Небесните тела интересуват хората от незапомнени времена. Още преди революционните открития на Галилей и Коперник астрономите правеха многократни опити да открият моделите и законите на движение на планетите и звездите и използваха специални инструменти за това.
Инструментите на древните астрономи са били толкова сложни, че на съвременните учени са били необходими години, за да разберат как да ги използват.

1. Календар от Warren Field
Въпреки че странни вдлъбнатини в Warren Field бяха открити от въздуха още през 1976 г., едва през 2004 г. беше установено, че това е древен лунен календар. Според учените намереният календар е на около 10 000 години.
Изглежда като 12 вдлъбнатини, подредени в дъга от 54 метра. Всяка дупка е синхронизирана с лунния месец в календара и е коригирана за лунната фаза.
Също така е изненадващо, че календарът в Уорън Фийлд, който е построен 6000 години преди Стоунхендж, е ориентиран към точката на изгрев на зимното слънцестоене.

2. Секстант Ал-Худжанди в живописта
Има много малко информация за Абу Махмуд Хамид ибн ал-Хидр ал-Худжанди, освен че той е математик и астроном, живял на територията на съвременния Афганистан, Туркменистан и Узбекистан. Известно е също, че е създал един от най-големите астрономически инструменти през 9-ти и 10-ти век.
Неговият секстант е направен под формата на фреска, разположена върху дъга от 60 градуса между две вътрешни стенисграда. Тази огромна 43-метрова дъга беше разделена на степени. Освен това всеки градус беше разделен на 360 части с ювелирна точност, което превърна фреската в изумително точен слънчев календар.
Над арката на Ал-Худжанди имаше куполообразен таван с дупка в средата, през която слънчевите лъчи падаха върху древния секстант.

3. Волвелес и човекът от зодиака
В Европа в началото на 14-ти век учени и лекари използват доста странно разнообразие от астрономически инструменти - volvella. Приличаха на няколко кръгли листа пергамент с дупка в центъра, подредени един върху друг.
Това направи възможно преместването на кръговете за изчисляване на всички необходими данни - от фазите на луната до позицията на слънцето в зодиака. Архаичната джаджа, освен основната си функция, беше и символ на статус - само най-богатите хора можеха да придобият volvella.
Средновековните лекари също вярвали, че всяка част от човешкото тяло се контролира от собственото си съзвездие. Например Овен отговаряше за главата, а Скорпионът отговаряше за половите органи. Ето защо, за диагностика, лекарите използваха volwells, за да изчислят текущата позиция на луната и слънцето.
За съжаление волвелите бяха доста крехки, така че много малко от тези древни астрономически инструменти са оцелели.

4 Древен слънчев часовник
Днес слънчевият часовник служи само за украса на градински тревни площи. Но някога са били необходими, за да следят времето и движението на Слънцето по небето. Един от най-старите слънчеви часовници е открит в Долината на царете в Египет.
Те датират от 1550 – 1070 г. пр.н.е. и представлява кръгло парче варовик с нарисуван полукръг (разделен на 12 сектора) и дупка в средата, в която е пъхната пръчка, която хвърля сянка.
Малко след откриването на египетския слънчев часовник, подобни бяха открити и в Украйна. Погребани са с мъж, починал преди 3200 - 3300 години. Благодарение на украинските часовници учените научиха, че цивилизацията на Зрубн е имала познания по геометрия и е можела да изчислява географската ширина и дължина.

5. Небесен диск от Небра
Наречен на името на германския град, където е открит през 1999 г., "небесният диск от Небра" е най-старото изображение на космоса, откривано някога от човека. Дискът е бил заровен до длето, две брадви, два меча и две ризници преди около 3600 години.
Бронзовият диск, покрит със слой патина, имаше златни вложки, изобразяващи Слънцето, Луната и звездите от съзвездията Орион, Андромеда и Касиопея. Никой не знае кой е направил диска, но подреждането на звездите предполага, че създателите са били разположени на същата географска ширина като Небра.

6. Астрономически комплекс Chanquillo
Древната астрономическа обсерватория Chanquillo в Перу е толкова сложна, че истинската й цел е открита едва през 2007 г. с помощта на компютърна програма, предназначена за подравняване на слънчеви панели.
13-те кули на комплекса са изградени в права линия с дължина 300 метра по хълма. Първоначално учените смятат, че Chanquillo е укрепление, но за форт това е невероятно лошо място, тъй като няма нито защитни предимства, нито течаща вода, няма източници на храна.
Но тогава археолозите разбраха, че една от кулите гледа към точката на изгрев на слънцето при лятното слънцестоене, а другата към точката на изгрев при зимното слънцестоене. Построени преди около 2300 години, кулите са най-старата слънчева обсерватория в Америка. Според този древен календар все още е възможно да се определи денят от годината с максимум два дни грешка.
За съжаление, огромният слънчев календар от Chanquillo е единствената следа от цивилизацията на строителите на този комплекс, които предшестват инките с повече от 1000 години.

7. Звезден атлас на Хигин
Звездният атлас на Хигин, известен още като Poetica Astronomica, е едно от първите произведения, изобразяващи съзвездията. Въпреки че авторството на атласа е оспорвано, понякога се приписва на Гай Юлий Хигин (римски писател, 64 г. пр. н. е. - 17 г. сл. н. е.). Други твърдят, че произведението има прилики с тези на Птолемей.
Във всеки случай, когато Poetica Astronomica е преиздадена през 1482 г., това е първото печатно произведение, което показва съзвездията, както и митовете, свързани с тях.
Докато други атласи предоставяха по-конкретна математическа информация, която можеше да се използва за навигация, Poetica Astronomica беше по-фантастическа, литературна интерпретация на звездите и тяхната история.

8. Небесно кълбо
Небесният глобус се появи дори когато астрономите вярваха, че звездите се движат около Земята в небето. Небесните глобуси, които са създадени, за да представят тази небесна сфера, започват да се създават от древните гърци, а първият глобус във форма, подобна на съвременните глобуси, е създаден от немския учен Йоханес Шьонер.
В момента са оцелели само два от небесните глобуси на Шьонер, които са истински произведения на изкуството, изобразяващи съзвездия в нощното небе. Най-старият запазен пример за небесен глобус датира от около 370 г. пр.н.е.

9. Армиларна сфера
Армиларната сфера - астрономически инструмент, в който няколко пръстена обграждат централна точка - беше далечен роднина на небесното кълбо.
Имаше два различни вида сфери – за наблюдение и демонстрация. Първият от учените, които използват такива сфери, е Птолемей.
С този инструмент беше възможно да се определят екваториалните или еклиптични координати на небесните тела. Заедно с астролабията, армиларната сфера е била използвана от моряците за навигация в продължение на много векове.

10. Ел Каракол, Чичен Ица
Обсерваторията El Caracol в Чичен Ица е построена между 415 и 455 г. сл. Хр. Обсерваторията била много необичайна – докато повечето астрономически инструменти били настроени да наблюдават движението на звездите или Слънцето, Ел Каракол (в превод „охлюв“) бил построен, за да наблюдава движението на Венера.
За маите Венера е била свещена - буквално всичко в тяхната религия се е основавало на култа към тази планета. El Caracol, освен обсерватория, е бил и храм на бог Кетцалкоатъл.

Астролабия.

Огледален телескоп (рефлектор) от И. Нютон.

Телескоп I. Кеплер.

Гигантски телескоп J. Hevelius.

Квадрант за определяне на височините на небесните тела.

40-футов рефлекторен телескоп от V. Herschel.

Рефлекторен телескоп с диаметър на огледалото 2,6 м на Кримската астрофизична обсерватория.

Цялата история на астрономията е свързана със създаването на нови инструменти, които позволяват да се повиши точността на наблюденията, възможността за провеждане на изследвания на небесни тела в обхвати на електромагнитно излъчване (вижте Електромагнитно излъчване на небесни тела), които са недостъпни за простото човешко око.

Гониометричните инструменти са първите, които се появяват в древността. Най-старият от тях е гномонът, вертикален прът, който хвърля слънчевата сянка върху хоризонтална равнина. Познавайки дължината на гномона и сянката, човек може да определи височината на Слънцето над хоризонта.

Квадрантите също принадлежат към старите гониометрични инструменти. В най-простата си форма квадрантът е плоска дъска, оформена като четвърт кръг, разделен на градуси. Около центъра му се върти подвижна линийка с два диоптъра.

