«Історія створення телескопа»

МОУ Озерськ ЗОШ

реферат

«Історія створення телескопа»

Виконавець: Плохотнюк Олена,

учнівська 10 клас

Учитель-консультант: Фомічова Е. В.

2009 -2010 уч. рік

зміст:

1. Введение ..................................................................... ..3стр.

2. Історія перших телескопів:

2.1. Відкриття дітей майстра Ліпперсгея ........................... 3-4стр.

2.2. «Телескопічна лихоманка» .................................... ..4стр.

2.3. Телескопи братів Гюйгенс ....................................... .5стр.

2.4. Телескопи Галілея ................................................ 5-6стр.

3. Призначення телескопів ................................................ ..6-7стр.

4. Види телескопів:

4.1. Телескоп-рефрактор ................................................ .7стр.

4.2. Телескоп-рефлектор ................................................ .7стр.

4.3. Менісковий телескоп. ......... ... ................................. .7стр.

5. Можливості сучасних телескопів:

5.1. Телескоп без ока ................................................ .... 8стр.

5.2. Радіотелескопи ................................................... 8-9стр.

5.3. Інфрачервоні телескопи .......................................... 9стр.

5.4. Ультрафіолетові телескопи ................................. ..... 9стр.

5.5. Рентгенівський телескоп ............................................. 9стр.

5.6. Гамма-телескопи ................................................... .10стр.

6. Приклади телескопів ................................................ ..10-11стр.

7. Космічний телескоп ............................................. ... 11-12стр.

8. Висновок ............................................................ .. ... 12стор.

9. Додаток ............................................................ 13-14стр.

10. Список використаної літератури ................................. ..15стр.

"Несучи наші почуття далеко за межі уяви

наших предків, ці чудові інструменти,

телескопи, відкривають шлях до глибшого

і більш прекрасного розуміння природи "
Рене Декарт, 1637г.

1. Введення

Небо існує тільки для людини і тільки в його думках. Адже небо є не що інше, як картина космосу, що спостерігається людиною з його крихітного житла - Землі. Уявлення людей про зоряне світі змінюються з року в рік. Про космос неможливо сказати, що він вже пізнано, адже в ньому стільки таємниць, стільки найнеймовірніших подій ...

Іноді, дивлячись в небо, я замислювалася над тим, як же могли ще за старих часів, дивлячись на, здавалося б, не рухоме, майже не змінюється небо, робити відкриття, знаходити нові планети, визначати траєкторії руху планет, одним словом, «розгадувати» таємниці Всесвіту. Адже далеко не всі можна побачити неозброєним оком. Зацікавившись цією проблемою, я з'ясувала, що першим астрономічним приладом був телескоп. За минулі століття він удосконалювався і змінювався. Який захват викликав у обивателів і вчених мужів перший телескоп! Які неймовірні відкриття за цим послідували! Але з роками телескоп не втратив своєї значимості. Саме тому мені захотілося дізнатися, яким же був перший телескоп, хто був його першовідкривачем і які можливості має сучасний телескоп? І ось які «відкриття» я для себе зробила ...

2. Історія перших телескопів:

2.1. Відкриття дітей майстра Ліпперсгея

На самому початку XVII століття жив в голландському місті Міддельбурге оптик Ліпперсгей. (Додаток №1) Звичайний ремісник, майстер з виготовлення очкових стекол. Одного разу синочок Ліпперсгея сидів удома. Щоб розважитися, хлопчина витягнув на підвіконня цілу купу відшліфованих зіпсованих очкових стекол і почав складати їх, заглядаючи по черзі в отримані поєднання. Він розглядав мух. Затискаючи лінзи в кулаках, підносив їх до очей. Потім він узяв в кожну руку по склу та приставив обидва кулака до одного ока одночасно, ... Що тут сталося! Хлопчик закричав, кинув скла, закрив очі руками і втік в глибину кімнати. Йому здалося, що вежа ратуші, на яку він подивився через дві лінзи, зробила крок йому на зустріч. Це було схоже на чаклунство.

