, Николас Дж .; Палец, Стенли (2001), "Глаз как оптический инструмент: от камеры обскура в перспективе Гельмгольца", Восприятие , 30 (10): 1157-1177, DOI : 10,1068 / p3210 , PMID 11721819 , S2CID 8185797
Внешние ссылки [ править ]
 | В Викицитаторе есть цитаты, связанные с: Телескоп |
 | Викискладе есть медиафайлы по теме телескопа . |
- Галилей Гамме Цефею - История телескопа
- Проект Галилео - телескоп Аль Ван Хелдена
- «Первые телескопы». Часть выставки из книги "Космическое путешествие: история научной космологии " Американского института физики.
- Тейлор, Гарольд Деннис; Гилл, Дэвид (1911). . Encyclopdia Britannica . 26 (11-е изд.). С. 557–573.
- За пределами оптики: другие виды телескопов
- Грей, Меган; Меррифилд, Майкл (2009). «Диаметр телескопа» . Шестьдесят символов . Brady Гарань для Ноттингемского университета .
