История телескопа: от Галилея до наших дней
Недавно в российских магазинах появился в продаже телескоп ТАЛ-35 ‒ копия рефлектора, созданного Исааком Ньютоном в 1668 году. Изобретение, в свое время ставшее прорывом в астрономии, в точности воспроизвели специалисты холдинга «Швабе» .
Телескоп «Швабе» не отличается от оригинала ничем, кроме улучшенного качества изображения. Интересно, что принципиальные схемы телескопов были открыты еще в XVII веке и применяются до сих пор. Об эволюции телескопов и первооткрывателях телескопостроения – в нашем материале.
У истоков астрономии
410 лет назад, в 1609 году, итальянец Галилео Галилей, впервые наблюдая через телескоп небесные тела, смог разглядеть кратеры на Луне, отдельные звезды Млечного Пути и спутники Юпитера. Свои наблюдения Галилей описал в книге «Звездный вестник», которая произвела фурор в научной среде. Этот момент считается одним из поворотных в становлении астрономии как науки о Вселенной.
Галилео Галилей демонстрирует свой телескоп в Венеции. Фреска Джузеппе Бертини
Первые зрительные трубы, изучая которые Галилей собрал свой телескоп, были изготовлены в 1607 году в Голландии. Но до этого еще в 1509 году Леонардо да Винчи в своих записях сделал чертежи простейшего линзового телескопа и предлагал смотреть через него на Луну.
Устройство первых телескопов было достаточно простым. В трубе на расстоянии располагались две линзы: объектив − выпуклая линза с фокусным расстоянием в 10, 20 или 30 дюймов и окуляр – вогнутая рассеивающая линза. Недостатками такого устройства являлись малое поле зрения и слабая яркость картинки.
В 1611 году немецкий ученый Иоганн Кеплер предлагает свою конструкцию телескопа – с двумя собирающими линзами. Эта схема давала перевернутое изображение, но зато оно было более ярким, и при этом значительно расширялось поле зрения. Первый телескоп по схеме Кеплера был сделан в 1613 году ученым-иезуитом Кристофом Шейнером. Он же впервые использовал для наведения телескопа две взаимно перпендикулярные оси, одна из которых стоит под прямым углом к плоскости экватора, что помогало компенсировать вращение Земли при наблюдениях.
Рефлектор Ньютона и другие телескопы
Первый телескоп, собранный Галилеем, имел трехкратное увеличение. Позже ему удалось добиться 32-кратного приближения. В дальнейшем ученые поняли, что увеличение фокусного расстояния улучшает качество изображения и помогает избежать аберраций, или искажений. Размеры телескопов при этом стали достигать 100 метров.
Одним из существенных искажений, которые мешали работе пионеров астрономии, был хроматизм, когда изображение становилось нечетким и у него появлялись яркие цветные контуры. Чтобы избавиться от хроматических аберраций, англичанин Исаак Ньютон, экспериментировавший в 1660-е годы с оптикой, решает заменить выпуклую линзу на сферическое зеркало. Для этого он добавляет в бронзу мышьяк и разрабатывает хорошо поддающийся шлифовке материал. Первый телескоп-рефлектор был построен Ньютоном в 1668 году. Длиной он был всего 15 см и диаметром 33 мм. Ученый смог добиться 40-кратного увеличения высокого качества. Новый телескоп настолько понравился королю, что Ньютон был избран членом Королевского общества.
Оригинальный телескоп-рефлектор Исаака Ньютона. Фото Лондонского королевского общества
В 1672 году француз Лоран Кассегрен предложил двухзеркальную схему, где первое зеркало было параболическим, а в качестве второго рефлектора выступал выпуклый гиперболоид, располагающийся перед фокусом первого. Первый подобный телескоп был сделан в 1732 году. Таким образом, уже в конце XVII века были разработаны все основные схемы телескопов, которые совершенствовались в последующие годы.
