Teleskopai

Teleskopas

Teleskopas yra pagrindinis astronomų instrumentas. Be jo mūsų žinios būtų labai ribotos, nes kiti instrumentai, pavyzdžiui, veikiantys spektroskopo principu, yra susiję su teleskopu, kuris surenka jiems reikalingą šviesą. Daug metų didžiausias pasaulyje buvo 508 cm skersmens Maunt Palomaro observatorijos (JAV) reflektorius, pastatytas Džordžo Eterio Heilio (1868-1938m.) iniciatyva. Heilio šūkis „Daugiau šviesos!“ galioja ir dabar, nes astronomai stengiasi pasiekti kuo tolesnius nuo Žemės objektus ir giliau pažvelgti į visatą.

Refraktorių veika

Teleskopai yra dviejų rūšių – refraktoriai ir reflektoriai (Raktas). Ir vieni, ir kkiti turi savo pranašumų, bet, deja, ir trūkumų. Refraktoriai buvo sukurti XVII a. I dešimtmetyje. Juos naudojo Galilėjas Galilėjus (1564-1642m.) ir jo amžininkai. Dangaus kūno šviesa krinta į tam tikros formos refraktoriaus lęšį, vadinamą objektyvu; jis fokusuoja šviesos spindulius. Gautas atvaizdas didinamas antruoju lęšiu, kuris vadinamas okuliaru. Kuo didesnis objektyvas, tuo daugiau šviesos surenka teleskopas: 15,2 cm refraktoriaus (refraktoriaus su 15,2 cm skersmens objektyvu) šviesos galia dukart didesnė negu 7,6 cm refraktoriaus.

Objektyvo paskirtis – surinkti kuo daugiau šviesos, o aatvaizdą didina okuliaras. Kiekvienas teleskopas turi kelis okuliarus, kuriuos prireikus galima keisti. Kokį okuliarą naudoti, lemia surinktos šviesos kiekis. Pavyzdžiui, 500 kartų didinantis okuliaras netinka 7,6 cm refraktoriui, nes taip smarkiai padidintas atvaizdas bus labai blyškus ir neryškus. Toks okuliaras ttinka tik tada, kai objektyvas didelis.

Visi refraktoriai turi vieną bendrą trūkumą: jie sukuria netikrom spalvom nuspalvintą atvaizdą. Tai lemia šviesos prigimtis. Baltą šviesą sudaro įvairiausios spektro spalvos. Šviesos pluoštui sklindant pro objektyvą, skirtingo bangos ilgio spinduliai užlinkstą nevienodai: ilgabangiai mažiau, trumpabangiai labiau. Dėl to raudonieji spinduliai fokusuojami toliau negu mėlynieji. Taip gaunamas spalvotas šviesulio atvaizdas, gražus pažiūrėti, bet astronomams nepageidautinas. Šio reiškinio išvengiama naudojant sudėtinius objektyvus iš kronstiklo (mažesnio optinio tankio) ir flintstiklo (didesnio optinio tankio), kurie turi skirtingus lūžio rodiklius ir panaikina atsiradusias spalvas. Jų taip pat išvengiama didinant lęšių skaičių (kaip fotoaparatuose), bet dėl to stebėtojo akį pasiekia mažiau šviesos. Ši dilema itin svarbi astronomijoje.

Reflektoriai

Pirmą veikiantį reflektorių 1671 m. padarė Izaokas Niutonas (1642- 1727). Reflektorius veikia visai kitokiu pprincipu. Niutono sistemos teleskope šviesa pro atvirą vamzdį krinta į jo dugne esantį pagrindinį veidrodį. Šio veidrodžio paviršius yra įgaubto paraboloido formos. Nuo jo šviesa atsispindi atgal į pagalbinį plokščią veidrodį, pakreiptą 45° kampu. Pastarasis ir nukreipia šviesą į vamzdžio šoną; čia ji sufokusuojama, ir okuliare matomas padidintas atvaizdas. Plokščias veidrodis vamzdyje šiek tiek susilpnina šviesą, bet nuostolis nedidelis, be to, Niutono sistemos teleskope nėra kaip jo išvengti.

Kadangi veidrodis vienodai atspindi visų spalvų spindulius, reflektoriaus objektyvas chromatinės aberacijos neturi: ‘ji ššiek tiek pasireiškia nebent okuliare. Šiuolaikiniai veidrodžiai gaminami iš specialaus stiklo ir dengiami plonu, šviesą gerai atspindinčios medžiagos, pavyzdžiui, aliuminio ar sidabro, sluoksniu.

Niutono sistema – tik vienas reflektorių tipų. Kasegreno ar Gregorio sistemų reflektoriuose pagalbinis veidrodis yra išgaubtas ir surinktą šviesą atspindi atgal pro skyle pagrindiniame veidrodyje. Heršelio reflektoriaus pagrindinis veidrodis pakreiptas į šoną, o pagalbinio išvis nėra. Tačiau dėl to iškraipomas atvaizdas (distorsija). Dabar Heršelio reflektoriai nebenaudojami. Ričio ir Kretjeno sistemos reflektoriai neturi sferinės aberacijos, komos, astigmatizmo.

Pranašumai ir trūkumai

Apertūros požiūriu refraktorius pranašesnis už reflektorių, bet yra brangesnis, nes didelius lęšius pagaminti sunkiau negu veidrodžius. Dėl šios ir kai kurių kitų priežasčių visi didieji pasaulio teleskopai yra reflektoriai. Astronomams mėgėjams pakanka turėti ne mažesnį kaip 7,6 cm refraktorių arba 15,2 cm reflektorių.

Ypač svarbus teleskopo montuotės klausimas. Jei ji netvirta, iš teleskopo jokios naudos. Tinkamiausia yra pusiaujinė montuotė, kai teleskopas sukasi apie pagrindine ašį, nukreiptą į dangaus ašigalį. Specialus laikrodžio mechanizmas suka teleskopą apie šią ašį ir kompensuoja Žemės sukimąsi. Dėl to teleskopas lieka visą laiką nukreiptas į tiriamąjį objektą.

Netikrų spalvų atsiradimas refraktoriuje.

Praėjusi pro objektyvą šviesa išsisklaido taip, kad raudoni ir mėlyni spinduliai fokusuojasi skirtingose vietose (A). Tas pats atsistinka ir naudojant sklaidomąjį lęšį (B). Išeitis – naudoti sudėtinį oobjektyvą (C), susidedantį iš dvejų lęšių kurie vienas kitą kompensuoja, ir netikros spalvos išnyksta. Dėl spalvų korekcijos refraktorius visada blogesnis negu reflektorius.

Didžiausi pasaulio teleskopai

Maunt Palomaro observatorijos 508 cm reflektorius nebėra didžiausias pasaulyje optinis teleskopas, nes 1975 m. Tarybų Sąjungoje netoli Zelenčiuko gyvenvietės Šiaurės Kaukaze pastatytas 600 cm reflektorius. Visame pasaulyje veikia nemažai 254-406 cm skersmens teleskopų. Įkurta stambių observatorijų Žemės pietų pusrutulyje, kur giedras dangus ir matyti svarbūs pietų dangaus objektai, kaip antai Magelano Debesys. Dideli astronomijos centrai yra Australijoje, Pietų Amerikoje ir Pietų Afrikoje; Saderlende (Keipo provincija), kur itin geros stebėjimo sąlygos, yra visi PAR teleskopai.

Didžiausias iki 1979m. Anglijos teleskopas buvo 249 cm skersmens reflektorius, 1967 m. pastatytas Herstmonse. Dabar jis vadinamas Izaoko Niutono teleskopu (INT). 1950m. į Herstmonsą buvo perkelti visi garsiosios Grinvičo observatorijos (Raktas) instrumentai, bet debesuotas dangus ir pašalinės šviesos privertė iškelti Niutono teleskopą į Kanarų salas, kur neseniai pastatytas naujas anglų 420 cm Heršelio teleskopas. Nuo 1979 m. Havajų salose veikia anglų 380 cm reflektorius.

Kai kurios observatorijos yra specialios paskirties. Pavyzdžiui, Kit Pike (Arizona, JAV) įrengta aparatūra Saulei stebėti, o Lovelio observatorijoje (taip pat Arizona) stebimos planetos. Planuojamos naujos observatorijos, tarp jų – orbitinės, nebijančios Žemės atmosferos trukdymų ir apribojimų.

165 cm teleskopas – didžiausias ne tik Lietuvoje, bet ir visoje šiaurinėje Europoje. Veidrodis jam pagamintas 1976 m. Lytkarino optikos gamykloje, stebėjimai šiuo teleskopu pradėti 1991 m.

Astronominių stebėjimų ypatumai

Astronomija pagrįsta stebėjimais iš Žemės ir tik nuo mūsų amžiaus septintojo dešimtmečio – iš kosmoso: iš automatinių ir pilotuojamų stočių. Stebėjimų reikšmė astronomijai tokia pati, kaip bandymų fizikai ir chemijai. Kartu jie pasižymi ir savais ypatumais.

Pirmas ypatumas tas, kad astronominiai stebėjimai dažniausiai yra pasyvus tiriamųjų objektų atžvilgiu. Čia negalima aktyviai veikti dangaus kūnų, atlikti bandymų (išskyrus retus atvejus), kaip tai daro kiti gamtos mokslai. Tik kosmonautika suteikė galimybe tiesiogiai tyrinėti Mėnulį ir artimiausias planetas. Be to, daugelis astronominių reiškinių vyksta taip lėtai, kad juos stebėti reikia labai ilgą laiką. Pavyzdžiui, Žemės ašies posvyrio į jos orbitos plokštumą pokytį galima pastebėti tik praėjus šimtams metų. Todėl neprarado reikšmės kai kurie stebėjimai, atlikti prieš tūkstančius metų, nors jie ir labai netikslūs.

Antras astronominių stebėjimų ypatumas. Dangaus kūnų padėtį ir jų judėjimą stebime iš Žemės, kuri sukasi apie savo ašį ir skrieja aplink Saulę. Tačiau Žemėje esantį stebėtoja dažnai laikome nejudamu, ir dangaus kūnų judėjimą apibūdiname jo atžvilgiu. Pavyzdžiui, kalbame apie šviesulių tekėjimą ir laidą, nors žinome, kad tai vyksta dėl Žemės sukimosi. Kalbame apie metinį regimąjį Saulės judėjimą žvaigdžių atžvilgiu,

nors tai yra Žemės skriejimo aplink Saulę pasekmė. Dėl Žemės judėjimo dangaus vaizdas stebėtojui per metus keičiasi. Jis priklauso ne tik nuo to, kurioje Žemės vietoje yra stebėtojas, bet ir nuo to, kuriuo paros ir metų laiku jis stebi. Pavyzdžiui, kai pas mus žiemos diena, Pietų Amerikoje – vasaros naktis, ir atvirkščiai. Yra žvaigždžių, matomų tik vasarą arba žiemą.

Trečias astronominių stebėjimų ypatumas. Visi šviesuliai yra taip toli nuo mūsų, jog nei iš akies, nei pro teleskopą negalima nustatyti, kuris jų aartimesnis, kuris – tolimesnis. Visi jie atrodo nutolę vienodai. Todėl atstumas tarp dangaus objektų (pavyzdžiui, tarp žvaigždžių) matuojamas kampu, kurį sudaro spinduliai, išvesti iš stebėjimo taško iki objektų. Toks atstumas vadinamas kampiniu ir išreiškiamas laipsniais bei jų dalimis.

kampų matavimo prietaisu teodolitu. Apytiksliai vertinant kampinius atstumus danguje, naudinga žinoti, jog kampinis atstumas tarp Didžiųjų Grįžulo Ratų ? ir ? žvaigždžių lygus maždaug 5°. Dangaus objektų regimuosius matmenis taip pat galima išreikšti kampiniais vienetais. Pavyzdžiui, Saulės ir Mėnulio kampiniai skersmenys beveik vienodi &– apie 0,5°.