Минуло кілька днів - Ліпперсгей з'явився магістрат. В руках у майстра була свинцева трубка зі вставленими в неї лінзами. Цей дивовижний снаряд дозволяв споглядати віддалені предмети так, як якщо б вони перебували зовсім поруч. Ліпперсгей запропонував продати міській владі «свій винахід». Міддельбургскіе купці охоче дивилися в трубку, розмахували широкими рукавами, але визнати автором винаходу Ліпперсгея відмовлялися. Ліпперсгей багато разів намагався запатентувати і продати трубку то голландським Генеральним штатам, то принцу Морицу Оранскому. Однак патенту так і не отримав. Скоро в сусідніх містах з'явилися і інші оптики, які претендують на честь винаходу зорової трубки. Чутки про голландському винахід покотилося по всій Європі, обростаючи неймовірними подробицями і спотвореннями.

2.2. «Телескопічна лихоманка»

В середині XVII століття «телескопічна лихоманка» захопила всіх. У містах лінзи шліфували в будинках ремісників і купців, дворян і вельмож. Виготовлення телескопів стало модним. А спостереження неба - просто необхідним заняттям кожного більш-менш освіченої людини. Тепер люди могли не просто стежити за переміщенням по небу блукаючих зірок, але і розглядати подробиці будови Місяця, спостерігати планети разом з супутниками. Правда, перший час такі дослідження вимагали від спостерігача маси зусиль. Погана якість шліфованих лінз давало замість світиться точки каламутне розпливчасте пляма, оточене ж кольоровим ореолом. (Додатки №2-7)

2.3. Телескопи братів Гюйгенс

Головним завданням стало отримання телескопів з великим збільшенням. В середині XVII століття шліфуванням лінз і пристроєм телескопів захопився син багатого голландця Християн Гюйгенс. Будучи зовсім молодою людиною, він теоретично знайшов найкращу форму лінз. Виходило, що для зменшення спотворень кривизна поверхні однієї лінзи повинна бути в шість разів менше, ніж в іншої. Але ось біда: оптика в той час ще не навчилися шліфувати лінзи із заданою кривизною.

Вихід залишався один: збирати телескопи з великої кількості слабких, але дають хороше зображення лінз. Так з'явилися перші довгі телескопи.

Перший інструмент, який побудував Християн Гюйгенс разом з братом, мав 12 футів в довжину. Це приблизно три з половиною метра. А отвір його було всього 57 міліметрів. Тобто в шістдесят разів менше довжини.

Гюйгенс з його допомогою відкриває супутник Сатурна. Крім того, він смутно бачить у планети ті ж дивні виступи з боків. Щоб розгледіти загадкові освіти у Сатурна, брати Гюйгенс беруться за будівництво ще більш довгофокусного телескопа. Його розміри повинні бути 23 фути. Таку довгу трубу вже важко підвішувати до стовпів, ще важче її повертати і наводити. На Гюйгенс не здається і врешті-решт відкриває кільце Сатурна. Скоро, щоб полегшити конструкцію телескопа, замість труб стали робити легкі рами з дерев'яних планок. На рамках зміцнювали об'єктив і окуляр, а в проміжку ставили діафрагми.

Довжина телескопа триває рости. Вона досягла на початку 20, потім 30, навіть 40 і більше метрів. Довелося відмовитися від рам. Об'єктив в невеликій оправі зміцнювали на даху будівлі або на спеціальній вишці. Спостерігач же, з окуляром в руках, намагався розташуватися так, щоб бажане світило виявилося в створі з об'єктивом і окуляром.

2.4. Телескопи Галілея.
У 1609, дізнавшись про винахід голландськими оптики зорової труби, Галілей (Додаток №8) самостійно виготовив телескоп з плосковипуклой об'єктивом і плосковогнутим окуляром, який давав трикратне збільшення. Через деякий час їм були виготовлені телескопи з 8- і 30-кратним збільшенням. (Додаток №4) У 1609, почавши спостереження за допомогою телескопа, Галілей виявив на Місяці темні плями, названі ним морями, гори і гірські ланцюги. 7 січня 1610 відкрив чотири супутники планети Юпітер, встановив, що Чумацький Шлях є скупченням зірок.

Після того як затихли перші захоплення з приводу нових можливостей, відкритих телескопами, спостерігачі всерйоз задумалися над якістю зображення. Всі відкриття, «лежали на поверхні», були вже зроблені, і люди бачили, люди розуміли, що для подальшого проникнення в таємниці неба Землі потрібно покращувати інструменти.