Время гигантов
В середине XIX века появились первые фотографии, выполненные с помощью телескопов. В 1860-е годы произошло важное событие в мире астрономии – англичанин Уильям Хаггинс впервые использовал вместе с телескопом спектроскоп. Ученый исследовал спектры излучения звезд и доказал различия между галактиками и туманностями.
Если во второй половине XIX века моду задавали телескопы-рефракторы, то в XX веке лидерами стали зеркальные рефлекторы. И сегодня в большинстве телескопов используются зеркальные схемы.
Большой телескоп азимутальный. Фото: Руслан Зимняков/Flickr
В 1917 году в Калифорнии был построен зеркальный телескоп Хукера диаметром 100 дюймов (2,54 м), с помощью которого Эдвин Хаббл делал свои открытия. В 1948-м там же был запущен телескоп Хейла диаметром 5,15 м. Он оставался самым крупным в мире до 1976 года, когда в СССР был открыт БТА (Большой телескоп азимутальный), установленный в Специальной астрофизической обсерватории на горе Семиродники около Нижнего Архыза. Это был первый телескоп с альт-азимутальной компьютеризованной монтировкой. Основные работы по телескопу выполняли предприятия, входящие сегодня в холдинг «Швабе»: Лыткаринский завод оптического стекла и Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова. По сей день зеркало БТА диаметром 605 см является самым большим по массе.
С каждым десятилетием сложность и размеры телескопов растут. Так, самый большой в мире телескоп с цельным зеркалом диаметром 10 м находится на Гавайских островах. На Канарских островах есть еще более крупный Большой Канарский телескоп диаметром 10,4 м. Но его первичное зеркало не является цельным − оно собрано из 36 зеркальных шестиугольных сегментов. Применение ячеистых зеркал стало новым шагом в развитии телескопов.
Реплика от «Швабе»
Сегодня ощутить себя астрономами далекого прошлого можно благодаря ученым из столицы Сибири. В 2008 году на Новосибирском приборостроительном заводе (НПЗ) холдинга «Швабе» воссоздали телескоп-рефлектор, созданный Исааком Ньютоном в 1668 году. Первые экземпляры устройства выпустили как памятные сувениры для гостей Новосибирска, приехавших посмотреть на полное солнечное затмение, так называемое русское. Но спрос оказался таким высоким, что телескопы продолжали выпускать по единичным заказам, а потом и вовсе решили запустить серийное производство – под названием ТАЛ-35.
Чертежи телескопа создавали практически с нуля – на основе архивной информации. Оптическая труба ТАЛ-35 состоит из двух частей: подвижной и основной. Монтировка (подвижная опора телескопа) представляет собой деревянный шар. В рефлекторе Ньютона зеркало повернуто к оптической оси под углом 45 градусов, поэтому наблюдение ведется не с торца телескопа, а в боковой части.
Реплика телескопа Ньютона. Фото: «Швабе»
Детали телескопа Ньютона изготавливают на тех же линиях, где серийно производят линейку известных в мире телескопов ТАЛ. Единственное отличие копии от исторического оригинала – это качество изображения. Если Ньютон использовал для отражения полированную бронзовую пластину, то реплику оснастили оптическим зеркалом, обработанным алюминием. Таким образом, несмотря на сувенирное назначение, эти телескопы можно использовать и для наблюдений.
Астрономия – одна из важнейших наук, формирующих мировоззрение. Несколько лет назад она вернулась в обязательную школьную программу старших классов. Выпускаются новые учебники, в ЕГЭ добавляются астрономические вопросы. Как отмечает генеральный директор НПЗ Василий Рассохин, в создании телескопа ТАЛ-35 новосибирцы руководствовались не только популярностью прибора как сувенира: «Мы уверены, что телескопы Ньютона станут первым шагом в большую науку для многих молодых людей».
События, связанные с этим
Крылья и винты: 80 лет Улан-Удэнскому авиазаводу
Завод имени Дегтярева: более 100 лет на страже Отечества
История телескопа: от Галилея до наших дней
Александр Нудельман – конструктор, вооруживший летчиков, танкистов и врачей
Источник
Способы изучения космоса. Телескопы. История возникновения
Способы изучения космоса. Телескопы. История возникновения
В середине XV века Томас Диггес, астроном, пытался создать устройство наподобие телескопа с помощью выпуклой линзы и вогнутого зеркала. Однако оно не было доработано.