Широко разпространени в древната астрономия са армиларните сфери - модели на небесната сфера с нейните ключови точкии кръгове: полюсите и оста на света, меридиана, хоризонта, небесния екватор и еклиптиката. В края на XVI век. най-добрите астрономически инструменти по отношение на точност и елегантност са направени от датския астроном Т. Брахе. Неговите армиларни сфери бяха адаптирани да измерват както хоризонталните, така и екваториалните координати на светилата.

Коренна промяна в методите на астрономическите наблюдения настъпва през 1609 г., когато италианският учен Г. Галилей използва телескоп за наблюдение на небето и прави първите телескопични наблюдения. В подобряването на дизайна на пречупващи телескопи с лещи, голяма заслуга принадлежи на И. Кеплер.

Първите телескопи все още бяха изключително несъвършени, те даваха размито изображение, оцветено с преливащ ореол.

Те се опитаха да се отърват от недостатъците, като увеличиха дължината на телескопите. Най-ефективните и удобни обаче са ахроматичните пречупващи телескопи, които започват да се произвеждат през 1758 г. от Д. Долонд в Англия.

За фотографски наблюдения се използват астрографи.

Астрофизичните изследвания изискват телескопи със специални устройства, предназначени за спектрални (обективна призма, астроспектрограф), фотометрични (астрофотометър), поляриметрични и други наблюдения.

Създадени са инструменти, които дават възможност за наблюдение на небесни тела в различни диапазони на електромагнитно излъчване, включително невидимия диапазон. Това са радиотелескопи и радиоинтерферометри, както и инструменти, използвани в рентгеновата астрономия, гама-астрономията и инфрачервената астрономия.

За наблюдение на някои астрономически обекти са разработени специални конструкции на инструменти. Това са слънчевият телескоп, коронографът (за наблюдения на слънчевата корона), детекторът за комети, метеорният патрул, сателитната фотографска камера (за фотографски наблюдения на спътници) и много други.

Важен инструмент, необходим за наблюдения, е астрономическият часовник.

При обработката на резултатите от астрономическите наблюдения се използват суперкомпютри.

Значително обогати нашето разбиране за Вселената радиоастрономия, възникнала в началото на 30-те години. нашия век. През 1943 г. съветските учени Л. И. Манделщам и Н. Д. Папалекси теоретично обосноваха възможността за радар на Луната. Изпратените от човека радиовълни достигнаха Луната и, отразени от нея, се върнаха на земята. 50-те години 20-ти век - период на необичайно бързо развитие на радиоастрономията. Всяка година радиовълните донасяха от космоса нова удивителна информация за природата на небесните тела.

Днес радиоастрономията използва най-чувствителните приемници и най-големите антени. Радиотелескопите са проникнали в такива дълбини на космоса, които досега остават недостъпни за конвенционалните оптични телескопи. Пред човека се разкри радиокосмосът – картина на Вселената в радиовълни.

В астрономическите обсерватории са инсталирани астрономически инструменти за наблюдения. За изграждането на обсерваториите се избират места с добър астрономически климат, където броят на нощите с ясно небе е достатъчно голям, където атмосферните условия са благоприятни за получаване на добри изображения на небесни тела в телескопи.

Земната атмосфера създава значителни смущения в астрономическите наблюдения. Постоянното движение на въздушните маси замъглява и разваля образа на небесните тела, така че в земни условия е необходимо да се използват телескопи с ограничено увеличение (като правило не повече от няколкостотин пъти). Поради поглъщането на ултравиолетовите и повечето инфрачервени дължини на вълните от земната атмосфера се губи огромно количество информация за обектите, които са източници на тези лъчения.

В планините въздухът е по-чист, по-спокоен и следователно там условията за изучаване на Вселената са по-благоприятни. По тази причина от края на XIXв. всички големи астрономически обсерватории са построени на планински върхове или високи плата. През 1870 г. френският изследовател П. Янсен използва балон за наблюдение на Слънцето. Такива наблюдения се извършват в наше време. През 1946 г. група американски учени монтират спектрограф на ракета и я изпращат в горните слоеве на атмосферата на височина около 200 км. Следващата стъпка в трансатмосферните наблюдения беше създаването на орбитални астрономически обсерватории (OAO) на изкуствени земни спътници. По-специално такива обсерватории бяха съветските орбитални станции Салют. Космическият телескоп Хъбъл в момента работи.

Орбитални астрономически обсерватории различни видовеи назначенията са твърдо установени в практиката съвременни изследваниякосмическо пространство.

Опитайте се да си представите себе си като древен наблюдател на Вселената, напълно лишен от всякакви инструменти. Колко може да се види в небето в този случай?

През деня движението на Слънцето ще привлече вниманието, неговото изгряване, издигане до максимална височина и бавно спускане към хоризонта. Ако такива наблюдения се повтарят от ден на ден, лесно може да се забележи, че точките на изгрев и залез, както и най-голямата ъглова височина на Слънцето над хоризонта, непрекъснато се променят. При дългосрочни наблюдения във всички тези промени може да се забележи годишният цикъл - основата на календарната хронология.

През нощта небето е много по-богато както на обекти, така и на събития. Окото може лесно да различи шарките на съзвездията, неравномерната яркост и цвят на звездите, постепенната промяна на облика на звездното небе през годината. Луната ще привлече особено внимание с променливостта на външната си форма, сивкави постоянни петна по повърхността и много сложно движение на фона на звездите. По-малко забележими, но несъмнено привлекателни са планетите - тези блуждаещи немигащи ярки "звезди", понякога описващи мистериозни примки на фона на звезди.

Спокойната, обичайна картина на нощното небе може да бъде нарушена от светкавицата на „нова“ ярка непозната звезда, появата на опашна комета или ярка огнена топка или накрая от „звездопад“. Всички тези събития несъмнено предизвикаха интереса на древните наблюдатели, но те нямаха ни най-малка представа за истинските им причини. Отначало беше необходимо да се реши повече проста задача- забелязват цикличността в небесните явления и създават първите календари въз основа на тези небесни цикли.

Очевидно египетските жреци са първите, които са направили това, когато около 6000 години преди наши дни са забелязали, че ранната утринна поява на Сириус в лъчите на зората съвпада с разлива на Нил. За това не бяха необходими астрономически инструменти - изискваше се само голямо наблюдение. Но грешката в оценката на продължителността на годината също беше голяма - първият египетски слънчев календар съдържаше 360 дни в годината.

Ориз. 1. Най-простият гномон.

Нуждите на практиката принуждават древните астрономи да подобрят календара, да уточнят продължителността на годината. Също така беше необходимо да се разбере сложното движение на Луната - без това изчисляването на времето на Луната би било невъзможно. Беше необходимо да се изяснят особеностите на движението на планетите и да се съставят първите звездни каталози. Всички горепосочени задачи включват ъглови измервания в небето числените характеристики на това, което досега е било описано само с думи. Така че имаше нужда от гониометрични астрономически инструменти.

Най-старият от тях гномон (Фиг. 1). В най-простата си форма това е вертикална пръчка, която хвърля сянка върху хоризонтална равнина. Знаейки дължината на гномона Л и измерване на дължината аз сянката, която хвърля, можете да намерите ъгловата височина ч Слънца над хоризонта според съвременната формула:

Древните са използвали гномони за измерване на обедната височина на Слънцето в различни дни от годината и най-вече в дните на слънцестоенето, когато тази височина достига екстремни стойности. Нека бъде обедната надморска височина на Слънцето на лятното слънцестоене H, и на зимното слънцестоене ч. Тогава ъгълът? между небесния екватор и еклиптиката е

и наклонът на равнината на небесния екватор към хоризонта, равен на 90 ° -?, където? - географска ширина на мястото на наблюдение, изчислена по формулата

От друга страна, като наблюдавате внимателно дължината на обедната сянка, можете доста точно да забележите кога тя става най-дълга или най-къса, тоест, с други думи, да фиксирате дните на слънцестоенето, а оттам и продължителността на годината. От тук е лесно да се изчислят датите на слънцестоенето.

Така, въпреки своята простота, гномонът ви позволява да измервате количества, които са много важни в астрономията. Тези измервания ще бъдат толкова по-точни, колкото по-голям е гномонът и, следователно, колкото по-дълга (при равни други условия) е сянката, хвърлена от него. Тъй като краят на сянката, хвърляна от гномона, не е рязко очертан (поради полусянката), на някои древни гномони има вертикална пластина с малка кръгъл отвор. Слънчевите лъчи, преминавайки през този отвор, създаваха ясен слънчев отблясък върху хоризонтална равнина, от която се измерваше разстоянието до основата на гномона.

