Большие телескопы показывали больше звезд, туманностей, и 13 марта 1781 Уильяму Гершелю (1738–1822) удалось с помощью телескопа обнаружить новую планету — Уран, Первый астероид: 1801. Межзвездные расстояния: 1838. Спиральные туманности: 1845. Нептун: 23 сентября 1846. Первая вспышка на Солнце: 1859. Век открытий.
Новые инструменты — фотография и спектроскопия (разложение света, приходящего от звезд, в спектр) — проложили путь для «астрофизиков»: изучение физических свойств звезд.
Истинная природа спиральных туманностей (галактик), расширение Вселенной и источники энергии Солнца и звезд были обнаружены между 1920 и 1940.
Текущее состояние: люди, часть величественной Вселенной, в которой все взаимосвязано. Мы состоим из звездного вещества; без предшествовавшей космической эволюции нас не было бы здесь.
Телескоп
122. Кто изобрел телескоп?
Никто не знает наверняка. Первые примитивные телескопы, возможно, уже были в конце XVI в., может быть, даже раньше. Хотя очень низкого качества.
Первое упоминание о телескопе («трубы, чтобы видеть далеко») — в патентной заявке от 25 сентября 1608, поданной голландцем Гансом Липперхи, изготовителем очков.
Липперхи родился в ~1570 в г. Везель, Германия. Жил/работал в Мидделбурге — голландском портовом городе со знаменитой на весь мир стекольной промышленностью — выгода для торговли.
2 октября 1608 Липперхи продемонстрировал изготовленный им оптический прибор принцу Морицу и Голландским Генеральным Штатам в Гааге. Принц был восхищен.
Основная причина: война между голландской республикой и испанской империей. Телескоп на башне поможет обнаружить войска противника издалека. Также может быть полезен на море.
Но были и другие, кто тоже заявил об изобретении: Захария Янсен (еще один мастер-оптик из Мидделбурга) и ученый Якоб Метиус из Алкмаара.
Результат: патент никому не был выдан. Хотя благодаря демонстрации Липперхи информация об изобретении быстро распространилась по Европе.
Летом 1609 английский астроном Томас Харриет получил первые телескопические изображения Луны. Не опубликованы; обнаружены только в XX в.
Немного позже, итальянский физик/астроном Галилео Галилер, услышал о голландских изобретениях. Он быстро изготовил улучшенные телескопы.
Галилей открыл лунные горы, солнечные пятна, спутники Юпитера, фазы Венеры, «уши» Сатурна (оказавшиеся кольцами этой планеты) и т. д.
Публикация Галилеем его открытия в Sidereus Nuncius («Звездный Вестник», март 1610) знаменует рождение современной телескопической астрономии.
Впоследствии телескоп был значительно улучшен, в частности, Иоганном Кеплером (Германия) и Христианом Гюйгенсом (Нидерланды). Последовало больше открытий.
123. Как работает телескоп?
Телескоп буквально собирает звездный свет в фокусе. Линза (хрусталик) глаза делает то же, но телескоп собирает больше света, поэтому изображение ярче/подробнее.
Первые телескопы использовали вогнутые линзы для фокусировки звездного света. Свет отклоняется или «преломляется» стеклом, так что эти телескопы известны как рефракторы.
Хороший пример: зажигательное стекло. Солнечный свет концентрируется линзой. За счет фокусировки света интенсивность достаточно высока, чтобы зажечь бумагу или фитиль.
Фактически линзы создают маленькое изображение Солнца (или другого источника света) в своей «фокальной плоскости». Проверьте сами с зажигательным стеклом и настольной лампой.
Линзы телескопа также создают изображение наблюдаемого объекта в фокальной плоскости. Чтобы увидеть изображение в деталях, необходимо использовать увеличительное стекло (окуляр).
Так, рефрактор состоит из двух основных элементов: линз объектива для фокусировки света и смотрового отверстия (окуляра) для наблюдения изображения, обычно на конце трубки…
Недостатки рефрактора: разные цвета фокусируются немного по-разному, поэтому изображения звезд окрашены по краям (хроматическая аберрация).
В 1668 Исаак Ньютон изобрел рефлектор (отражатель). Вместо линзы использовал вогнутое зеркало как объектив для фокусировки звездного света, без цветовых дефектов.
Зеркало телескопа искривлено как зеркало для бритья и так же создает изображение источника света в фокальной плоскости Проверьте на себе с лампой в ванной.
Преимущества зеркала: 1) необходима только одна совершенная основная поверхность; 2) может быть большим и не испытывать деформации, так как возможно крепление с обратной стороны.
Поэтому все большие телескопы — рефлекторы. Самый большой линзовый телескоп, со 102-см линзой, был построен в Йеркской обсерватории около Чикаго в 1897.
Маленькие дополнительные плоские зеркала могут использоваться для удобства наблюдения. Но главный принцип телескопа выполняется всегда: объектив + окуляр (или камера).
Телескоп должен: обеспечивать стабильную установку и, в идеале, отслеживать звезду, поскольку вращение Земли заставляет ее перемещаться по небу.
Экваториальная монтировка: легкое отслеживание звезды, но громоздкость конструкции. Альт-азимутальная монтировка: компактность, но необходимость компьютерного управления для контроля перемещения одновременно вокруг двух осей.
124. Почему чем больше, тем всегда лучше для телескопов?
Это хорошо не только потому, что нечто большое всегда вызывает у людей зависть. Большие телескопы (размер линзы/зеркала) выявляют более подробную информацию и позволяют обнаружить слабые объекты.
Зрачок, через который свет проникает в глаз, крошечный (максимум 5 мм). Таким образом, звезда должна быть яркой, чтобы обеспечить достаточно света для фиксации изображения на сетчатке.
Если ваш зрачок оказался гораздо больше, ваши глаза могут собрать больше света звезд и увидеть много слабых звезд. Телескоп представляет собой большой зрачок.
Представьте пустую винную бутылку, оставленную под дождем. Ей нужно время, чтобы заполниться. Поставьте воронку в ее горлышко, теперь она заполняется быстро.
Большие линзы или зеркала собирают больше звездного света, поэтому большие телескопы позволяют видеть слабые объекты, или те же объекты, расположенные гораздо дальше.
Большие телескопы позволяют разглядеть мелкие детали (лучшее пространственное разрешение). Например, одиночная звезда, рассматриваемая в большой телескоп, может оказаться двойной…
…Или детали на поверхности Луны/Марса. Или внутренняя структура (спиральные рукава, газовые облака, звездные скопления) в отдаленной галактике. Больше деталей — всегда лучше.