Ганс Липпершлей (1570–1619), голландец, поместил пару линз в трубке и, подав заявку на патент в 1608 году, назвал это подзорной трубой. Но его заявку отклонили, не увидев в ней никакого изобретения, к тому же, посчитали, что оно слишком простое. Тем не менее благодаря голландцу изобретение стало популярным во Франции и Италии.
В следующем году Томас Харриот модифицировал изобретение, благодаря которому астрономам удалось разглядеть лунный ландшафт, в котором можно было заметить кратеры и горы.
В этом же году Галилео Галилей, узнавший об изобретении, решил изготовить такой прибор для себя. Он и считается изобретателем первого в мире настоящего телескопа. Сегодня его изобретение называют рефрактором – зрительная труба и комбинация очковых линз. Используя ее, Галилей сам открыл горы и кратеры на Луне, доказал, что Луна является сферой, открыл четыре спутника Юпитера и кольца Сатурна. Телескоп Галилео имел 20-кратное увеличение, маленькое поле зрение и слегка размытое изображение.
В 1656 году Христиану Гюйенсу удалось сделать телескоп, имеющий увеличение изображения в 100 раз, его размер превышал 7 м, апертура 150 мм. К 1670-м годам появился уже 45-метровый телескоп, дававший еще большее увеличение и угол обзора. Телескоп стал расти в длину, так как астрономы пытались убрать так называемые хроматические помехи (искажения).
В 1668 году Исаак Ньютон нашел решение: добавил в конструкцию телескопа вогнутые зеркала, отчего рефрактор получил название рефлектор. Хотя впервые эта идея была выдвинута Джеймсом Грегори в 1663 году.
В 1720 году англичане изобрели 15-ти см рефлектор, который позволил сократить длину телескопа до 2 м.
Француз Кассегрен предложил конструкцию рефрактора с использованием двух линз – кроны и флинта, изобретенными англичанами. Но его наработки не были воплощены в жизнь вследствие отсутствия у Кассегрена технической возможности. Тем не менее эти чертежи стали основой для конструкции современных телескопов, в частности телескопа «Хаббл».
Джон Долланд в середине XVIII века тоже изготовил объектив с двумя линзами, отчего он получил именование «объектив доллонда». После этого изобретения вогнутые зеркала стали исчезать из конструкции телескопа.
Вернуть в эксплуатацию вогнутые зеркала удалось астроному-любителю Вилльяму Гершелю.
Он использовал в своих телескопах конструкции с вогнутыми зеркалами, сплавленные из меди и олова, и с помощью этих телескопов он сделал крупнейшее открытие – планету Уран. Вслед за этим, увеличив диаметр рефрактора, ему удалось открыть 6-й и 7-й спутники Сатурна. Наряду вместе с ним, английский астроном-любитель лорд Росс, открыл ряд спиралевидных туманностей. Но рефракторы были несовершенны тем, что быстро тускнели и имели недостаточную отражающую способность.
Физик из Франции Леон Фуко в 1856 году вставил в рефрактор посеребренное стекло, следствием чего стало его же изобретение конца XIX века фотографирующего телескопа.
К развитию технологии конструкции телескопа приложили руку и ряд русских ученых, таких как М. В. Ломоносов и Я. В. Брюс. Брюс разработал специальные металлические зеркала для телескопов, а Ломоносову, независимо от Гершеля, занимавшемуся тем же самым, удалось модифицировать систему зеркал с целью уменьшения потери света.
К концу XIX века усовершенствовался способ изготовления стеклянных линз, вследствие чего отражательная способность выросла до 95 %. Были проведены успешные эксперименты и смонтированы параболические зеркала изогнутой формы.
С тех пор в течение 40–50 лет телескопы конструировались с все большим диаметром объектива рефлектора.
