Кто первым изобрёл телескоп? В каком году это произошло? История телескопов.

Министерство образования Оренбургской области

Государственное Образовательное Учреждение Начального Профессионального Образования Профессиональное Училище - № 17

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

« Телескопы и история их создания »

Разработал:

Учащийся 1 курса гр. №2

Подкопаев Эдуард

Руководитель:

Обухова Н.С.

Абдулино,2010

Введение………………………………………………………………….2

1.1 История создания первых телескопов…………………………….5

1.2.Современные виды телескопов ……………………..…………….8

2. Глава 2………………………………………………………………….12

2.1 Домашний телескоп………………………………………………..12

Заключение…………………………………………………..…………13

Список используемой литературы……………………………………14

Приложения……………………………………………………………..15

Введение

Ведь каждый день пред нами солнце ходит,

Однако ж прав упрямый Галилей.

А.С.Пушкин

Телеско́п (от др.-греч. τῆλε - далеко + σκοπέω - смотрю) - прибор, предназначенный для наблюдения небесных светил. Действительно, это оптическое устройство представляет собой мощную зрительную трубу, предназначенную для наблюдения весьма удаленных объектов – небесных светил.

Существуют телескопы для всех диапазонов электромагнитного спектра: оптические телескопы, радиотелескопы, рентгеновские телескопы, гамма-телескопы. Кроме того, детекторы нейтрино часто называют нейтринными телескопами. Также, телескопами могут называть детекторы гравитационных волн.

Оптические телескопические системы используют в астрономии (для наблюдения за небесными светилами, в оптике для различных вспомогательных целей: например, для изменения расходимости лазерного излучения. Также, телескоп может использоваться в качестве зрительной трубы, для решения задач наблюдения за удалёнными объектами.

Актуальность: созданный около четырехсот лет назад, телескоп является своеобразным символом современной науки, воплощая в себе извечное стремление человечества к познанию.

Объект исследования: различные виды телескопов.

Цель нашего исследования рассмотреть историю создания телескопа, создать домашний телескоп.

Задачи исследования: собрать и изучить теоретический материал о телескопе, используя все доступные источники информации.

Основная гипотеза – телескопы и грандиозные обсерватории вносят немалый вклад в развитие целых областей науки, посвященных исследованию структуры и законов нашей Вселенной.

Научная новизна нашей работы заключается в значимости телескопов на современном этапе развития науки и техники (в истории космических)

Практическая значимость: материалы исследования могут быть использованы на уроках физики, истории, географии, во внеклассной работе. Сегодня телескоп все чаще можно встретить не в научной обсерватории, а в обычной городской квартире, где живет обычный астроном-любитель, который ясными звездными ночами отправляется приобщаться к захватывающим красотам космоса.

Глава 1

1.1. История создания первых телескопов

Трудно сказать, кто первый изобрел телескоп. Годом изобретения телескопа, а вернее зрительной трубы, считают 1608 год, когда голландский очковый мастер Иоанн Липперсгей продемонстрировал своё изобретение в Гааге. Тем не менее в выдаче патента ему было отказано, в силу того что и другие мастера, как Захарий Янсен из Мидделбурга и Якоб Метиус из Алкмара, уже обладали экземплярами подзорных труб, а последний вскоре после Липперсгея подал в Генеральные штаты (голландский парламент) запрос на патент. Позднейшее исследование показало, что, вероятно, подзорные трубы были известны ранее, ещё в 1605 году, в «Дополнениях в Вителлию», опубликованных в 1604 г. Кеплер рассмотрел ход лучей в оптической системе, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Самые первые чертежи простейшего линзового телескопа (причем как однолинзового, так и двухлинзового) были обнаружены еще в записях Леонардо да Винчи датируемых 1509-м годом. Сохранилась его запись: «Сделал стекла, чтобы смотреть на полную Луну» («Атлантический кодекс»).(2,136)

Известно, что еще древние употребляли увеличительные стекла. Дошла до нас легенда о том, что якобы Юлий Цезарь во время набега на Британию с берегов Галлии рассматривал в подзорную трубу туманную британскую землю. Роджер Бекон, один из наиболее замечательных ученых и мыслителей XIII века, в одном из своих трактатов утверждал, что он изобрел такую комбинацию линз, с помощью которой удаленные предметы на расстоянии кажутся близкими. (1, 46)

Так ли это было в действительности – неизвестно. Бесспорно, однако, что в самом начале XVII века в Голландии почти одновременно об изобретении подзорной трубы заявили три оптика: Липерсчей, Меунус, Янсен. Как бы там ни было, к концу 1608 года первые подзорные трубы были изготовлены и слухи об этих новых оптических приборах быстро распространялись по Европе.

В Падуе в это время уже был широко известен Галилео Галилей, профессор местного университета, красноречивый оратор и страстный сторонник учения Коперника. Услышав о новом оптическом инструменте, Галилей решил собственноручно построить подзорную трубу. 7 января 1610 года навсегда останется памятной датой в истории человечества. Вечером того же дня Галилей впервые направил построенный им телескоп на небо. (Приложение №1.рис.1)

Он увидел то, что ранее было невозможно. Луна, испещренная горами и долинами, оказалась миром, сходным хотя бы по рельефу с Землей. Юпитер, предстал перед глазами изумленного Галилея крошечным диском, вокруг которого вращались четыре необычные звездочки – его спутники. При наблюдении в телескоп планета Венера оказалась похожа на маленькую Луну. Она меняла свои фазы, что свидетельствовало об ее обращении вокруг Солнца. На самом Солнце (поместив перед глазами темное стекло) ученый увидел черные пятна, опровергнув тем самым общепринятое учение Аристотеля о «неприкосновенной чистоте небес». Эти пятна смещались по отношению к краю Солнца, из чего сделал правильный вывод о вращении Солнца вокруг оси. В темные ночи, когда небо было чистым, в поле зрения галилеевского телескопа было видно множество звезд, недоступных невооруженному глазу. Несовершенство первого телескопа не позволило ученому рассмотреть кольцо Сатурна. Вместо кольца он увидел по обе стороны Сатурна два каких-то странных придатка. Открытия Галилея положили начало телескопической астрономии. Но его телескопы, утвердившие окончательно мировоззрение Коперника, были очень несовершенны. Уже при жизни Галилея на смену пришли телескопы несколько иного типа. Изобретателем нового инструмента был Иоганн Кеплер.(Приложение №1.рис.2)

