Радиотелескопы

Радиотелескопы Very Large Array в штате Нью-Мексико, США.

22-метровый телескоп ПРАО РТ-22, работающий в сантиметровом диапазоне

1. Радиотелескопы Very Large Array в штате Нью-Мексико, США.

2. 22-метровый телескоп ПРАО РТ-22, работающий в сантиметровом диапазоне

Для исследования космических объектов в радиодиапазоне применяют радиотелескопы. Основными элементами радиотелескопов являются принимающая антенна и радиометр — чувствительный радиоприемник, перестраиваемый по частоте, и принимающая аппаратура. Поскольку радиодиапазон гораздо шире оптического, для регистрации радиоизлучения используют различные конструкции радиотелескопов, в зависимости от диапазона. В длинноволновой области (метровый диапазон; десятки и сотни мегагерц) используют телескопы составленные из большого числа (десятков, сотен или, даже, тысяч) элементарных приемников, обычно диполей. Для более коротких волн (дециметровый и сантиметровый диапазон; десятки гигагерц) используют полу- или полноповоротные параболические антенны. Кроме того, для увеличения разрешающей способности телескопов, их объединяют в интерферометры. При объединении нескольких одиночных телескопов, расположенных в разных частях земного шара, в единую сеть, говорят о радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой (РСДБ). Примером такой сети может служить американская система VLBA (англ. Very Long Baseline Array). С 1997 по 2003 год функционировал японский орбитальный радиотелескоп HALCA (англ. Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy), включенный в сеть телескопов VLBA, что позволило существенно улучшить разрешающую способность всей сети. Российский орбитальный радиотелескоп Радиоастрон также планируется использовать в качестве одного из элементов гигантского интерферометра.

Космические телескопы

Космический телескоп Хаббл, вид с космического шаттла Дискавери во время второй миссии по обслуживанию телескопа (STS-82).

С уменьшением длины волны прозрачность атмосферы сильно снижается, вследствие чего наблюдения в ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма диапазонах становятся возможными только из космоса. Исключением является регистрация гамма-излучения сверхвысоких энергий, для которого подходят методы астрофизики космических лучей: высокоэнергичные гамма-фотоны в атмосфере порождают вторичные электроны, которые регистрируются наземными установками по черенковскому свечению. Примером такой системы может служить телескоп CACTUS.

The Einstein Observatory, рентгеновский телескоп первоначально названный HEAO B (High Energy Astrophysical Observatory B) — Обсерватория Эйнштейна

В инфракрасном диапазоне также сильно поглощение в атмосфере, однако, в области 2-8 мкм имеется некоторое количество окон прозрачности (как и в миллиметровом диапазоне), в которых можно проводить наблюдения. Кроме того, поскольку большая часть линий поглощения в инфракрасном диапазоне принадлежит молекулам воды, инфракрасные наблюдения можно проводить в сухих районах Земли (разумеется, на тех длинах волн, где образуются окна прозрачности в связи с отсутствием воды

В оптическом диапазоне атмосфера прозрачна, однако из-за Рэлеевского рассеяния она по-разному пропускает свет разной частоты, что приводит к искажению спектра светил (спектр сдвигается в сторону красного). Кроме того, атмосфера всегда неоднородна, в ней постоянно существуют течения (ветры), что приводит к искажению изображения. Поэтому разрешение земных телескопов ограничено значением приблизительно в 1 угловую секунду, независимо от апертуры телескопа. Эту проблему можно частично решить применением адаптивной оптики, позволяющей сильно снизить влияние атмосферы на качество изображения, и поднятием телескопа на большую высоту, где атмосфера более разреженная — в горы, или в воздух на самолетах или стратосферных баллонах. Но наибольшие результаты достигаются с выносом телескопов в космос. Вне атмосферы искажения полностью отсутствуют, поэтому максимальное теоретическое разрешение телескопа определяется только дифракционным пределом: φ=λ/D (угловое разрешение в радианах равно отношению длины волны к диаметру апертуры). Например, теоретическая разрешающая способность космического телескопа с зеркалом диаметром 2.4 метра (как у телескопа Хаббл) на длине волны 555 нм составляет 0.05 угловой секунды (реальное разрешение Хаббла в два раза хуже — 0.1 секунды, но все равно на порядок выше, чем у земных телескопов).

Вынос в космос позволяет поднять разрешение и у радиотелескопов, но по другой причине. Каждый радиотелескоп сам по себе обладает очень маленьким разрешением. Это объясняется тем, что длина радиоволн на несколько порядков больше, чем видимого света, поэтому дифракционный предел φ=λ/D намного больше, даже несмотря на то, что размер радиотелескопа тоже в десятки раз больше, чем у оптического. Запустив один из телескопов в дальний космос, можно значительно увеличить базу, а следовательно, и разрешение.