Още хиляда години преди новата ера в Египет е построен гномон под формата на обелиск с височина 117 римски фута. По време на управлението на император Август гномонът е транспортиран до Рим, монтиран на Марсово поле и с негова помощ е определен моментът на пладне. В Пекинската обсерватория през 13 век от н.е. д. е монтиран гномон с височина 13г м,и известният узбекски астроном Улугбек (XV век) използва гномон, според някои източници, 55 м.Най-високият гномон е работил през 15 век върху купола на катедралата във Флоренция. Заедно със сградата на катедралата височината му достига 90 м.

Астрономическият персонал също принадлежи към най-старите гониометрични инструменти (фиг. 2).

Ориз. 2. Астрономически персонал (горе вляво) и трикветра (вдясно). Долу вляво има чертеж, обясняващ принципа на действие на астрономически персонал.

По градуираната линийка ABподвижна релса преместена CD,в краищата на които понякога се укрепваха малки пръти - мерници. В някои случаи мерникът с дупка беше в другия край на линийката AB,към които наблюдателят е насочил окото си (точка НО).По положението на подвижната релса спрямо окото на наблюдателя може да се прецени височината на светилото над хоризонта или ъгълът между посоките на две звезди.

Древногръцките астрономи са използвали т.нар трикетром,състоящ се от три линийки, свързани заедно (фиг. 2). Към вертикална фиксирана линийка ABвладетели, прикрепени към панти слънцеи КАТО.На първия от тях са фиксирани два визьора или диоптър. ми П.Наблюдателят ръководи владетеля слънцевърху звездата, така че звездата да се вижда едновременно и през двата диоптъра. След това, като държите владетеля слънцев тази позиция върху него се прилага линийка ACтака че разстоянието Вирджинияи слънцебяха равни помежду си. Това беше лесно да се направи, тъй като и трите линийки, съставляващи трикветрата, имаха разделения от една и съща скала. Чрез измерване на дължината на хордата по тази скала AU,след това наблюдателят, използвайки специални таблици, намери ъгъла abc,това е зенитното разстояние на звездата.

Ориз. 3. Античен квадрант.

Както астрономическият персонал, така и трикветрата не можеха да осигурят висока точност на измерванията и затова често бяха предпочитани квадранти- гониометрични инструменти, достигнали висока степен на съвършенство до края на Средновековието. В най-простия вариант (фиг. 3) квадрантът е плоска дъска под формата на четвърт от градуиран кръг. Подвижен владетел с два диоптъра се върти около центъра от този кръг (понякога владетелят се заменя с тръба). Ако равнината на квадранта е вертикална, тогава е лесно да се измери височината на звездата над хоризонта чрез позицията на тръбата или зрителната линия, насочена към осветителното тяло. В случаите, когато се използва шеста от кръга вместо четвърт, инструментът се извиква секстанти ако осмата част - октант.Както в други случаи, колкото по-голям е квадрантът или секстантът, толкова по-точно е градуирането и инсталирането му във вертикалната равнина, толкова по-точни измервания могат да бъдат направени с него. За да се осигури стабилност и здравина, големи квадранти бяха укрепени върху вертикални стени. Такива стенни квадранти са смятани за най-добрите гониометрични инструменти през 18 век.

Същият тип инструмент като квадранта астролабияили астрономически пръстен (фиг. 4). Метален кръг, разделен на степени, е окачен на някаква опора с пръстен. НО.В центъра на астролабията има алидада - въртяща се линийка с два диоптъра. Чрез позицията на алидада, насочена към осветителното тяло, лесно се изчислява нейната ъглова височина.

Ориз. 4. Древен (вдясно) и самоделен астролаб.

Често древните астрономи трябваше да измерват не височините на светилата, а ъглите между посоките на две светила, например планета и една от звездите). За тази цел универсалният квадрант беше много удобен (фиг. 5а). Този инструмент беше оборудван с две тръби - диоптри, от които една ( AC) неподвижно закрепен към дъгата на квадранта, а вторият (слънце) се въртеше около центъра му. Основната характеристика на универсалния квадрант е неговият статив, с който квадрантът може да се фиксира във всяка позиция. При измерване на ъгловото разстояние от звезда до планета, фиксираният диоптър беше насочен към звездата, а подвижният диоптър беше насочен към планетата. Отчитането на скалата на квадранта даде желания ъгъл.

Широко разпространен в древната астрономия армиларни сфери, или armillos (фиг. 56). По същество това били модели на небесната сфера с нейните най-важни точки и окръжности – полюсите и оста на света, меридиана, хоризонта, небесния екватор и еклиптиката. Често армилите се допълват с малки кръгове - небесни паралели и други детайли. Почти всички кръгове бяха градуирани и самата сфера можеше да се върти около оста на света. В редица случаи меридианът също е направен подвижен - наклонът на оста на света може да се променя в съответствие с географската ширина на мястото.

Ориз. 5а. Универсален квадрант.

От всички древни астрономически инструменти армилата се оказа най-издръжливата. Тези модели на небесната сфера все още се предлагат в магазините за визуална помощ и се използват в часовете по астрономия за различни цели. Малки армили са били използвани и от древните астрономи. Що се отнася до големите армили, те бяха пригодени за ъглови измервания в небето.

Армила беше на първо място твърдо ориентирана така, че нейният хоризонт да лежи в хоризонталната равнина, а меридианът - в равнината на небесния меридиан. При наблюдение с армиларната сфера, окото на наблюдателя беше подравнено с нейния център. На оста на света беше фиксиран подвижен кръг на деклинация с диоптри и в онези моменти, когато през тези диоптри се виждаше звезда, координатите на звездата се отчитаха от деленията на окръжностите на ръката - нейния часов ъгъл и деклинация. С някои допълнителни устройства, с помощта на армили, беше възможно да се измерват директно правите изкачвания на звездите.

Ориз. 56. Армиларна сфера.

Всяка съвременна обсерватория има точен часовник. На древните обсерватории имаше часовници, но те бяха много различни от съвременните по отношение на принципа на работа и точността. Най-древните часове - слънчеви. Те са били използвани от много векове преди нашата ера.

Най-простите слънчеви часовници са екваториални (фиг. 6, а). Те се състоят от прът, насочен към Полярната звезда (по-точно към северния полюс на света), и циферблат, перпендикулярен на него, разделен на часове и минути. Сянката от пръта играе ролята на стрелка, а скалата на циферблата е еднаква, т.е. всички часови (и, разбира се, минутни) деления са равни една на друга. Екваториалните слънчеви часовници имат съществен недостатък - те показват времето само в периода от 21 март до 23 септември, тоест когато Слънцето е над небесния екватор. Можете, разбира се, да направите двустранен циферблат и да укрепите друг долен прът, но това едва ли ще направи екваториалния часовник по-удобен.

Ориз. 6. Екваториален (вляво) и хоризонтален слънчев часовник.

По-разпространени са хоризонталните слънчеви часовници (фиг. 6, 6). Ролята на прът в тях обикновено се изпълнява от триъгълна пластина, чиято горна страна е насочена към северния небесен полюс. Сянката от тази плоча пада върху хоризонтален циферблат, чиито часови деления този път не са равни (само двойните часови деления са равни, симетрични по отношение на обедната линия). За всяка географска ширина дигитализацията на циферблата на такива часовници е различна. Понякога вместо хоризонтален се използва вертикален циферблат (стенен слънчев часовник) или циферблати със специална сложна форма.

Вграден е най-големият слънчев часовник началото на XVIIIвек в Делхи. Сянката на триъгълна стена, чийто връх е висок 18 м,пада върху дигитализирани мраморни дъги с радиус около 6 м.Тези часовници все още работят правилно и показват времето с точност до една минута.

Всички слънчеви часовници имат много голям недостатък - при облачно време и през нощта не работят. Затова наред със слънчевия часовник древните астрономи са използвали също пясъчни часовници и водни часовници или клепсидри. И в двете времето по същество се измерва чрез равномерното движение на пясък или вода. Все още се намират малки пясъчни часовници, но клепсидрите постепенно изчезнаха от употреба през 17-ти век, след като бяха изобретени високопрецизните механични часовници с махало.

Как са изглеждали древните обсерватории?