Першим приймачем зображень в телескопі, винайденим Галілеєм в 1609 році, був очей спостерігача. З тих пір не тільки збільшилися розміри телескопів, але і принципово змінилися приймачі зображення. На початку ХХ століття в астрономії стали вживатися фотопластинки, чутливі в різних областях спектру. Потім були винайдені фотоелектронні помножувачі (ФЕУ), електронно-оптичні перетворювачі (ЕОП). (Додатки №9-10)
3. Призначення телескопів

Якими б не були конструкції телескопів, у них є спільні риси. Призначення всіх телескопів полягати в збільшенні кута зору, під яким видно небесні тіла. Телескоп збирає у багато разів більше світла, що приходить від небесного світила, ніж очей людини. Завдяки цьому в телескоп можна розглядати не видимі неозброєним оком деталі поверхні найближчих в Землі небесних тіл і побачити безліч слабких зірок.

Основне завдання телескопа, як і будь-якого оптичного приладу, максимально чітко і детально передати спостерігачеві те, що він хоче побачити. Саме слово телескоп, має грецьке походження, що в дослівному перекладі означає "далеко бачити".

Еволюція параметрів оптичних телескопів:

4. Види телескопів:

Існує кілька типів оптичних телескопів: телескоп-рефрактор, телескоп-рефлектор, меніскові телескопи.

4.1. Телескоп-рефрактор

Рефракція - це заломлення променів світла. Найпростіша схема телескопа-рефрактора, являє собою 2 лінзи, одна - об'єктив, друга - окуляр. Принцип роботи телескопа, заснований на ламанні променів світла і зведенні їх в одній точці, яка називається фокусом (F). У цій точці будується зображення об'єкта, який можна розглянути потім за допомогою окуляра.

4.2. Телескоп-рефлектор

Рефлекс - це відображення. В основі даного типу телескопа, лежить здатність променів відбиватися від поверхні об'єктива (увігнутого дзеркала в вигляді сфери або параболоїда) і фокусуватися, на певній відстані. (Додаток №11)

4.3. менісковий телескоп

Меніскові (дзеркально-лінзові) телескопи, завдяки своїй простоті, набули більшого поширення, ніж рефракторная системи, так як вони представляють собою гібрид двох попередніх систем (для того щоб управляти ходом променів в них використовуються і лінзи, і дзеркала). Практично всі великі обсерваторії використовують саме цю технологію.

5. Можливості сучасних телескопів:

Пройшли десятиліття. Конструкції телескопів зазнавали великі зміни. Росла їх складність, але в той же час зростали і їх можливості. Що ж можна сказати про сучасних телескопах? Якими можливостями вони володіють?

5.1. Телескоп без ока

Однією з найбільш ненадійних деталей телескопа завжди було око спостерігача. Тому, як тільки стало можливим, астрономи стали замінювати очей приладами. Якщо під'єднати замість окуляра фотоапарат, то зображення, що отримується об'єктивом можна відобразити на фотопластини або фотоплівці. Фотопластина здатна накопичувати світлове випромінювання, і в цьому її незаперечна і важлива перевага перед людським оком. Фотографії з великою витримкою здатні відобразити незрівнянно більше, ніж під силу розглянути людині в той же самий телескоп. Ну і звичайно, фотографія залишиться як документ, до якого неодноразово можна буде надалі звернутися.

5.2. радіотелескопи

В якості об'єктива радіотелескопу найчастіше виступає металева чаша параболоїдних форми. Зібраний нею сигнал приймається антеною, що знаходиться у фокусі об'єктива. Антена пов'язана з ЕОМ, яка зазвичай і обробляє всю інформацію, будуючи зображення в умовних кольорах. Радіотелескоп, як і радіоприймач, здатний одночасно приймати тільки якусь довжину хвилі. Щоб зібрати прийнятне кількість інформації про світила в радіопромені, астрономи будують величезні за розмірами телескопи. Сотні метрів - ось той не настільки вже дивовижний кордон для діаметрів об'єктивів, який досягнутий сучасною наукою. Крім збору випромінюваної небесними тілами енергії, радіотелескопів є «підсвічування» поверхні тіл Сонячної системи радиолучами. Сигнал, посланий, скажімо з Землі на Місяць, відіб'ється від поверхні нашого супутника і буде прийнятий тим же телескопом, що і посилав сигнал. Цей метод досліджень називається радіолокацією. Найграндіозніший приклад таких досліджень - повне картографування поверхні Венери, проведене АМС «Магеллан» на стику 80-х і 90-х років. Тепер ми знаємо про рельєф Венери краще, ніж про рельєф Землі (!), Адже на Землі покривало океанів заважає проводити вивчення більшої частини твердої поверхні нашої планети. (Додаток №12)

