Geografijoje naudojami astronominiai instrumentai. Seniausi astronominiai instrumentai

Dangaus kūnai žmones domino nuo neatmenamų laikų. Dar prieš revoliucinius Galilėjaus ir Koperniko atradimus astronomai ne kartą bandė išsiaiškinti planetų ir žvaigždžių judėjimo modelius bei dėsnius ir tam naudojo specialias priemones.
Senovės astronomų įrankiai buvo tokie sudėtingi, kad šiuolaikiniams mokslininkams prireikė metų, kol išsiaiškino, kaip juos naudoti.

1. Kalendorius iš Warren Field
Nors keistos įdubos Warren Field buvo aptiktos iš oro dar 1976 m., tik 2004 m. buvo nustatyta, kad tai senovinis mėnulio kalendorius. Mokslininkų teigimu, rastas kalendorius yra maždaug 10 000 metų senumo.
Atrodo, kad 12 įdubų, išdėstytų 54 metrų lanku. Kiekviena skylė sinchronizuojama su mėnulio mėnesiu kalendoriuje ir koreguojama pagal mėnulio fazę.
Stebina ir tai, kad Warren Field kalendorius, pastatytas 6000 metų prieš Stounhendžą, yra orientuotas į saulėtekio tašką žiemos saulėgrįžoje.

2. Sekstantas Al-Khujandi tapyboje
Informacijos apie Abu Mahmudą Hamidą ibn al-Khidr al-Khujandi yra labai mažai, išskyrus tai, kad jis buvo matematikas ir astronomas, gyvenęs šiuolaikinio Afganistano, Turkmėnistano ir Uzbekistano teritorijoje. Taip pat žinoma, kad jis sukūrė vieną didžiausių astronominių instrumentų IX ir 10 amžiuje.
Jo sekstantas buvo pagamintas kaip freska, esanti 60 laipsnių lanku tarp dviejų vidaus sienos pastatas. Šis didžiulis 43 metrų lankas buvo padalintas į laipsnius. Be to, kiekvienas laipsnis buvo padalintas į 360 dalių juvelyriniu tikslumu, todėl freska buvo stulbinančiai tikslus saulės kalendorius.
Virš Al-Khujandi lanko buvo kupolo formos lubos su skyle viduryje, pro kurią saulės spinduliai krito ant senovinio sekstanto.

3. Volvelles ir Zodiako žmogus
XIV amžiaus sandūroje Europoje mokslininkai ir gydytojai naudojo gana keistą astronominių instrumentų įvairovę – volvelą. Jie atrodė kaip keli apvalūs pergamento lakštai su skylute centre, sukrauti vienas ant kito.
Tai leido perkelti apskritimus, kad būtų galima apskaičiuoti visus reikiamus duomenis – nuo mėnulio fazių iki saulės padėties zodiake. Archajiškas įtaisas, be pagrindinės funkcijos, buvo ir statuso simbolis – volvelę įsigyti galėjo tik patys turtingiausi žmonės.
Viduramžių gydytojai taip pat tikėjo, kad kiekvieną žmogaus kūno dalį valdo savas žvaigždynas. Pavyzdžiui, Avinas buvo atsakingas už galvą, o Skorpionas – už lytinius organus. Todėl diagnozei gydytojai naudojo volelius, kad apskaičiuotų dabartinę mėnulio ir saulės padėtį.
Deja, volveliai buvo gana trapūs, todėl išliko labai mažai šių senovinių astronominių instrumentų.

4 Senovinis saulės laikrodis
Šiandien saulės laikrodis naudojamas tik sodo vejai papuošti. Tačiau kažkada jie buvo būtini norint sekti laiką ir Saulės judėjimą danguje. Vienas iš seniausių saulės laikrodžių buvo rastas Karalių slėnyje Egipte.
Jie datuojami 1550–1070 m. pr. Kr. ir vaizduoja apvalų kalkakmenio gabalą su nupieštu puslankiu (suskirstytu į 12 sektorių) ir viduryje esančia skylute, į kurią buvo įkištas strypas, metantis šešėlį.
Netrukus po Egipto saulės laikrodžio atradimo, panašūs buvo ir Ukrainoje. Jie buvo palaidoti su žmogumi, kuris mirė prieš 3200–3300 metų. Ukrainiečių laikrodžių dėka mokslininkai sužinojo, kad Zrubno civilizacija turėjo geometrijos žinių ir sugebėjo apskaičiuoti platumą ir ilgumą.

5. Dangaus diskas iš Nebros
„Dangaus diskas iš Nebros“, pavadintas Vokietijos miesto, kuriame jis buvo atrastas 1999 m., vardu, yra seniausias kada nors žmogaus rasto kosmoso vaizdas. Diskas buvo palaidotas šalia kalto, dviejų kirvių, dviejų kardų ir dviejų pašto tvarsčių maždaug prieš 3600 metų.
Bronziniame diske, padengtame patinos sluoksniu, buvo auksiniai intarpai, vaizduojantys Saulę, Mėnulį ir žvaigždes iš Oriono, Andromedos ir Kasiopėjos žvaigždynų. Niekas nežino, kas padarė diską, tačiau žvaigždžių išsidėstymas rodo, kad kūrėjai buvo toje pačioje platumoje kaip ir Nebra.

6. Chanquillo astronomijos kompleksas
Senovės Chanquillo astronomijos observatorija Peru yra tokia sudėtinga, kad jos tikroji paskirtis buvo atrasta tik 2007 m., naudojant kompiuterinę programą, skirtą saulės kolektoriams išlyginti.
13 komplekso bokštų pastatyti tiesia linija 300 metrų ilgio palei kalvą. Iš pradžių mokslininkai manė, kad Chanquillo yra įtvirtinimas, tačiau fortui tai buvo neįtikėtinai bloga vieta, nes neturėjo nei gynybinių pranašumų, nei begantis vanduo, nėra maisto šaltinių.
Bet tada archeologai suprato, kad vienas iš bokštų žiūri į saulėtekio tašką vasaros saulėgrįžos metu, o kitas į saulėtekio tašką žiemos saulėgrįžos metu. Pastatyti maždaug prieš 2300 metų, bokštai yra seniausia saulės observatorija Amerikoje. Pagal šį senovinį kalendorių vis dar galima nustatyti metų dieną su daugiausia dviejų dienų paklaida.
Deja, didžiulis saulės kalendorius iš Chanquillo yra vienintelis šio komplekso statytojų civilizacijos pėdsakas, ankstesnis už inkus daugiau nei 1000 metų.

7. Hyginus Star atlasas
Higino žvaigždžių atlasas, dar žinomas kaip Poetica Astronomica, buvo vienas pirmųjų kūrinių, kuriuose pavaizduoti žvaigždynai. Nors dėl atlaso autorystės ginčijamasi, kartais jis priskiriamas Gajui Juliui Higinui (romėnų rašytojas, 64 m. pr. Kr. – 17 m. po Kr.). Kiti teigia, kad darbas turi panašumų su Ptolemėjo kūriniais.
Bet kuriuo atveju, kai 1482 m. buvo pakartotinai išleista „Poetica Astronomica“, tai buvo pirmasis spausdintas kūrinys, kuriame buvo parodyti žvaigždynai ir su jais susiję mitai.
Kituose atlasuose buvo pateikta konkretesnė matematinė informacija, kurią būtų galima panaudoti navigacijai, o „Poetica Astronomica“ buvo fantastiškesnė, literatūrinė žvaigždžių ir jų istorijos interpretacija.

8. Dangaus gaublys
Dangaus gaublys atsirado net tada, kai astronomai tikėjo, kad žvaigždės danguje juda aplink Žemę. Dangaus gaublius, kurie buvo sukurti šiai dangaus sferai pavaizduoti, pradėjo kurti senovės graikai, o pirmąjį į šiuolaikinius gaublius panašios formos gaublį sukūrė vokiečių mokslininkas Johannesas Schöneris.
Šiuo metu išlikę tik du Schönerio dangaus gaubliai, kurie yra tikri meno kūriniai, vaizduojantys žvaigždynus naktiniame danguje. Seniausias išlikęs dangaus gaublio pavyzdys datuojamas maždaug 370 m. pr. Kr.

9. Armiliarinė sfera
Armiliarinė sfera – astronominis instrumentas, kurio centrinį tašką supa keli žiedai – buvo tolimas dangaus gaublio giminaitis.
Buvo dviejų skirtingų tipų sferos – stebėjimo ir demonstravimo. Pirmasis iš mokslininkų, naudojusių tokias sferas, buvo Ptolemėjas.
Šiuo įrankiu buvo galima nustatyti dangaus kūnų pusiaujo arba ekliptikos koordinates. Kartu su astrolabija armiliarinę sferą jūreiviai naudojo navigacijai daugelį amžių.