<<< Назад

Напред >>>

АСТРОНОМИЧЕСКИ ИНСТРУМЕНТИ

Астрономическите инструменти се използват от древни времена. С началото на развитието на селското стопанство, когато е необходимо да се планира земеделската работа. За да направите това, беше необходимо да се определят моментите на равноденствието и слънцестоенето. В същото време нуждите на номадското животновъдство изискват разработването на методи за ориентиране. И за това бяха изследвани звездите, тяхното движение. Движение на Слънцето и Луната. Пример за най-старата обсерватория е култово-астрономическата структура край Рязан. Равноденствията и слънцестоенията се записват от сянката от Слънцето и съвпадането й с определени стълбове.

Такива структури са построени навсякъде, където са се заселили първите фермери от Ария. Но такива древни структури като мегалитите на Стоунхендж са достигнали до нас по най-добрия възможен начин.

Древна астрономическа обсерватория Джантар-Мантар.

По принцип устройството на тези обсерватории е едно и също - принципът на наблюдение, тоест определяне на посоката от две точки. Тези точки обаче бяха насочени към хоризонта. Тоест древните обсерватории са изпълнявали задачите на календарното отчитане на дните.

Въпреки това, вече сред скотовъдците и особено с развитието на навигацията, има нужда от изучаване на самото небе. Така още в дните на древните източни деспотии (Шумер, Асирия, Вавилон, Египет) възникват принципите на систематизиране на небесните обекти. Възникват идеите за еклиптиката. Разделен е на 12 части. Формират се съзвездия и им се дават имена. И се строят обсерватории. Те практически не стигнаха до нас, но обсерваторията на Улугбек беше подобна на тях. Всъщност това е дъга, вкопана в земята, по която се определя положението на звездите.

Такъв инструмент обаче беше безполезен за моряците. Затова се появяват ръчните астрономически инструменти. От историята е известно, че през второто хилядолетие пр.н.е. Морските народи нападнаха Египет. Народите на морето са пеласгите, лелегите, етруските и други народи, принадлежащи към арийците на индоевропейците. Тоест нашите роднини-предци. Те свободно се разхождали из Средиземно и Черно море. И способността им да се ориентират, включително по Слънцето и звездите, е предадена на гърците.

Ето как се появиха: астрономически инструментиили инструменти: гномон, армиларна сфера, астролаб, квадрант, октант, секстант, хронометър...

Старинни астрономически инструменти
и инструменти за навигация

армиларна сфера	Астролабия		Гномон	Квадрант
Октант	секстант	морски хронометър	Морски компас	Универсален инструмент

армиларна сфераима колекция от кръгове, изобразяващи най-важните дъги небесна сфера. Има за цел да изобрази относителната позиция екватор, еклиптика, хоризонт и други кръгове.

Астролабия (от гръцките думи: άστρον - светило и λαμβάνω - вземам), планисфера, аналема- гониометричен снаряд, използван за астрономически и геодезически наблюдения. А. е използван от Хипарх за определяне на дължините и ширините на звездите. Състои се от пръстен, който е монтиран в равнината на еклиптиката, и пръстен, перпендикулярен на него, на който се измерва географската ширина на наблюдаваното светило, след насочване на диоптрите на инструмента към него. На хоризонтален кръг се отчита разликата в дължините между дадено светило и друго. В по-късни времена А. беше опростен, в него беше оставен само един кръг, с помощта на който навигаторите преброиха височината на звездите над хоризонта. Този кръг беше окачен на пръстен във вертикална равнина и с помощта на алидада, снабдена с диоптри, се наблюдаваха звезди, чиято височина беше измерена на крайник, към който впоследствие беше прикрепен нониус. По-късно започнаха да се използват телескопи вместо диоптри и, постепенно подобрявайки се, А. премина към нов тип инструмент - теодолит, който сега се използва във всички случаи, когато се изисква известна точност на измерване. В изкуството на геодезията A. все още продължава да се използва, където с достатъчно внимателно градиране ви позволява да измервате ъгли с точност до дъгови минути.

Гномон(древногръцки γνώμων - показалец) - най-старият астрономически инструмент, вертикален обект (стела, колона, стълб), който позволява определяне на ъгловата височина на слънцето по най-късата дължина на сянката му (по обяд).

Квадрант(лат. quadrans, -antis, от quadrare - правя четириъгълен) - астрономически инструмент за определяне на зенитните разстояния на светилата.

Октант(в морския бизнес - октан) - гониометричен астрономически инструмент. Октантната скала е 1/8 от кръга. Октантът е бил използван в морската астрономия; практически не се използва.

секстант(секстан) - навигационен измервателен уред, използва се за измерване на височината на звезда над хоризонта с целопределяне на географските координати на района, в който се прави измерване.

Квадрантът, октантът и секстантът се различават само в частта от кръга (съответно четвърта, осма и шеста). Освен това, това е същото устройство. Модерният секстант има оптичен мерник.

Астрономически компендиум е набор от малки инструменти за математически изчисления в един случай. Той предостави на потребителя много опции в готов формат. Комплектът не беше евтин и очевидно показваше богатството на собственика. Това сложно произведение е направено от Джеймс Кинуин за Робърт Деверьо, втори граф на Есекс (1567-1601), чийто герб, герб и мото са гравирани върху вътрекорици. Компендиумът включва пасажен инструмент за определяне на нощното време по звездите, списък с географски ширини, магнитен компас, списък на пристанища и пристанища, вечен календар и лунен индикатор. Компендиумът може да се използва за определяне на времето, височината на прилива в пристанищата, както и за календарни изчисления. Можем да кажем, че това е древен миникомпютър.

Оптични инструменти

Истинска революция в астрономията започва с изобретяването на оптичния пречупващ телескоп от Галилей. Думата "телескоп" се формира от два гръцки корена и може да се преведе на руски като "поглед в далечината". Всъщност това оптично устройство е мощна зрителна тръба, предназначена за наблюдение на много отдалечени обекти - небесни тела. Създаден преди около четиристотин години, телескопът е своеобразен символ съвременна наука, олицетворяваща вечния стремеж на човечеството към знание. Гигантските телескопи и грандиозните обсерватории допринасят значително за развитието на цели области на науката, посветени на изучаването на структурата и законите на нашата Вселена. Днес обаче телескопът все по-често може да се намери не в научна обсерватория, а в обикновен градски апартамент, където живее обикновен любител астроном, който отива в ясни звездни нощи, за да се присъедини към спиращите дъха красоти на космоса.

Въпреки че има косвени доказателства, че оптичните устройства, предназначени за изследване на звездите, вече са били известни на някои древни цивилизации, официалната рождена дата на телескопа се счита за 1609 г. През тази година Галилео Галилей, експериментирайки с лещи за създаване на очила, намери комбинация, която осигурява многократно увеличение. Първата зрителна тръба, построена от учения, стана прародител на съвременните рефрактори и впоследствие получи името на телескопа.

Телескопът на Галилей беше оловна тръба с две лещи: плоско-изпъкнала, която служеше за обектив, и плоско-вдлъбната, която служеше за окуляр. Първият телескоп на Галилео предостави директно изображение и само трикратно увеличение, но по-късно ученият успя да създаде устройство, което приближи обектите до 30 пъти. С помощта на своя телескоп Галилей открива четири спътника на Юпитер, фазите на Венера, неравности (планини, долини, пукнатини, кратери) на повърхността на Луната, петна на Слънцето. Впоследствие дизайнът на Галилеевия телескоп е подобрен от Кеплер, който създава инструмент, предлагащ обърнато изображение, но с много по-голямо зрително поле и увеличение. Телескопът с леща беше допълнително подобрен: астрономите използваха за подобряване на качеството на изображението най-новите технологиипроизводство на стъкло, а също така увеличава фокусното разстояние на телескопите, което естествено води до увеличаване на техните физически размери (например в края на 18 век дължината на телескопа на Ян Хевелий достига 46 m).

През 17 век се появява и първият огледален телескоп. Този инструмент е изобретен от сър Исак Нютон, който, считайки хроматизма за фатален проблем с пречупващите телескопи, решава да тръгне в друга посока. През 1668 г., след много експерименти със сплави и техники за полиране на огледала, Нютон демонстрира първия огледален телескоп, който с дължина само 15 cm и диаметър 25 mm се представя точно толкова добре, колкото и дълъг рефракторен телескоп. Въпреки че изображението, създадено от първия телескоп на Нютон, беше слабо и недостатъчно ярко, впоследствие ученият успя значително да подобри характеристиките на устройството си.