Гигантский Магелланов телескоп (англ. Giant Magellan Telescope; ГМТ) — наземный телескоп, строительство которого намечено завершить в 2020 году. В качестве собирающего свет элемента будет использоваться система из семи первичных зеркал диаметром 8,4 м каждое и весом 20 тонн каждое. Суммарная апертура телескопа будет соответствовать телескопу с зеркалом диаметром 24.5 м. Ожидается, что телескоп вчетверо превысит способность собирать свет по сравнению с крупнейшими на данный момент. ГМТ будет иметь разрешающую способность в 10 раз выше, чем у телескопа Хаббл. Благодря ГМТ астрономы смогут открывать экзопланеты и получать их спектры, изучать свойства неуловимых темной материи и темной энергии.

азмер при предпросмотре: 800 × 450 пикселей. Другие разрешения: 320 × 180 пикселей | 640 × 360 пикселей | 1024 × 576 пикселей | 1280 × 720 пикселей | 2400 × 1350 Рпикселей.

Изображение в более высоком разрешении ‎(2400 × 1350 пикселей, размер файла: 3,14 МБ, MIME-тип: image/jpeg); ZoomViewer: flash/no flash

Гелиоскоп (от др.-греч. ἥλιος — солнце, σκοπέω — смотрю) — телескоп для наблюдений за солнцем.

Первый гелиоскоп был сконструирован в 1611 году Кристофом Шейнером для наблюдений за пятнами на Солнце. Кристоф Шейнер осуществил разработанную Кеплером схему телескопа, заменив обычное стекло на цветное.[1] Использовались также гелиоскопы с закопченными стеклами, а позднее — посеребренные стекла, тёмные светофильтры и специальные гелиоскопические окуляры, которые использовали явление поляризации для ослабления силы света. Гелиоскопы могли применяться для прямого наблюдения за Солнцем или для проецирования изображения Солнца на экране за окуляром (такой схемой впервые воспользовался Галилео Галилей). С развитием фотографических и вовсе не связанных с видимым светом (радио, рентгеновские, нейтринные) методов исследования астрономических объектов, гелиоскопы потеряли свое значение.

Г алилео Галилей (1564--1642) с одним из своих телескопов.

Когда Галилео Галилей приступил к постройке своего первого телескопа, едва ли он отдавал себе отчет в том, что, еще не сделав своих великих астрономических открытий, он уже открыл эру любительского телескопостроения. Не зная тщательно охраняемых профессиональных секретов изготовления зрительных труб, незадолго до этого изобретенных в Голландии, Галилей со свойственным ему энтузиазмом и энергией

взялся за решение этой задачи. (Позже любители не раз будут решать задачи, перед которыми профессионалы останавливались в раздумье.) Таким образом, эра любительского телескопостроения начинает отсчет с конца 1609 г.

Еще одно важное событие в истории любительского телескопостроения произошло в 1668 г, когда физик-теоретик по профессии, Президент Лондонского Королевского общества по должности, сэр Исаак Ньютон собственноручно построил зеркальный телескоп. Если оптическую схему своего телескопа он предложил, как мы теперь сказали бы, в рамках своих обязанностей, то в остальном Ньютон был безусловно любителем. Он не только удовлетворил свое собственное любопытство, но, что гораздо важнее, подарил любителям всего мира самый популярный у них теперь телескоп. Это обстоятельство роднит его с лучшими представителями любительского телескопостроения всех времен.

Нас поражает беспримерный подвиг музыканта Уильяма Гершеля, отшлифовавшего за свою долгую жизнь больше ста зеркал и придумавшего новый тип телескопа, увы, не подозревая о том, что этот телескоп уже был предложен сначала Н. Цукки, а не сколько позже М. Ломоносовым. Пивовар У. Лассель лорд Росс, полярный исследователь и художник Р. Портер, художник и журналист А. А. Чикин, инженер Л. Коумон н многие другие, будучи любителями, достигли таких вершин, что стали каждый для своего времени ведущими специалистами.

Следуя этим примерам, читатель может смело приступать к делу, не сомневаясь в благополучном исходе. Надо только сказать, что прежде чем заняться изготовлением телескопа, необходимо прочитать раздел "Немного о технике безопасности" в Приложениях.

Радиотелескоп

Для дослідження космічних об'єктів в радіодіапазоні застосовують радіотелескопи. Основними елементами радіотелескопів є приймаюча антена і радіометр - чутливий радіоприймач, та приймаюча апаратура. Оскільки радіодіапазон набагато ширший оптичного, для реєстрації радіовипромінювання використовують різні конструкції радіотелескопів, в залежності від діапазону. У довгохвильовій області (метровий діапазон; десятки і сотні мегагерц ) використовують телескопи складені з великої кількості (десятків, сотень або, навіть, тисяч) елементарних приймачів, зазвичай диполів. Для більш коротких хвиль (дециметровий і сантиметровий діапазон; десятки гігагерц) використовують напів-або повноповоротні параболічні антени. Крім того, для збільшення роздільної здатності телескопів, їх об'єднують в інтерферометри . При об'єднанні кількох одиночних телескопів, розташованих у різних частинах земної кулі, в єдину мережу, говорять про радіоінтерферометрію з наддовгою базою (РНДБ). Прикладом такої мережі може слугувати американська система VLBA ( Very Long Baseline Array). З 1997 по 2003 рік функціонував японський орбітальний радіотелескоп HALCA ( Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy), включений в мережу телескопів VLBA, що дозволило істотно поліпшити роздільну здатність всієї мережі.