5.3. інфрачервоні телескопи

Інфрачервоні хвилі - це тепло. Такі телескопи не володіють здатністю оптичних сприймати відразу всі довжини хвиль діапазону. Пристрій, звичайно, робиться чутливим до деяких вузьким ділянкам спектра. У цьому інфрачервоні телескопи схожі на радіотелескопи, які беруть сигнал тільки на одній довжині хвилі. Схоже і побудова зображення об'єкта в невидимих ​​оку променях в умовних кольорах. Часто на інфрачервоних фотографіях використовують відтінки червоного кольору для характеристики інтенсивності випромінювання тієї чи іншої частини зображення. Багато в чому, конструкція самих інфрачервоних телескопів схожа з конструкцією оптичних дзеркальних телескопів. Велика частина теплових променів піддається відображенню звичайним телескопічним об'єктивом і фокусування в одній точці, де і розміщується прилад, що вимірює тепло.

5.4. ультрафіолетові телескопи

Фотографічна плівка, особливо якщо вона спеціально для цього зроблена, здатна засвічуватись і ультрафіолетовими променями. Тому принципової проблеми в фотографуванні ультрафіолетових зображень не варто. Крім того, в значній частині ультрафіолетового діапазону вдається приймати системи з дзеркальним об'єктивом і реєструючим пристроєм. Ультрафіолетові телескопи схожі за своєю конструкцією з інфрачервоними або оптичними. Застосування фільтрів дозволяє виділяти випромінювання певних ділянок діапазону.

5.5. рентгенівський телескоп

Фотони з високими енергіями, до яких відносяться і фотони рентгенівських хвиль, вже пробивають всілякі системи дзеркальних об'єктивів. Реєстрація таких хвиль під силу лічильників елементарних частинок, таким, як лічильник Гейгера. Потрапляє в такий пристрій частка викликає короткочасний імпульс струму, який і реєструється.

5.6. Гамма-телескопи

Гамма-фотони ще більш енергійні, ніж фотони рентгенівського випромінювання. Їх теж реєструють спеціальні пристрої-лічильники, тільки іншої конструкції. На жаль, дозвіл гамма-телескопів не перевищує двох-трьох градусів. Гамма-телескопи сьогодні реєструють сама наявність і зразковий напрям на так звані гамма-спалаху - потужні спалахи гамма-випромінювання, причин яких ще не знайшли. Більш-менш точно вказати місце спалаху дозволяє одночасне спостереження спалаху двома-трьома гамма-телескопами. Спільне використання гамма-телескопів і телескопів, які приймають інші типи випромінювання, в останні роки допомогло ототожнювати деякі гамма-спалаху з тим чи іншим видимим об'єктом.

6. Приклади телескопів

Наведу кілька прикладів сучасних телескопів і обсерваторій.

На Паломарской обсерваторії за допомогою дзеркально-лінзового телескопа системи Шмідта був проведений огляд, що складається з тисячі карт, які закарбували в двох кольорах об'єкти неба до 21-ї зоряної величини. П'ятиметровий телескоп Паломарской обсерваторії є найстарішим з найбільших телескопів світу. (Додаток №13)
На 10-метровому дзеркалі телескопа «Кек-1» на Гавайських островах за допомогою сегментування отримано дозвіл 0,02 ". Там же на висоті 4150 м над рівнем моря розташований телескоп« Кек-2 ». (Додаток №14)
Телескоп VLT (Very Large Telescope) (додаток №), який знаходиться на півночі Чилі на вершині гори Паранал в пустелі Атакама на висоті 2635м над рівнем моря, складається з чотирьох ідентичних телескопів, розміри кожного з яких 8,2м. Всі чотири телескопа зможуть працювати в режимі інтерферометра з наддовгих базою і отримувати зображення, як на телескопі з 200-метровим дзеркалом. В даний час проводиться налагодження всієї системи в гігантський оптичний інтерферометр. (Додаток №15)

