Астрономічні спостереження і телескопи - Астрономія, авіація, космонавтика - Скачать бесплатно
1. Телескопи. Основним астрономічним приладом є телескоп.
Призначення телескопа — зібрати якнайбільше світла від досліджуваного об'єкта і (при візуальних спостереженнях) збільшити його видимі кутові розміри.
Основною оптичною частиною телескопа є об'єктив, який збирає світло і створює зображення джерела.
Якщо об'єктив телескопа являє собою лінзу або систему лінз, то телескоп називають рефрактором (мал. 1), а якщо угнуте дзеркало,— то рефлектором (мал. 2).
Світлова енергія, що її збирає телескоп, залежить від розмірів об'єктива. Чим більша площа його поверхні, тим слабкіші об'єкти, що світяться, можна спостерігати в телескоп.
У рефракторі промені, пройшовши крізь об'єктив, заломлюються й утворюють зображення об'єкта у фокальній площині (мал. 3, а). У рефлекторі промені від угнутого дзеркала відбиваються й потім також збираються у фокальній площині (мал. 3, б). Утворене об'єктивом зображення небесного об'єкта можна або розглядати крізь лінзу, яку називають окуляром, або фотографувати. Виготовляючи об'єктив телескопа, намагаються звести до мінімуму всі спотворення, які неминуче має зображення об'єктів. Проста лінза надто викривляє і забарвлює краї зображення. Щоб зменшити ці недоліки, об'єктив виготовляють з кількох лінз з різною кривизною поверхонь і з різних сортів скла. Поверхні угнутого скляного дзеркала, покритій сріблом чи алюмінієм, надають для зменшення викривлень не сферичної, а параболічної форми.
Радянський оптик Д. Д. Максутов розробив систему телескопа, що називається менісковою. Вона поєднує в собі переваги рефрактора і рефлектора. За цією системою побудовано одну з моделей шкільного телескопа. Тонке опукло-вгнуте скло — меніск—виправляє викривлення, які дає велике сферичне дзеркало. Промені, що відбилися від дзеркала, відбиваються потім від посрібленої ділянки на внутрішній поверхні меніска і йдуть в окуляр (мал. 3, в), роль якого виконує короткофокусна лінза. Існують також інші телескопічні системи.
Телескоп збільшує видимі кутові розміри Сонця, Місяця, планет і деталей на них, а також видимі кутові відстані між світилами, проте зорі в будь-який телескоп через величезну віддаленість видно тільки як світлі точки.
Мал. 1. Телескоп-рефрактор
Мал. 2. Найбільший у світі телескоп-рефлектор
з діаметром дзеркала 6 м (Росія).
У телескопі звичайно виходить перевернуте зображення, але це не має ніякого значення при спостереженні космічних об'єктів. Введення додаткової лінзи в окуляр робить телескоп підзорною трубою, що дає прямі зображення, але при цьом втрачається частина світла
Під час спостережень у теле скоп рідко використовують збільшення понад 500 раз. При чина цього — повітряні течії, що зумовлюють тим помітніші спотворення зображення, чим сильніший телескоп.
Найбільший рефрактор має об'єктив діаметром близько 1 м Діаметр угнутого дзеркала най більшого в світі рефлектора — 6 м. Цей телескоп виготовлено в СРСР і встановлено в горах Кавказу. Він дає змогу спостерігати зорі, в десятки мільйонів раз слабші, ніж видимі не озброєним оком.
Мал. 3. Схеми ходу променів у телескопах
2. Особливості астрономічних спостережень.
Астрономія грунтується на спостереженнях, що проводяться із Землі й тільки з 60-х років нашого століття також із космосу — з автоматичних і пілотованих станцій. Спостереження в астрономії, відіграючи таку саму роль, як досліди у фізиці й хімії, мають ряд особливостей.
Перша особливість полягає в тому, що астрономічні спостереження здебільшого пасивні відносно об'єктів, що вивчаються. Ми не можемо активно впливати на небесні тіла, ставити досліди (за винятком окремих випадків), як це роблять в інших природничих науках. Тільки використання космічних апаратів дало можливість проводити безпосередні експериментальні дослідження на поверхні Місяця і найближчих планет.
Крім того, багато небесних явищ відбуваються так повільно, що потребують тривалих спостережень; так, зміна нахилу земної осі до площини її орбіти стає добре помітною лише через сотні років. Тому для нас не втратили значення деякі спостереження, що проводилися тисячі років тому, хоч вони й були, за сучасними поняттями, дуже неточними.
Ми спостерігаємо положення небесних тіл та їх рух із Землі, яка сама перебуває в русі — обертається навколо своєї осі і навколо Сонця. Однак ми, описуючи рух небесних тіл відносно земного спостерігача, нерідко вважаємо його нерухомим. Наприклад, говоримо про схід і захід світил, хоч відомо, що це відбувається внаслідок обертання Землі, про річний рух Сонця по сузір'ях, хоч він — наслідок обертання Землі навколо Сонця. Крім того, через рух Землі вигляд неба для земного спостерігача протягом року змінюється. Це залежить не лише від того, в якому місці Землі перебуває спостерігач, а й від того, в який час доби й року він спостерігає. Наприклад, коли в нас зимовий день, у Південній Америці літня ніч, і навпаки. Є зорі, видимі лише влітку або взимку.
Третя особливість астрономічних спостережень пов'язана з тим, що всі світила перебувають від нас дуже далеко, так далеко, що ні на око, ні в телескоп не можна визначити, яке з них ближче, яке далі. Всі вони здаються нам однаково далекими. Тому відстань між об'єктами на небі (наприклад, між зорями) вимірюють кутом, який утворюють промені, спрямовані на об'єкти з точки спостереження (мал.). Така відстань називається кутовою і вимірюється градусами та його частками. При цьому вважається, що дві зорі перебувають недалеко одна від одної на й е б і, якщо близькі один до одного напрями, в яких ми їх бачимо (наприклад, зорі А і В, див. мал.). Можливо, що третя зоря С, на небі більш віддалена від А, у просторі до Л ближча, ніж зоря В.
Кутова відстань світила від горизонту Н. (див. мал.) називається висотою світила над горизонтом.
Висоту світил відлічують від 0° (світило перебуває на горизонті) до 90° (світило над головою). Положення світила відносно сторін горизонту (сторін світу) вказують за допомогою другого кута, який називається азимутом і змінюється в межах від 0 до 360° (відлічується від півдня за годинниковою стрілкою).
Мал. Кутові вимірювання на небі й висоти світила над горизонтом
Висоту світила і його азимут вимірюють спеціальними кутомірними оптичними інструментами — теодолітами.
Для наближеної оцінки кутових відстаней на небі корисно знати, що кутова відстань між двома зорями «ковша» Великої Ведмедиці дорівнює приблизно 5°.
Видимі розміри небесних об'єктів також можна обчислити в кутових одиницях. Наприклад, діаметри Сонця і Місяця в кутовій мірі приблизно дорівнюють по 0,5°.
За своїм лінійним розміром діаметр Сонця більший за діаметр Місяця приблизно в 400 раз. Чому їхні кутові діаметри майже однакові?
|