В опит да подобрят дизайна на телескопа по такъв начин, че да постигнат възможно най-високо качество на изображението, учените са създали няколко оптични дизайна, които използват както лещи, така и огледала. Сред такива телескопи най-широко използвани са катадиоптричните системи на Нютон, Максутов-Касегрен и Шмид-Касегрен, които ще бъдат разгледани по-подробно по-долу.

Дизайн на телескоп

Телескопът е оптична система, която "грабва" малка площ от космоса, визуално приближавайки обектите, разположени в нея. Телескопът улавя лъчите на светлинния поток, успоредни на оптичната си ос, събира ги в една точка (фокус) и ги увеличава с помощта на леща или по-често система от лещи (окуляр), която едновременно преобразува разсейващата се светлина лъчи отново в паралел.

Според вида на елемента, използван за събиране на светлинните лъчи на фокус, всички съвременни потребителски телескопи се делят на лещовидни (рефрактори), огледални (рефлектори) и огледално-лещи (катадиоптрични). Възможностите на телескопите от всяка група са малко по-различни, следователно, за да избере оптималния оптичен инструмент за техните нужди, начинаещият любител астроном трябва да има някаква представа за неговото устройство.

Телескопи с лещи (рефрактори)

Следвайки своя прародител, създаден от Галилей, телескопите от тази група фокусират светлината с помощта на една или повече лещи, поради което се наричат ​​лещи или рефрактори.

Рефракторите имат редица предимства пред телескопите от други системи. По този начин затворената тръба на телескопа предотвратява проникването на прах и влага в тръбата, които имат отрицателен ефект върху полезни свойствателескоп. В допълнение, рефракторите са лесни за поддръжка и работа - позицията на техните лещи е фиксирана фабрично, което елиминира необходимостта потребителят да се настройва самостоятелно, тоест фина настройка. И накрая, телескопите с лещи нямат централно екраниране, което намалява количеството входяща светлина и води до изкривяване на дифракционната картина. Рефракторите осигуряват висок контраст и отлична разделителна способност на изображението за планетарни наблюдения. Телескопите от тази система обаче имат и недостатъци, основният от които е ефект, известен като хроматична аберация. Това възниква поради факта, че светлинните лъчи с различна дължина имат неравномерна конвергенция, т.е. фокусните точки за различни компоненти на спектъра ще бъдат разположени на различно разстояниеот пречупваща леща. Визуалната хроматична аберация се появява като цветни ореоли около ярки обекти. За отстраняване на този дефект трябва да се използват допълнителни лещи и оптични елементи от специални видове стъкло. Но самият дизайн на рефракторите включва най-малко две лещи, и четирите повърхности на които трябва да имат добре калибрирана кривина, да бъдат внимателно полирани и покрити с поне един антирефлексен слой. С други думи, добрият рефрактор е устройство, което е доста трудно за производство и следователно, като правило, много скъпо.

Огледални телескопи (рефлектори)

Телескопите от друга голяма група събират светлинен лъч с помощта на огледало, поради което се наричат ​​огледални телескопи, рефлектори. Най-популярният дизайн на рефлекторен телескоп е кръстен на неговия изобретател, Нютоновия телескоп.

Огледалото като елемент от оптичната система на рефлектора представлява вдлъбната параболична стъклена пластина, чиято лицева повърхност е покрита с отразяващ материал. Когато се използват сферични огледала в такива конструкции, светлината, отразена от тяхната повърхност, не се събира в една точка, образувайки леко замъглено петно ​​на фокус. В резултат на това изображението губи контраст, тоест възниква ефект, известен като сферична аберация.

Огледалата с параболична форма помагат за предотвратяване на влошаване на качеството на изображението. В лявата снимка светлината, отразена от сферични огледала, не се събира в една точка, което води до влошаване на остротата.В дясната снимка параболоидните огледала събират всички лъчи в една фокусна точка.

Светлината, влизаща в телескопа, удря огледало, което отразява лъчите нагоре. Светлината се отразява към фокусната точка от
плоско елипсовидно вторично огледало, фиксирано в центъра на тръбата под ъгъл от 45 градуса. Разбира се, самото вторично огледало не може да се види през окуляра, но то е пречка за светлинния поток и екранира светлината, което може да промени дифракционната картина и да доведе до лека загуба на контраст. Сред предимствата на рефлекторите е липсата на хроматизъм, тъй като лъчите на светлината, по силата на самия дизайн, се отразяват от стъклото, а не преминават през него. Освен това, в сравнение с рефракторите, огледалните телескопи са по-евтини за производство: дизайнът на рефлектора съдържа само две повърхности, които се нуждаят от полиране и специални покрития.

Катадиоптричните телескопи са оптични системи, които комбинират лещи и огледала. Тук са представени катадиоптрични телескопи Нютон, телескопи Шмид-Касегрен и Максутов-Касегрен.

Телескопи с огледални лещи от системата на Нютонсе различават от класическите представители на своя клас по наличието на коригираща леща по пътя на светлинния поток към фокусната точка, която, като същевременно поддържа компактни размерителескоп, ви позволява да постигнете по-голямо увеличение. Например, използването на 2x коригираща леща и физическа дължина на системата от 500 mm ще доведе до фокусно разстояние от 1000 mm. Такива рефлектори са много по-леки и по-компактни от "нормалните" нютонови телескопи със същото фокусно разстояние и освен това са лесни за използване.
работа, лесен за инсталиране и по-малко изложен на вятър. Позицията на коригиращата леща е фиксирана по време на производствения процес, но огледалата, както при стандартния Нютонов телескоп, трябва редовно да се регулират.

Оптични схеми Телескопи Шмид-Касегренвключват тънки асферични коригиращи пластини, които насочват светлината към основното вдлъбнато огледало, за да коригират сферичната аберация. След това светлинните лъчи попадат върху вторичното огледало, което от своя страна ги отразява надолу, насочвайки ги през отвора

в центъра на основното огледало. Директно зад основното огледало има окуляр или диагонално огледало. Фокусирането се извършва чрез преместване на основното огледало или окуляра. Основното предимство на телескопите с този дизайн е комбинацията от преносимост и голямо фокусно разстояние. Основният недостатък на телескопите Schmidt-Cassegrain е сравнително голямото вторично огледало, което намалява количеството светлина и може да причини известна загуба на контраст.

Телескопи Максутов-Касегренимат подобен дизайн. Подобно на системите на Schmidt-Cassegrain, тези модели коригират сферичната аберация с помощта на коректор, който вместо пластина на Schmidt използва дебела изпъкнало-вдлъбната леща (менискус). Преминавайки през вдлъбнатата страна на менискуса, светлината навлиза в първичното огледало, което я отразява до вторичното огледало (обикновено огледална област от изпъкналата страна на менискуса). Освен това, точно както в дизайна на Schmidt-Cassegrain, светлинните лъчи преминават през отвора в основното огледало и влизат в окуляра. Телескопите на системата Maksutov-Cassegrain са по-трудни за производство от моделите на Schmidt-Cassegrain, но използването на дебел менискус в оптичната схема увеличава теглото им.

Съвременни телескопи

Повечето съвременни телескопи са рефлектори.

В момента най-големите отразяващи телескопи в света са двата телескопа Keck, разположени в Хавай. Keck-I и Keck-II влязоха в експлоатация съответно през 1993 г. и 1996 г. и имат ефективен диаметър на огледалото от 9,8 м. Телескопите са разположени на една и съща платформа и могат да се използват заедно като интерферометър, давайки разделителна способност, съответстваща на диаметър на огледалото от 85 м.

Най-големият телескоп с твърдо огледало в света е Големият бинокулярен телескоп, разположен на планината Греъм (САЩ, Аризона). Диаметърът на двете огледала е 8,4 метра.

На 11 октомври 2005 г. е пуснат в експлоатация Южноафриканският голям телескоп в Южна Африка с главно огледало с размери 11 х 9,8 метра, състоящо се от 91 еднакви шестоъгълника.

Много голям Телескоп	Канарски телескоп	Телескоп Хоби Еберле	зодия Близнаци	SUBARU	СОЛ

радиотелескопи

До края на Великата отечествена война астрономическите изследвания се извършват само в оптичния диапазон с помощта на оптични телескопи. Но още по време на Втората световна война започват да се разработват радарни станции за нуждите на откриването на вражески самолети. След войната беше открито, че радарните станции за противовъздушна отбрана също откриват някои странни сигнали. Установено е, че тези сигнали идват от космоса. И така започна използването на радио устройства за изследване на Вселената. Такива устройства се наричат ​​радиотелескопи. С тяхна помощ откриват радиозвезди – квазари, така откриват реликтово лъчение, лъчение от Слънцето, центъра на галактиката и т.н. и т.н. Радиотелескопите са се превърнали в мощен инструмент за разбиране на Вселената. И много от тях са построени.