10. El Caracol, Chichen Itza
El Caracol observatorija Chichen Itzoje buvo pastatyta 415–455 m. Observatorija buvo labai neįprasta – nors dauguma astronominių instrumentų buvo pritaikyti stebėti žvaigždžių ar Saulės judėjimą, El Caracol (išvertus kaip „sraigė“) buvo pastatytas stebėti Veneros judėjimą.
Majams Venera buvo šventa – tiesiogine prasme viskas jų religijoje buvo pagrįsta šios planetos kultu. El Caracol buvo ne tik observatorija, bet ir dievo Quetzalcoatl šventykla.

Astrolabė.

I. Niutono veidrodinis teleskopas (atšvaitas).

Teleskopas I. Kepleris.

Milžiniškas teleskopas J. Hevelius.

Kvadrantas dangaus kūnų aukščiui nustatyti.

V. Herschel 40 pėdų atspindintis teleskopas.

Krymo astrofizinės observatorijos atspindintis teleskopas, kurio veidrodžio skersmuo yra 2,6 m.

Visa astronomijos istorija yra susijusi su naujų instrumentų, leidžiančių padidinti stebėjimų tikslumą, sukūrimu, galimybe atlikti dangaus kūnų tyrimus elektromagnetinės spinduliuotės diapazonuose (žr. Dangaus kūnų elektromagnetinė spinduliuotė), kurie yra nepasiekiami. plika žmogaus akimi.

Pirmieji senovėje atsirado goniometriniai instrumentai. Seniausias iš jų yra gnomonas – vertikalus strypas, metantis saulės šešėlį į horizontalią plokštumą. Žinant gnomono ir šešėlio ilgį, galima nustatyti Saulės aukštį virš horizonto.

Kvadrantai taip pat priklauso seniesiems goniometriniams instrumentams. Paprasčiausia kvadrantas yra plokščia lenta, suformuota kaip apskritimo ketvirtis, padalytas į laipsnius. Judanti liniuotė su dviem dioptrijomis sukasi aplink jos centrą.

Senovės astronomijoje buvo plačiai paplitusios armiliarinės sferos – dangaus sferos modeliai su savo Pagrindiniai klausimai ir apskritimai: ašigaliai ir pasaulio ašis, dienovidinis, horizontas, dangaus pusiaujas ir ekliptika. XVI amžiaus pabaigoje. geriausius astronominius instrumentus pagal tikslumą ir eleganciją pagamino danų astronomas T. Brahe. Jo armiliarinės sferos buvo pritaikytos matuoti šviestuvų horizontaliąsias ir pusiaujo koordinates.

Radikalus astronominių stebėjimų metodų pasikeitimas įvyko 1609 m., kai italų mokslininkas G. Galileo teleskopu apžiūrėjo dangų ir atliko pirmuosius teleskopinius stebėjimus. Tobulinant refrakcinių teleskopų su objektyvais konstrukcijas, didelis nuopelnas priklauso I. Kepleriui.

Pirmieji teleskopai dar buvo itin netobuli, jie davė neryškų vaizdą, nuspalvintą vaivorykštės aureolės.

Jie bandė atsikratyti trūkumų padidindami teleskopų ilgį. Tačiau efektyviausi ir patogiausi buvo achromatiniai refrakciniai teleskopai, kuriuos 1758 metais pradėjo gaminti D. Dollondas Anglijoje.

Fotografiniams stebėjimams naudojami astrografai.

Astrofiziniams tyrimams reikalingi teleskopai su specialiais prietaisais, skirtais spektriniams (objektyviosios prizmės, astrospektrografo), fotometriniams (astrofotometras), poliarimetriniams ir kitiems stebėjimams.

Sukurti instrumentai, leidžiantys stebėti dangaus kūnus įvairiuose elektromagnetinės spinduliuotės diapazonuose, įskaitant ir nematomą diapazoną. Tai radijo teleskopai ir radijo interferometrai, taip pat instrumentai, naudojami rentgeno astronomijoje, gama spindulių astronomijoje ir infraraudonųjų spindulių astronomijoje.

Kai kuriems astronominiams objektams stebėti buvo sukurtos specialios prietaisų konstrukcijos. Tai saulės teleskopas, koronografas (Saulės vainiko stebėjimui), kometų detektorius, meteorų patrulis, palydovinė fotokamera (palydovų fotografavimui) ir daugelis kitų.

Svarbi priemonė, reikalinga stebėjimams, yra astronominis laikrodis.

Apdorojant astronominių stebėjimų rezultatus naudojami superkompiuteriai.

Žymiai praturtino mūsų supratimą apie Visatos radijo astronomiją, kuri atsirado 30-ųjų pradžioje. mūsų šimtmetis. 1943 metais sovietų mokslininkai L. I. Mandelštamas ir N. D. Papaleksi teoriškai pagrindė Mėnulio radaro galimybę. Žmogaus siunčiamos radijo bangos pasiekė mėnulį ir, atsispindėjusios nuo jo, grįžo į žemę. 50-ieji 20 amžiaus - neįprastai spartaus radijo astronomijos vystymosi laikotarpis. Kiekvienais metais radijo bangos iš kosmoso atnešdavo naujos nuostabios informacijos apie dangaus kūnų prigimtį.

Šiandien radijo astronomija naudoja jautriausius imtuvus ir didžiausias antenas. Radijo teleskopai prasiskverbė į tokias erdvės gelmes, kurios iki šiol tebėra nepasiekiamos įprastiems optiniams teleskopams. Prieš žmogų atsivėrė radijo kosmosas – Visatos paveikslas radijo bangomis.

Astronomijos observatorijose įrengiami stebėjimams skirti astronominiai instrumentai. Observatorijų statybai parenkamos vietos su geru astronominiu klimatu, kur pakankamai daug naktų su giedru dangumi, kur atmosferos sąlygos palankios gauti gerus dangaus kūnų vaizdus teleskopuose.

Žemės atmosfera labai trukdo astronominiams stebėjimams. Nuolatinis oro masių judėjimas neryškina ir gadina dangaus kūnų vaizdą, todėl antžeminėmis sąlygomis būtina naudoti riboto didinimo teleskopus (paprastai ne daugiau kaip kelis šimtus kartų). Dėl ultravioletinių ir daugumos infraraudonųjų bangų ilgių žemės atmosferos sugerties prarandama daug informacijos apie objektus, kurie yra šios spinduliuotės šaltiniai.

Kalnuose oras švaresnis, ramesnis, todėl ir sąlygos tyrinėti Visatą ten palankesnės. Dėl šios priežasties nuo XIX amžiaus pabaigos. visos pagrindinės astronomijos observatorijos buvo pastatytos kalnų viršūnėse arba aukštose plynaukštėse. 1870 metais prancūzų tyrinėtojas P. Jansenas Saulei stebėjo balioną. Tokie stebėjimai atliekami mūsų laikais. 1946 metais grupė amerikiečių mokslininkų sumontavo ant raketos spektrografą ir nusiuntė jį į viršutinius atmosferos sluoksnius į maždaug 200 km aukštį. Kitas transatmosferinių stebėjimų žingsnis buvo orbitinių astronominių observatorijų (OAO) sukūrimas ant dirbtinių žemės palydovų. Tokios observatorijos buvo sovietinės Saliuto orbitinės stotys. Šiuo metu veikia Hablo kosminis teleskopas.

Orbitinės astronomijos observatorijos skirtingi tipai ir paskyrimai yra tvirtai nusistovėję praktikoje šiuolaikiniai tyrimai kosmosas.

Pabandykite įsivaizduoti save kaip senovinį visatos stebėtoją, visiškai neturintį jokių įrankių. Kiek šiuo atveju galima pamatyti danguje?

Dieną dėmesį patrauks Saulės judėjimas, jos kilimas, kilimas į maksimalų aukštį ir lėtas nusileidimas į horizontą. Jei tokie stebėjimai kartojasi diena iš dienos, nesunkiai galima pastebėti, kad saulėtekio ir saulėlydžio taškai bei didžiausias Saulės kampinis aukštis virš horizonto nuolat kinta. Ilgai stebint visus šiuos pokyčius, galima pastebėti metinį ciklą – kalendoriaus chronologijos pagrindą.

