КУРС ЗАГАЛЬНОЇ АСТРОНОМІЇ - С. М. АНДРІЄВСЬКИЙ 2007

Частина IV

ОСНОВИ ТЕОРЕТИЧНОЇ ТА ПРАКТИЧНОЇ АСТРОФІЗИКИ

Розділ 9

ТЕЛЕСКОПИ

9.1. Загальні характеристики телескопів

Упродовж близько двох тисяч років астрономи визначали положення світил на небесній сфері і оцінювали їхній блиск неозброєним оком. З фізіологічної точки зору будова ока дуже складна. Для фізика ж око — простий оптичний прилад. Його головною складовою частиною є кришталик — склоподібне тіло, здатне змінювати свою товщину, діаметр і кривину. Кришталик подібний до лінзи зі змінною фокусною відстанню. Діаметр вхідного отвору — зіниці — може змінюватися у 10 разів, тим самим регулюється світловий потік, що потрапляє в око. Кришталик будує зображення предметів на дні очного яблука, на сітківці.

Після тривалого перебування у повній темряві, коли наступає темпова адаптація, візуально можна зареєструвати потоки світла, що йдуть від зір приблизно 7-ї величини. Отже, якби не потужні телескопи, ніколи не були б виявлені і вивчені мільйони, мільярди далеких зір і галактик, а наше уявлення про навколишній Всесвіт було б дуже убогим.

Образно кажучи, початковим завданням телескопа було збільшити площу зіниці ока, щоб збільшити кількість квантів, які потрапляють на сітківку. Тому передусім телескоп можна характеризувати діаметром вхідного отвору D (діаметром об'єктива — лінзового або дзеркального) або апертурою (від лат. apertura — отвір).

Другою важливою характеристикою телескопа є фокусна відстань F об'єктива. Відношення:

image64

називається відносним отвором, а величина А2 — геометричною світлосилою об'єктива. Від неї залежить освітленість у фокальній площині, яку створює протяжний об'єкт. Відносний отвір старовинних телескопів був дуже малий (десь 1/100 і менше). У сучасних телескопів він звичайно більший за 1/10.

Найпростіший телескоп для візуальних спостережень складається з об'єктива (лінзового, дзеркального або дзеркально-лінзового) і окуляра. Об'єктив будує зображення певного об'єкта (Місяця чи планети) або ділянки зоряного неба у фокальній площині. Окуляр, який виконує роль лупи, дає змогу наблизитися до зображення цього об'єкта ближче, ніж на відстань найліпшого бачення (25 см), і розглядати його під більшим кутом зору.

Тому, якщо за допомогою окуляра із фокусною відстанню f розглядати в телескоп дві зорі, які на небі перебувають на кутовій відстані α одна від одної, то їх буде видно на кутовій відстані:

image65

Відношення Г = F/f — кутове збільшення телескопічної системи. Його записують як число з навскісним хрестом у вигляді індексу справа зверху, наприклад 70х, 250х.

Здатність телескопа розділяти дві світні точки характеризується роздільною здатністю. Унаслідок огинання світловою хвилею оправи об'єктива (дифракції) у фокальній площині телескопа утворюється складна дифракційна картина — яскравий диск, оточений темними і світлими кільцями. Кутовий радіус центрального дифракційного зображення:

image66

де кут α вимірюють у радіанах. Переходячи до секунд дуги, для видимих довжин хвиль при λ = 5500 А = 0,000055 см, обчислюємо:

image67

D у см.

Якщо кутова відстань між двома об'єктами менша від α, то їхні дифракційні диски будуть накладатися один на один. Тоді з телескопом такого діаметра не можна виявити, одинарний цей об'єкт чи подвійний.

Роздільна здатність ока оцінюється в 1', а телескопа з діаметром об'єктива D = 10 м — близько 0,01". Зауважимо, що наведений вище вираз для роздільної здатності дає теоретичну оцінку α", на практиці ця величина не досягається.

Гранична величина зорі m , яку ще видно в телескоп у зеніті, визначає його проникну силу. Загалом для телескопа з діаметром вхідного отвору D її можна знайти за формулою:

image68

якщо D вимірюється у сантиметрах.

Встановивши у фокальній площині телескопа фотопластинку, можна отримати знімок ділянки неба. У цьому випадку характеристикою є масштаб зображення. Якщо кутова відстань між двома об'єктами на небі α, то їй відповідає лінійна відстань на пластинці:

image70

де F і l виміряні в міліметрах. Масштаб зображення:

image71

Якщо в телескопічній системі використовують декілька дзеркал, то говорять про її еквівалентну фокусну відстань. Чисельно вона дорівнює фокусній відстані простої системи (одного дзеркала), при якій лінійні масштаби обох систем у фокальній площині однакові.

Для зручності при спостереженнях за світилами, які змінюють своє положення відносно спостерігача внаслідок добового обертання небесної сфери, телескоп встановлюють на спеціальне монтування. Це — механічна система, що забезпечує можливість наведення труби телескопа на довільну ділянку неба і повертання труби услід за світилом. Виділяють декілька типів монтувань (рис. 9.1), кожне з яких має дві взаємно перпендикулярні осі. В азимутальному монтуванні (1) одна з осей вертикальна (а), друга (б) горизонтальна. В екваторіальному монтуванні (2—5) одна вісь спрямована на полюс світу (полярна вісь, в), друга лежить у площині небесного екватора (вісь схилень, г). Порівняно невеликі телескопи встановлюють на німецькому монтуванні (2). В англійському монтуванні полярна вісь закріплена обома кінцями (3), причому іноді її виготовляють у вигляді чотирикутної рами, усередині якої закріплена сама труба (4). В американському або вилковому монтуванні (5) рама закріплена лише одним кінцем.

image69

Рис. 9.1. Схеми типів монтування телескопів

В азимутальному монтуванні, повертаючи трубу телескопа навколо вертикальної осі, визначають азимут А світила, а повертаючи трубу навколо горизонтальної осі, — його кутову висоту над горизонтом h. При екваторіальному монтуванні поворот навколо осі світу забезпечує відлік годинного кута світила t, тоді як поворот навколо осі схилень — визначення схилення світила δ.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.