Първоначално това бяха малки параболични антени:

След това повече за кулите с настройки на азимута:

След това огромен, с ферми, въртящи се по релси:

Сектор, където част от параболоида на антената е монтиран директно на земята:

Радиотелескопите започнаха да се използват заедно, когато беше добавена общата мощност на отделните телескопи, което даде мощността и разделителната способност на по-голям телескоп:

Те започнаха да създават решетки от отделни телескопи,
което увеличи разделителната способност на системата:

В допълнение към параболичните антени започнаха да се правят решетъчни антени:

Космически радиотелескопи:

Най-големият радиотелескоп в света

Радиотелескопът, инсталиран в Аресибо, в момента е най-големият в света (от тези, които използват един отвор). Телескопът се използва за изследвания в областта на радиоастрономията, физиката на атмосферата и радарни наблюдения на обекти в Слънчевата система. Астрономическата обсерватория Аресибо се намира в Пуерто Рико, на 15 км от Аресибо, на надморска височина от 497 м. Изследванията се провеждат от университета Корнел в сътрудничество с Националната научна фондация.

Конструктивни характеристики: Рефлекторът на телескопа е разположен в естествена дупка и е покрит с 38778 перфорирани алуминиеви плочи (от 1 до 2 m), положени върху решетка от стоманени кабели. Антенопроводът е подвижен, окачен на 18 кабела от три кули. Обсерваторията разполага с предавател с мощност 0,5 MW за провеждане на изследвания по програмата за радарна астрономия. Изграждането на радиотелескопа започва през 1960 г. Първоначалната цел на телескопа е била да изследва йоносферата на Земята. Авторът на идеята за конструкцията е професорът от университета Корнел Уилям Гордън. Официалното откриване на обсерваторията Аресибо се състоя на 1 ноември 1963 г.

Излизането отвъд оптичния диапазон чрез радиоастрономия веднага повдигна въпроса за използването на други диапазони на електромагнитно излъчване. Най-общо можем да получим информация за космоса по два начина - чрез електромагнитно излъчване и корпускулярни потоци (потоци от елементарни частици). Има опити да се уловят и гравитационни вълни, но засега без успех.

Електромагнитното излъчване се разделя на:

радио вълни,

инфрачервено лъчение,

светлинен диапазон,

ултравиолетова радиация,

рентгеново лъчение,

гама лъчение.

Инфрачервеното (термично) и ултравиолетовото лъчение могат да бъдат отразени от обикновено огледало, затова се използват обикновени рефлекторни телескопи, но изображението се възприема от специални сензори, чувствителни към температурата и сензори за ултравиолетово лъчение.

Рентгеново и гама лъчение е друг въпрос. Рентгеновите и гама-телескопите са специални инструменти:

Астрономия и космонавтика.

Основният проблем на наблюдателната астрономия е земната атмосфера. Не е напълно прозрачен. Той се движи, включително поради топлина. Облаци и валежи са чести. В атмосферата има много прах, насекоми и т. н. Затова винаги е била мечта на астрономите да могат да поставят своите инструменти възможно най-високо. Колкото е възможно по-високо в планините, на самолети и балони. Но истинска революция в този проблем настъпи с изстрелването на изкуствен спътник на Земята от Съветския съюз. Почти веднага астрономите и астрофизиците се втурнаха да се възползват от възможността. На първо място, чрез изстрелване на космически сонди до Луната, Венера, Марс и отвъд, и отвъд.

Накратко за изследването на Луната от съветски учени е изложено на страницата, посветена на Луната.

Изследването на Слънчевата система с помощта на автоматични сонди е отделен въпрос. Тук представяме най-известните астрономически инструменти, изстреляни в орбита около Земята.

Хъбъл	Хершел	Чандра	МЪДЪР	Спектр-Р	нар

(източник http://grigam.narod.ru)

АСТРОНОМИЧЕСКИ ИНСТРУМЕНТИ

Астрономическите инструменти се използват от древни времена. С началото на развитието на селското стопанство, когато е необходимо да се планира земеделската работа. За да направите това, беше необходимо да се определят моментите на равноденствието и слънцестоенето. В същото време нуждите на номадското животновъдство изискват разработването на методи за ориентиране. И за това бяха изследвани звездите, тяхното движение. Движение на Слънцето и Луната. Пример за най-старата обсерватория е култово-астрономическата структура край Рязан. Равноденствията и слънцестоенията се записват от сянката от Слънцето и съвпадането й с определени стълбове.

Такива структури са построени навсякъде, където са се заселили първите фермери от Ария. Но такива древни структури като мегалитите на Стоунхендж са достигнали до нас по най-добрия възможен начин.

Древна астрономическа обсерватория Джантар-Мантар.

По принцип устройството на тези обсерватории е едно и също - принципът на наблюдение, тоест определяне на посоката от две точки. Тези точки обаче бяха насочени към хоризонта. Тоест древните обсерватории са изпълнявали задачите на календарното отчитане на дните.

Въпреки това, вече сред скотовъдците и особено с развитието на навигацията, има нужда от изучаване на самото небе. Така още в дните на древните източни деспотии (Шумер, Асирия, Вавилон, Египет) възникват принципите на систематизиране на небесните обекти. Възникват идеите за еклиптиката. Разделен е на 12 части. Формират се съзвездия и им се дават имена. И се строят обсерватории. Те практически не стигнаха до нас, но обсерваторията на Улугбек беше подобна на тях. Всъщност това е дъга, вкопана в земята, по която се определя положението на звездите.

Такъв инструмент обаче беше безполезен за моряците. Затова се появяват ръчните астрономически инструменти. От историята е известно, че през второто хилядолетие пр.н.е. Морските народи нападнаха Египет. Народите на морето са пеласгите, лелегите, етруските и други народи, принадлежащи към арийците на индоевропейците. Тоест нашите роднини-предци. Те свободно се разхождали из Средиземно и Черно море. И способността им да се ориентират, включително по Слънцето и звездите, е предадена на гърците.

Ето как се появиха: астрономически инструментиили инструменти: гномон, армиларна сфера, астролаб, квадрант, октант, секстант, хронометър...

Старинни астрономически инструменти
и инструменти за навигация

армиларна сфера	Астролабия		Гномон	Квадрант
Октант	секстант	морски хронометър	Морски компас	Универсален инструмент

армиларна сфераима колекция от кръгове, изобразяващи най-важните дъги небесна сфера. Има за цел да изобрази относителната позиция екватор, еклиптика, хоризонт и други кръгове.

Астролабия (от гръцките думи: άστρον - светило и λαμβάνω - вземам), планисфера, аналема- гониометричен снаряд, използван за астрономически и геодезически наблюдения. А. е използван от Хипарх за определяне на дължините и ширините на звездите. Състои се от пръстен, който е монтиран в равнината на еклиптиката, и пръстен, перпендикулярен на него, на който се измерва географската ширина на наблюдаваното светило, след насочване на диоптрите на инструмента към него. На хоризонтален кръг се отчита разликата в дължините между дадено светило и друго. В по-късни времена А. беше опростен, в него беше оставен само един кръг, с помощта на който навигаторите преброиха височината на звездите над хоризонта. Този кръг беше окачен на пръстен във вертикална равнина и с помощта на алидада, снабдена с диоптри, се наблюдаваха звезди, чиято височина беше измерена на крайник, към който впоследствие беше прикрепен нониус. По-късно започнаха да се използват телескопи вместо диоптри и, постепенно подобрявайки се, А. премина към нов тип инструмент - теодолит, който сега се използва във всички случаи, когато се изисква известна точност на измерване. В изкуството на геодезията A. все още продължава да се използва, където с достатъчно внимателно градиране ви позволява да измервате ъгли с точност до дъгови минути.

Гномон(древногръцки γνώμων - показалец) - най-старият астрономически инструмент, вертикален обект (стела, колона, стълб), който позволява определяне на ъгловата височина на слънцето по най-късата дължина на сянката му (по обяд).