В 1611 году в трактате «Диоптрика» он дал описание телескопа, состоящего из двух двояковыпуклых линз. Сам Кеплер, будучи типичным астрономом – теоретиком, ограничился лишь описанием схемы нового телескопа, а первым, кто его построил, был Шейнер, оппонент Галилея в их горячих спорах. К 1656 году Христиан Гюйенс сделал телескоп, увеличивающий в 100 раз наблюдаемые объекты, размер его был более 7 метров, апертура около 150 мм. Этот телескоп уже относят к уровню сегодняшних любительских телескопов для начинающих. К 1670-х годам был построен уже 45-метровый телескоп, который еще больше увеличивал объекты и давал больший угол зрения. Но даже обычный ветер мог служить препятствием для получения четкого и качественного изображения. (Приложение №2)

Исаак Ньютон в тот период сумел дать новую жизнь телескопам с помощью зеркала. Первое зеркало для телескопа диаметром 30 мм он сделал из сплава меди, олова и мышьяка в 1704 году. Изображение стало четким.

Двухзеркальная система в телескопе предложена французом Кассегреном. Реализовать свою идею в полной мере Кассегрен не смог из-за отсутствия технической возможности изобретения нужных зеркал, но сегодня его чертежи реализованы. Именно телескопы Ньютона и Кассегрена считаются первыми «современными» телескопами, изобретенными в конце 19 века. Кстати, космический телескоп Хаббл работает как раз по принципу телескопа Кассегрена. А фундаментальный принцип Ньютона с применением одного вогнутого зеркала использовался в Специальной астрофизической обсерватории в России с 1974 года.

Я.В. Брюс прославился разработкой специальных металлических зеркал для телескопов. Ломоносов и Гершель, независимо друг от друга, изобрели совершенно новую конструкцию телескопа, в которой главное зеркало наклоняется без вторичного, тем самым уменьшая потери света. А Гершель собственноручно в мастерской сплавлял зеркала из меди и олова. Главный труд его жизни – большой телескоп с зеркалом диаметром 122 см. (Приложение №3.рис 1 и 2).

К концу 18 века компактные удобные телескопы пришли на замену громоздким рефлекторам. Металлические зеркала тоже оказались не слишком практичны - дорогие в производстве, а также тускнеющие от времени.

К 1758 году с изобретением двух новых сортов стекла: легкого - крон и тяжелого - флинта, появилась возможность создания двухлинзовых объективов. Чем благополучно и воспользовался ученый Дж. Доллонд, который изготовил двухлинзовый объектив, впоследствии названный доллондовым. (Приложение 4).

Немецкий оптик Фраунгофер поставил на конвейер производство и качество линз. И сегодня в Тартуской обсерватории стоит телескоп с целой, работающей линзой Фраунгофера. Но рефракторы немецкого оптика также были не без изъяна – хроматизма. (Приложение 5)

Считается, что первый телескоп в мире был построен в 1608 г. Рассказывают, что двое мальчишек играли в лавке изготовителя очков и случайно заметили, что предметы кажутся крупнее и ближе, если одну линзу (увеличительное стекло очков) поставить перед другой, такой же. Случилось это в городе Мидделбурге, в Нидерландах.

Кто изобрел телескоп

Возможно, все происходило не совсем так, но наиболее вероятно, что именно нидерландский мастер по изготовлению увеличительных стекол Иоганн (или Ханс) Липперсгей (1570-1619) (урожденный немец: его родина — город Везель в Германии) первым получил патент на изобретение прибора, который мог давать увеличенное в три-четыре раза изображение рассматриваемого предмета. Примерно через год, в 1609 г., знаменитый итальянский ученый Галилео Галилей (1564-1642) продемонстрировал сенату Венеции аналогичное изобретение.

Историки считают, что Галилей если не изобрел, то усовершенствовал телескоп. Причем прибор получился у него гораздо лучше, чем у голландца: зрительная труба, созданная Галилеем, давала увеличение в 30 раз, что позволяло Галилею изучать небо.

Устройство телескопа основано на том, что луч, проходя через границу между оптическими средами (воздухом и стеклом линзы), отклоняется. Это явление называется преломлением света, или рефракцией, а телескопы, похожие на приборы Липперсгея и Галилея, — рефракторами. Для собирания света в них используется система линз. В телескопе-рефракторе лучи света проходят сначала через первый ряд линз (объектив), который стягивает лучи в узкий пучок, а вторая череда линз из этих же лучей строит изображение, видимое глазом человека.

Самый большой в мире телескоп- рефрактор с объективом диаметром больше метра построен в Йеркской обсерватории в штате Висконсин (США). Телескоп иного типа - рефлектор - изобрел итальянец Николо Цукки (1586-1670). В рефлекторе изображение строится за счет отражения света от искривленных зеркал, а последнее зеркало посылает сформированное изображение наблюдателю (или на какой-то прибор, например монитор с экраном). В 1616 г. Цукки наблюдал за небом, пользуясь телескопом своей конструкции. Рефлектор проще построить, чем рефрактор, и он дает более детальное изображение. Телескоп-рефлектор с самым большим зеркалом (диаметр 6,1 м) - Большой телескоп азимутальный (БТА) установлен на Кавказе, в Специальной астрофизической обсерватории в Зеленчуке.

придуманы людьми несколько столетий назад, однако их точное происхождение пока остаётся предметом спора учёных. Достоверно известно, что в начале 17 века, а именно в 1608 году, голландский изготовитель очков Ханс Липперсхей (Hans Lipperhey) подал заявку на патент зрительной трубы, по сути представлявшей собой примитивный . Липперсхей обычно считается изобретателем телескопа, но есть вероятность, что он был не первым человеком, догадавшимся, что труба с вогнутой линзой на одном конце и выпуклой линзой на другом может увеличивать далёкие объекты.

Рефрактор Галилея (1609г)

Несмотря на то, что был изобретён другим человеком, Галилео Галилей (Galileo Galilei) усовершенствовал его, значительно увеличив его возможности. Помимо этого, Галилей первым понял, что можно использовать не только для зрительного приближения далёких объектов на Земле, но и для изучения неба.

На картинке изображён Галилей, демонстрирующий один из своих телескопов правителям Венеции в августе 1609г. В течение нескольких лет после этого Галилей сделал ряд крупных наблюдений, в том числе открыл четыре крупных спутника Юпитера.

Отражающий Ньютона (1668г)

Вместо стеклянных линз, преломляющих лучи света, Исаак Ньютон (Isaak Newton) использовал изогнутые зеркала, также способные собирать или рассеивать свет в зависимости от формы. Конструкция на основе зеркал позволяет увеличивать объекты намного сильнее, чем это возможно с линзами. Кроме того, использование зеркал решает проблему хроматической аберрации, явления, из-за которого разные части спектра преломляются по-разному, что вызывает искажение изображения.

Однако из-за плохого качества зеркала первый отражающий Ньютона довольно сильно искажал и затемнял изображение. Отражающие стали популярны среди астрономов более чем через сто лет, когда появились зеркала, лучше отшлифованные и поглощающие меньше света.

Гринвичская королевская обсерватория (Royal Greenwich Observatory) с 1675 года является основной астрономической организации Великобритании. Она была организована королём Карлом II для навигационных нужд и сопутствующих исследований и размещена в Гринвиче, предместье Лондона. В то время Англия была крупнейшей морской державой, которой были необходимы возможно более точные инструменты для определения положения корабля, навигации на море, картографии и т.д. Меридиан, проходящий через Гринвич, решили считать нулевым в Великобритании и её колониях, а с 1884 года от него исчисляется поясное время во всём мире.

Здесь, в Гринвичской обсерватории, в 1676г приступил к наблюдениям за звездами и Луной первый королевский астроном Джон Флемстид (John Flamsteed). К концу XIX века Гринвичская обсерватория имела 76см рефлектор, 71см, 66см и 33см рефракторы и множество вспомогательных инструментов. В 1953г часть обсерватории была перенесена на 70км к юго-западу, в позднесредневековый замок Хёрстмонсо.

Великий русский ученый М.В.Ломоносов не только изобрел и построил более десятка принципиально новых оптических приборов, но и создал русскую школу научной и прикладной оптики. Среди его изобретений был , позволяющий видеть ночью и названный Ломоносовым "ночезрительной трубой", и новый тип отражательного телескопа, который позднее был использован Гершелем в его знаменитом телескопе.

Под руководством Ломоносова в 1761г оптик Иван Иванович Беляев изготовил "небесную трубу" длиной больше 12м, с большими металлическими зеркалами и линзой-объективом. Эта зрительная труба, будучи неподвижной, позволяла наблюдать за двигающимися звёздами и планетами. Позднее, в 1764г, тот же Беляев по чертежам Ломоносова сделал три трубы, предназначенные для сумеречного времени. Эти трубы имели латунный корпус и по четыре стекла. До того "ночезрительные трубы" считались невозможными, и идея Ломоносова высмеивалась в научных кругах.

Первый собственный Джон Гершель (John Frederick William Herschel) построил в 1774г, взяв за основу идеи и расчёты Ломоносова (по другим данным, Гершель и Ломоносов независимо друг от друга придумали оптические системы с одинаковыми принципами работы). Гершель несколько раз улучшал конструкцию телескопа, построив в итоге 20-футовый (6м) . Это был довольно громоздкий инструмент, для обслуживания которого требовалось четыре рабочих. На протяжении нескольких десятилетий этот оставался крупнейшим в мире.

Гершель составил огромный каталог звёзд и туманностей, произвёл ценные наблюдения над планетами Солнечной системы, в частности, в 1781г подтвердил, что Уран является планетой, а не звездой, а также открыл два спутника Урана и два спутника Сатурна. Сын Гершеля также активно занимался небесной оптикой и провёл несколько лет в Южной Африке, где построил аналогичный для изучения неба Южного полушария.

Пулковская обсерватория (полное официальное название "Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория Российской академии наук", сокращённое - ГАО РАН) в настоящее время является основной астрономической обсерваторией РАН. Она расположена в 19км к югу от Санкт-Петербурга на Пулковских высотах.

Торжественное открытие обсерватории, созданной по решению Петербургской Академии наук, состоялось 7 (19) августа 1839г. Созданием обсерватории руководил выдающийся учёный-астроном Василий Яковлевич Струве, который и стал её первым директором. В Пулковской обсерватории находился один из самых больших на тот момент в мире рефракторов (38см). Как и Гринвичская, Пулковская обсерватория предназначалась для развития навигации и для исследования неба, геодезических измерений и т.д. В 1847 году директор Гринвичской обсерватории написал, что ни один астроном не может считать себя астрономом, если он не познакомился с Пулковской обсерваторией. До 1884 года все географические карты России имели точкой отсчёта Пулковский меридиан. Обсерватория, практически разрушенная во время Великой Отечественной войны, была восстановлена и вновь открыта в 1954г.

На сегодняшний день научная деятельность обсерватории охватывает практически все приоритетные направления фундаментальных исследований современной астрономии: небесная механика и звёздная динамика, астрометрия (геометрические и кинематические параметры Вселенной), Солнце и солнечно-земные связи, физика и эволюция звезд, аппаратура и методика астрономических наблюдений.

Крымская астрофизическая обсерватория была основана в начале XX века возле поселка Симеиз на горе Кошка, как частная обсерватория любителя астрономии Николая Мальцова. В 1912 году она была передана в дар Пулковской обсерватории, после чего стала превращаться в полноценный научный центр, проводящий фотометрию звёзд и малых планет. В 1926 году в Крымской обсерватории был установлен метровый английский рефлектор, один из крупнейших рефракторов того времени. Крымская обсерватория, как и Пулковская, была практически полностью уничтожена во время Второй Мировой войны, позднее восстановлена и усовершенствована.

Сейчас Крымская обсерватория представляет собой развитый научно-исследовательский комплекс, в котором ведутся исследования по направлениям Физика звёзд и галактик, Физика Солнца, Радиоастрономия, Гамма-астрономия, Экспериментальная астрофизика, Оптическое производство. Сотрудниками Крымской обсерватории открыто около 1300 астероидов и 3 кометы. В настоящее время обсерватория находится под угрозой уничтожения из-за начавшейся в марте 2009 года противозаконной застройки ее территории коттеджным поселком с развлекательными комплексами.

200-дюймовый Хейла (1948г)

Джордж Эллери Хейл (George Ellery Hale), которого вполне можно назвать фанатом астрономии, в 1908г построил 60" на горе Вильсон, к северо-востоку от Лос-Анджелеса. в 1917г там же был установлен 100" Вильсона, который в течение 30 лет был самым большим телескопом в мире. Но Хейлу не хватало 100" телескопа, он хотел построить раза в два больше размером. В 1928г Хейл начал продвигать идею создания 200" телескопа. Он сумел заручиться финансовой поддержкой чикагского миллионера Чарлза Йеркса и на горе Паломар, к югу от Лос-Анджелеса, был построен 200" (5.1м) Хейла. Его строительство было завершено в 1948г, через 10 лет после смерти Хейла. Этот на протяжении 10 лет оставался крупнейшим в мире.

В телескопе Хейла использованы гигантские зеркала, изготовленные из специального нового стекла Pyrex, которое не меняет форму и размеры из-за колебаний температуры. Зеркало в нижней части трубы телескопа отражает свет звёзд, кабина наблюдателя находится наверху. Дополнительное зеркало может отражать свет через отверстие в центре основного зеркала.

Космический Хаббл (Hubble, 1990г)

Телескоп Хаббл был назван в честь известного астронома Эдвина Хаббла (Edwin Powell Hubble). Этот учёный оказал огромное влияние на проблему определения размеров нашей Вселенной и сформулировал закон: "галактики разлетаются со скоростью пропорциональной расстоянию между ними". Кстати, многие наблюдения Хаббл проводил на телескопах Хейла.

Запуск телескопа Хаббл, который состоялся в апреле 1990г, был настоящим прорывом для астрономии. Впервые был выведен за границу атмосферы и избавлен от искажений, возникающих из-за прохождения света через земную атмосферу. С помощью телескопа Хаббл более точно определены темпы расширения Вселенной, открыты многие новые звёзды и туманности, открыта тёмная материя, до того существовавшая только в расчётах отдельных физиков. Хаббл стал первым космическим объектом искусственного происхождения, который предназначен для проведения профилактики и текущего ремонта прямо в космосе. Пятый и пока последний ремонт Хаббла был проведён 11 мая 2009 года, следующий ремонт ориентировочно будет в 2014 году.

WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, 2001г)

WMAP представляет собой космический аппарат НАСА, предназначенный для изучения реликтового излучения, образовавшегося в результате Большого взрыва. Строго говоря, это не , а исследовательский спутник. С помощью WMAP была создана первая чёткая карта неба в микроволновом диапазоне, уточнён возраст Вселенной (13.7млрд лет), измерен состав Вселенной (по крайней мере ближайшего участка). Примерно 72% Вселенной занимает тёмная энергия, 23% ─ тёмная материя, и только 5% обычная материя.

14 мая 2009 года был запущен преемник аппарата WMAP, спутник Планк (Planck). Теоретически чувствительность приборов Планка в 10 раз выше, а угловое разрешение в 3 раза выше, чем у WMAP.

Телескоп Свифт (Swift, 2004г)

Орбитальный рентгеновский Свифт был разработан для изучения быстрых космических явлений, называемых гамма-всплесками, которые, предположительно, возникают при смерти массивной звезды или объединении двух плотных объектов, таких как нейтронные звёзды. До запуска Свифта, состоявшегося в 2004 году, астрономам требовалось около 6 часов, чтобы после фиксации гамма-всплеска регистрировать все его параметры. Свифт способен начать записывать все данные о гамма-потоке не более чем через минуту после фиксации всплеска. Свифт уже зафиксировал данные сотен гамма-всплесков, а в апреле 2009 года обнаружил поток гамма-излучения, который дошёл до нас от наиболее отдалённого космического объекта из всех зафиксированных до сих пор.

Благодарим ресурсы NewScientist , Astronomer.ru , Wikipedia за предоставленную информацию.

Министерство образования Оренбургской области

Государственное Образовательное Учреждение Начального Профессионального Образования Профессиональное Училище - № 17

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

« Телескопы и история их создания »

Разработал:

Учащийся 1 курса гр. №2

Подкопаев Эдуард

Руководитель:

Обухова Н.С.

Абдулино,2010

Введение………………………………………………………………….2

1.1 История создания первых телескопов…………………………….5

1.2.Современные виды телескопов ……………………..…………….8

2. Глава 2………………………………………………………………….12

2.1 Домашний телескоп………………………………………………..12

Заключение…………………………………………………..…………13

Список используемой литературы……………………………………14

Приложения……………………………………………………………..15

Введение

Ведь каждый день пред нами солнце ходит,

Однако ж прав упрямый Галилей.

А.С.Пушкин

Телеско́п (от др.-греч. τῆλε - далеко + σκοπέω - смотрю) - прибор, предназначенный для наблюдения небесных светил. Действительно, это оптическое устройство представляет собой мощную зрительную трубу, предназначенную для наблюдения весьма удаленных объектов – небесных светил.

Существуют телескопы для всех диапазонов электромагнитного спектра: оптические телескопы, радиотелескопы, рентгеновские телескопы, гамма-телескопы. Кроме того, детекторы нейтрино часто называют нейтринными телескопами. Также, телескопами могут называть детекторы гравитационных волн.

Оптические телескопические системы используют в астрономии (для наблюдения за небесными светилами, в оптике для различных вспомогательных целей: например, для изменения расходимости лазерного излучения. Также, телескоп может использоваться в качестве зрительной трубы, для решения задач наблюдения за удалёнными объектами.

Актуальность: созданный около четырехсот лет назад, телескоп является своеобразным символом современной науки, воплощая в себе извечное стремление человечества к познанию.

Объект исследования: различные виды телескопов.

Цель нашего исследования рассмотреть историю создания телескопа, создать домашний телескоп.

Задачи исследования: собрать и изучить теоретический материал о телескопе, используя все доступные источники информации.

Основная гипотеза – телескопы и грандиозные обсерватории вносят немалый вклад в развитие целых областей науки, посвященных исследованию структуры и законов нашей Вселенной.

Научная новизна нашей работы заключается в значимости телескопов на современном этапе развития науки и техники (в истории космических)

Практическая значимость: материалы исследования могут быть использованы на уроках физики, истории, географии, во внеклассной работе. Сегодня телескоп все чаще можно встретить не в научной обсерватории, а в обычной городской квартире, где живет обычный астроном-любитель, который ясными звездными ночами отправляется приобщаться к захватывающим красотам космоса.

Глава 1

1.1. История создания первых телескопов

Трудно сказать, кто первый изобрел телескоп. Годом изобретения телескопа, а вернее зрительной трубы, считают 1608 год, когда голландский очковый мастер Иоанн Липперсгей продемонстрировал своё изобретение в Гааге. Тем не менее в выдаче патента ему было отказано, в силу того что и другие мастера, как Захарий Янсен из Мидделбурга и Якоб Метиус из Алкмара, уже обладали экземплярами подзорных труб, а последний вскоре после Липперсгея подал в Генеральные штаты (голландский парламент) запрос на патент. Позднейшее исследование показало, что, вероятно, подзорные трубы были известны ранее, ещё в 1605 году, в «Дополнениях в Вителлию», опубликованных в 1604 г. Кеплер рассмотрел ход лучей в оптической системе, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Самые первые чертежи простейшего линзового телескопа (причем как однолинзового, так и двухлинзового) были обнаружены еще в записях Леонардо да Винчи датируемых 1509-м годом. Сохранилась его запись: «Сделал стекла, чтобы смотреть на полную Луну» («Атлантический кодекс»).(2,136)

Известно, что еще древние употребляли увеличительные стекла. Дошла до нас легенда о том, что якобы Юлий Цезарь во время набега на Британию с берегов Галлии рассматривал в подзорную трубу туманную британскую землю. Роджер Бекон, один из наиболее замечательных ученых и мыслителей XIII века, в одном из своих трактатов утверждал, что он изобрел такую комбинацию линз, с помощью которой удаленные предметы на расстоянии кажутся близкими. (1, 46)

Так ли это было в действительности – неизвестно. Бесспорно, однако, что в самом начале XVII века в Голландии почти одновременно об изобретении подзорной трубы заявили три оптика: Липерсчей, Меунус, Янсен. Как бы там ни было, к концу 1608 года первые подзорные трубы были изготовлены и слухи об этих новых оптических приборах быстро распространялись по Европе.

В Падуе в это время уже был широко известен Галилео Галилей, профессор местного университета, красноречивый оратор и страстный сторонник учения Коперника. Услышав о новом оптическом инструменте, Галилей решил собственноручно построить подзорную трубу. 7 января 1610 года навсегда останется памятной датой в истории человечества. Вечером того же дня Галилей впервые направил построенный им телескоп на небо. (Приложение №1.рис.1)

Он увидел то, что ранее было невозможно. Луна, испещренная горами и долинами, оказалась миром, сходным хотя бы по рельефу с Землей. Юпитер, предстал перед глазами изумленного Галилея крошечным диском, вокруг которого вращались четыре необычные звездочки – его спутники. При наблюдении в телескоп планета Венера оказалась похожа на маленькую Луну. Она меняла свои фазы, что свидетельствовало об ее обращении вокруг Солнца. На самом Солнце (поместив перед глазами темное стекло) ученый увидел черные пятна, опровергнув тем самым общепринятое учение Аристотеля о «неприкосновенной чистоте небес». Эти пятна смещались по отношению к краю Солнца, из чего сделал правильный вывод о вращении Солнца вокруг оси. В темные ночи, когда небо было чистым, в поле зрения галилеевского телескопа было видно множество звезд, недоступных невооруженному глазу. Несовершенство первого телескопа не позволило ученому рассмотреть кольцо Сатурна. Вместо кольца он увидел по обе стороны Сатурна два каких-то странных придатка. Открытия Галилея положили начало телескопической астрономии. Но его телескопы, утвердившие окончательно мировоззрение Коперника, были очень несовершенны. Уже при жизни Галилея на смену пришли телескопы несколько иного типа. Изобретателем нового инструмента был Иоганн Кеплер.(Приложение №1.рис.2)

В 1611 году в трактате «Диоптрика» он дал описание телескопа, состоящего из двух двояковыпуклых линз. Сам Кеплер, будучи типичным астрономом – теоретиком, ограничился лишь описанием схемы нового телескопа, а первым, кто его построил, был Шейнер, оппонент Галилея в их горячих спорах. К 1656 году Христиан Гюйенс сделал телескоп, увеличивающий в 100 раз наблюдаемые объекты, размер его был более 7 метров, апертура около 150 мм. Этот телескоп уже относят к уровню сегодняшних любительских телескопов для начинающих. К 1670-х годам был построен уже 45-метровый телескоп, который еще больше увеличивал объекты и давал больший угол зрения. Но даже обычный ветер мог служить препятствием для получения четкого и качественного изображения. (Приложение №2)

Исаак Ньютон в тот период сумел дать новую жизнь телескопам с помощью зеркала. Первое зеркало для телескопа диаметром 30 мм он сделал из сплава меди, олова и мышьяка в 1704 году. Изображение стало четким.

Двухзеркальная система в телескопе предложена французом Кассегреном. Реализовать свою идею в полной мере Кассегрен не смог из-за отсутствия технической возможности изобретения нужных зеркал, но сегодня его чертежи реализованы. Именно телескопы Ньютона и Кассегрена считаются первыми «современными» телескопами, изобретенными в конце 19 века. Кстати, космический телескоп Хаббл работает как раз по принципу телескопа Кассегрена. А фундаментальный принцип Ньютона с применением одного вогнутого зеркала использовался в Специальной астрофизической обсерватории в России с 1974 года.

Я.В. Брюс прославился разработкой специальных металлических зеркал для телескопов. Ломоносов и Гершель, независимо друг от друга, изобрели совершенно новую конструкцию телескопа, в которой главное зеркало наклоняется без вторичного, тем самым уменьшая потери света. А Гершель собственноручно в мастерской сплавлял зеркала из меди и олова. Главный труд его жизни – большой телескоп с зеркалом диаметром 122 см. (Приложение №3.рис 1 и 2).

К концу 18 века компактные удобные телескопы пришли на замену громоздким рефлекторам. Металлические зеркала тоже оказались не слишком практичны - дорогие в производстве, а также тускнеющие от времени.

К 1758 году с изобретением двух новых сортов стекла: легкого - крон и тяжелого - флинта, появилась возможность создания двухлинзовых объективов. Чем благополучно и воспользовался ученый Дж. Доллонд, который изготовил двухлинзовый объектив, впоследствии названный доллондовым. (Приложение 4).

Немецкий оптик Фраунгофер поставил на конвейер производство и качество линз. И сегодня в Тартуской обсерватории стоит телескоп с целой, работающей линзой Фраунгофера. Но рефракторы немецкого оптика также были не без изъяна – хроматизма. (Приложение 5)

И лишь к концу 19 века изобрели новый метод производства линз. Стеклянные поверхности начали обрабатывать серебряной пленкой, которую наносили на стеклянное зеркало путем воздействия виноградного сахара на соли азотнокислого серебра. Эти принципиально новые линзы отражали до 95% света, в отличие от старинных бронзовых линз, отражавших всего 60% света. Л. Фуко создал рефлекторы с параболическими зеркалами, меняя форму поверхности зеркал. (Приложение №6)

В конце 19 века Кросслей, астроном-любитель, обратил свое внимание на алюминиевые зеркала. Купленное им вогнутое стеклянное параболическое зеркало диаметром 91 см сразу было вставлено в телескоп. Сегодня телескопы с подобными громадными зеркалами устанавливаются в современных обсерваториях.

История телескопа прошла долгий путь – от итальянских стекольщиков до современных гигантских телескопов-спутников. Современные крупные обсерватории давно компьютеризированы. Однако любительские телескопы и многие аппараты, типа Хаббл, все еще базируются на принципах работы, изобретенных Галилеем. (Приложение №7.)

1.2.Современные виды телескопов.

Первое из двух главных преимуществ телескопа – это увеличение угла зрения, под которым мы видим небесные объекты. Человеческий глаз способен в отдельности различать две части предмета, если угловое расстояние не меньше одной минуты дуги. Поэтому, например, на Луне невооруженный глаз различает лишь крупные детали, поперечник которых превышает 100 километров. В благоприятных условиях, когда Солнце затянуто дымкой, на его поверхности удается рассмотреть самые крупные из солнечных пятен. Никаких других подробностей невооруженный глаз на небесных телах не видит. Оптические телескопы увеличивают угол зрения в десятки и сотни раз. Второе преимущество телескопа по сравнению с глазом заключается в том, что телескоп собирает гораздо больше света, чем зрачок человеческого глаза, имеющий даже в полной темноте диаметр не более 8 мм. Очевидно, что количество света, собираемого телескопом, во столько раз больше, во сколько площадь объектива больше площади зрачка. Это отношение равно отношению квадратов диаметров объектива и зрачка.

В радиотелескопе радиоволны собирает металлическое зеркало, иногда сплошное, а иногда решетчатое. Форма зеркала в телескопе параболическая поверхность способна собирать в фокусе падающее на нее электромагнитное излучение. На самом деле приемником радиоволн в радиотелескопах служит не человеческий глаз или фотопластинка, а высокочувствительный радиоприемник. Зеркало концентрирует радиоволны на маленькой дипальной антенне, облучая её. Вот почему эта антенна называется облучатель. Радиоволны, как и всякое другое излучение, несут в себе некоторую энергию. Поэтому, попадая на облучатель, они возбуждают в этом металлическом проводнике упорядоченное перемещение электронов или, иначе говоря, электрический ток. Радиоволны с невообразимо большой скоростью «набегают» на облучатель. Поэтому в облучателе возникает быстропеременный электрический ток. От облучателя к радиоприемнику электрический ток передается по волноводам – специальным проводникам, имеющим форму полых трубок. Космические радиоволны, или точнее, возбужденные ими электрические токи поступают в радиоприемник. К приемнику радиотелескопа присоединяют специальный самопишущий прибор, который регистрирует поток радиоволн определенной длины. (Приложение № 10)

Благодаря сложным оптическим явлениям лучи от звезды, уловленные телескопом, сходятся не в одной точке (фокусе телескопа), а в некоторой небольшой области пространства вблизи фокуса, образуя так называемое фокальное пятно. В этом пятне объектив телескопа конденсирует электромагнитную энергию светила, уловленную телескопом. Если взглянуть в телескоп, звезда покажется нам не точкой, а кружком с заметным диаметром. Но это не настоящий диск звезды, а лишь её испорченное изображение, вызванное несовершенством телескопа. Мы видим, созданное телескопом фокальное пятно. Чем больше диаметр объектива телескопа, тем меньше фокальное пятно. Следовательно, большинство телескопов обладают большей «зоркостью», благодаря большим размерам. Радиотелескопы воспринимают весьма длинноволновое излучение. Таким образом, новая техника поставила перед наукой новые проблемы принципиального характера. В будущем, вероятно, радиотелескопы станут еще зорче. (Приложение № 9)

Инфракрасные телескопы – это вид телескопов, которые применяются в астрономии для исследования теплового излучения космических объектов. Инфракрасное излучение – электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны 0,74 мкм) и микроволновым излучением (1-2 мм). Другое название инфракрасного излучения – «тепловое» излучение. Действительно, все тела, твердые и жидкие, нагретые до определенной температуры, излучают энергию в инфракрасном спектре. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. Первые эксперименты в области изучения инфракрасного излучения были проведены еще на рубеже 18-19 веков. Именно тогда английский ученый Уильям Гершель провел исследование нагревательных способностей лучей разных частей спектра. Обнаруженное невидимое излучение, способное, тем не менее, нагревать Гершель назвал инфракрасным.

Известно три составляющих диапазона инфракрасного излучения: коротковолновая, средневолновая и длинноволновая область. Длинноволновую область иногда называют терагерцовым излучением. Доказано, что земная атмосфера пропускает инфракрасное излучение только определенного диапазона: 0,75-5 мкм. Для остальной части лучей она непрозрачна. Тем не менее, инфракрасное наблюдение активно используется в астрономии с 19 века. С помощью инфракрасных телескопов зачастую можно сделать такие наблюдения, которые невыполнимы с помощью обычной астрономической техники. Основателем инфракрасной астрономии принято считать британского ученого Чарльза Пиацци Смита, который в 1856 году первым зарегистрировал тепловое излучение Луны.

Принцип действия инфракрасного телескопа состоит в принятии и обработке теплового излучения. Основным элементом первых радиотелескопов была полоска фольги, обладающая черной поверхностью. Если через фольгу пропустить ток, то при изменении температуры металла, меняется его сопротивление. Следовательно, изменяются и показатели тока. В зависимости от этих показателей можно рассчитать интенсивность теплового излучения. Существуют телескопы, которые одновременно являются оптическими и инфракрасными, например знаменитый Хаббл (Приложение № 7). Тепловые лучи отражаются обычным телескопическим объективом и фокусируются в одной точке, где размещается прибор, измеряющий тепло. Также существуют инфракрасные фильтры, пропускающие только тепловые лучи. С такими фильтрами происходит фотографирование.

В первую очередь возможности инфракрасных телескопов были использованы для изучения планет Солнечной системы. С помощью тепловых наблюдений удалось уточнить структуру атмосфер некоторых планет, обнаружить водяной лед на поверхности спутников планет-гигантов, открыть собственное тепловое излучение Сатурна и Юпитера. С помощью инфракрасных телескопов ученым удалось составить новую «тепловую» карту вселенной, которая во многом отличается от привычной карты звездного неба. На ней можно увидеть как остывшие планеты, так и места возможного образования новых звезд. (Приложение № 8)

Глава 2

Изучив материал по теме исследования, решили сделать телескоп сами.

В качестве объектива использовали два стекла для очков (мениски) по +0,5 диоптрии, расположив их выпуклыми сторонами одно наружу, а другое вовнутрь на расстоянии 30 мм одно от другого. Между ними поставили диафрагму с отверстием диаметром около 30 мм.

Для окуляра взяли лупу с 8 кратным увеличением.

Трубу телескопа, в которой укрепляется объектив, сделали из бумаги; можно, из пластмассы сделали выдвижную трубку меньшего диаметра для окуляра. Главную трубу делаем сантиметров на десять короче фокусного расстояния объектива-90 см. Длина окулярной трубки около 40 см.

Линзу объектива укрепили в передней части трубы с помощью оправы, состоящей из 2 картонных колец с разрезом и 2 коротких бумажных трубок чуть меньшего диаметра, чем линза. С помощью этих трубок линза плотно зажимается между кольцами.

Чтобы было удобнее вести наблюдение, изготовили для телескопа штатив, сделали деревянный азимутальный штатив, на котором труба поворачивается вокруг двух осей: вертикальной и горизонтальной. Трубу на другом конце горизонтальной оси уравновесили грузом. Чтобы не приходилось поддерживать все время трубу рукой, сделали два стопорных винта: для вертикальной и горизонтальной осей.

С помощью сделанного нами рефрактора, который увеличивает в 33 раза, мы сможем наблюдать горы на Луне, кольца Сатурна, фазы Венеры, диск Юпитера и 4 его спутника, двойные звезды, некоторые звездные скопления - Плеяды, Ясли. Солнечные пятна будем наблюдать, проецируя изображение Солнца на экран - лист белой бумаги, защитив его от прямых лучей Солнца куском картона с отверстием посредине, надетым на трубу. Для того, чтобы рассчитать увеличение телескопа необходимо фокусное расстояние объектива разделить на фокусное расстояние окуляра.

Заключение

В заключении можно сделать следующие выводы:

1. изучив теоретический материал по теме, установили, что существует большое разнообразие телескопов, узнали историю их создания.

2. сконструировав модель телескопа, можно наблюдать тела Вселенной.

С древних времен наблюдают астрономы за процессами, происходящими во Вселенной. Их открытия связаны, как правило, с появлением новых изобретений и технологий. Использование телескопа привело к резкому скачку количества открытий и существенному расширению области знаний о космических объектах. Дальнейшее увеличение мощности астрономических приборов продолжало увеличивать и количество открытий, сделанных с их помощью. Современная аппаратура способна обнаруживать даже невидимые глазу космические излучения. Благодаря таким приборам в течение XX- XX1 века во Вселенной было сделано больше открытий, чем за всю историю человечества.

Список используемой литературы и Интернет ресурсов:

1. Амбарцумян В.А. Загадки Вселенной.- М.: Педагогика, 1987.

2. Всё обо всём. Энциклопедия. – М: Аванта-Плюс, 2000.

3. Гурштейн А.А. Извечные тайны неба.- Просвещение, 1984.

4. Жиль Спэрроу «Вселенная. Как наблюдать и изучать звездное небо» / Пер. с англ. – М.: БММ АО, 2002.

5. Космос: Энциклопедия для детей. Я познаю мир-М.: Издательство «AСТ», 2001.

6. Петров Б.Н. Орбиты сотрудничества.-М.: «Машиностроение», 1975.

7. Энциклопедический словарь юного астронома/ Сост. Н.П. Ерпылев. – М.: Педагогика, 1980.

8. www.netfereta.ru

9. www.astrotime.ru

10. www.sky-watcher.ru

11. www.binoculars.ru

12. astronews.prao. ru

13. astrooptics.pisem.net

14. http://vsego.wordpress.com/2009/08/25/galileos-telescope/

Приложения

Приложение №1

Рис.1 Телескоп Галилея

Рис.2 Телескоп Кеплера

Приложение №2

Телескоп Галилея.

Приложение №3

Рис 2.Телеском А. Гершеля. Рис 1.Телескоп Я.В. Брюса.

Приложение №4

Приложение №5

Линзовый телескоп Фраунгофера.

Приложение № 6

Л. Фуко создал рефлекторы с параболическими зеркалами.

Приложение №7.

Космический телеском Хаббл.

Приложение № 8

Инфракрасный телескоп в Аризоне

Приложение № 9

Антенна радиотелескопа в Аризоне

Слово «телескоп» в переводе с греческого обозначает «далеко смотреть» (τῆλε - далеко + σκοπέω - смотрю). Это прибор, предназначенный для наблюдения небесных тел.

Самые первые чертежи простейшего линзового телескопа (однолинзового и двухлинзового) были обнаружены ещё в записях Леонардо Да Винчи (1509 год). Сохранилась его запись: «Сделай стекла, чтобы смотреть на полную Луну». Леонардо строит или, по крайней мере, рисует станки для шлифовки вогнутых зеркал и разбирает производство очковых линз. Несомненно, что Леонардо не только мечтал о телескопических устройствах, но действительно их осуществлял. В кодексе А (лист 12) находятся следующие строки, поясненные рисунком: «Чем дальше отодвигаешь ты стекло от глаза, тем большими покажет оно предметы для глаз 50 лет; если глаза для сравнения глядят один через очковое стекло, другой вне его, то для одного предмет покажется большим, а для другого малым; но для этого видимые вещи должны быть удалены от глаза на 200 футов» . Леонардо передает здесь не все известное, но крайне просто повторимое наблюдение о значительных увеличениях, достигаемых при рассматривании простым глазом действительного изображения удаленного предмета от выпуклой линзы, если фокусное расстояния линзы больше, чем расстояние наилучшего зрения».
Годом изобретения телескопа, а точнее, зрительной трубы , считают 1608 год , а автором - голландского очкового мастера Иоанна Липперсгея , который продемонстрировал своё изобретение в Гааге. Но патент на изобретение ему не выдали, так как оказалось, что такие зрительные трубы были уже у других. Затем выяснилось, что такие трубы были еще раньше: в опубликованной в 1604 г. Кеплером работе было указано, что он рассмотрел ход лучей в оптической системе, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз.

Таким образом, первенство изобретения прообраза телескопа (зрительной трубы) доказать трудно.

В 1609 году он создал свою первую зрительную трубу с трёхкратным увеличением. В том же году он построил телескоп длиной около полуметра с восьмикратным увеличением. Позже им был создан телескоп, дававший 32-кратное увеличение: длина телескопа была около метра, а диаметр объектива - 4,5 см. В сравнением с сегодняшними телескопами, это был очень несовершенный телескоп, обладавший всеми возможными аберрациями (ошибками или погрешностями изображения в оптической системе). Несмотря на это, с помощью этого несовершенного телескопа Галилей сделал ряд открытий.
Но сам Галилей свои астрономические зрительные трубы называл perspicillum .
Название «телескоп» предложил в 1611 году греческий математик Джованни Демизиани .
Первый телескоп Галилея имел апертуру (способность собирать свет и противостоять размытию деталей изображения) 4 сантиметра, фокусное расстояние около 50 сантиметров и степень увеличения 3x. Второй телескоп имел апертуру 4,5 сантиметра, фокусное расстояние 125 сантиметров, степень увеличения 34х. Несмотря на то, что телескопы Галилея были весьма несовершенны, в течение двух первых лет наблюдений ему удалось обнаружить четыре спутника планеты Юпитер, фазы Венеры, пятна на Солнце, горы на поверхности Луны (дополнительно была измерена их высота), наличие у диска Сатурна придатков в двух противоположных точках (природу этого явления Галилей разгадать не смог).

Устройство телескопа

Телескоп-рефрактор содержит два основных узла: линзовый объектив и окуляр. Объектив создаёт уменьшенное обратное изображение бесконечно удалённого предмета в фокальной плоскости (плоскость, на которой расположены точки, в которых собираются попавшие в систему плоскопараллельные пучки лучей). Это изображение рассматривается в окуляр как в лупу. В силу того, что каждая отдельно взятая линза обладает различными аберрациями (хроматической, сферической и проч.), обычно используются сложные объективы. Такие объективы представляют собой выпуклые и вогнутые линзы, составленные и склеенные с тем, чтобы минимизировать аберрации.

Телескоп Галилео Галилея

Телескоп Галилея имел в качестве объектива одну собирающую линзу, а окуляром служила рассеивающая линза. Такая оптическая схема даёт неперевернутое (земное) изображение. Главными недостатками этого телескопа являются очень малое поле зрения и сильная хроматическая аберрация. Такая система все ещё используется в театральных биноклях и иногда в самодельных любительских телескопах. В связи с тем, что телескоп Галилея дает прямое изображение, он может быть использован и как подзорная труба.