7. Космічний телескоп Особливе значення в наш космічний вік надається орбітальним обсерваторіям. Найбільш відома з них - космічний телескоп ім. Хаббла - запущений в квітні 1990 року і має діаметр 2,4 м. Після установки в 1993 році коригуючого блоку телескоп реєструє об'єкти аж до 30-ї зоряної величини, а його кутове збільшення - краще 0,1 "(під таким кутом видно горошина з відстані в кілька десятків кілометрів). За допомогою телескопа вдалося отримати знімки далеких об'єктів сонячної системи, спостерігати падіння комети Шумейкер - Леві на Юпітер і виверження Іо, вивчити цефеїд і квазари, отримати знімки гранично слабких галактик. Дослідження з орбіти проводяться не тільки в оптичному, а й у всіх інших діапазонах електромо гнітного випромінювання.
Астрономічні дані, отриманих на різних сучасних телескопах, накопичуються на спеціальних комп'ютерах. Зазвичай результати спостережень протягом року вважаються власністю отримав їх вченого. Потім дані переходять в загальне користування. В даний час створюються віртуальні обсерваторії, в яких будуть доступні дані спостережень з обсерваторій VLT, Космічного телескопа ім. Хаббла і інших.

Перебуваючи над поверхнею Землі на відстані понад 600км, космічний телескоп імені Хаббла вніс неоціненний вклад в астрономію. Завдяки йому ми багато чого зрозуміли про процес народження і смерті зірок, еволюції галактик, виникнення і розвитку Всесвіту, завдяки йому, чорні діри з розряду теоретичних гіпотез перейшли в розряд реальних об'єктів. Цей телескоп - наше око, яким ми розглядаємо Всесвіт. Коли телескоп спрямований на який-небудь зоряний об'єкт, його бортові комп'ютери перетворять показання приладів в довгі ряди чисел, які передаються на Землю через супутники зв'язку. Потім ці дані перетворюються в текстову і відеоінформацію, над якою і працюють вчені. На телескопі є спектрографи і камери, що працюють в області УФ, видимого і інфрачервоного частини спектру.

Своє ім'я телескоп отримав на честь астронома Едвіна П. Хаббла. Після того, як в 1929 році він виявив, що всі галактики віддаляються від Землі, Хаббл висунув гіпотезу розширення всесвіту. Це було найбільш вражаюче спостереження в астрономії XX ст., Що викликало появу теорії Великого Вибуху, яка пояснює, як виникла і еволюціонує наш Всесвіт.

Наведу деякі параметри даного телескопа.

Довжина телескопа ...... ..13,3 м

Діаметр ............... .. ... 4,2 м

Маса ............... ..... 11 100 м

Висота орбіти ......... 612 км

Конструкція телескопа дозволяє астронавтам легко знімати з нього прилади та інші елементи під час сеансів орбітального техобслуговування і замінювати їх більш досконалими. Гарантія безвідмовної роботи приладів - 20 років. (Додаток №16)

8. Висновок

Я думаю, що вдосконалення телескопів триватиме і надалі, адже їх роль в пізнанні Всесвіту неоціненна. Можливо, що моїм дітям в школі будуть розповідати про телескопах, які борознять простори Всесвіту і передають на Землю інформацію з далеких зоряних систем, про інших галактиках. А хтось із моїх майбутніх онуків коли-небудь про телескоп Хаббла буде писати в своєму науковому дослідженні як про померлого в історію, але, все ж, знаменитому телескопі.

10. Список використаної літератури

1. Підручник «Астрономія» -11класс; Є.П. Левітан, Москва, «Просвещение», 2003.

2. «Небо землі»; А.Н. Томілін, Ленінград, «Дитяча література», 1974.

3. Видавничий дім 1 вересня; «Фізика», №3, 2005.

4. Інтернет ресурси: www.astrolab.ru/.../manager2.cgi?id=19#=1076