Квадрант(лат. quadrans, -antis, от quadrare - правя четириъгълен) - астрономически инструмент за определяне на зенитните разстояния на светилата.

Октант(в морския бизнес - октан) - гониометричен астрономически инструмент. Октантната скала е 1/8 от кръга. Октантът е бил използван в морската астрономия; практически не се използва.

секстант(секстан) - навигационен измервателен уред, използва се за измерване на височината на звезда над хоризонта с целопределяне на географските координати на района, в който се прави измерване.

Квадрантът, октантът и секстантът се различават само в частта от кръга (съответно четвърта, осма и шеста). Освен това, това е същото устройство. Модерният секстант има оптичен мерник.

Астрономически компендиум е набор от малки инструменти за математически изчисления в един случай. Той предостави на потребителя много опции в готов формат. Комплектът не беше евтин и очевидно показваше богатството на собственика. Това сложно произведение е направено от Джеймс Кинуин за Робърт Деверьо, втори граф на Есекс (1567-1601), чиито ръце, герб и мото са гравирани от вътрешната страна на капака. Компендиумът включва пасажен инструмент за определяне на нощното време по звездите, списък с географски ширини, магнитен компас, списък на пристанища и пристанища, вечен календар и лунен индикатор. Компендиумът може да се използва за определяне на времето, височината на прилива в пристанищата, както и за календарни изчисления. Можем да кажем, че това е древен миникомпютър.

Оптични инструменти

Истинска революция в астрономията започва с изобретяването на оптичния пречупващ телескоп от Галилей. Думата "телескоп" се формира от два гръцки корена и може да се преведе на руски като "поглед в далечината". Всъщност това оптично устройство е мощна зрителна тръба, предназначена за наблюдение на много отдалечени обекти - небесни тела. Създаден преди около четиристотин години, телескопът е своеобразен символ на съвременната наука, олицетворяващ вечния стремеж на човечеството към знание. Гигантските телескопи и грандиозните обсерватории допринасят значително за развитието на цели области на науката, посветени на изучаването на структурата и законите на нашата Вселена. Днес обаче телескопът все по-често може да се намери не в научна обсерватория, а в обикновен градски апартамент, където живее обикновен любител астроном, който отива в ясни звездни нощи, за да се присъедини към спиращите дъха красоти на космоса.

Въпреки че има косвени доказателства, че оптичните устройства, предназначени за изследване на звездите, вече са били известни на някои древни цивилизации, официалната рождена дата на телескопа се счита за 1609 г. През тази година Галилео Галилей, експериментирайки с лещи за създаване на очила, намери комбинация, която осигурява многократно увеличение. Първата зрителна тръба, построена от учения, стана прародител на съвременните рефрактори и впоследствие получи името на телескопа.

Телескопът на Галилей беше оловна тръба с две лещи: плоско-изпъкнала, която служеше за обектив, и плоско-вдлъбната, която служеше за окуляр. Първият телескоп на Галилео предостави директно изображение и само трикратно увеличение, но по-късно ученият успя да създаде устройство, което приближи обектите до 30 пъти. С помощта на своя телескоп Галилей открива четири спътника на Юпитер, фазите на Венера, неравности (планини, долини, пукнатини, кратери) на повърхността на Луната, петна на Слънцето. Впоследствие дизайнът на Галилеевия телескоп е подобрен от Кеплер, който създава инструмент, предлагащ обърнато изображение, но с много по-голямо зрително поле и увеличение. Телескопът с леща беше допълнително подобрен: за да подобрят качеството на изображението, астрономите използваха най-новите технологии за производство на стъкло, а също така увеличиха фокусното разстояние на телескопите, което естествено доведе до увеличаване на техните физически размери (например в края от 18 век дължината на телескопа на Ян Хевелий достига 46 m).

През 17 век се появява и първият огледален телескоп. Този инструмент е изобретен от сър Исак Нютон, който, считайки хроматизма за фатален проблем с пречупващите телескопи, решава да тръгне в друга посока. През 1668 г., след много експерименти със сплави и техники за полиране на огледала, Нютон демонстрира първия огледален телескоп, който с дължина само 15 cm и диаметър 25 mm се представя точно толкова добре, колкото и дълъг рефракторен телескоп. Въпреки че изображението, създадено от първия телескоп на Нютон, беше слабо и недостатъчно ярко, впоследствие ученият успя значително да подобри характеристиките на устройството си.

В опит да подобрят дизайна на телескопа по такъв начин, че да постигнат възможно най-високо качество на изображението, учените са създали няколко оптични дизайна, които използват както лещи, така и огледала. Сред такива телескопи най-широко използвани са катадиоптричните системи на Нютон, Максутов-Касегрен и Шмид-Касегрен, които ще бъдат разгледани по-подробно по-долу.

Дизайн на телескоп

Телескопът е оптична система, която "грабва" малка площ от космоса, визуално приближавайки обектите, разположени в нея. Телескопът улавя лъчите на светлинния поток, успоредни на оптичната си ос, събира ги в една точка (фокус) и ги увеличава с помощта на леща или по-често система от лещи (окуляр), която едновременно преобразува разсейващата се светлина лъчи отново в паралел.

Според вида на елемента, използван за събиране на светлинните лъчи на фокус, всички съвременни потребителски телескопи се делят на лещовидни (рефрактори), огледални (рефлектори) и огледално-лещи (катадиоптрични). Възможностите на телескопите от всяка група са малко по-различни, следователно, за да избере оптималния оптичен инструмент за техните нужди, начинаещият любител астроном трябва да има някаква представа за неговото устройство.

Телескопи с лещи (рефрактори)

Следвайки своя прародител, създаден от Галилей, телескопите от тази група фокусират светлината с помощта на една или повече лещи, поради което се наричат ​​лещи или рефрактори.

Рефракторите имат редица предимства пред телескопите от други системи. По този начин затворената тръба на телескопа предотвратява проникването на прах и влага в тръбата, което има отрицателен ефект върху полезните свойства на телескопа. В допълнение, рефракторите са лесни за поддръжка и работа - позицията на техните лещи е фиксирана фабрично, което елиминира необходимостта потребителят да се настройва самостоятелно, тоест фина настройка. И накрая, телескопите с лещи нямат централно екраниране, което намалява количеството входяща светлина и води до изкривяване на дифракционната картина. Рефракторите осигуряват висок контраст и отлична разделителна способност на изображението за планетарни наблюдения. Телескопите от тази система обаче имат и недостатъци, основният от които е ефект, известен като хроматична аберация. Това възниква поради факта, че светлинните лъчи с различна дължина имат неравномерна конвергенция, т.е. точките на фокусиране за различните компоненти на спектъра ще бъдат на различни разстояния от пречупващата леща. Визуалната хроматична аберация се появява като цветни ореоли около ярки обекти. За отстраняване на този дефект трябва да се използват допълнителни лещи и оптични елементи от специални видове стъкло. Но самият дизайн на рефракторите включва най-малко две лещи, и четирите повърхности на които трябва да имат добре калибрирана кривина, да бъдат внимателно полирани и покрити с поне един антирефлексен слой. С други думи, добрият рефрактор е устройство, което е доста трудно за производство и следователно, като правило, много скъпо.

Огледални телескопи (рефлектори)

Телескопите от друга голяма група събират светлинен лъч с помощта на огледало, поради което се наричат ​​огледални телескопи, рефлектори. Най-популярният дизайн на рефлекторен телескоп е кръстен на неговия изобретател, Нютоновия телескоп.

Огледалото като елемент от оптичната система на рефлектора представлява вдлъбната параболична стъклена пластина, чиято лицева повърхност е покрита с отразяващ материал. Когато се използват сферични огледала в такива конструкции, светлината, отразена от тяхната повърхност, не се събира в една точка, образувайки леко замъглено петно ​​на фокус. В резултат на това изображението губи контраст, тоест възниква ефект, известен като сферична аберация.

Огледалата с параболична форма помагат за предотвратяване на влошаване на качеството на изображението. В лявата снимка светлината, отразена от сферични огледала, не се събира в една точка, което води до влошаване на остротата.В дясната снимка параболоидните огледала събират всички лъчи в една фокусна точка.

