1 Что будем знать 1 Назначение телескопов

1

Что будем знать 1. Назначение телескопов и их характеристики 2. Рефракторы и рефлекторы 3. Аберрации телескопов 4. Системы рефлекторов 5. Монтировки телкскопов 6. Приемники излучения 7. Астроклимат 8. Большие телескопы 2

Телескоп Гевелия Первый телескоп был построен в 1609 году итальянским астрономом Галилео Галилеем. Телескоп имел скромные размеры (длина трубы 1245 мм, диаметр объектива 53 мм, окуляр 25 диоптрий), несовершенную оптическую схему и 30 кратное увеличение. Он позволил сделать Телескоп Галилея целую серию замечательных открытий (фазы Венеры, горы на Луне, спутники Замечание: строго говоря, первый теле Юпитера, пятна на Солнце, звезды в был создан датчаниным Гансом Липпер 3 Млечном Пути). в 1608 году.

Астрономические телескопы (1) В астрономии используются два типа телескопов: рефракторы и рефлекторы. Рефракторы используют преломление света с помощью линз для собирание света в фокусе. Такое преломление происходит при прохождении света через границу двух сред, имеющих разные индексы преломления n. Например, значения таковы: воздух- n=1. 0003, стекло-n=1. 5 -1. 8, вода-n=1. 33, алмаз-n=2. 4 Первый такой рефрактор использовал Галилей. лучи свет а плоское стекло рефракция ’ рефракция фокус Линза длина фокуса 4

5

Назначение телескопа – собрать как можно больше света от источника Глаз (как оптический прибор) собирает свет и фокусирует его. Но диаметр зрачка всего 0. 6 см, 0. 6 см Телескоп имеет диаметр D см, поэтому он собирает света в D 2/ (0. 6)2 больше, чем глаз. В итоге: телескоп может наблюдать более слабые 6 объекты

7

Назначение телескопа – уменьшить угол, под которым можно различить два объекта α Человеческий глаз может различить две точки раздельно, если они расположены на угловом расстоянии α не менее 1 угловой минуты. Для астрономии это очень большой угол: внутри этого угла могут располагаться много объектов, которые глаз не сможет выделить 8

9

Аберрации телескопов (1) Хроматическая аберрация характерна Белый свет для всех преломляющих оптических приборов. Возникает из-за того, что коэффициент преломления среды зависит от длины волны света. Синие лучи отклоняются линзой сильнее красных, и поэтому положения фокусов для лучей разные. Телескопы-ахроматы состоят из нескольких линз, коэффициенты преломления которых подобран так, чтобы ликвидировать хроматическую аберрацию. 10

Аберрации телескопов (2) Сферическая аберрация возникает из-за того, что лучи света, параллельные главной оптической оси объектива, падая на сферическую поверхность линзы или зеркала, после преломления или отражения пересекаются не в одной точке. Края объектива строят изображение ближе к объективу, а центральная часть – дальше. В результате изображение имеет в фокальной плоскости нерезкий вид. Параболическое зеркало лишено этоо недостатка. 11

Аберрации телескопов (3) Кома – внеосевая аберрация, связанная с наклоном лучей света, идущих от источника, к оптической оси телескопа. При этом изображение звезды имеет вид капли или кометы с ярким ядром и большим хвостом – отсюда и пошло название аберрации. Линейные размеры пятна комы пропорциональны расстоянию звезды от оптической оси и квадрату относительного отверстия объектива. 12

Недостатки рефракторов 1. Наличие хроматической аберрации. 2. Технические трудности с созданием линзы большого диаметра с высоким качеством. 3. При размере линзы диаметром больше 1 метра возникают проблемы деформации линзы из-за большого веса. 4. Требуется отшлифовать по крайней мере 4 поверхности (объектива и окуляра). Преимущества рефлекторов 1. Не имеют хроматической аберрации. 2. Качество самого зеркала (но не поверхности) не играет большой роли. 3. Можно создавать рефлекторы большого диаметра. 4. Длина фокуса может быть короткой, что дает возможность использовать более короткую трубу телескопа и меньший размер павильона для телескопа. 13