К концу XX века в конструкции телескопов прибавилось компьютерное наведение. Появились не только оптические телескопы, но и основанные на приеме радиоволн, инфракрасного излучения, гамма-лучей, рентгеновских лучей, ультрафиолета. Также широко известен космический телескоп «Хаббл», обладающий оптической и инфракрасной системами наблюдения.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Читайте также
История возникновения и развития массажа
История возникновения и развития массажа Вероятно массаж – это самый древний метод лечения из известных на сегодняшний день. Согласно современным историческим исследованиям, массаж применялся еще в первобытные времена. Хотя, несомненно, он очень отдаленно напоминал
6. История изучения чужих языков на Руси
6. История изучения чужих языков на Руси Первые данные об изучении иностранных языков относятся к Киевской Руси (ХI-ХII вв.). Первоначально знания языков происходило путём живого общения с чужеземцами. В XIII–XV веках в отдельных монастырях России началось изучение
Скитальцы космоса
Скитальцы космоса Счастье дается только знающим. К. Г.
ТЕЛЕСКОПЫ 1: РЕФРАКТОРЫ И РЕФЛЕКТОРЫ
ТЕЛЕСКОПЫ 1: РЕФРАКТОРЫ И РЕФЛЕКТОРЫ Телескоп предназначен для увеличения отдаленных объектов или для усиления яркости точечных объектов, таких, как звезда. Простой телескоп-рефрактор состоит из двух выпуклых линз, объектива и окуляра. Объектив формирует реальное
ТЕЛЕСКОПЫ 2: СИЛА И МОЩЬ
ТЕЛЕСКОПЫ 2: СИЛА И МОЩЬ Основными характеристиками любого телескопа являются диаметр входного отверстия D (диаметр объектива — линзового или зеркального) и фокусное расстояние fo, определяющие относительное отверстие А= D/fo, которое часто называют светосилой
ТЕЛЕСКОПЫ 3: РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ
ТЕЛЕСКОПЫ 3: РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ Разрешающей способностью телескопа называется наименьший различимый угол между двумя линиями зрения, направленными на два точечных объекта, таких, как две близлежащие звезды. Например, если в телескоп с трудом можно различить две
Способы изучения космоса. Искусственные спутники
Способы изучения космоса. Искусственные спутники Искусственный спутник Земли – это космический аппарат, вращающийся вокруг Земли по гелиоцентрической орбите. Они используются разными странами для научных исследований и прикладных задач. Спутники бывают военными,
История возникновения и развития бильярда
История возникновения и развития бильярда Что касается самой истории возникновения бильярда, то можно уверенно сказать: бильярд — древняя игра. Это подтверждается многочисленными исследованиями и публикациями. Не стоит описывать все эти толкования. Кто хоть чуть-чуть
История возникновения православных храмов
История возникновения православных храмов Первым православным храмом, по свидетельству Евангелия, была Сионская горница. Перед Своим распятием Господь заповедал ученикам отыскать горницу большую, устланную, готовую (Мк. 14; 15) и приготовить все, что нужно для
4.1. История возникновения и основы вероучения ислама
4.1. История возникновения и основы вероучения ислама Ислам является самой молодой религией из существующих трех конфессий. В исламе суннитского толка (этого направления придерживаются большинство мусульман) отсутствует культ святых. Ничто не должно нарушать принципы
История возникновения и развития ездового собаководства
История возникновения и развития ездового собаководства Ездовое собаководство — одна из традиционных отраслей северного хозяйства. С этой целью специально выращивают и тренируют собак для использования в транспортных целях, разрабатывают различные типы собачьих
История См. также «Прошлое», «Русская история», «Средневековье», «Традиция», «Цивилизация и прогресс»
История См. также «Прошлое», «Русская история», «Средневековье», «Традиция», «Цивилизация и прогресс» Философия изучает ошибочные взгляды людей, а история – их ошибочные поступки. Филип Гедалла* История – это наука о том, чего уже нет и не будет. Поль
Источник