Naktį dangus yra daug turtingesnis tiek objektų, tiek įvykių. Akis nesunkiai atskiria žvaigždynų raštus, nevienodą žvaigždžių ryškumą ir spalvą, laipsnišką žvaigždėto dangaus išvaizdos kaitą per metus. Mėnulis ypatingą dėmesį patrauks savo išorinės formos kintamumu, pilkšvomis nuolatinėmis dėmėmis paviršiuje ir labai sudėtingu judėjimu žvaigždžių fone. Mažiau pastebimos, bet neabejotinai patrauklios yra planetos – šios klajojančios nemirksinčios ryškios „žvaigždės“, kartais apibūdinančios paslaptingas kilpas žvaigždžių fone.

Ramų, įprastą naktinio dangaus vaizdą gali sutrikdyti „naujos“ ryškios nepažįstamos žvaigždės blyksnis, uodegos kometos ar ryškaus ugnies kamuolio pasirodymas arba, galiausiai, „žvaigždžių kritimas“. Visi šie įvykiai neabejotinai sukėlė senovės stebėtojų susidomėjimą, tačiau jie neturėjo nė menkiausio supratimo apie jų tikrąsias priežastis. Iš pradžių reikėjo apsispręsti daugiau paprasta užduotis- pastebėti dangaus reiškinių cikliškumą ir remiantis šiais dangaus ciklais sukurti pirmuosius kalendorius.

Matyt, pirmieji tai padarė Egipto žyniai, kai maždaug 6000 metų prieš mūsų dienas pastebėjo, kad ankstyvą rytą Sirijaus pasirodymas aušros spinduliuose sutampa su Nilo potvyniu. Tam nereikėjo jokių astronominių instrumentų – reikėjo tik didelio stebėjimo. Tačiau metų trukmės vertinimo klaida taip pat buvo didelė – pirmame Egipto saulės kalendoriuje buvo 360 dienų per metus.

Ryžiai. 1. Paprasčiausias gnomonas.

Praktikos poreikiai privertė senovės astronomus tobulinti kalendorių, patikslinti metų trukmę. Taip pat reikėjo suprasti sudėtingą Mėnulio judėjimą – be to laiko Mėnulyje apskaičiuoti būtų neįmanoma. Reikėjo išsiaiškinti planetų judėjimo ypatybes ir sudaryti pirmuosius žvaigždžių katalogus. Visos aukščiau išvardytos užduotys apima kampo matavimai danguje – skaitinės charakteristikos to, kas iki šiol buvo aprašyta tik žodžiais. Taigi atsirado poreikis goniometriniams astronominiams instrumentams.

Seniausias iš jų gnomonas (1 pav.). Paprasčiausia forma tai vertikalus strypas, metantis šešėlį ant horizontalios plokštumos. Žinodami gnomono ilgį L ir išmatuoti ilgį aš šešėlį, kurį jis meta, galite rasti kampinį aukštį h Saulės virš horizonto pagal šiuolaikinę formulę:

Senoliai gnomonais matavo Saulės vidurdienio aukštį įvairiomis metų dienomis, o svarbiausia – saulėgrįžos dienomis, kai šis aukštis pasiekia kraštutines reikšmes. Tebūna vasaros saulėgrįžos vidurdienio Saulės aukštis H, ir per žiemos saulėgrįžą h. Tada kampas? tarp dangaus pusiaujo ir ekliptikos yra

ir dangaus pusiaujo plokštumos pokrypis į horizontą, lygus 90 ° -?, kur? - stebėjimo vietos platuma, apskaičiuota pagal formulę

Kita vertus, atidžiai stebint vidurdienio šešėlio ilgį galima gana tiksliai pastebėti, kada jis tampa ilgiausias ar trumpiausias, tai yra, kitaip tariant, fiksuoti saulėgrįžos dienas, taigi ir metų ilgį. Iš čia nesunku apskaičiuoti saulėgrįžų datas.

Taigi, nepaisant savo paprastumo, gnomonas leidžia išmatuoti astronomijoje labai svarbius kiekius. Šie matavimai bus tikslesni, tuo didesnis gnomonas ir tuo ilgesnis (ceteris paribus) jo metamas šešėlis. Kadangi gnomono metamo šešėlio galas nėra aiškiai apibrėžtas (dėl pusumbros), ant kai kurių senovinių gnomonų yra vertikali plokštė su mažu apvali skylė. Saulės spinduliai, eidami pro šią skylę, horizontalioje plokštumoje sukūrė aiškų saulės spindesį, nuo kurio buvo matuojamas atstumas iki gnomono pagrindo.

Jau tūkstantį metų prieš mūsų erą Egipte buvo pastatytas gnomonas 117 romėnų pėdų aukščio obelisko pavidalu. Valdant imperatoriui Augustui, gnomonas buvo nugabentas į Romą, sumontuotas Marso lauke ir jo pagalba nustatytas vidurdienio momentas. Pekino observatorijoje XIII a. e. buvo sumontuotas gnomonas, kurio aukštis 13 m, o garsus uzbekų astronomas Ulugbekas (XV a.) naudojo gnomoną, kai kurių šaltinių teigimu, 55 m. Aukščiausias gnomonas XV amžiuje dirbo Florencijos katedros kupole. Kartu su katedros pastatu jo aukštis siekė 90 m.

Astronominė lazda taip pat priklauso seniausiems goniometriniams instrumentams (2 pav.).

Ryžiai. 2. Astronominis štabas (viršuje kairėje) ir triquetra (dešinėje). Apačioje kairėje yra brėžinys, paaiškinantis astronominės lazdos veikimo principą.

Išilgai diplomuoto valdovo AB judantis bėgis perkeltas CD, kurių galuose kartais sutvirtindavo nedidelius strypus – taikiklius. Kai kuriais atvejais taikiklis su skylute buvo kitame liniuotės gale AB,į kurį stebėtojas nukreipė akį (taškas A). Pagal judamojo bėgio padėtį stebėtojo akies atžvilgiu būtų galima spręsti apie šviestuvo aukštį virš horizonto arba kampą tarp dviejų žvaigždžių krypčių.

Senovės graikų astronomai naudojo vadinamąjį triketromas, susidedanti iš trijų tarpusavyje sujungtų liniuočių (2 pav.). Į vertikalią fiksuotą liniuotę AB prie vyrių pritvirtintos liniuotės saulė ir AS. Ant pirmojo iš jų pritvirtinti du vaizdo ieškikliai arba dioptrija. m ir P. Stebėtojas vadovauja valdovui saulė ant žvaigždės, kad žvaigždė būtų matoma vienu metu per abi dioptrijas. Tada, laikydamas liniuotę saulėšioje pozicijoje jai taikoma liniuotė AC kad atstumas VA ir saulė buvo lygūs vienas kitam. Tai buvo lengva padaryti, nes visi trys valdovai, sudarę triketrą, turėjo to paties masto padalijimą. Šioje skalėje matuojant stygos ilgį AU, Tada stebėtojas, naudodamas specialias lenteles, nustatė kampą abc, tai yra žvaigždės zenito atstumas.

Ryžiai. 3. Senovinis kvadrantas.

Tiek astronominis personalas, tiek triketra negalėjo užtikrinti didelio matavimų tikslumo, todėl jiems dažnai buvo teikiama pirmenybė kvadrantų- goniometriniai instrumentai, pasiekę aukštą tobulumo laipsnį iki viduramžių pabaigos. Paprasčiausioje versijoje (3 pav.) kvadrantas yra plokščia lenta, sudaryta iš graduoto apskritimo ketvirčio. Iš šio apskritimo aplink centrą sukasi judama dvi dioptrijas turinti liniuotė (kartais liniuotė buvo pakeista vamzdeliu). Jei kvadranto plokštuma yra vertikali, tada nesunku išmatuoti žvaigždės aukštį virš horizonto pagal vamzdžio ar matymo linijos, nukreiptos į šviestuvą, padėtį. Tais atvejais, kai vietoj ketvirčio buvo naudojama šeštoji apskritimo dalis, instrumentas buvo vadinamas sekstantas o jei aštunta dalis - oktantas. Kaip ir kitais atvejais, kuo didesnis kvadrantas ar sekstantas, tuo tikslesnis jo gradavimas ir įrengimas vertikalioje plokštumoje, tuo tikslesnius matavimus galima atlikti. Siekiant užtikrinti stabilumą ir tvirtumą, ant vertikalių sienų buvo sutvirtinti dideli kvadrantai. Tokie sieniniai kvadrantai buvo laikomi geriausiais goniometriniais instrumentais dar XVIII amžiuje.

To paties tipo instrumentas kaip ir kvadrantas astrolabija arba astronominis žiedas (4 pav.). Metalinis apskritimas, padalintas į laipsnius, yra pakabintas nuo tam tikros atramos žiedu. A. Astrolabijos centre yra alidada – besisukanti dviejų dioptrijų liniuotė. Pagal alidadės padėtį, nukreiptą į šviestuvą, nesunkiai apskaičiuojamas jo kampinis aukštis.

Ryžiai. 4. Senovinė (dešinėje) ir savadarbė astrolabija.

Dažnai senovės astronomai turėjo matuoti ne šviestuvų aukštį, o kampus tarp krypčių į du šviestuvus, pavyzdžiui, į planetą ir vieną iš žvaigždžių). Tam labai patogus buvo universalus kvadrantas (5a pav.). Šiame instrumente buvo du vamzdeliai – dioptrijos, iš kurių vienas ( AC) tvirtai pritvirtintas prie kvadranto lanko, o antrasis (saulė) sukasi aplink jo centrą. Pagrindinis universalaus kvadranto bruožas yra jo trikojis, su kuriuo kvadrantą galima užfiksuoti bet kurioje padėtyje. Matuojant kampinį atstumą nuo žvaigždės iki planetos, fiksuota dioptrija buvo nukreipta į žvaigždę, o judanti dioptrija – į planetą. Skaitymas kvadranto skalėje davė norimą kampą.

Paplitęs senovės astronomijoje armiliarinės sferos, arba armillos (56 pav.). Iš esmės tai buvo dangaus sferos modeliai su svarbiausiais jos taškais ir apskritimais – ašigaliais ir pasaulio ašimi, dienovidiniu, horizontu, dangaus pusiauju ir ekliptika. Neretai armilos buvo papildytos mažais apskritimais – dangaus paralelėmis ir kitomis detalėmis. Beveik visi apskritimai buvo sugraduoti ir pati sfera galėjo suktis aplink pasaulio ašį. Daugeliu atvejų dienovidinis taip pat buvo mobilus – pasaulio ašies polinkis galėjo būti keičiamas atsižvelgiant į geografinę vietos platumą.

Ryžiai. 5a. Universalus kvadrantas.

Iš visų senovinių astronominių instrumentų armilla pasirodė esanti patvariausia. Šiuos dangaus sferos modelius vis dar galima įsigyti vaizdinės pagalbos parduotuvėse ir įvairiais tikslais naudojami astronomijos pamokose. Mažas armilas naudojo ir senovės astronomai. Kalbant apie dideles armilas, jos buvo pritaikytos kampiniams matavimams danguje.

Armilla pirmiausia buvo griežtai orientuota taip, kad jos horizontas būtų horizontalioje plokštumoje, o dienovidinis – dangaus dienovidinio plokštumoje. Stebint su armiline sfera, stebėtojo akis buvo sulygiuota su jos centru. Ant pasaulio ašies buvo užfiksuotas kilnojamas deklinacijos ratas su dioptrijomis, o tais momentais, kai per šias dioptrijas buvo matoma žvaigždė, iš armilos apskritimų padalų buvo skaičiuojamos žvaigždės koordinatės - jos valandinis kampas ir deklinacija. Naudojant kai kuriuos papildomus prietaisus, ginklų pagalba buvo galima tiesiogiai išmatuoti teisingą žvaigždžių kilimą.

Ryžiai. 56. Armiliarinė sfera.

Kiekvienoje šiuolaikinėje observatorijoje yra tikslus laikrodis. Senovės observatorijose buvo laikrodžiai, tačiau jie labai skyrėsi nuo šiuolaikinių savo veikimo principu ir tikslumu. Seniausia valandų – saulės. Jie buvo naudojami daugelį amžių prieš mūsų erą.

Paprasčiausi saulės laikrodžiai yra pusiaujo (6 pav., a). Jie susideda iš strypo, nukreipto į Šiaurinę žvaigždę (tiksliau, į šiaurinį pasaulio ašigalį), ir jai statmeno ciferblato, padalinto į valandas ir minutes. Šešėlis iš strypo atlieka rodyklės vaidmenį, o skalė ant ciferblato yra vienoda, tai yra, visi valandų (ir, žinoma, minučių) padalos yra vienodos. Pusiaujo saulės laikrodžiai turi reikšmingą trūkumą – jie laiką rodo tik laikotarpiu nuo kovo 21 iki rugsėjo 23 dienos, tai yra, kai Saulė yra virš dangaus pusiaujo. Žinoma, galite padaryti dvipusį ciferblatą ir sustiprinti kitą apatinį strypą, tačiau vargu ar tai padarys pusiaujo laikrodį patogesnį.

Ryžiai. 6. Pusiaujo (kairėje) ir horizontalus saulės laikrodis.

Dažniau naudojami horizontalūs saulės laikrodžiai (6, 6 pav.). Strypo vaidmenį juose dažniausiai atlieka trikampė plokštė, kurios viršutinė pusė nukreipta į šiaurinį dangaus ašigalį. Šešėlis nuo šios plokštelės krenta ant horizontalaus ciferblato, kurio valandų padalos šį laiką nėra lygios viena kitai (lygūs tik poriniai valandų skyriai, simetriški vidurdienio linijos atžvilgiu). Kiekvienai platumai tokių laikrodžių ciferblato skaitmeninimas yra skirtingas. Kartais vietoj horizontalaus buvo naudojamas vertikalus (sieninis saulės laikrodis) arba ypatingos sudėtingos formos ciferblatai.

buvo pastatytas didžiausias saulės laikrodis XVIII pradžia amžiaus Delyje. Trikampės sienos, kurios viršūnė yra 18 aukščio, šešėlis m, krenta ant suskaitmenintų marmurinių lankų, kurių spindulys yra apie 6 m.Šie laikrodžiai vis dar veikia tinkamai ir rodo laiką vienos minutės tikslumu.

Visi saulės laikrodžiai turi labai didelį trūkumą – debesuotu oru ir naktį jie neveikia. Todėl kartu su saulės laikrodžiu senovės astronomai naudojo ir smėlio bei vandens laikrodžius arba klepsidras. Abiem atvejais laikas iš esmės matuojamas vienodu smėlio ar vandens judėjimu. Maži smėlio laikrodžiai vis dar randami, tačiau XVII amžiuje, kai buvo išrasti didelio tikslumo mechaniniai švytuokliniai laikrodžiai, klepsidros palaipsniui nustojo naudoti.

Kaip atrodė senovės observatorijos?

<<< Назад

Pirmyn >>>

ASTRONOMINIAI ĮRANKIAI

Astronomijos instrumentai buvo naudojami nuo seniausių laikų. Prasidėjus žemės ūkio raidai, kai reikėjo planuoti žemės ūkio darbus. Tam reikėjo nustatyti lygiadienių ir saulėgrįžų momentus. Kartu klajoklinės gyvulininkystės poreikiai reikalavo sukurti orientavimo metodus. Ir tam buvo tiriamos žvaigždės, jų judėjimas. Saulės ir Mėnulio judėjimas. Seniausios observatorijos pavyzdys yra kultinė-astronominė struktūra netoli Riazanės. Lygiadienius ir saulėgrįžas fiksavo šešėlis iš Saulės ir jo sutapimas su tam tikrais stulpais.

Tokie statiniai buvo statomi visur, kur apsigyveno pirmieji Arijos ūkininkai. Tačiau tokie senoviniai statiniai kaip Stounhendžo megalitai atkeliavo iki mūsų geriausiu įmanomu būdu.

Senovės astronomijos observatorija Jantar-Mantar.

Iš esmės šių observatorijų prietaisas yra tas pats – stebėjimo principas, tai yra krypties nustatymas dviem taškais. Tačiau šie taškai buvo nukreipti į horizontą. Tai yra, senovės observatorijos atliko kalendorinės dienų apskaitos užduotis.

Tačiau jau tarp ganytojų, o ypač tobulėjant navigacijai, atsiranda poreikis tyrinėti patį dangų. Taigi jau senovės rytų despotizmų laikais (Šumeris, Asirija, Babilonas, Egiptas) atsirado dangaus objektų sisteminimo principai. Kyla ekliptikos idėjos. Jis padalintas į 12 dalių. Formuojami žvaigždynai ir jiems suteikiami vardai. O observatorijos statomos. Mūsų jie praktiškai nepasiekė, bet Ulugbeko observatorija buvo panaši į juos. Tiesą sakant, tai yra žemėje iškastas lankas, ant kurio buvo nustatyta žvaigždžių padėtis.

Tačiau toks įrankis jūreiviams buvo nenaudingas. Štai kodėl atsiranda rankiniai astronominiai instrumentai. Iš istorijos žinoma, kad II tūkstantmetyje pr. Jūrų tautos užpuolė Egiptą. Jūros tautos yra pelasgai, lelegai, etruskai ir kitos tautos, priklausiusios indoeuropiečių arijams. Tai yra, mūsų giminės-protėviai. Jie laisvai klajojo po Viduržemio ir Juodąją jūras. Ir jų gebėjimas naršyti, įskaitant Saulę ir žvaigždes, perėjo graikams.

Štai kaip jie pasirodė: astronomijos instrumentai arba instrumentai: gnomonas, armiliarinė sfera, astrolabija, kvadrantas, oktantas, sekstantas, chronometras...

Senoviniai astronominiai instrumentai
ir navigacijos įrankiai


armiliarinė sfera	Astrolabė		Gnomonas	Kvadrantas

Oktantas	sekstantas	jūrų chronometras	Jūrinis kompasas	Universalus įrankis

armiliarinė sferayra rinkinys apskritimų, vaizduojančių svarbiausius lankus dangaus sfera. Juo siekiama pavaizduoti santykinę padėtį ekvatorius, ekliptika, horizontas ir kiti apskritimai.

Astrolabė (iš graikų kalbos žodžių: άστρον - šviesulys ir λαμβάνω - aš imuosi), planisfera, analemma- goniometrinis sviedinys, naudojamas astronominiams ir geodeziniams stebėjimams. A. naudojo Hiparchas žvaigždžių ilgumoms ir platumoms nustatyti. Jį sudaro žiedas, kuris buvo įtaisytas ekliptikos plokštumoje, ir jam statmenas žiedas, ant kurio buvo išmatuota stebimo šviestuvo platuma, nukreipus į jį instrumento dioptrijas. Ant horizontalaus apskritimo buvo skaičiuojamas ilgumos skirtumas tarp tam tikro kito šviestuvo. Vėlesniais laikais A. buvo supaprastintas, jame buvo paliktas tik vienas apskritimas, kurio pagalba šturmanai skaičiavo žvaigždžių aukštį virš horizonto. Šis apskritimas buvo pakabintas ant žiedo vertikalioje plokštumoje, o naudojant alidadą su dioptrijomis buvo stebimos žvaigždės, kurių aukštis buvo išmatuotas ant galūnės, prie kurios vėliau buvo pritvirtintas nonija. Vėliau vietoj dioptrijų pradėti naudoti teleskopai, o pamažu tobulėdamas A. perėjo prie naujo tipo instrumentų – teodolito, kuris dabar naudojamas visais tais atvejais, kai reikia tam tikro matavimo tikslumo. A. geodezijos mene vis dar naudojamas, kur su pakankamai kruopščia gradacija leidžia išmatuoti kampus lanko minučių tikslumu.

Gnomonas(senovės graikų γνώμων – rodyklė) – seniausias astronomijos instrumentas, vertikalus objektas (stela, kolona, stulpas), leidžiantis nustatyti saulės kampinį aukštį pagal trumpiausią jos šešėlio ilgį (vidudienį).

Kvadrantas(lot. quadrans, -antis, iš quadrare - padaryti keturkampį) - astronominis prietaisas šviestuvų zenitaliniams atstumams nustatyti.

Oktantas(jūriniame versle – oktaninis) – goniometrinis astronominis instrumentas. Oktantinė skalė yra 1/8 apskritimo. Oktantas buvo naudojamas jūrinėje astronomijoje; praktiškai nenaudojamas.

sekstantas(sekstanas) – navigacinis matavimo prietaisas, naudojamas žvaigždės aukščiui virš horizonto matuotivietovės, kurioje yra, geografinių koordinačių nustatymas atliekamas matavimas.

Kvadrantas, oktantas ir sekstantas skiriasi tik apskritimo trupmena (atitinkamai ketvirta, aštunta ir šešta). Išskyrus tai, tai tas pats įrenginys. Šiuolaikinis sekstantas turi optinį taikiklį.

Astronomijos sąvadas yra mažų įrankių rinkinys matematiniams skaičiavimams vienu atveju. Jis suteikė vartotojui daugybę paruošto formato parinkčių. Tai nebuvo pigus rinkinys ir akivaizdžiai rodė savininko turtus. Šį įmantrų kūrinį sukūrė Jamesas Kinwinas Robertui Devereux, antrajam Esekso grafui (1567–1601), kurio rankos, herbas ir šūkis išgraviruoti. viduje viršeliai. Sąvadą sudaro praėjimo instrumentas, skirtas nakties laikui iš žvaigždžių nustatyti, platumų sąrašas, magnetinis kompasas, uostų ir uostų sąrašas, amžinasis kalendorius ir mėnulio indikatorius. Sąvadą būtų galima naudoti nustatant laiką, potvynio aukštį uostuose, taip pat kalendorinius skaičiavimus. Galima sakyti, kad tai senovinis mini kompiuteris.

Optiniai instrumentai

Tikra astronomijos revoliucija prasidėjo „Galileo“ išradus optinį refrakcinį teleskopą. Žodis „teleskopas“ yra sudarytas iš dviejų graikiškų šaknų ir gali būti išverstas į rusų kalbą kaip „žvelk į tolį“. Iš tiesų, šis optinis prietaisas yra galingas taškas, skirtas stebėti labai tolimus objektus – dangaus kūnus. Maždaug prieš keturis šimtus metų sukurtas teleskopas yra savotiškas simbolis šiuolaikinis mokslas, įkūnijantis amžiną žmonijos žinių troškimą. Milžiniški teleskopai ir grandiozinės observatorijos reikšmingai prisideda prie ištisų mokslo sričių, skirtų mūsų Visatos sandaros ir dėsnių tyrimams, raidos. Tačiau šiandien teleskopą vis dažniau galima rasti ne mokslinėje observatorijoje, o įprastame miesto bute, kuriame gyvena paprastas astronomas mėgėjas, kuris giedromis žvaigždėtomis naktimis leidžiasi prisijungti prie kvapą gniaužiančių kosmoso grožybių.

Nors yra netiesioginių įrodymų, kad optinius prietaisus, skirtus žvaigždėms tirti, žinojo kai kurios senovės civilizacijos, oficialia teleskopo gimimo data laikoma 1609 m. Būtent šiais metais Galileo Galilei, eksperimentuodamas su lęšiais, kad sukurtų akinius, rado derinį, kuris suteikė kelis priartinimus. Pirmasis mokslininko sukurtas taškas tapo šiuolaikinių refraktorių pirmtaku ir vėliau gavo teleskopo pavadinimą.

Galilėjaus teleskopas buvo švino vamzdis su dviem lęšiais: plokščiu išgaubtu, kuris tarnavo kaip objektyvas, ir plokščią įgaubtą, kuris tarnavo kaip okuliaras. Pirmasis Galilėjaus teleskopas suteikė tiesioginį vaizdą ir tik tris kartus padidino, tačiau vėliau mokslininkui pavyko sukurti prietaisą, kuris objektus priartino 30 kartų. Galilėjus savo teleskopo pagalba aptiko keturis Jupiterio palydovus, Veneros fazes, nelygumus (kalnus, slėnius, įtrūkimus, kraterius) Mėnulio paviršiuje, dėmes ant Saulės. Vėliau Galilėjos teleskopo konstrukciją patobulino Kepleris, sukūręs instrumentą, siūlantį apverstą vaizdą, tačiau turintį daug didesnį matymo lauką ir padidinimą. Objektyvo teleskopas buvo toliau tobulinamas: vaizdo kokybei pagerinti naudojo astronomai naujausia technologija stiklo gamyba, o taip pat padidino teleskopų židinio nuotolį, dėl ko natūraliai padidėjo jų fiziniai matmenys (pavyzdžiui, XVIII a. pabaigoje Jano Heveliaus teleskopo ilgis siekė 46 m).

Pirmasis veidrodinis teleskopas taip pat pasirodė XVII a. Šį instrumentą išrado seras Isaacas Newtonas, kuris, laikydamas chromatizmą lemtinga lūžtančių teleskopų problema, nusprendė pajudėti kita kryptimi. 1668 m., po daugybės eksperimentų su lydiniais ir veidrodžio poliravimo technikomis, Niutonas pademonstravo pirmąjį veidrodinį teleskopą, kuris, būdamas tik 15 cm ilgio ir 25 mm skersmens, veikė taip pat gerai, kaip ir ilgas refraktorinis teleskopas. Nors pirmuoju Niutono teleskopu sukurtas vaizdas buvo blankus ir nepakankamai ryškus, vėliau mokslininkui pavyko gerokai pagerinti savo prietaiso charakteristikas.

Siekdami patobulinti teleskopo konstrukciją taip, kad būtų pasiekta kuo aukštesnė vaizdo kokybė, mokslininkai sukūrė keletą optinių konstrukcijų, kuriose naudojami ir lęšiai, ir veidrodžiai. Tarp tokių teleskopų plačiausiai naudojamos Niutono, Maksutovo-Cassegrain ir Schmidt-Cassegrain katadioptrinės sistemos, kurios bus plačiau aptartos toliau.

Teleskopo dizainas

Teleskopas – tai optinė sistema, kuri „paima“ nedidelį plotą iš kosmoso, vizualiai priartindama jame esančius objektus. Teleskopas fiksuoja lygiagrečius jo optinei ašiai šviesos srauto spindulius, surenka juos viename taške (fokusuoja) ir padidina lęšio arba dažniau lęšių sistemos (okuliaro) pagalba, kuri tuo pačiu metu konvertuoja besiskiriančią šviesą. spinduliai vėl lygiagrečiai.

Pagal elemento tipą, naudojamą fokusuotiems šviesos spinduliams surinkti, visi šiuolaikiniai plataus vartojimo teleskopai skirstomi į lęšius (refraktorius), veidrodinius (reflektorius) ir veidrodinius lęšius (katadioptrius). Kiekvienos grupės teleskopų galimybės yra šiek tiek skirtingos, todėl norint pasirinkti geriausią optinį instrumentą, pradedantysis astronomas mėgėjas turėtų turėti tam tikrą idėją apie jo įrenginį.

Lęšių teleskopai (refraktoriai)

Šios grupės teleskopai, sekdami savo protėviu, sukurtu Galileo, fokusuoja šviesą vieno ar kelių lęšių pagalba, dėl to jie vadinami lęšiais, arba refraktoriais.

Refraktoriai turi daug privalumų, palyginti su kitų sistemų teleskopais. Taigi uždaras teleskopo vamzdis neleidžia dulkėms ir drėgmei prasiskverbti į vamzdžio vidų, o tai neigiamai veikia naudingų savybių teleskopu. Be to, refraktorius lengva prižiūrėti ir eksploatuoti – jų lęšių padėtis fiksuojama gamykloje, todėl vartotojui nereikia savarankiškai reguliuoti, tai yra tikslinti. Galiausiai, objektyvo teleskopuose trūksta centrinio ekranavimo, dėl kurio sumažėja gaunamos šviesos kiekis ir iškreipiamas difrakcijos modelis. Refraktoriai užtikrina didelį kontrastą ir puikią vaizdo skiriamąją gebą planetų stebėjimams. Tačiau šios sistemos teleskopai turi ir trūkumų, kurių pagrindinis yra efektas, žinomas kaip chromatinė aberacija. Taip yra dėl to, kad skirtingo ilgio šviesos spinduliai turi nevienodą konvergenciją, tai yra, skirtingų spektro komponentų fokusavimo taškai bus skirtingas atstumas iš refrakcijos lęšio. Vaizdinė chromatinė aberacija aplink ryškius objektus atrodo kaip spalvotos aureolės. Norint pašalinti šį defektą, reikia naudoti papildomus lęšius ir optinius elementus iš specialių rūšių stiklo. Tačiau pati refraktorių konstrukcija apima mažiausiai du lęšius, kurių visi keturi paviršiai turi turėti gerai sukalibruotą kreivumą, būti kruopščiai nupoliruoti ir padengti bent vienu antirefleksiniu sluoksniu. Kitaip tariant, geras refraktorius yra prietaisas, kurį gana sunku pagaminti, todėl, kaip taisyklė, labai brangus.

Veidrodiniai teleskopai (atšvaitai)

Kitos didelės grupės teleskopai veidrodžio pagalba surenka šviesos spindulį, todėl vadinami veidrodiniais teleskopais, reflektoriais. Populiariausias atspindinčio teleskopo dizainas pavadintas jo išradėjo Niutono teleskopo vardu.

Veidrodis kaip atšvaito optinės sistemos elementas yra įgaubta parabolinė stiklo plokštė, kurios priekinis paviršius padengtas atspindinčia medžiaga. Tokiose konstrukcijose naudojant sferinius veidrodžius, jų paviršiaus atspindima šviesa nesusilieja viename taške, suformuodama šiek tiek neryškią dėmę. Dėl to vaizdas praranda kontrastą, tai yra, atsiranda efektas, žinomas kaip sferinė aberacija.

Parabolinės formos veidrodžiai padeda išvengti vaizdo kokybės pablogėjimo. Kairiajame paveikslėlyje sferinių veidrodžių atspindima šviesa nesusilieja viename taške, o tai lemia ryškumo pablogėjimą.Dešiniajame paveiksle paraboloidiniai veidrodžiai surenka visus spindulius į vieną fokusavimo tašką.

Į teleskopą patenkanti šviesa patenka į veidrodį, kuris atspindi spindulius į viršų. Šviesa atsispindi židinio taške
plokščias elipsinis antrinis veidrodis, pritvirtintas vamzdžio centre 45 laipsnių kampu. Žinoma, paties antrinio veidrodžio pro okuliarą nesimato, tačiau jis trukdo šviesos srautui ir ekranuoja šviesą, o tai gali pakeisti difrakcijos modelį ir šiek tiek prarasti kontrastą. Tarp atšvaitų privalumų yra chromatizmo nebuvimas, nes šviesos spinduliai dėl pačios konstrukcijos atsispindi nuo stiklo ir pro jį neprasiskverbia. Be to, palyginti su refraktoriais, veidrodinių teleskopų gamyba yra pigesnė: reflektoriaus konstrukcijoje yra tik du paviršiai, kuriuos reikia poliruoti ir padengti specialiomis dangomis.

Katadioptriniai teleskopai yra optinės sistemos, sujungiančios lęšius ir veidrodžius. Čia pristatomi Niutono katadioptriniai teleskopai, Schmidt-Cassegrain ir Maksutov-Cassegrain teleskopai.

Niutono sistemos veidrodiniai teleskopai skiriasi nuo klasikinių savo klasės atstovų tuo, kad šviesos srauto kelyje į fokusavimo tašką yra korekcinis lęšis, kuris, išlaikant kompaktiški matmenys teleskopas, leidžia pasiekti didesnį padidinimą. Pavyzdžiui, naudojant 2x korekcinį objektyvą ir 500 mm fizinį sistemos ilgį, židinio nuotolis būtų 1000 mm. Tokie atšvaitai yra daug lengvesni ir kompaktiškesni už „įprastus“ tokio paties židinio nuotolio Niutono teleskopus, be to, juos lengva naudoti.
veikimas, lengvai montuojamas ir mažiau veikiamas vėjo. Korekcinio lęšio padėtis fiksuojama gamybos proceso metu, tačiau veidrodžius, kaip ir standartiniame Niutono teleskope, reikia reguliariai reguliuoti.

Optinės schemos Schmidt-Cassegrain teleskopai apima plonas asferines korekcines plokštes, kurios nukreipia šviesą į pirminį įgaubtą veidrodį, kad ištaisytų sferinę aberaciją. Po to šviesos spinduliai krenta ant antrinio veidrodžio, kuris, savo ruožtu, atspindi juos žemyn, nukreipdamas juos per skylę

pirminio veidrodžio centre. Tiesiai už pagrindinio veidrodžio yra okuliaras arba įstrižas veidrodis. Fokusavimas atliekamas perkeliant pirminį veidrodį arba okuliarą. Pagrindinis šios konstrukcijos teleskopų privalumas yra nešiojamumo ir didelio židinio nuotolio derinys. Pagrindinis Schmidt-Cassegrain teleskopų trūkumas yra santykinai didelis antrinis veidrodis, kuris sumažina šviesos kiekį ir gali šiek tiek prarasti kontrastą.

Maksutov-Cassegrain teleskopai turi panašų dizainą. Kaip ir Schmidt-Cassegrain sistemose, šie modeliai koreguoja sferinę aberaciją naudojant korektorių, kuris vietoj Schmidt plokštelės naudoja storą išgaubtą-įgaubtą lęšį (meniską). Praeidama pro įgaubtą menisko pusę, šviesa patenka į pirminį veidrodį, kuris atspindi jį iki antrinio veidrodžio (dažniausiai veidrodinė sritis išgaubtoje menisko pusėje). Be to, kaip ir Schmidt-Cassegrain konstrukcijoje, šviesos spinduliai praeina pro pirminio veidrodžio angą ir patenka į okuliarą. Maksutovo-Cassegrain sistemos teleskopus pagaminti yra lengviau nei Schmidt-Cassegrain modelius, tačiau optinėje schemoje panaudojus storą menisko, jų svoris didėja.

Šiuolaikiniai teleskopai

Dauguma šiuolaikinių teleskopų yra atšvaitai.

Šiuo metu didžiausi pasaulyje atspindintys teleskopai yra du Havajuose esantys Keck teleskopai. Keck-I ir Keck-II pradėti eksploatuoti atitinkamai 1993 ir 1996 m., jų efektyvusis veidrodžio skersmuo yra 9,8 m. Teleskopai yra ant tos pačios platformos ir gali būti naudojami kartu kaip interferometras, o skiriamoji geba atitinka veidrodžio skersmenį 85 m.

Didžiausias kieto veidrodžio teleskopas pasaulyje yra Didysis žiūronas teleskopas, esantis ant Greimo kalno (JAV, Arizona). Abiejų veidrodžių skersmuo – 8,4 metro.

2005 m. spalio 11 d. Pietų Afrikos didysis teleskopas Pietų Afrikoje buvo pradėtas eksploatuoti su pagrindiniu 11 x 9,8 metrų veidrodžiu, sudarytu iš 91 identiško šešiakampio.

Labai didelis Teleskopas	Kanarų teleskopu	Teleskopas Hobis Eberle	Dvyniai	SUBARU	DRUSKA

radijo teleskopai

Iki pat Didžiojo Tėvynės karo pabaigos astronominiai tyrimai buvo atliekami tik optiniame diapazone naudojant optinius teleskopus. Tačiau jau Antrojo pasaulinio karo metu radarų stotys buvo pradėtos kurti priešo lėktuvų aptikimo poreikiams. Po karo buvo nustatyta, kad oro gynybos radiolokacinės stotys taip pat aptiko keistų signalų. Nustatyta, kad šie signalai sklinda iš kosmoso. Ir taip prasidėjo radijo prietaisų naudojimas visatai tyrinėti. Tokie prietaisai vadinami radijo teleskopais. Jų pagalba jie atrado radijo žvaigždes – kvazarus, todėl atrado reliktinę spinduliuotę, spinduliuotę iš Saulės, galaktikos centro ir kt. ir tt Radijo teleskopai tapo galingu įrankiu suprasti visatą. Ir jų buvo pastatyta labai daug.

Iš pradžių tai buvo mažos parabolinės antenos:

Tada daugiau apie bokštus su azimuto nustatymais:

Tada didžiulis, su ant bėgių besisukančiomis santvaromis:

Sektorius, kuriame dalis antenos paraboloido buvo sumontuota tiesiai ant žemės:

Radijo teleskopai buvo pradėti naudoti kartu, kai buvo pridėta bendra atskirų teleskopų galia, suteikianti didesnio teleskopo galią ir skiriamąją gebą:

Jie pradėjo kurti groteles iš atskirų teleskopų,
kuris padidino sistemos skiriamąją gebą:

Be parabolinių antenų, pradėtos gaminti grotelių antenos:

Kosminiai radijo teleskopai:

Didžiausias pasaulyje radijo teleskopas

Arecibo mieste įrengtas radijo teleskopas šiuo metu yra didžiausias pasaulyje (iš tų, kurie naudoja vieną apertūrą). Teleskopas naudojamas tyrimams radijo astronomijos, atmosferos fizikos ir Saulės sistemos objektų stebėjimams radaruose. Arecibo astronomijos observatorija yra Puerto Rike, 15 km nuo Arecibo, 497 m virš jūros lygio aukštyje. Tyrimus atlieka Kornelio universitetas, bendradarbiaudamas su Nacionaliniu mokslo fondu.

Dizaino ypatumai: Teleskopo reflektorius yra natūralioje smegduobėje ir yra padengtas 38778 perforuotomis aliuminio plokštėmis (nuo 1 iki 2 m), paklotomis ant plieninių trosų tinklelio. Antenos padavimas yra kilnojamas, pakabinamas ant 18 kabelių iš trijų bokštų. Observatorijoje yra 0,5 MW galios siųstuvas, skirtas tyrimams pagal radiolokacinės astronomijos programą atlikti. Radijo teleskopas pradėtas statyti 1960 m. Pradinė teleskopo paskirtis buvo tyrinėti Žemės jonosferą. Statybos idėjos autorius: Kornelio universiteto profesorius Williamas Gordonas. Oficialus Arecibo observatorijos atidarymas įvyko 1963 m. lapkričio 1 d.

Radijo astronomijos peržengimas optinio diapazono ribas iš karto iškėlė kitų elektromagnetinės spinduliuotės diapazonų naudojimo klausimą. Apskritai informaciją apie erdvę galime gauti dviem būdais – per elektromagnetinę spinduliuotę ir korpuskulinius srautus (elementariųjų dalelių srautus). Buvo bandymų užfiksuoti ir gravitacines bangas, tačiau kol kas nesėkmingai.

Elektromagnetinė spinduliuotė skirstoma į:

Radio bangos,

infraraudonoji spinduliuotė,

šviesos diapazonas,

Ultravioletinė radiacija,

Rentgeno spinduliuotė,

gama spinduliuotė.

Infraraudonąją (terminę) ir ultravioletinę spinduliuotę gali atspindėti įprastas veidrodis, todėl naudojami įprasti reflektoriniai teleskopai, tačiau vaizdas suvokiamas specialiais temperatūrai jautriais jutikliais ir ultravioletinės spinduliuotės jutikliais.

Rentgeno ir gama spinduliuotė yra kitas dalykas. Rentgeno ir gama spindulių teleskopai yra specialūs instrumentai:

Astronomija ir astronautika.

Pagrindinė stebėjimo astronomijos problema yra žemės atmosfera. Jis nėra visiškai skaidrus. Jis juda, taip pat ir dėl karščio. Dažni debesys ir krituliai. Atmosferoje daug dulkių, vabzdžių ir t.t.. Todėl astronomų svajonė visada buvo galimybė savo instrumentus pastatyti kuo aukščiau. Kuo aukščiau kalnuose, lėktuvuose ir oro balionuose. Tačiau tikra šios problemos revoliucija įvyko Sovietų Sąjungai paleidus dirbtinį Žemės palydovą. Beveik iš karto astronomai ir astrofizikai suskubo pasinaudoti galimybe. Visų pirma, paleidžiant kosminius zondus į Mėnulį, Venerą, Marsą ir toliau, ir toliau.

Trumpai apie Mėnulio tyrimą, kurį atliko sovietų mokslininkai, išdėstyta Mėnuliui skirtame puslapyje.

Saulės sistemos tyrimas automatinių zondų pagalba yra atskiras klausimas. Čia pristatome garsiausius į orbitą aplink Žemę iškeltus astronominius instrumentus.


Hablas	Herschelis	Čandra	IŠMINTIS	Spektr-R	Granatas

(Šaltinis http://grigam.narod.ru)

ASTRONOMINIAI ĮRANKIAI

Tokie statiniai buvo statomi visur, kur apsigyveno pirmieji Arijos ūkininkai. Tačiau tokie senoviniai statiniai kaip Stounhendžo megalitai atkeliavo iki mūsų geriausiu įmanomu būdu.

Senovės astronomijos observatorija Jantar-Mantar.

Štai kaip jie pasirodė: astronomijos instrumentai arba instrumentai: gnomonas, armiliarinė sfera, astrolabija, kvadrantas, oktantas, sekstantas, chronometras...

Senoviniai astronominiai instrumentai
ir navigacijos įrankiai


armiliarinė sfera	Astrolabė		Gnomonas	Kvadrantas

Oktantas	sekstantas	jūrų chronometras	Jūrinis kompasas	Universalus įrankis

armiliarinė sferayra rinkinys apskritimų, vaizduojančių svarbiausius lankus dangaus sfera. Juo siekiama pavaizduoti santykinę padėtį ekvatorius, ekliptika, horizontas ir kiti apskritimai.

Kvadrantas(lot. quadrans, -antis, iš quadrare - padaryti keturkampį) - astronominis prietaisas šviestuvų zenitaliniams atstumams nustatyti.

Astronomijos sąvadas yra mažų įrankių rinkinys matematiniams skaičiavimams vienu atveju. Jis suteikė vartotojui daugybę paruošto formato parinkčių. Tai nebuvo pigus rinkinys ir akivaizdžiai rodė savininko turtus. Šį įmantrų kūrinį sukūrė Jamesas Kinwinas Robertui Devereux, antrajam Esekso grafui (1567–1601), kurio rankos, herbas ir šūkis išgraviruoti vidinėje dangtelio pusėje. Sąvadą sudaro praėjimo instrumentas, skirtas nakties laikui iš žvaigždžių nustatyti, platumų sąrašas, magnetinis kompasas, uostų ir uostų sąrašas, amžinasis kalendorius ir mėnulio indikatorius. Sąvadą būtų galima naudoti nustatant laiką, potvynio aukštį uostuose, taip pat kalendorinius skaičiavimus. Galima sakyti, kad tai senovinis mini kompiuteris.

Optiniai instrumentai

Tikra astronomijos revoliucija prasidėjo „Galileo“ išradus optinį refrakcinį teleskopą. Žodis „teleskopas“ yra sudarytas iš dviejų graikiškų šaknų ir gali būti išverstas į rusų kalbą kaip „žvelk į tolį“. Iš tiesų, šis optinis prietaisas yra galingas taškas, skirtas stebėti labai tolimus objektus – dangaus kūnus. Maždaug prieš keturis šimtus metų sukurtas teleskopas yra savotiškas šiuolaikinio mokslo simbolis, įkūnijantis amžiną žmonijos žinių troškimą. Milžiniški teleskopai ir grandiozinės observatorijos reikšmingai prisideda prie ištisų mokslo sričių, skirtų mūsų Visatos sandaros ir dėsnių tyrimams, raidos. Tačiau šiandien teleskopą vis dažniau galima rasti ne mokslinėje observatorijoje, o įprastame miesto bute, kuriame gyvena paprastas astronomas mėgėjas, kuris giedromis žvaigždėtomis naktimis leidžiasi prisijungti prie kvapą gniaužiančių kosmoso grožybių.

Galilėjaus teleskopas buvo švino vamzdis su dviem lęšiais: plokščiu išgaubtu, kuris tarnavo kaip objektyvas, ir plokščią įgaubtą, kuris tarnavo kaip okuliaras. Pirmasis Galilėjaus teleskopas suteikė tiesioginį vaizdą ir tik tris kartus padidino, tačiau vėliau mokslininkui pavyko sukurti prietaisą, kuris objektus priartino 30 kartų. Galilėjus savo teleskopo pagalba aptiko keturis Jupiterio palydovus, Veneros fazes, nelygumus (kalnus, slėnius, įtrūkimus, kraterius) Mėnulio paviršiuje, dėmes ant Saulės. Vėliau Galilėjos teleskopo konstrukciją patobulino Kepleris, sukūręs instrumentą, siūlantį apverstą vaizdą, tačiau turintį daug didesnį matymo lauką ir padidinimą. Lęšių teleskopas buvo toliau tobulinamas: siekdami pagerinti vaizdo kokybę, astronomai panaudojo naujausias stiklo gamybos technologijas, taip pat padidino teleskopų židinio nuotolį, dėl ko natūraliai padidėjo jų fiziniai matmenys (pavyzdžiui, pabaigoje). XVIII amžiaus Jano Heveliaus teleskopo ilgis siekė 46 m).

Teleskopo dizainas

Lęšių teleskopai (refraktoriai)

Šios grupės teleskopai, sekdami savo protėviu, sukurtu Galileo, fokusuoja šviesą vieno ar kelių lęšių pagalba, dėl to jie vadinami lęšiais, arba refraktoriais.

Refraktoriai turi daug privalumų, palyginti su kitų sistemų teleskopais. Taigi, uždaras teleskopo vamzdis neleidžia dulkėms ir drėgmei prasiskverbti į vamzdžio vidų, o tai neigiamai veikia teleskopo naudingąsias savybes. Be to, refraktorius lengva prižiūrėti ir eksploatuoti – jų lęšių padėtis fiksuojama gamykloje, todėl vartotojui nereikia savarankiškai reguliuoti, tai yra tikslinti. Galiausiai, objektyvo teleskopuose trūksta centrinio ekranavimo, dėl kurio sumažėja gaunamos šviesos kiekis ir iškreipiamas difrakcijos modelis. Refraktoriai užtikrina didelį kontrastą ir puikią vaizdo skiriamąją gebą planetų stebėjimams. Tačiau šios sistemos teleskopai turi ir trūkumų, kurių pagrindinis yra efektas, žinomas kaip chromatinė aberacija. Taip yra dėl to, kad skirtingo ilgio šviesos spinduliai turi nevienodą konvergenciją, tai yra, skirtingų spektro komponentų fokusavimo taškai bus skirtingu atstumu nuo lūžio lęšio. Vaizdinė chromatinė aberacija aplink ryškius objektus atrodo kaip spalvotos aureolės. Norint pašalinti šį defektą, reikia naudoti papildomus lęšius ir optinius elementus iš specialių rūšių stiklo. Tačiau pati refraktorių konstrukcija apima mažiausiai du lęšius, kurių visi keturi paviršiai turi turėti gerai sukalibruotą kreivumą, būti kruopščiai nupoliruoti ir padengti bent vienu antirefleksiniu sluoksniu. Kitaip tariant, geras refraktorius yra prietaisas, kurį gana sunku pagaminti, todėl, kaip taisyklė, labai brangus.

Veidrodiniai teleskopai (atšvaitai)

Katadioptriniai teleskopai yra optinės sistemos, sujungiančios lęšius ir veidrodžius. Čia pristatomi Niutono katadioptriniai teleskopai, Schmidt-Cassegrain ir Maksutov-Cassegrain teleskopai.

Niutono sistemos veidrodiniai teleskopai skiriasi nuo klasikinių savo klasės atstovų tuo, kad šviesos srauto kelyje į židinio tašką yra korekcinis lęšis, kuris, išlaikant kompaktiškus teleskopo matmenis, leidžia pasiekti didesnį padidinimą. Pavyzdžiui, naudojant 2x korekcinį objektyvą ir 500 mm fizinį sistemos ilgį, židinio nuotolis būtų 1000 mm. Tokie atšvaitai yra daug lengvesni ir kompaktiškesni už „įprastus“ tokio paties židinio nuotolio Niutono teleskopus, be to, juos lengva naudoti.
veikimas, lengvai montuojamas ir mažiau veikiamas vėjo. Korekcinio lęšio padėtis fiksuojama gamybos proceso metu, tačiau veidrodžius, kaip ir standartiniame Niutono teleskope, reikia reguliariai reguliuoti.

Šiuolaikiniai teleskopai

Dauguma šiuolaikinių teleskopų yra atšvaitai.

Didžiausias kieto veidrodžio teleskopas pasaulyje yra Didysis žiūronas teleskopas, esantis ant Greimo kalno (JAV, Arizona). Abiejų veidrodžių skersmuo – 8,4 metro.

2005 m. spalio 11 d. Pietų Afrikos didysis teleskopas Pietų Afrikoje buvo pradėtas eksploatuoti su pagrindiniu 11 x 9,8 metrų veidrodžiu, sudarytu iš 91 identiško šešiakampio.

Labai didelis Teleskopas	Kanarų teleskopu	Teleskopas Hobis Eberle	Dvyniai	SUBARU	DRUSKA

radijo teleskopai

Iš pradžių tai buvo mažos parabolinės antenos:

Tada daugiau apie bokštus su azimuto nustatymais:

Tada didžiulis, su ant bėgių besisukančiomis santvaromis:

Sektorius, kuriame dalis antenos paraboloido buvo sumontuota tiesiai ant žemės:

Radijo teleskopai buvo pradėti naudoti kartu, kai buvo pridėta bendra atskirų teleskopų galia, suteikianti didesnio teleskopo galią ir skiriamąją gebą:

Jie pradėjo kurti groteles iš atskirų teleskopų,
kuris padidino sistemos skiriamąją gebą:

Be parabolinių antenų, pradėtos gaminti grotelių antenos:

Kosminiai radijo teleskopai:

Didžiausias pasaulyje radijo teleskopas

Elektromagnetinė spinduliuotė skirstoma į:

Radio bangos,

infraraudonoji spinduliuotė,

šviesos diapazonas,

Ultravioletinė radiacija,

Rentgeno spinduliuotė,

gama spinduliuotė.

Rentgeno ir gama spinduliuotė yra kitas dalykas. Rentgeno ir gama spindulių teleskopai yra specialūs instrumentai:

Astronomija ir astronautika.

Trumpai apie Mėnulio tyrimą, kurį atliko sovietų mokslininkai, išdėstyta Mėnuliui skirtame puslapyje.

Saulės sistemos tyrimas automatinių zondų pagalba yra atskiras klausimas. Čia pristatome garsiausius į orbitą aplink Žemę iškeltus astronominius instrumentus.


Hablas	Herschelis	Čandra	IŠMINTIS	Spektr-R	Granatas

(Šaltinis http://grigam.narod.ru)