Монтировка телескопов (1) 1. Стоимость монтировки телескопа превышает стоимость самого телескопа (!). 2. Монтировка должна надежно поддерживать телескоп с зеркалом и подвесным приемным оборудованием, которые имеют большой вес. 3. Монтировка должна быть устойчивой по отношению к вибрации, вызванной ветрами и другими сюрприза ми. 4. Монтировка должна обеспечивать следование теле скопа суточному вращению звезды, чтобы наблюда емый объект был в фокусе телескопа. Однако эти монтировки дорогостоящие и требуют больших павильонов. 14

Монтировки телескопов (2) Н к апр се а в по вер ле лю но ни су му е Вследствие суточного вращения небесной сферы звезда перемещается в поле телескопа. Вращение телескопа Чтобы звезда была неподвижна, к западу существуют разные монтировки телескопа, которые обеспечивают: - вращение телескопа вокруг Направление полярной оси, т. е. вокруг к северному направления на полюс, - вращение вокруг оси полюсу (называемой осью склонений), Вращение Земли перепендикулярной полярной оси. К востоку с ю ол П Земля Эти два вращения и обеспечивают неподвижность источника в поле телескопа. 15

Немецкая монтировка Ось склонений Полярная ось В этом типе монтировки в качестве опоры под телескоп служит один столб. Столб Английская установка В этом типе монтировки в качестве опоры под телескоп служат два столба. 16

Вилочная установка Полярная ось Стороны вилки параллельны полярной оси Это телескоп Казанского университета диаметром в 1. 5 метра, установленный на высоте 2500 метров в горах Турции. Эта установка очень удобна для монтировки телескопов большого диаметра. 17

Астрономический климат Астроклимат – термин, описывающий влияние турбулентности земной атмосферы на изображение объекта. Турбулентность в атмосфере может возникнуть по разным причинам, в частности, за счет градиента температуры в атмосфере. Поскольку свет от звезды проходит через «дрожжащую» атмосферу, то вместо точечного изображения мы получим диск, называемый диском дрожжания. атмосфера Нет атмосферы Полученное изображение Опыт показал, что самое лучшее изображение получается на Телескопах острова Гавайи на горе высотой в 4000 метров. Полученное изображени е 18

Методы улучшения астроклимата 1. Существует ряд методов улучшения углового разрешения телескопов: интерферометрия, адаптивная оптика и др. 2. Целесообразно выносить телескопы на большую высоту в горы, где состояние Наземный телескоп Космический телескоп Хаббла атмосферы более диаметром 8 м диаметром 2. 4 м стабильное. Кроме того, там атмосфера более прозрачна. 3. Но лучше всего теле скопы выводить за пределы атмосферы на орбиту вокруг Земли. Пример 1: Из этих снимков ясно, какой выигрыш в качестве изображения дает космический телескоп даже меньшего диаметра. 19

Местоположения крупнейших телескопов САО Много больших телескопов находятся на стадии проектирования или строительства. <5 м <8 м 20

Казанская станция На 6 -метровом телескопе БТА Специальной Астрофи- зической обсерватории РАН на Северном Кавказе применении новой спекл-интерферометрической камеры удалось довести угловое разрешение до 21 очень малых величин.

Телескоп VLT (Very Large Telescope), который находится на севере Чили на вершине горы Паранал в пустыне Атакама на высоте 2635 м над уровнем моря, состоит из четырех идентичных телескопов, размеры каждого из которых 8, 2 м. Все четыре телескопа смогут работать в режиме интерферометра со сверхдлинной базой и получать изображения, как на телескопе с 200–метровым зеркалом. В настоящее время производится отладка всей системы в гигантский оптический интерферометр. 22

Система телескопов на Гавайах. В центре двойной телескоп Кека диаметром 8. 2 метра каждый. 23

Телескоп Казанского университета диаметром в 1. 5 м n Проницающая сила – лампочка в 100 ватт видна с расстояния в 3000 км Разрещающая способность – 1 см виден с расстояния в 10 км n РТТ 150 – Российско -Турецкий Телескоп 24

Общий вид на обсерваторию - RTT 150 - 40 см телескоп - гостиница - лабораторный корпус 25

Схема павильона Интернациональная 26 команда

ОБОРУДОВАНИЕ RTT 150 = Матрица ANDOR = Спектрометр низкого разрешения = Спектрометр высокого разрешения = TFOSC 27 Около телескопа стоит основной исследователь Бикм

Проект телескопа диаметром в 30 метров (Мауна Ки) 28