Светлината, влизаща в телескопа, удря огледало, което отразява лъчите нагоре. Светлината се отразява към фокусната точка от
плоско елипсовидно вторично огледало, фиксирано в центъра на тръбата под ъгъл от 45 градуса. Разбира се, самото вторично огледало не може да се види през окуляра, но то е пречка за светлинния поток и екранира светлината, което може да промени дифракционната картина и да доведе до лека загуба на контраст. Сред предимствата на рефлекторите е липсата на хроматизъм, тъй като лъчите на светлината, по силата на самия дизайн, се отразяват от стъклото, а не преминават през него. Освен това, в сравнение с рефракторите, огледалните телескопи са по-евтини за производство: дизайнът на рефлектора съдържа само две повърхности, които се нуждаят от полиране и специални покрития.

Катадиоптричните телескопи са оптични системи, които комбинират лещи и огледала. Тук са представени катадиоптрични телескопи Нютон, телескопи Шмид-Касегрен и Максутов-Касегрен.

Телескопи с огледални лещи от системата на Нютонсе различават от класическите представители на своя клас по наличието на коригираща леща по пътя на светлинния поток към фокусната точка, което при запазване на компактните размери на телескопа позволява постигане на по-голямо увеличение. Например, използването на 2x коригираща леща и физическа дължина на системата от 500 mm ще доведе до фокусно разстояние от 1000 mm. Такива рефлектори са много по-леки и по-компактни от "нормалните" нютонови телескопи със същото фокусно разстояние и освен това са лесни за използване.
работа, лесен за инсталиране и по-малко изложен на вятър. Позицията на коригиращата леща е фиксирана по време на производствения процес, но огледалата, както при стандартния Нютонов телескоп, трябва редовно да се регулират.

Оптични схеми Телескопи Шмид-Касегренвключват тънки асферични коригиращи пластини, които насочват светлината към основното вдлъбнато огледало, за да коригират сферичната аберация. След това светлинните лъчи попадат върху вторичното огледало, което от своя страна ги отразява надолу, насочвайки ги през отвора

в центъра на основното огледало. Директно зад основното огледало има окуляр или диагонално огледало. Фокусирането се извършва чрез преместване на основното огледало или окуляра. Основното предимство на телескопите с този дизайн е комбинацията от преносимост и голямо фокусно разстояние. Основният недостатък на телескопите Schmidt-Cassegrain е сравнително голямото вторично огледало, което намалява количеството светлина и може да причини известна загуба на контраст.

Телескопи Максутов-Касегренимат подобен дизайн. Подобно на системите на Schmidt-Cassegrain, тези модели коригират сферичната аберация с помощта на коректор, който вместо пластина на Schmidt използва дебела изпъкнало-вдлъбната леща (менискус). Преминавайки през вдлъбнатата страна на менискуса, светлината навлиза в първичното огледало, което я отразява до вторичното огледало (обикновено огледална област от изпъкналата страна на менискуса). Освен това, точно както в дизайна на Schmidt-Cassegrain, светлинните лъчи преминават през отвора в основното огледало и влизат в окуляра. Телескопите на системата Maksutov-Cassegrain са по-трудни за производство от моделите на Schmidt-Cassegrain, но използването на дебел менискус в оптичната схема увеличава теглото им.

Съвременни телескопи

Повечето съвременни телескопи са рефлектори.

В момента най-големите отразяващи телескопи в света са двата телескопа Keck, разположени в Хавай. Keck-I и Keck-II влязоха в експлоатация съответно през 1993 г. и 1996 г. и имат ефективен диаметър на огледалото от 9,8 м. Телескопите са разположени на една и съща платформа и могат да се използват заедно като интерферометър, давайки разделителна способност, съответстваща на диаметър на огледалото от 85 м.

Най-големият телескоп с твърдо огледало в света е Големият бинокулярен телескоп, разположен на планината Греъм (САЩ, Аризона). Диаметърът на двете огледала е 8,4 метра.

На 11 октомври 2005 г. е пуснат в експлоатация Южноафриканският голям телескоп в Южна Африка с главно огледало с размери 11 х 9,8 метра, състоящо се от 91 еднакви шестоъгълника.

Много голям Телескоп	Канарски телескоп	Телескоп Хоби Еберле	зодия Близнаци	SUBARU	СОЛ

радиотелескопи

До края на Великата отечествена война астрономическите изследвания се извършват само в оптичния диапазон с помощта на оптични телескопи. Но още по време на Втората световна война започват да се разработват радарни станции за нуждите на откриването на вражески самолети. След войната беше открито, че радарните станции за противовъздушна отбрана също откриват някои странни сигнали. Установено е, че тези сигнали идват от космоса. И така започна използването на радио устройства за изследване на Вселената. Такива устройства се наричат ​​радиотелескопи. С тяхна помощ откриват радиозвезди – квазари, така откриват реликтово лъчение, лъчение от Слънцето, центъра на галактиката и т.н. и т.н. Радиотелескопите са се превърнали в мощен инструмент за разбиране на Вселената. И много от тях са построени.

Първоначално това бяха малки параболични антени:

След това повече за кулите с настройки на азимута:

След това огромен, с ферми, въртящи се по релси:

Сектор, където част от параболоида на антената е монтиран директно на земята:

Радиотелескопите започнаха да се използват заедно, когато беше добавена общата мощност на отделните телескопи, което даде мощността и разделителната способност на по-голям телескоп:

Те започнаха да създават решетки от отделни телескопи,
което увеличи разделителната способност на системата:

В допълнение към параболичните антени започнаха да се правят решетъчни антени:

Космически радиотелескопи:

Най-големият радиотелескоп в света

Радиотелескопът, инсталиран в Аресибо, в момента е най-големият в света (от тези, които използват един отвор). Телескопът се използва за изследвания в областта на радиоастрономията, физиката на атмосферата и радарни наблюдения на обекти в Слънчевата система. Астрономическата обсерватория Аресибо се намира в Пуерто Рико, на 15 км от Аресибо, на надморска височина от 497 м. Изследванията се провеждат от университета Корнел в сътрудничество с Националната научна фондация.

Конструктивни характеристики: Рефлекторът на телескопа е разположен в естествена дупка и е покрит с 38778 перфорирани алуминиеви плочи (от 1 до 2 m), положени върху решетка от стоманени кабели. Антенопроводът е подвижен, окачен на 18 кабела от три кули. Обсерваторията разполага с предавател с мощност 0,5 MW за провеждане на изследвания по програмата за радарна астрономия. Изграждането на радиотелескопа започва през 1960 г. Първоначалната цел на телескопа е била да изследва йоносферата на Земята. Авторът на идеята за конструкцията е професорът от университета Корнел Уилям Гордън. Официалното откриване на обсерваторията Аресибо се състоя на 1 ноември 1963 г.

Излизането отвъд оптичния диапазон чрез радиоастрономия веднага повдигна въпроса за използването на други диапазони на електромагнитно излъчване. Най-общо можем да получим информация за космоса по два начина - чрез електромагнитно излъчване и корпускулярни потоци (потоци от елементарни частици). Има опити да се уловят и гравитационни вълни, но засега без успех.

Електромагнитното излъчване се разделя на:

радио вълни,

инфрачервено лъчение,

светлинен диапазон,

ултравиолетова радиация,

рентгеново лъчение,

гама лъчение.

Инфрачервеното (термично) и ултравиолетовото лъчение могат да бъдат отразени от обикновено огледало, затова се използват обикновени рефлекторни телескопи, но изображението се възприема от специални сензори, чувствителни към температурата и сензори за ултравиолетово лъчение.

Рентгеново и гама лъчение е друг въпрос. Рентгеновите и гама-телескопите са специални инструменти:

Астрономия и космонавтика.

Основният проблем на наблюдателната астрономия е земната атмосфера. Не е напълно прозрачен. Той се движи, включително поради топлина. Облаци и валежи са чести. В атмосферата има много прах, насекоми и т. н. Затова винаги е била мечта на астрономите да могат да поставят своите инструменти възможно най-високо. Колкото е възможно по-високо в планините, на самолети и балони. Но истинска революция в този проблем настъпи с изстрелването на изкуствен спътник на Земята от Съветския съюз. Почти веднага астрономите и астрофизиците се втурнаха да се възползват от възможността. На първо място, чрез изстрелване на космически сонди до Луната, Венера, Марс и отвъд, и отвъд.

Накратко за изследването на Луната от съветски учени е изложено на страницата, посветена на Луната.

Изследването на Слънчевата система с помощта на автоматични сонди е отделен въпрос. Тук представяме най-известните астрономически инструменти, изстреляни в орбита около Земята.

Хъбъл	Хершел	Чандра	МЪДЪР	Спектр-Р	нар

(източник http://grigam.narod.ru)