Телескоп - Telescope

Для использования в других целях см. Телескоп (значения).
100-дюймовый (2,54 м) проститутка отражающий телескоп в Обсерватория Маунт Вильсон недалеко от Лос-Анджелеса, США

А телескоп является оптический инструмент использование линз, изогнутых зеркал или их комбинации для наблюдения за удаленными объектами или различных устройств, используемых для наблюдения за удаленными объектами по их испусканию, поглощению или отражению электромагнитного излучения.[1] Первые известные практические телескопы были преломляющие телескопы изобретен в Нидерланды в начале 17-го века, используя стекло линзы. Они использовались как для наземных приложений, так и для астрономия.

В отражающий телескоп, в котором используются зеркала для сбора и фокусировки света, был изобретен через несколько десятилетий после появления первого телескопа-рефрактора. в 20 век, было изобретено много новых типов телескопов, в том числе радиотелескопы в 1930-х и инфракрасные телескопы в 1960-е гг. Слово телескоп теперь относится к широкому спектру инструментов, способных обнаруживать различные области электромагнитный спектр, а в некоторых случаях и другие типы детекторов.

Этимология

60-дюймовый Hale дебютировал в 1908 году.

Слово телескоп (от Древнегреческий τῆλε, теле "далеко" и σκοπεῖν, скопеин "посмотреть"; τηλεσκόπος, телескопы «дальновидный») был придуман в 1611 году греческим математиком Джованни Демизиани для одного из Галилео Галилей инструменты, представленные на банкете в Accademia dei Lincei.[2][3] в Звездный посланник, Галилей использовал термин персицилла.

История

Основная статья: История телескопа
«Луковичный» купол на Королевская обсерватория, Гринвич в нем находится 28-дюймовый рефракторный телескоп с оставшимся сегментом Уильям Гершель телескоп-отражатель диаметром 120 сантиметров (47 дюймов) (так называемый "40-футовый телескоп "из-за фокусное расстояние ) на переднем плане.

Самым ранним из существующих телескопов был телескоп 1608 года. патент представил правительству в Нидерланды от производителя очков Middelburg Ганс Липперши для рефракторный телескоп.[4] Настоящий изобретатель неизвестен, но слухи о нем распространились по Европе. Галилео услышал об этом и в 1609 году построил свою версию и провел телескопические наблюдения за небесными объектами.[5][6]

Идея, что цель, или светособирающий элемент, мог быть зеркалом, а не линзой, и исследовались вскоре после изобретения преломляющего телескопа.[7] Потенциальные преимущества использования параболические зеркала -сокращение сферическая аберрация и нет Хроматическая аберрация —Приведен ко многим предложенным проектам и нескольким попыткам построить отражающие телескопы.[8] В 1668 г. Исаак Ньютон построил первый практический телескоп-рефлектор, конструкция которого теперь носит его имя, Ньютоновский отражатель.

Изобретение ахроматическая линза в 1733 году были частично исправлены цветовые аберрации, присутствующие в простой линзе, и были созданы более короткие и более функциональные преломляющие телескопы. Отражающие телескопы, хотя и не ограничены проблемами цвета, наблюдаемыми в рефракторах, были затруднены из-за быстрого потускнения зеркало металлическое зеркала, использовавшиеся в XVIII и начале XIX веков, - проблема была решена с появлением в 1857 году стеклянных зеркал с серебряным покрытием,[9] и алюминизированные зеркала в 1932 году.[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 отражающие телескопы имеют объективы размером более 10 м (33 фута), и в настоящее время ведутся работы над несколькими конструкциями 30-40 м.

В 20 веке также были разработаны телескопы, которые работали в широком диапазоне длин волн от радио к гамма излучение. Первый специально построенный радиотелескоп был введен в эксплуатацию в 1937 году. С тех пор было разработано большое количество сложных астрономических инструментов.

Типы

Сборка главного зеркала Космический телескоп Джеймса Уэбба в разработке. Это сегментированное зеркало и он покрыт Золото для отражения (оранжево-красного) видимого света от ближнего до среднего инфракрасного

Название «телескоп» охватывает широкий спектр инструментов. Большинство обнаруживают электромагнитное излучение, но существуют большие различия в том, как астрономы собирают свет (электромагнитное излучение) в разных частотных диапазонах.

Телескопы можно классифицировать по длинам волн света, которые они обнаруживают:

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, Джеймс Клерк Максвелл телескоп наблюдает в диапазоне длин волн от 3 мкм (0,003 мм) до 2000 мкм (2 мм), но использует алюминиевую параболическую антенну.[11] С другой стороны, Космический телескоп Спитцера для наблюдения от 3 мкм (0,003 мм) до 180 мкм (0,18 мм) используется зеркало (отражающая оптика). Также с помощью отражающей оптики Космический телескоп Хаббла с Широкоугольная камера 3 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. Телескопы, такие как СЛЕД и SOHO использовать специальные зеркала для отражения Экстремальный ультрафиолет, обеспечивая 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 местонахождению: наземный телескоп, космический телескоп, или же летающий телескоп. Их также можно классифицировать по тому, эксплуатируются ли они профессиональные астрономы или же астрономы-любители. Автомобиль или постоянный кампус, содержащий один или несколько телескопов или других инструментов, называется обсерватория.

Современные телескопы обычно используют ПЗС-матрицы вместо пленки для записи изображений. Это матрица датчиков в Кеплер космический корабль.
Легкое сравнение
ИмяДлина волныЧастота (Гц)Энергия фотона (эВ)
Гамма-лучменее 0,01 нмболее 10 EHz100 кэВ - 300+ ГэВИкс
Рентгеновский снимокОт 0,01 до 10 нм30 Гц - 30 кГцОт 120 эВ до 120 кэВИкс
Ультрафиолетовый10 нм - 400 нм30 МГц - 790 ТГцОт 3 до 124 эВ
Видимый390 нм - 750 нм790 ТГц - 405 ТГц1,7 эВ - 3,3 эВИкс
Инфракрасный750 нм - 1 мм405 ТГц - 300 ГГц1.24 мне V - 1,7 эВИкс
СВЧ1 мм - 1 метр300 ГГц - 300 МГц1,24 мэВ - 1,24 μe V
Радио1 мм - км300 ГГц – 3 Гц1,24 мэВ - 12,4 fe VИкс

Оптические телескопы

Телескоп с диафрагмой 50 см на Обсерватория Ниццы
Бинокль
Купол современного 8-метрового рефлектора открыт для ночных наблюдений.
Основная статья: Оптический телескоп

Оптический телескоп собирает и фокусирует свет в основном из видимой части электромагнитный спектр (хотя некоторые работают в инфракрасный и ультрафиолетовый ).[13] Оптические телескопы увеличивают видимую угловой размер далеких объектов, а также их видимые яркость. Чтобы изображение можно было наблюдать, фотографировать, изучать и отправлять в компьютер, телескопы работают с использованием одного или нескольких изогнутых оптических элементов, обычно сделанных из стекло линзы и / или зеркала, чтобы собрать свет и другое электромагнитное излучение, чтобы направить этот свет или излучение в точку фокусировки. Оптические телескопы используются для астрономия и во многих неастрономических инструментах, включая: теодолиты (включая транзиты), зрительные трубы, монокуляры, бинокль, объективы камеры, и подзорные трубы. Есть три основных оптических типа:

А Тепловизор Френеля это предложенная сверхлегкая конструкция космического телескопа, в котором используется Линза Френеля чтобы сфокусировать свет.

Помимо этих основных оптических типов, существует множество подтипов различной оптической конструкции, классифицируемых по выполняемой ими задаче, например: астрографы, искатели комет и солнечные телескопы.

Радиотелескопы

В Очень большой массив в Сокорро, Нью-Мексико, США.
Основные статьи: Радиотелескоп и Радиоастрономия

Радиотелескопы бывают направленный радиоантенны которые обычно используют большую антенну для сбора радиоволн. Посуда иногда изготавливается из проводящей проволочной сетки, отверстия которой меньше, чем длина волны наблюдается.

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 в фокальной плоскости.

Путем сбора и сопоставления сигналов, одновременно принимаемых несколькими тарелками, можно вычислять изображения с высоким разрешением. Такие множества тарелок известны как астрономические интерферометры и техника называется синтез апертуры. «Виртуальные» апертуры этих массивов аналогичны по размеру расстоянию между телескопами. По состоянию на 2005 год размер массива записей во много раз превышает диаметр земной шар - использование космического Интерферометрия с очень длинной базой (РСДБ) телескопы, такие как Японский HALCA (Современная лаборатория связи и астрономии) Спутник VSOP (программа космической обсерватории VLBI).

Синтез апертуры теперь также применяется к оптическим телескопам, использующим оптические интерферометры (решетки оптических телескопов) и апертурная интерферометрия у одиночных отражающих телескопов.

Радиотелескопы также используются для сбора микроволновое излучение, который имеет то преимущество, что он может проходить через атмосферу и межзвездные газо-пылевые облака.

Некоторые радиотелескопы используются в таких программах, как SETI и Обсерватория Аресибо искать внеземную жизнь.

Рентгеновские телескопы

Обсерватория Эйнштейна был космическим фокусирующим оптическим рентгеновским телескопом с 1978 года.[14]
Основная статья: Рентгеновский телескоп

Рентгеновские лучи собрать и сфокусировать гораздо сложнее, чем электромагнитное излучение с большей длиной волны. Рентгеновские телескопы могут использовать Рентгеновская оптика, Такие как Телескопы Wolter состоит из кольцевых «скользящих» зеркал из тяжелые металлы которые способны отражать лучи всего несколько градусы. Зеркала обычно представляют собой часть повернутого парабола и гипербола, или же эллипс. В 1952 г. Ганс Вольтер обрисовал в общих чертах 3 способа построения телескопа с использованием только этого вида зеркала.[15][16] Примеры обсерваторий, использующих этот тип телескопа: Обсерватория Эйнштейна, РОСАТ, а Рентгеновская обсерватория Чандра. К 2010 году фокусирующие рентгеновские телескопы Вольтера станут возможны с энергиями фотонов до 79 кэВ.[14]

Гамма-телескопы

Гамма-обсерватория Комптона выведена на орбиту космическим кораблем "Спейс Шаттл" в 1991 году и будет работать до 2000 года.

Рентгеновские лучи более высоких энергий и Гамма-луч телескопы полностью воздерживаются от фокусировки и используют кодированная апертура маски: шаблоны тени, создаваемой маской, можно реконструировать, чтобы сформировать изображение.

Рентгеновские и гамма-телескопы обычно устанавливаются на околоземной орбите. спутники или высоко летающие воздушные шары, так как Атмосфера Земли непрозрачен для этой части электромагнитного спектра. Примером такого типа телескопа является Космический гамма-телескоп Ферми.

Обнаружение гамма-лучей очень высокой энергии, с более короткой длиной волны и более высокой частотой, чем у обычных гамма-лучей, требует дальнейшей специализации. Примером такого типа обсерватории является ВЕРИТАС.

Открытие в 2012 году может позволить фокусировать гамма-телескопы.[17] При энергии фотонов более 700 кэВ показатель преломления снова начинает увеличиваться.[17]

Другие типы телескопов

Отражатели HEGRA обнаруживать вспышки света в атмосфере, тем самым обнаруживая частицы высокой энергии

Астрономия не ограничивается использованием электромагнитного излучения. Дополнительную информацию можно получить, обнаруживая другие сигналы с помощью детекторов, аналогичных телескопам. Это:

Типы крепления

Кеплеровский телескоп на экваториальной установке
Основная статья: Крепление телескопа

Крепление телескопа - это механическая конструкция, на которой установлен телескоп. Крепления для 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:

К 21 веку, хотя и не является структурой, тип системы управления, называемый Идти к телескоп был более популярен. В этом случае компьютерная программная система может частично или полностью направить телескоп на определенную координату на небе.

Электромагнитная непрозрачность атмосферы

Смотрите также: Масса воздуха

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 равно может быть выгодно разместить телескоп на спутнике из-за астрономическое видение.

Схема электромагнитный спектр с коэффициентом пропускания атмосферы Земли (или непрозрачностью) и типами телескопов, используемых для изображения частей спектра.

Телескопическое изображение с разных типов телескопов

Различные типы телескопов, работающие в разных диапазонах длин волн, предоставляют разную информацию об одном и том же объекте. Вместе они обеспечивают более полное понимание.

Шесть просмотров Крабовидная туманность остаток сверхновой, наблюдаемый на разных длинах волн света с помощью различных телескопов

По спектру

Телескопы, работающие в электромагнитный спектр:

ИмяТелескопАстрономияДлина волны
РадиоРадиотелескопРадиоастрономия
(Радиолокационная астрономия )		более 1 мм
СубмиллиметрСубмиллиметровые телескопы*Субмиллиметровая астрономия0,1 мм - 1 мм
Дальний инфракрасный–Дальняя инфракрасная астрономия30 мкм - 450 мкм
ИнфракрасныйИнфракрасный телескопИнфракрасная астрономия700 нм - 1 мм
ВидимыйТелескопы видимого спектраАстрономия в видимом свете400 нм - 700 нм
УльтрафиолетовыйУльтрафиолетовые телескопы*Ультрафиолетовая астрономия10 нм - 400 нм
рентгеновский снимокРентгеновский телескопРентгеновская астрономия0,01 нм - 10 нм
Гамма-луч–Гамма-астрономияменее 0,01 нм

* Ссылки на категории.

Списки телескопов

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Компания, издательство Houghton Mifflin Harcourt Publishing. "Словарь американского наследия: ТЕЛЕСКОП". www.ahdictionary.com.
  2. ^ Собель (2000, стр.43), Дрейк (1978, стр.196)
  3. ^ Розен, Эдвард, Название телескопа (1947)
  4. ^ galileo.rice.edu Проект Галилео> Наука> Телескоп Аль Ван Хелден: В Гааге сначала обсуждались заявки на патенты Ганса Липперхи из Мидделбурга, а затем [[Якоба Метиуса Алкмаара ... еще один гражданин Мидделбурга, Захариас Янссен иногда ассоциируется с изобретением]
  5. ^ «НАСА - История телескопа». www.nasa.gov.
  6. ^ Локер, Алек (20 ноября 2017 г.). Профили в колониальной истории. Алек Локер. ISBN  978-1-928874-16-4 - через Google Книги.
  7. ^ Уотсон, Фред (20 ноября 2017 г.). Звездочет: жизнь и времена телескопа. Аллен и Анвин. ISBN  978-1-74176-392-8 - через Google Книги.
  8. ^ Попытки Никколо Цукки и Джеймс Грегори и теоретические разработки Бонавентура Кавальери, Марин Мерсенн, и Грегори среди других
  9. ^ "Биография Жан-Бернара-Леона Фуко (1819–1868)". www.madehow.com.
  10. ^ "Дома" (PDF). Издательство Кембриджского университета.
  11. ^ ASTROLab du Parc National du Mont-Mégantic (январь 2016 г.). "Обсерватория Джеймса-Клерка-Максвелла". Канада под звездами. Получено 2017-04-16.
  12. ^ "Инструменты Хаббла: WFC3 - широкоугольная камера 3". www.spacetelescope.org. Получено 2017-04-16.
  13. ^ Джонс, Барри В. (2 сентября 2008 г.). Продолжение поисков жизни: планеты вокруг других звезд. Springer Science & Business Media. ISBN  978-0-387-76559-4.
  14. ^ а б «NuStar: Приборы: Оптика». Архивировано из оригинал на 01.11.2010.
  15. ^ Уолтер, Х. (1952), "Системы скользящих зеркал в качестве оптики для рентгеновских лучей", Annalen der Physik, 10 (1): 94–114, Bibcode:1952AnP ... 445 ... 94 Вт, Дои:10.1002 / иp.19524450108.
  16. ^ Вольтер, Х. (1952), "Verallgemeinerte Schwarzschildsche Spiegelsysteme streifender Reflexion als Optiken für Röntgenstrahlen", Annalen der Physik, 10 (4–5): 286–295, Bibcode:1952АнП ... 445..286Вт, Дои:10.1002 / иp.19524450410.
  17. ^ а б «Кремниевая призма искривляет гамма-лучи - Мир физики». 9 мая 2012 г.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка