Астрономические наблюдения в телескоп — секреты.


Введение

Астрономия – наука, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем. Накопленные ею знания применяются для практических нужд человечества.

Астрономия является одной из древнейших наук, она возникла на основе практических потребностей человека и развивалась вместе с ними. Элементарные астрономические сведения были известны уже тысячи лет назад в Вавилоне, Египте, Китае и применялись народами этих стран для измерения времени и ориентировки по сторонам горизонта.

И в наше время астрономия используется для определения точного времени и географических координат (в навигации, авиации, космонавтике, геодезии, картографии). Астрономия помогает исследованию и освоению космического пространства, развитию космонавтики и изучению нашей планеты из космоса. Но этим далеко не исчерпываются решаемые ею задачи. Наша Земля является частью Вселенной. Луна и Солнце вызывают на ней приливы и отливы. Солнечное излучение и его изменения влияют на процессы в земной атмосфере и на жизнедеятельность организмов. Механизмы влияния различных космических тел на Землю также изучает астрономия.

Современная астрономия тесно связана с математикой и физикой, с биологией и химией, с географией, геологией и с космонавтикой. Используя достижения других наук, она в свою очередь обогащает их, стимулирует их развитие, выдвигая перед ними все новые задачи. Астрономия изучает в космосе вещество в таких состояниях и масштабах, какие неосуществимы в лабораториях, и этим расширяет физическую картину мира, наши представления о материи. Все это важно для развития диалектико-материалистического представления о природе.

Научившись предвычислять наступление затмений Солнца и Луны, появление комет, астрономия положила начало борьбе с религиозными предрассудками. Показывая возможность естественнонаучного объяснения возникновения и изменения Земли и других небесных тел, астрономия способствует развитию марксистской философии.

В реферате описывается метод наблюдения как фундаментальный метод системы астрономических наук.

Астрономические инструменты и приборы,

аппаратура для выполнения астрономических наблюдений и их обработки. А. и. и п. можно подразделить на наблюдательные инструменты (телескопы), светоприёмную и анализирующую аппаратуру, вспомогательные приборы для наблюдений, приборы времени, лабораторные приборы, вспомогательные счетно-решающие машины и демонстрационные приборы.

Оптические телескопы служат для собирания света исследуемых небесных светил и построения их изображения. По оптическим схемам они делятся на зеркальные системы — рефлекторы

(или катоптрические системы), линзовые —
рефракторы
(или диоптрические системы) и смешанные зеркально-линзовые (катодиоптрические) системы, к которым относятся
Шмидта телескоп, Максутова телескоп
и др. По назначению телескопы разделяются на: инструменты для выполнения широкого круга астрофизических исследований звёзд, туманностей, галактик, а также планет и Луны — в основном крупные рефлекторы, оснащенные кассетами, спектрографами, электрофотометрами; инструменты для одновременного фотографирования больших участков неба (размером до 30×30°) — широкоугольные телескопы Максутова или Шмидта, а также широкоугольные
астрографы
типа фотографических рефракторов; астрометрические инструменты для высокоточных измерений координат небесных объектов и моментов времени прохождения их через меридиан; солнечные телескопы для изучения физических процессов, происходящих на Солнце; метеорные камеры, камеры для фотографирования искусственных спутников Земли, камеры для регистрации северных сияний и другие специальные телескопы. Астрономические исследования в диапазоне радиочастот ведутся с помощью радиотелескопов. Крупнейший в мире оптический телескоп середины 20 в. — 5

рефлектор Маунт-Паломарской обсерватории (США). В 1968 в СССР на Сев. Кавказе начался монтаж рефлектора с зеркалом диаметром 6
м.
Для определений координат небесных объектов и ведения службы времени используют меридианные круги, пассажные инструменты, вертикальные круги, зенит-телескопы, призменные астролябии

и другие инструменты. В астрогеодезических экспедициях применяют переносные инструменты типа пассажного инструмента, зенит-телескопы,
теодолиты.
Крупные солнечные телескопы, обычно устанавливаемые неподвижно, делятся на
башенные телескопы
и
горизонтальные телескопы,
свет направляется в них одним (
сидеростат, гелиостат
) или двумя (
целостат
) подвижными плоскими зеркалами. Для наблюдений солнечной короны, хромосферы, фотосферы применяют внезатменный
коронограф, хромосферные телескопы
и
фотосферные телескопы.
Быстро движущиеся по небу искусственные спутники Земли фотографируют с помощью спутниковых фотокамер,

позволяющих с высокой точностью регистрировать моменты открывания и закрывания затвора.

При наблюдениях используют вспомогательные приборы: окулярные микрометры —

для измерения угловых расстояний, кассеты — для фотографирования, а также светоприёмную и анализирующую аппаратуру:
астроспектрографы
(щелевые и бесщелевые, призменные, дифракционные и интерференционные) — для фотографирования спектров Солнца, звёзд, галактик, туманностей, а также
объективные призмы,
устанавливаемые перед объективом телескопа и позволяющие получить на одной фотопластинке спектры большого количества звёзд. Небольшие и средние астроспектрографы монтируют на телескопе так, чтобы щель спектрографа была в фокусе телескопа (в главном фокусе, фокусах Ньютона, Кассегрена или Несмита); большие спектрографы устанавливают стационарно в помещении фокуса куде.

В большинстве случаев визуальные наблюдения глазом вытеснены наблюдениями с объективными светоприёмниками. В качестве последних применяют специальные высокочувствительные сорта фотопластинок, приборы для электрофотометрической регистрации излучения небесных светил с применением фотоумножителей и усилением света с помощью электронно-оптических преобразователей, практикуются телевизионные методы наблюдений, электронная фотография и использование светоприёмников инфракрасного излучения (см. Приёмники излучения

)
.
В древности основным прибором времени служили солнечные часы, гномоны, а затем — стенные квадранты,

с помощью которых определяли моменты пересечения Солнцем или звездой плоскости меридиана. В современной астрономии для этой цели применяют пассажные инструменты с фотоэлектрической регистрацией. Наиболее точным маятниковым прибором для хранения времени являются часы Шорта, часы Федченко (см.
Часы астрономические
)
.
Однако в настоящее время их вытесняют кварцевые и молекулярные (или атомные) часы.

Для обработки фотоснимков, получаемых в результате наблюдений, применяют лабораторные приборы: координатно-измерительные машины

(для измерения положения изображений небесных светил на фотоснимке), блинк-компараторы (для сравнения между собой двух фотоснимков одного и того же участка неба, полученных в разное время),
компараторы
(для измерений длин волн спектральных линий на спектрограммах),
микрофотометры
(для измерений распределения интенсивности в спектре на спектрограмме), звёздные микрофотометры (для определений яркости звёзд по фотографиям).

Для вычислений, связанных с обработкой результатов наблюдений, применяют счётно-решающие машины. К демонстрационным приборам относятся теллурии —

модели Солнечной системы, и
планетарии,
позволяющие на внутренней поверхности сферического купола наглядно показывать астрономические явления.

В истории наблюдательной астрономии можно отметить 4 основных этапа, характеризующихся различными средствами наблюдений. На 1-м этапе, относящемся к глубокой древности, люди с помощью специальных приспособлений научились определять время и измерять углы между светилами на небесной сфере. Повышение точности отсчётов достигалось главным образом увеличением размеров инструментов, 2-й этап относится к началу 17 в. и связан с изобретением телескопа и повышением с его помощью возможностей глаза при астрономических наблюдениях. С введением в практику астрономических наблюдений спектрального анализа и фотографии в середине 19 в. начался 3-й этап. Астрографы и спектрографы дали возможность получить сведения о химических и физических свойствах небесных тел и их природе. Развитие радиотехники, электроники и космонавтики в середине 20 в. привело к возникновению радиоастрономии и внеатмосферной астрономии, ознаменовавших 4-й этап.

Первым астрономическим инструментом можно считать вертикальный шест, закрепленный на горизонтальной площадке, — гномон, позволявший определять высоту Солнца, направление меридиана, устанавливать дни наступления равноденствий и солнцестояний. Изобретателями способа измерения и разделения времени считают вавилонян; но и в Египте и особенно позднее в Др. Греции в эти способы были внесены значительные изменения. Развитие конструкций астрономических инструментов в Китае с древнейших времён шло, по-видимому, независимо от аналогичных работ на Бл. и Ср. Востоке и на Западе. Достоверные сведения о древнегреческих астрономических инструментах стали достоянием последующих поколений благодаря «Альмагесту»,

в котором наряду с методикой и результатами астрономических наблюдений К. Птолемей приводит описание астрономических инструментов — гномона, армиллярной сферы, астролябии, квадранта, параллактической линейки, — применявшихся как его предшественниками (особенно Гиппархом), так и созданных им самим. Многие из этих инструментов были в дальнейшем усовершенствованы и ими пользовались на протяжении многих столетий.

В период раннего средневековья достижения древнегреческих астрономов были восприняты учёными Ближнего и Среднего Востока и Ср. Азии, которые усовершенствовали их инструменты и разработали ряд оригинальных конструкций. Известны труды о применении астролябий и о их конструкциях, о солнечных часах и гномонах, написанные аль-Хорезми, аль-Фергани, аль-Ходженди, аль-Бируни и др. Существенный вклад в развитие астрономических инструментов внесли астрономы Марагинской обсерватории (Насирэддин Туей, 13 в.) и Самаркандской обсерватории (Улугбек, 15 в.), на которой был установлен гигантский секстант радиусом около 40 м.

Через Испанию и Юж. Италию достижения этих астрономов стали известны в Сев. Италии, Германии, Англии и Франции. В 15—16 вв. европейские астрономы использовали наряду с инструментами собственной конструкции также и описанные учёными Востока. Широкую известность получили инструменты Г. Пурбаха, Региомонтана (И. Мюллера) и особенно Тихо Браге и Я. Гевелия, которые создали много оригинальных инструментов высокой точности.

Начало телескопической астрономии обычно связывают с именем Галилео Галилея, который с помощью изготовленной им самим в 1609 зрительной трубы (зрительная труба была изобретена незадолго перед этим в Голландии) сделал выдающиеся открытия и дал им правильное научное объяснение. В 1611 И. Кеплер опубликовал описание новой системы зрительной трубы, имевшей, помимо большего поля зрения, ещё одно важное преимущество: она давала в фокальной плоскости действительное изображение небесного объекта, которое стало возможным измерять, помещая в фокальную плоскость точную шкалу (крест нитей). Изобретение окулярного креста нитей микрометра в 40—70-х гг. 17 в., связанное с именами У. Гаскойна, Х. Гюйгенса, Ж. Пикара, А. Озу, значительно расширило возможности телескопа, сделав его не только наблюдательным инструментом, но и измерительным. Однолинзовые объективы первых рефракторов давали изображения невысокого качества — окрашенные и нерезкие. Некоторое улучшение изображений достигалось увеличением фокусного расстояния объектива, что привело к сооружению очень длинных громоздких телескопов.

В 17 и 18 вв. в разных странах было разработано несколько схем рефлекторов. Н. Цукки в 1616 предложил схему рефлектора с одиночным вогнутым зеркалом, наклоненным под небольшим углом к оси трубы, что позволяло обходиться без вторичного зеркала, обязательного в большинстве более поздних схем. Но сам Цукки не создал телескопа по предложенной им схеме. Однозеркальный рефлектор впервые был создан М. В. Ломоносовым (описан в 1762). Позднее большой однозеркальный рефлектор построил В. Гершель. В 1638 М. Мерсенн, в 1663 Дж. Грегори, в 1672Ф.Кассегрен разработали новые схемы рефлекторов — с двумя зеркалами. В 1668—71 И. Ньютон предложил схему и изготовил телескопы, в которых вторичное зеркало было плоским и наклонено под углом 45° к оси трубы для отражения лучей в окуляр, расположенный сбоку. Сравнительная простота изготовления привела к тому, что количество рефлекторов такого типа и размеры сооружаемых инструментов стали быстро расти; им длительное время отдавалось предпочтение.

Одновременно продолжали совершенствоваться и рефракторы. Возможность изготовления ахроматического объектива в 1742 была теоретически доказана Л. Эйлером, а в 1758 Дж. Доллонд создал такой объектив. Позднее, в 1-й четверти 19 в., благодаря усовершенствованию оптического стекловарения П. Гинаном и опыту И. Фраунгофера появились предпосылки для создания более совершенных рефракторов с ахроматическими объективами.

Лит.:

Телескопы, под ред. Дж. Койпера и Б. Мнддлхёрст, пер. с англ., М., 1963; Максутов Д. Д., Астрономическая оптика, М.—Л., 1946; Мартынов Д. Я., Курс практической астрофизики, 2 изд., М., 1967; Методы астрономии, под ред. В. А. Хилтнера, пер. с англ., М., 1967; Современный телескоп, М., 1968; Rерsold J. В.. Zur Geschichte der astronomischen Messwerkzeuge, Lpz., 1908; King Н. C., The history of the telescope, L., 1955.

Н. Н. Михельсон. З. К. Новокшанова-Соколовская.

Оглавление БСЭ

Методы и способы астрономических исследований

Издавна основным методом астрономических исследований было визуальное наблюдение за небесными телами. Основным инструментом при этом являются оптические телескопы.

Первая особенность астрономических наблюдений состоит в том, что наблюдения пассивны и иногда требуют очень длительных сроков. Мы не можем активно влиять на небесные тела, ставить опыты (за исключением редких случаев), как это делают в физике, в биологии. Лишь космонавтика дала в этом отношении некоторые возможности.

Многие явления, например изменение наклона земной оси к плоскости ее орбиты, становятся заметны лишь по истечении громадных сроков. Поэтому для нас не потеряли своего значения некоторые наблюдения, производившиеся в Вавилоне и в Китае тысячи лет назад, хотя они и были по современным понятиям очень неточными.

Вторая особенность астрономических исследований состоит в следующем. Мы наблюдаем положения небесных тел и их движения с Земли, которая сама находится в сложном движении. Вид неба для земного наблюдателя зависит и от того, в каком месте Земли он находится, и от того, когда он наблюдает. Например, когда у нас зимний день, в Южной Америке летняя ночь, и наоборот.

Третья особенность астрономических наблюдений состоит в том, что при наблюдениях во многих случаях мы выполняем угловые измерения и уже из них, когда можно, делаем выводы о линейных расстояниях и размерах тел. Все светила так далеки от нас, что ни на глаз, ни в телескоп нельзя решить, какое из них ближе, какое дальше. Все они кажутся одинаково далекими. Мы говорим, что на небе две звезды близки друг к другу, если близки друг к другу направления, по которым мы их видим.

Диаметры Солнца и Луны в угловой мере для нас примерно одинаковы — около половины градуса, а в линейных мерах Солнце больше: Луны по диаметру примерно в 400 раз, но оно во столько же раз от нас дальше. Поэтому их угловые диаметры для нас почти равны. Высоту светила на небе над горизонтом h можно выражать только в угловых единицах, но никак не в метрах, тем более что и линия горизонта — явление кажущееся.

Измерения высоты, углового расстояния предмета или светила от горизонта, выполняют теодолитом. Теодолит — это зрительная труба, вращающаяся около вертикальной и горизонтальной осей. С осями скреплены круги, разделенные на градусы и минуты. На кораблях и на самолетах угловые измерения выполняют прибором, называемым секстантом (секстаном).

Астрономический прибор для наблюдения

Принцип действия оптического телескопа зависит от его типа, однако все они ориентированы на то, чтобы собрать как можно больше света, приходящего от небесных светил, создать их изображения и сконцентрировать световые лучи на приемнике лучистой энергии. Типы оптических телескопов:

  • — линзовые (рефракторы)
  • — зеркальные (рефлекторы)
  • — зеркально-линзовые

Наблюдение звёзд днём или дневная астрономия

В связи с тем, что предыдущая наша статья о том, «Как видят ночью разные камеры и приборы» вызвала большой интерес у читателей, мы решили познакомить вас с ещё одним узкоспециализированным направлением применения видеокамер, таким как дневная астрономия. Многим может показаться задача наблюдения звёзд днём пустой тратой времени, но мы постараемся в конце статьи вас переубедить. Внимание! далее в статье будут достаточно большие gif-анимации по 4-8Мбайт! «Все видео и фотоматериалы данной статьи являются уникальными для рунета и принадлежат организациям, их предоставившим. При перепечатывании ссылка на данную статью обязательна.»

Это не звёзды, но выглядит забавно и снято случайно на камеру, о которой речь идёт в статье =)

К нам в руки попали две уникальные камеры, которые потенциально могут видеть звезды днём. Камеры работают в различных диапазонах. Одна камера: VC1300HDR – черно-белая камера видимого диапазона, вторая VSM320 – камера ближнего ИК-диапазона (0.9-1.8мкм). Обе камеры разработаны и изготовлены в России, алгоритмы обработки, несмотря на их кажущуюся простоту, являются интеллектуальной собственностью производителей устройств.

В общих чертах постараемся пояснить, что ограничивает возможность видеокамеры обнаружить звезду днём – это, конечно же, огромная фоновая засветка неба, которая чем ближе к Солнцу – тем больше. При попытке снять небо непосредственно, экспозиция каждого отдельного кадра оказывается настолько короткой, что сигнал от звезды оказывается очень слабым. Таким образом, яркий фон неба является основным ограничением при съёмке. Какие способы доступны для уменьшения фона неба? Как ни странно, нужно уменьшать светосилу объектива. При постоянной апертуре (диаметре зеркала или передней линзы) уменьшение светосилы достигается увеличением фокусного расстояния.

Это ограничения со стороны физики процесса: желательно уменьшать поле зрения.

Что же ограничивает возможность наблюдения со стороны техники? Основное, что ограничивает видеокамеру в её обнаружительной способности – это ёмкость в электронах фоточувствительного элемента. Если ёмкость маленькая, вы вынуждены уменьшать экспозицию, чтобы не получить белый кадр без информации. Чем короче экспозиция, тем меньше вы получаете информации при наблюдении, тем меньше соотношение сигнал/шум.

Таким образом, ограничение с стороны техники – ёмкость пикселя камеры.

Откуда же берётся шум? Ведь кажется, что можно взять самую лучшую малошумящую камеру, снять кусочек неба и потом аккуратно по уровню яркости обработать, и там, где уровень яркости превысит средний уровень, и будет звезда? Но это не так. Шум, обусловленный квантовой природой света, называется фотонным шумом и описывается распределением Пуассона, самым важным свойством которого для нас оказывается величина дисперсии распределения принятого сигнала, которая равна корню из количества накопленного заряда. Таким образом, если у вас в ячейке накопилось 10 000 электронов, то фотонный шум будет корень из этой величины или 100е, и соотношение сигнал/шум будет равно 100. Для ёмкости пикселя в 1 000 000е, фотонный шум будет равен 1000е, и сигнал/шум (как уровень максимально возможно накопленного сигнала к фотонному шуму) так же 1000. При увеличении ёмкости пикселя увеличивается достижимое соотношение сигнал/шум. Для того, чтобы обнаружить звезду, необходимо накопить количество сигнала, в общем случае превышающий уровень фотонного шума. Как было показано выше, при увеличении времени накопления в сто раз, фотонный шум растёт только в 10 раз, а сигнал от звезды будет расти почти пропорционально, то есть так же в 100 раз.

Основным выводом данного рассуждения является то, что ёмкость фоточувствительного элемента оказывает решающее значение. В большинстве случаев ёмкость фотоэлементов бытовых камер не превышает 20000е, а камер для научного применения 100 000е.

Ёмкость фото элемента камеры VC1300HDR заявлена в 2.4млн электронов. Ёмкость фото элемента камеры VS320 около 3.5млн электронов. Большая ёмкость делает эти камеры потенциально пригодными для дневной астрономии.

Так как дорогой читатель уже заждался картинок, то дальше текста будет поменьше.

Камера видимого диапазона

, разрешение: 640х512, телескоп Ньютон 200мм, без светофильтров, вся обработка производится внутри камеры. Условия съёмки: 8 февраля 2018 года, широта 58’31’, долгота 31’16, время с 10.30 до 12 дня, все съёмки производились в видео режиме на 25Гц.

Альфа Персея (Мирфак), зв.в.=1,8m., время съёмки T=11:34

Гамма Персея, 3.0m, T=11:34

Дельта Персея, 2.9m, T=10:38

Пси Персея, 4.3m, T=10:38

Для желающих посмотреть исходные видео (без купюр, сжатия и смс)), ссылки: раз и два. Ну и метеосводка на время съёмки…

Фото камеры на телескопе. Пусть настоящие астрономы нас пожурят, но было очень холодно, поэтому снимали прямо с балкона, даже не открывая окно… Брррр… )

Камера ближнего ИК-диапазона

, VSM320, разрешение 320х256, телескоп Ньютон с корректором A=114мм, F=1000мм, без светофильтров, вся обработка производится внутри камеры. Условия съёмки: 16 января 2020 года, широта 58’31’, долгота 31’16, время с 14.00 до 16 дня, все съёмки производились в видео режиме на частоте 25Гц.

SAO75151(Хамаль альфа Овна), 2m, Т=14:11. Видео.

SAO55306, 3m, T=14:42. Видео.

SAO38559 и SAO38551, 6m и 6,9m, T=15:32. Видео.

SAO38890, SAO38937, SAO38917; 4.35m, 6.6m, 5,45m (синий класс звезды), Т=16:03. Видео.

Ну и метеосводка на время съёмки…

Таким образом, можно отметить, что представленные камеры действительно справляются с задачей обнаружения звёзд днём и позволяют производить дневные астрономические наблюдения даже в условиях сильной засветки. Следует отметить, что камера ближнего ИК-диапазона, несмотря на меньшее разрешение и незначительно большую ёмкость фотоэлемента, обладает заметно лучшей обнаружительной способностью, правда лучше по оранжевым и красным объектам.

Теперь можно и задаться вопросом: а зачем это может понадобиться?

Ну, во-первых, если потребуется, можно поработать днем по звёздам или другим космическим объектам и обеспечить их сопровождение. А во-вторых, открывается возможность работать по атмосферным объектам днём.

Приведём несколько уникальных примеров оптической локации, снятых на камеру VC1300, поле зрения 12х10градусов, частота кадров 25Гц (материалы из архива 2014года).

Оптическая локация, магистральные самолёты на дальности более 100км (частота уменьшена, исходная частота 25гц). Черные точки – это птицы. Полное видео по ссылке.

Вот данные Flightradar:

И расстояние по Яндексу:

При этом следует отметить: несмотря на то, что магистральные самолёты кажутся большими, диаметр фюзеляжа не превышает 4 метров. Что на дальности 100км даёт изображение самолёта размером значительно меньше пикселя (для достаточно широкого угла зрения, как на видео).

Ну и небольшой бонус для тех, кто дочитал статью до конца =) ещё один примечательный пример оптической локации, уже по птицам (частота кадров понижена):

И это также стая птиц:

Надеемся, что данная статья была полезна и смогла наглядно показать особенности и трудности, с которыми сталкивается дневная астрономия, а также нам удалось продемонстрировать применение уникальных видео средств для задач оптической локации.

Хочу выразить огромную благодарность коллегам, которые помогли собрать, отснять и обработать материал, а также организациям, предоставившим камеры, архивные материалы и разрешение на публикацию.

При использовании данных материалов ссылка на данную статью обязательна.

Принцип действия рефракторов

Изображение получают в результате преломления света в линзе объектива. Наблюдатель фиксирует его через окуляр. Объектив и приемник изображения (окуляр) жестко соединены тубусом. Изменять положение телескопа позволяет специальная механическая конструкция — монтаж.

Недостатком рефракторов является то, что линзы объектива обладают аберрациями, которые вызывают размытые (сферическая аберрация) или окрашенные (хроматическая аберрация) изображения. Присутствуют также внеосевые аберрации (кома, астигматизм), проявляющиеся в изображениях вне главной оптической оси.

Для исправления аберраций объективы крупных рефракторов составляют из двух линз (ахроматов). Обычно рефракторы используются для измерения положений звезд с высокой точностью и для фотографирования участков звездного неба. Их применяют в астрометрических и звездно-астрономических исследованиях.

Принцип действия рефлекторов

Телескопы-рефлекторы используются в астрофизике. В их конструкции используется не преломление, а отражение света. В нижней части тубуса устанавливают зеркало, фокус которого находится либо внутри тубуса (рефлектор с прямым фокусом), либо вне его. Зеркальные объективы гораздо совершеннее линзовых, поскольку у них отсутствует хроматическая аберрация. Для устранения сферической аберрации отражающую поверхность вогнутого зеркала выполняют в форме параболоида. Это гораздо проще, чем изготавливать линзы соответствующих размеров, поскольку у зеркал обработке подвергается только одна отражающая поверхность.

Первой широко распространенной оптической системой была система Кассегрена, состоящая из вогнутого параболического и выпуклого гиперболического стеклянных зеркал, с нанесенным алюминиевым покрытием. Однако эти конструкции были крайне громоздки. Более компактными были телескопические системы Ричи-Кретьена, В них главное зеркало имело форму несколько отличную от параболоида, вспомогательное — отличную от гиперболоида.

Большим прорывом в конструировании телескопов стало изобретение советским оптиком Д. Д. Максутовым менискового телескопа.

Мениск — тонкая выпукло-вогнутая линза малой кривизны, которая устанавливается в верхней части тубуса для исправления недостатков главного зеркала. В качестве дополнительного зеркала используется напыленное на поверхности мениска круглое алюминиевое пятно.

Другой важный метод исследования небесных тел основывается на том, что все тела испускают излучение различной длины волны. Установки, которые позволяют принимать радиоизлучение от космических объектов, называютсярадиотелескопами. Они состоят из антенны и чувствительного радиоприемника с усилителем.

Антенны представляют собой параболические отражатели, способные принимать волны в диапазоне от миллиметра до нескольких метров. Антенны напоминают зеркала рефлекторов. В фокусе параболоида размещается устройство для сбора излучения, называемое облучателем. Радиоприемник принимает и усиливает энергию, полученную от облучателя, выделяет заданную частоту сигнала и регистрирует результат.

Другие методы наблюдений

Обо всем, что происходит вокруг нас, о далеких звезд­ных и галактических мирах рассказывают нам световые лучи. Но в наше время визуальные на­блюдения небесных светил проводятся очень редко. Бо­лее эффективными оказались фотографические и фото­электрические методы наблюдений. Возможности фо­тографического метода действительно сказочные: ведь при длительном фотографировании количество квантов, поглощенных фотоэмульсией, возрастает. В частности, при помощи 6-метрового телескопа можно получить изо­бражения звезд до 20m при экспозиции всего 10 минут. К тому же на одной пластинке фиксируются изображе­ния многих тысяч объектов, каждый из которых в свое время может стать чем-то интересным.

В последние годы все больше используется фотоэлектрический метод pегистрации слабых световых потоков. В этом случае пучок света направляется не на фотопла­стинку, а на фотокатод (металлическую пластинку, вмон­тированную в стеклянный баллон). Для астрономиче­ских наблюдений сегодня используются очень чувстви­тельные фотоумножители, способные регистрировать очень слабые световые потоки. Так, современные фото­умножители, установленные на 5 метровом телескопе, регистрируют быстрые изменения яркости объектов до 24-й видимой величины.

Огромный выигрыш во времени фотографирования слабых объектов дают электронно- оптические преобра­зователи (ЭОП). Очень перспективным оказался теле­визионный метод.

Большое значение имеет исследование химического состава звезд путем тщательного анализа их спектров. При этом необходимо учи­тывать температуру и давление в поверхностных слоях звезд, ко­торые также получают из спектров.

Вообще спектрографические наблюдения дают наиболее полную информацию об условиях, гос­подствующих в звездных атмосферах.

Заключение:

Ввиду того, что человеческая цивилизация не способна влиять на происходящие с небесными телами процессы, людям остаётся осуществлять изучение систем астрономических наук путём постоянного наблюдения и мониторинга космического пространства, при помощи приборов, которые с каждым годом становятся более совершенными.

Список использованной литературы

  1. Максутов Д. Д. Астрономическая оптика.— М.; Л.: Наука, 1979;
  2. Чурюмов К.. И. Кометы и их наблюдения.—М.: Наука, 1980;
  3. www.wikipedia.org

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы

Бесплатная оценка

0

Размер: 15.08K

Скачано: 33

03.05.11 в 15:51 Автор:johnalex

Понравилось? Нажмите на кнопочку ниже. Вам не сложно

, а нам
приятно
).

Чтобы скачать бесплатно Контрольные работы на максимальной скорости, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Важно! Все представленные Контрольные работы для бесплатного скачивания предназначены для составления плана или основы собственных научных трудов.

Друзья! У вас есть уникальная возможность помочь таким же студентам как и вы! Если наш сайт помог вам найти нужную работу, то вы, безусловно, понимаете как добавленная вами работа может облегчить труд другим.

Добавить работу

Если Контрольная работа, по Вашему мнению, плохого качества, или эту работу Вы уже встречали, сообщите об этом нам.

Сообщение о астрономическом наблюдении выполненном на земле.  Наблюдение Луны

Астрономические наблюдения

всегда вызывают интерес у окружающих, особенно если им удаётся самим посмотреть в телескоп. Хотелось бы немного рассказать новичкам о том, что же можно разглядеть на небе — во избежание разочарования от того, что на деле видно в окуляре. В действительно качественные приборы вы увидите гораздо больше, чем тут написано, но цена их высока, да и их вес с габаритами — довольно большие… Первый телескоп для астрономических наблюдений — как правило не самый большой и дорогой.

  • Куда наводит телескоп новичок в первый раз? Правильно — на Луну:-) Вид кратеров, гор и лунных «морей» всегда вызывает неподдельный интерес, желание рассмотреть получше, поставить окуляр с фокусом покороче, прикупить линзу Барлоу… Многие в итоге на Луне и останавливаются — благодарный объект, особенно в условиях города, когда о галактиках остаётся только мечтать. Что там видно — лунные кратеры, горы, размер которых зависит от крутизны телескопа, но не мельче примерно 1 км. при идеальной атмосфере. Так что, лунный трактор или следы американцев вы не рассмотрите. Есть любители, занимающиеся регистрацией вспышек света на поверхности Луны, природа которых пока неизвестна. Любопытно, что некоторые из этих световых пятен быстро перемещаются на фоне поверхности Луны.
  • Затем идут планеты. Юпитер со своими спутниками и поясами и Сатурн со знаменитыми кольцами. Они оставляют поистине незабываемое впечатление даже у людей, далёких от астрономии. Эти две планеты отчётливо видны как «диски», а не «точки», причём с подробностями, видными даже в небольшие телескопы. Кольцо Сатурна и вытянутые в струнку спутники Юпитера придают ощущение объёма и придают картинке «космический вид».
    Астрономические наблюдения за Марсом — это на любителя, самое большее — полярные шапки удастся рассмотреть. Смены времён года и пятна пыльных бурь видны только в дорогие телескопы и при хорошей атмосфере.

    Наблюдение остальных планет приносит разочарование: самое большее, что видно в обычные недорогие телескопы — мутноватые маленькие диски (чаще просто слабые звёздочки). Зато всегда можно сказать: «Да, своими глазами видел — есть такая планета, астрономы не врут.»

    Ни легендарного «лица Сфинкса» на Марсе, ни по-настоящему завораживающего восхода спутников планет вы не увидите даже в самый лучший телескоп. Впрочем, во время Великих противостояний, не навести на них трубу — просто преступление… Да и просто время от времени посмотреть… Конечно, если вы купите дорогой апохроматический рефрактор с большой апертурой или хороший светофильтр, то качество заметно повысится, но это уже не совсем для новичков.

  • Звёздные галактики, шаровые скопления и наверное сюда же надо отнести некоторые яркие планетарные туманности, например . Это действительно красиво. Но, опять же — при наличии телескопа с большой апертурой и действительно тёмного неба. На светлом городском небе даже , различается с трудом. Так что, если хотите порадовать себя и друзей — планируйте поездку за город. в созвездии Геркулеса — один из излюбленных объектов наблюдений и неофициальный измеритель качества телескопа на предмет «разрешает он звёзды до что-то новое запустили».
    Неважно — показываете ли вы близким людям что-то интересное в небе, или сами смотрите — всегда нелишне заранее знать, что, собственно говоря, искать в небе именно сегодня. И главное — где именно. Кроме того, если вдруг вы планируете свой отпуск с астрономическим уклоном, то нужно многое учесть:
  • Фазы Луны, которая в полнолуние даёт настолько сильную засветку, что кроме неё на небе ничего толком не рассмотришь. Я бы не стал планировать отпуск на это время…
  • Дни наибольших сближений с пролетающими кометами и астероидами;
  • То же самое касается и планет — нужно учитывать их высоту над горизонтом, и не пропустить дни наибольшего сближения с нашей планетой.
  • Время года для астрономических наблюдений. Летом ночи очень светлые, многие объекты просто теряются при такой засветке. Хорошее время — зима. Зимой темнеет рано — не надо отпрашиваться у домочадцев. То же самое — начало весны, когда уже не так холодно, но ещё нет сильной засветки. Однако, всё зависит от вашего климата. В Подмосковье, например, погода не балует — облачность повышенная, да и холодно. Мне больше нравится с конца августа до середины октября — небо уже довольно тёмное, ещё не так холодно… Осень считается дождливой, но в последние годы в первую её половину с осадками и облачностью часто везёт — видимо климат меняется. Ближе к зиме облачность резко повышается, в ноябре-декабре посмотреть в Подмосковье редко удаётся. Ещё по этой теме: Что видно в телескоп в зависимости от его размера
    Назад  Понравилось? Расскажите друзьям:
  • Солнце, Луна, планеты, кометы, звезды, туманности, галактики, отдельные небесные тела и системы таких тел изучаются в астрономии. Разнообразны задачи, стоящие перед астрономами, а в связи с этим разнообразны и методы астрономических наблюдений, доставляющих основной материал для решения этих задач.

    Уже в глубокой древности начались наблюдения с целью определения положений светил на небесной сфере. Сейчас этим занимается астрометрия. Измеренные в результате таких наблюдений небесные координаты звезд разных типов, звездных скоплений, галактик сводятся в каталоги, по ним составляются звездные карты (см. Звездные каталоги, карты и атласы). Повторяя в течение более или менее длительного периода времени наблюдения одних и тех же небесных тел, вычисляют собственные движения звезд, тригонометрические параллаксы и др. Эти данные также публикуются в каталогах.

    Составленные таким образом звездные каталоги используются как в практических целях — при астрономических наблюдениях движущихся небесных тел (планет, комет, искусственных космических объектов), при работах службы времени, службы движения полюсов, в геодезии, навигации и др., так и при разного рода научно-исследовательских работах. К числу последних относятся, в частности, исследования структуры Галактики, происходящих в ней движений, чем занимается звездная астрономия.

    Систематические астрометрические наблюдения планет, комет, астероидов, искусственных космических объектов доставляют материал для изучения законов их движения, составления эфемерид, для решения других задач небесной механики, астродинамики, геодезии, гравиметрии.

    К астрометрическим наблюдениям можно отнести также и вошедшие в практику в последние десятилетия дальномерные наблюдения небесных светил. С помощью лазерных дальномеров с высокой точностью определяются расстояния до искусственных спутников Земли (см. Лазерный спутниковый дальномер), до Луны.

    Методы радиолокационной астрономии дают возможность определять расстояния и даже изучать профили Луны, Венеры, Меркурия и т. п.

    Другим типом астрономических наблюдений является непосредственное изучение вида таких небесных тел, как Солнце, Луна, ближайшие планеты, галактические туманности, галактики и др. Наблюдения этого типа стали развиваться после изобретения телескопа. Вначале наблюдения велись визуально: небесные светила рассматривались глазом и увиденное зарисовывалось. Позже стала использоваться фотография. Фотографические методы имеют неоспоримое преимущество перед визуальными: фотографии можно детально измерять в спокойной лабораторной обстановке; в случае необходимости их можно повторить, да и вообще фотография является объективным документом, в то время как в визуальные наблюдения наблюдатель вносит много субъективного. Кроме того, фотографическая пластинка, в отличие от глаза, накапливает приходящие от источника фотоны и потому позволяет получать снимки слабых объектов.

    На рубеже XIX и XX вв. зародились и стали быстро развиваться астрофизические методы наблюдений, в основе которых лежит анализ электромагнитного излучения Небесного светила, собранного телескопом. Для такого анализа используются различные светоприемники и другие приспособления.

    С помощью астрофотометров разного типа регистрируют изменения блеска небесных светил и таким путем обнаруживают переменные звезды, определяя их тип, двойные звезды, в сочетании с результатами других наблюдений делают определенные заключения о процессах, происходящих в звездах, туманностях и т. д.

    Широкую информацию о небесных светилах дают спектральные наблюдения. По распределению энергии в непрерывном спектре (см. Электромагнитное излучение небесных тел), по виду, ширине и другим характеристикам спектральных линий и полос судят о температуре, химическом составе звезд и других небесных светил, о движениях вещества в них, об их вращении, о наличии магнитных полей, наконец, о стадии их эволюционного развития и о многом другом. Измерения смещения спектральных линий вследствие эффекта Доплера позволяют определять лучевые скорости небесных тел, которые используются при разнообразных астрономических исследованиях.

    При астрофизических наблюдениях широко используются электронно-оптические преобразователи, фотоэлектронные умножители, электронные камеры, телевизионная техника (см. Телевизионный телескоп), позволяющие значительно увеличить проницающую силу телескопов, расширить диапазон воспринимаемого телескопом электромагнитного излучения небесных тел.

    Астрономические наблюдения в радиодиапазоне электромагнитного излучения ведутся с помощью радиотелескопов. Специальная аппаратура используется для регистрации инфракрасного и ультрафиолетового излучения, для нужд рентгеновской астрономии и гамма-астрономии. Качественно новые результаты получают с помощью астрономических наблюдений, выполняемых с борта космических аппаратов (так называемая внеатмосферная астрономия).

    Большинство описанных астрономических наблюдений выполняется на астрономических обсерваториях специально подготовленными научными и техническими работниками. Но отдельные виды наблюдений доступны и любителям астрономии.

    Юные астрономы могут проводить наблюдения для расширения кругозора, для приобретения опыта научно-исследовательских работ. Но многие виды правильно организованных наблюдений, выполняемых в точном соответствии с инструкциями, могут иметь и существенное научное значение.

    Шкальным астрономическим кружкам доступны следующие астрономические наблюдения:

    1. Исследования солнечной активности с помощью школьного телескопа-рефрактора (помните, что смотреть на Солнце без темного фильтра ни в коем случае нельзя!).

    2. Наблюдения Юпитера и его спутников с зарисовкой деталей в полосах Юпитера, Красного пятна.

    3. Поиски комет с помощью светосильных оптических инструментов с достаточно большим полем зрения.

    4. Наблюдения серебристых облаков, изучения частоты их появления, формы и т. п.

    5. Регистрация метеоров, счет их количества, определение радиантов.

    6. Исследования переменных звезд — визуально и на фотографиях звездного неба.

    7. Наблюдения солнечных и лунных затмений.

    8. Наблюдения искусственных спутников Земли.

    Инструкции для организации наблюдений можно найти среди книг, перечисленных в списке рекомендованной литературы. Ряд практических советов приведен в разделе.

    Луна является естественным спутником Земли с периодом обращения 29.53 средних солнечных суток. Здесь важно заметить, что период обращения Луны совпадает с лунными сутками (период обращения Луны вокруг своей оси), и поэтому Луна всегда повернута к Земле одной и той же стороной (другая же всегда скрыта от нас).

    Перед тем, как начать наблюдать Луну в , следует заранее изучить структуру лунной поверхности, включая крупные и мелкие детали (это могут быть темные и светлые образования, материки, океаны, моря, крупные кратеры, горные цепи, трещины, пики, террасы и уступы, следы лавовых извержений и скопления камней). См. карту. Наблюдения Луны

    При непосредственном уже наблюдении в телескоп, следует учесть тот факт, что Луна является очень ярким небесным объектом (вторым после Солнца), поэтому необходимо пользоваться специальным нейтральным лунным фильтром, который бы ослаблял свет и позволял рассмотреть даже мелкие детали поверхности.

    При наблюдении Луны в телескоп нужно помнить, что главной помехой здесь является даже не городские огни или же дым заводов в зимнее время, а атмосферная турбулентность (то есть у самого горизонта поверхность Луны очень сильно искажается, и поэтому действительно качественные наблюдения можно получить только тогда, когда они максимально высоко в небе).

    На случай различных погодных условий следует иметь при себе окуляры с различными фокусными расстояниями (например, при неспокойной атмосфере не рекомендуется использовать большое увеличение). Плюс к этому, следует позаботиться и о месте, откуда проводится наблюдение: там не должно быть освещения (или же оно должно быть несильным и красным). Наблюдения Луны

    Самый благоприятный момент для начала наблюдений Луны – это третий и последующие дни после новолуния (именно тогда начинают просматриваться детали рельефа). Например, в третий день терминатор (то есть тёмная граница света и тени) проходит через центр моря Кризисов. Здесь достаточно интересным для наблюдения будут окружающие море горы, а также некоторые крупные кратеры (Лангрен, Петавий, Фурнерий). В пятый день, когда терминатор проходит через горный район Тавр, можно наблюдать такие крупные кратеры как Атлас, Геркулес и Жансен. В первую четверть лунного цикла можно наблюдать море Холода, море Дождей, примыкающие Альпы и Апеннины, а также крупные кратеры: Птолемей, Альфонс, Арзахель, Платон, Коперник и Тихо (любопытным здесь окажутся светлые лучи, которые расходятся от каждого из кратеров. На десятый день можно увидеть залив Радуги, горы Юра, а также большой южный материк, густо покрытый кратерами. К двенадцатому дню в видимой части оказываются кратеры Кеплер, Аристарх (который является самым ярким объектом благодаря расходящимся от него лучам) и Шиккард. В период полнолуния терминатор исчезает, и вся видимая часть Луны хорошо просматривается (кратеры Тихо, Коперник, Кеплер, Аристарх, Лангрен и Прокл, а также лучи кратеров Месье, Бессель и Росс).

    Условия наблюдения объектов глубокого космоса

    Наблюдение объектов глубокого космоса включает в себя наблюдение туманностей, галактик, звездных скоплений. Если Вы выбрали для наблюдения с помощью телескопа именно эти объекты, то для успешного исследования Вам нужно учесть несколько условий. Во-первых, это по возможности идеально чистое и прозрачное небо (без пыли, тумана, облаков), во-вторых, это отсутствие любой подсветки: это может быть рассеянный свет ночных фонарей, свет зари или свет Луны.

    Первое, с чем должен определиться начинающий наблюдатель deep sky, это с местом наблюдения. Оно не должно находиться вблизи автомобильных или железных дорог, на территории города. Далее рассмотрим погодные условия. Наименее благоприятные условия для наблюдений это холодная, сырая ночь с туманом, а также когда на небе облака. Небо должно быть черно-синего цвета, на таком небе звезды кажутся наиболее яркими при наблюдении невооруженным глазом (плюс, так как различимы даже слабые, кажется, что звездами усыпано все небо). Также стоит обратить внимание на ветер: если наблюдаются умеренные воздушные течения, то это в принципе не помешает наблюдениям, однако если ветер очень сильный, то в этом случае есть вероятность, что не будут видны слабые звезды, а также начнут искажаться контуры туманностей.

    Стоит также отметить такой фактор, как географическая широта места наблюдения. В этой связи берется во внимание, насколько высоко наблюдаемый объект поднимается над горизонтом. Положение объекта в зените (90є) считается абсолютным (то есть наилучшим для наблюдения). Если высота меньше, чем 90є, то количество света, который доходит до наблюдающего, уменьшается из-за увеличения длины пути света в атмосфере (свет сильнее поглощается, объект кажется менее ярким). Например, когда высота объекта над горизонтом составляет 30є, то до наблюдателя доходит лишь 50% излучения от объекта. Если объект будет располагаться совсем низко у горизонта, то наблюдение такого объекта, плюс ко всему прочему, затруднит сплошная дымка или же свет зари.

    Итак, перед непосредственным наблюдением необходимо тщательно все спланировать. Обязательно нужно точно запланировать время наблюдений (конкретный день, время), так как Вы должны ясно представлять себе расположение интересующих Вас объектов на звездном небе конкретно в этот период времени. Заранее продумайте, что конкретно Вы хотите изучить. Выбирая объекты и составляя список, начинайте с объектов, находящихся справа от центрального меридиана, если смотреть на юг, чтобы успеть рассмотреть объекты в юго-западной части неба, пока они еще не успели спрятаться за горизонт. Обязательно запаситесь поисковыми картами (пусть одна из них будет обзорная, а другая более детальная).

    Перед началом наблюдения советуем посидеть с открытыми глазами в темной комнате, для того чтобы глаза смогли легко адаптироваться к темноте. Следует иметь в виду, что окуляр может запотевать в холодное время, а также от случайного дыхания на него. Чтобы этого избежать, помахивайте периодически над линзой окуляра ладонью. Помните, что алкоголь, курение вредят ночному зрению (лучше поешьте чего-нибудь сладкого). Также подпортить ночное зрение может использование мобильного телефона или обычного фонарика для рассматривания карты (используйте только красный фанарик). Наблюдать объект можно как стоя (при этом удобно держать руки за спиной) или же сидя (при этом упереть руки в колени). Не забывайте периодически давать глазам отдохнуть, делайте простую зарядку (посмотреть влево-вправо, вниз-вверх, поморгать).

    Наблюдение туманностей

    В наших широтах лучшим временем для наблюдения туманностей являются теплые черные ночи в августе-сентябре. Советуем начинать наблюдения с простых объектов, которые достаточно легко найти на звездном небе.

    Это может быть, например, Туманность Андромеды. Созвездие Андромеды можно наблюдать в полночь в восточной части неба, достаточно высоко над горизонтом. В этом созвездии в ясную спокойную безлунную ночь невооруженным глазом можно заметить слабое туманное пятно – это и есть Туманность Андромеды (М 31). Туманность Андромеды является самым далеким объектом Вселенной, который можно разглядеть невооруженным глазом (свет от объекта доходить до Земли в течение 2 миллионов лет). Стоит сразу отметить, что при наблюдении туманностей в обычный любительский телескоп не нужно ждать чего-то чересчур удивительного, скорее всего Вам удастся увидеть просто туманное черно-белое пятно с центральной конденсацией. Дело в том, что человек в условиях недостаточной освещенности видит все только в черно-белом цвете (хотя в 300мм телескоп можно разглядеть кое-какую цветность у Большой туманности Ориона (М42)).

    Однако не всегда интересующий объект можно отыскать на небе невооруженным глазом. Поэтому всегда стоит руководствоваться следующим алгоритмом поиска: сначала мы определяем с помощью звездной карты область поиска, включающую не только саму туманность, но и близлежащие яркие звезды, после чего пытаемся отыскать ту же область на небе. После этого необходимо навести на объект телескоп с помощью искателя (переходя от более ярким звезд к более слабым).

    Если туманный объект наблюдения является достаточно слабым по своей яркости, то его легче будет отыскать на звездном небе «боковым зрением», то есть необходимо смотреть не прямо на объект, а несколько отводя взгляд в сторону (10є в направлении носа). Это объясняется тем, что палочки сетчатки глаза, которые расположены по бокам от центральной области, более чувствительны к свету, чем колбочки центральной части.

    При выборе туманности ориентируйтесь на возможности Вашей техники. Например, в телескоп с объективом 60 мм можно увидеть туманные объекты 10,5 звездной величины, с объективом 100 мм — туманности до 12 звездной величины, с объективом 200 мм туманности до 13,4 звездной величины.

    Что же можно изучить, наблюдая туманности в телескоп? Во-первых, стоит сразу оговорить, что существуют различные виды туманностей. Например, если Вы наблюдаете диффузную туманность (излучающую свет), то в этом случае во время наблюдения интересно будет попытаться определить угловой размер, форму (круглая, клочковатая, струи, рукава, неправильная), распределение яркости (потемнения, разрывы, яркие участки), наличие звезд внутри и вне туманности. Если же объектом для наблюдения стала планетарная туманность (образованная верхними истекающими слоями атмосфер звёзд), то здесь тоже можно обратить внимание на угловой размер (обычно сравнивают с угловым размером Юпитера – 40″»), форму (круглая, диск, диск с черными дырами, кольцо, овал, груша, клочок и т.д.), распределение яркости, и плюс к этому, попытаться определить оттенок цвета (голубой, зеленый и т. д.), а также оценить общий блеск.

    Поделитесь статьей с друзьями:

    Похожие статьи

  • Восточная нумерология по дате рождения
  • Что сон в грядущем нам готовит
  • Гадание на судьбу онлайн
Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: