Содержание
История телескопов. Современные телескопы презентация, доклад
УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ, СПОРТА И ТУРИЗМА
АДМИНИСТРАЦИИ ФРУНЗЕНСКОГО РАЙОНА Г.МИНСКА
ГУО “Гимназия №20 г. Минска”
реферат учащихся 11«А» класса
Вороновича Александра Дмитриевича
Ломыша Валентина Владимировича
Томило Павла Александровича
Щая-Зуброва Дмитрия Павловича
История телескопов. Cовременные телескопы
Руководитель: Турец Евгений Борисович
Минск, 2017
Цели исследования
Доброго времени суток. Мы, учащиеся 11 «А» класса, хотели бы представить доклад на тему «История телескопов. Современные телескопы». Мы хотим рассказать вам о телескопах, их истории, и как они применяются. Наша группа поведает вам, как они устроены. Вы узнаете схемы, типы, конструкции разных телескопов на наглядных примерах.
Более подробно нами будут рассмотрены радиотелескоп и принципы его работы. Также вы узнаете об астрономических спутниках и космических орбитальных телескопах и принципах их действия на орбитах.
Наша задача – наиболее доступно поведать нашим одноклассникам об устройстве телескопов, рассказать про схемы, типы и конструкции разных телескопов используя наглядные примеры.
Глава I. Что такое теелскоп?
Годом изобретения телескопа, а вернее зрительной трубы, считают 1608 год, когда голландский очковый мастер Иоанн Липперсгей продемонстрировал своё изобретение в Гааге.
Первым, кто направил зрительную трубу в небо, превратив её в телескоп, и получил новые научные данные, стал Галилей. В 1609 году он создал свою первую зрительную трубу с трёхкратным увеличением. В том же году он построил телескоп с восьмикратным увеличением длиной около полуметра.
Первый телескоп Галилея давал увеличение предмета в 14 раз, второй — почти в 20 раз, третий — в 34.
6 раза. Многие ученые начали сооружать более мощные телескопы, что давало стократное увеличение предмета, длина трубки достигала 40 и более метров.
В 1672 году выдающимся английским ученым Исааком Ньютоном была предложена новая конструкция телескопа. В конструкции нового телескопа-рефлектора в роли объектива было использовано вогнутое металлическое зеркало.
ГЛАВА II. Оптический телескоп
Оптический телескоп — телескоп, собирающий и фокусирующий электромагнитное излучение оптического диапазона. Его основные задачи увеличить блеск и видимый угловой размер объекта, то есть, увеличить количество света, приходящего от небесного тела (оптическое проницание) и дать возможность изучить мелкие детали наблюдаемого объекта (разрешающая способность).
Оптический телескоп представляет собой трубу, имеющую объектив и окуляр и установленную на монтировке, снабжённой механизмами для наведения на объект наблюдения и слежения за ним.
Задняя фокальная плоскость объектива совмещена с передней фокальной плоскостью окуляра. В фокальную плоскость объектива вместо окуляра может помещаться фотоплёнка или матричный приёмник излучения.
По своей оптической схеме делятся на:
• Линзовые (рефракторы или диоптрические) — в качестве объектива используется линза или система линз.
• Зеркальные (рефлекторы или катоптрические) — в качестве объектива используется вогнутое зеркало.
• Зеркально-линзовые телескопы (катадиоптрические) — в качестве объектива используется сферическое зеркало, а линза, система линз или мениск служит для компенсации аберраций.
Строение телескопа-рефрактора
ГЛАВА III. Радиотелескоп
Радиотелескоп — астрономический инструмент для приёма собственного радиоизлучения небесных объектов (в Солнечной системе, Галактике и Метагалактике) и исследования их характеристик, таких как: координаты, пространственная структура, интенсивность излучения, спектр и поляризация.
Радиотелескоп состоит из двух основных элементов: антенного устройства и очень чувствительного приёмного устройства — радиометра. Радиометр усиливает принятое антенной радиоизлучение и преобразует его в форму, удобную для регистрации и обработки.
Для калибровки полученных измерений (приведения их к абсолютным значениям плотности потока излучения) ко входу радиометра вместо антенны подключается генератор шума известной мощности.
Принцип работы радиотелескопа больше схож с принципом работы фотометра, нежели оптического телескопа. Радиотелескоп не может строить изображение непосредственно, он лишь измеряет энергию излучения, приходящего с направления, в котором «смотрит» телескоп. Таким образом, чтобы получить изображение протяженного источника, радиотелескоп должен промерить его яркость в каждой точке.
Радиотелескоп
Крупнейший в мире радиотелескоп, находящийся в Китае
ГЛАВА IV.
Космические телескопы
Астрономический спутник — космический аппарат, сконструированный для проведения астрономических наблюдений из космоса. Потребность в таком виде обсерваторий возникла из-за того, что земная атмосфера задерживает гамма-, рентгеновское и ультрафиолетовое излучение космических объектов, а также большую часть инфракрасного излучения.
Земная атмосфера хорошо пропускает излучения в оптическом (0,3—0,6 мкм), ближнем инфракрасном (0,6—2 мкм) и радио (1 мм — 30 м) диапазонах. Однако с уменьшением длины волны прозрачность атмосферы сильно снижается, вследствие чего наблюдения в ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма диапазонах становятся возможными только из космоса. Исключением является регистрация гамма-излучения сверхвысоких энергий, для которого подходят методы астрофизики космических лучей: высокоэнергичные гамма-фотоны в атмосфере порождают вторичные электроны, которые регистрируются наземными установками по черенковскому свечению. Примером такой системы может служить телескоп CACTUS.
Астрономический спутник
Заключение
Таким образом, телескопы используют ученые со всех уголков планеты. Их схемы очень сложны, поэтому они имеют особую ценность в астрономии. Именно они позволяют нам открывать новые горизонты.
Мы надеемся, что вам было интересно слушать наш реферат и вы открыли для себя что-то новое и интересное. Прослушав наш реферат, можно понять масштабы и необходимость использования телескопов по всему миру.
Благодарим за внимание
Скачать презентацию
Современные наземные оптические телескопы (20 слайдов)
Слайд 1
ГОАПОУ Липецкий металлургический колледж
Современные наземные оптические телескопы
Выполнила:
студентка группы ИСиП 20-1
Дворникова Ксения
Слайд 2
Оптический телескоп
телескоп, собирающий и фокусирующий электромагнитное излучение оптического диапазона.
Его основные задачи: увеличить блеск и видимый угловой размер объекта, то есть количество света, приходящего от небесного тела и дать возможность изучить мелкие детали наблюдаемого объекта.
Слайд 3
Конструкция оптического телескопа
Оптический телескоп представляет собой трубу, имеющую объектив и окуляр и установленную на монтировке, снабжённой механизмами для наведения на объект наблюдения и слежения за ним.
Слайд 4
История возникновения первого телескопа
В августе 1609 года Галилео Галилей изготовил первый в мире полноценный телескоп. Сначала, это была всего лишь зрительная труба 20-кртным увеличением — комбинация очковых линз, сегодня бы ее назвали рефрактор. Благодаря прибору, сам Галилей открыл горы и кратеры на Луне, доказал сферичность Луны, открыл четыре спутника Юпитера, кольца Сатурна и сделал множество других полезных открытий.
Слайд 5
Виды современных телескопов
Линзовый телескоп
Зеркальный телескоп
Зеркально-линзовый
телескоп
Рефракторы
Рефлекторы
Катадиоптрические
Слайд 6
Рефракторы (линзовые телескопы)
Исторически первыми появились линзовые телескопы.
Свет в таком телескопе собирается с помощью двояковыпуклой линзы, которая и является объективом телескопа. Ее действие основано на свойстве выпуклых линз преломлять световые лучи и собирать в определенной точке – фокусе. Поэтому часто линзовые телескопы называют рефракторами (от лат. refract – преломлять).
Слайд 7
Рефракторы (линзовые телескопы)
В рефракторе Галилея (созданном в 1609 г.) для того, чтобы собрать максимум звездного света и позволить человеческому глазу его увидеть, использовались две линзы. Первая линза (объектив) – выпуклая, она собирает свет и фокусирует его на определенном расстоянии, а вторая линза (играющая роль окуляра) – вогнутая, превращает сходящийся пучок световых лучей обратно в параллельный. Система Галилея дает прямое, неперевернутое изображение, однако сильно страдает от хроматической аберрации*, портящей изображение. Хроматическая аберрация проявляется в виде ложной окраски границ и деталей объекта.
(*Аберрация – искажение в изображении.
)
Слайд 8
Современные модели
телескопов- рефракторов
Слайд 9
Рефрактор Йеркской обсерватории
в США
В Йеркской обсерватории установлен 40-дюймовый телескоп-рефрактор. Это самый большой рефрактор в мире, имеющий диаметр объектива в 102 см. Линза с большим диаметром была бы слишком тяжела и сложна в изготовлении.
Крупные телескопы обычно являются рефлекторами.
Слайд 10
Рефлекторы
(зеркальные телескопы)
телескоп, объектив которого состоит только из зеркал.
также как и выпуклая линза, вогнутое зеркало способно собирать свет в некоторой точке. Если поместить в этой точке окуляр, то можно будет увидеть изображение.
Слайд 11
Рефлекторы
(зеркальные телескопы)
Одним из первых рефлекторов был рефлекторный телескоп Грегори (1663), который придумал телескоп с параболическим главным зеркалом. Изображение, которое можно наблюдать в подобный телескоп, оказывается свободным и от сферических, и от хроматических аберраций.
Собранный большим главным зеркалом свет, отражается от небольшого эллиптического зеркала, закрепленного перед главным, и выводится к наблюдателю через отверстие в центре главного зеркала.
Слайд 12
Рефлекторы
(зеркальные телескопы)
Разочаровавшись в современных ему рефракторах, Исаак Ньютон в 1667 г. начал разработку телескопа-рефлектора. Ньютон использовал металлическое главное зеркало (стеклянные зеркала с серебряным или алюминиевым покрытием появились позже) для собирания света, и небольшое плоское зеркальце для отклонения собранного светового пучка под прямым углом и вывода его сбоку трубы в окуляр. Таким образом, удалось справиться с хроматической аберрацией – вместо линз в этом телескопе используются зеркала, которые одинаково отражают свет с разными длинами волн.
Слайд 13
Рефлекторы
(зеркальные телескопы)
В 1672 году француз Лоран Кассегрен предложил двухзеркальную схему, где первое зеркало было параболическим, а в качестве второго рефлектора выступал выпуклый гиперболоид, располагающийся перед фокусом первого.
После отражения на главном зеркале пучок лучей попадает на вспомогательное зеркало, которое направляет его обратно – через отверстие в главном зеркале.
Слайд 14
Самые большие телескопы- рефлекторы
Обсерватория Кека
Большой телескоп азимутальный (БТА)
Телескоп «Субару»
Большой южноафриканский телескоп
Слайд 15
Катадиоптрические
(зеркально-линзовые) телескопы
Зеркально — линзовые
(или катадиоптрические) телескопы используют как линзы, так и зеркала для построения изображения и исправления аберраций. Среди катадиоптриков у любителей астрономии наиболее популярны два типа телескопов, основанных на кассегреновской схеме – Шмидт-Кассегрен и Максутов-Кассегрен.
Слайд 16
Телескопы Шмидта — Кассергрена
В телескопах Шмидта-Кассегрена
главное и вторичное зеркала – сферические. Сферическая аберрация исправляется стоящей на входе в трубу полноапертурной коррекционной пластиной Шмидта.
Эта пластина со стороны кажется плоской, но имеет сложную поверхность, изготовление которой и составляет главную трудность изготовления системы.
Слайд 17
Система Максутова-Кассегрена
Система Максутова-Кассегрена была разработана советским оптиком Д. Максутовым и также имеет сферические зеркала, а исправлением аберраций занимается полноапертурный линзовый корректор – мениск (выпукло-вогнутая линза).
Слайд 18
Катадиоптрические
(зеркально-линзовые) телескопы
Оба типа позволяют добиться высокого уровня коррекции искажений. Телескопы, собранные по схеме Шмидта-Кассегрена легче, однако катадиоптрики Максутова-Кассегрена дают более качественное изображение.
Слайд 19
Заключение
В настоящее время существует большое разнообразие телескопов, которые можно классифицировать по назначению и виду.
Современная аппаратура способна обнаруживать даже невидимые глазу космические излучения и в скором времени мы сможем увидеть то, что не видели ранее.
Слайд 20
Спасибо за внимание!
Технология для телескопов | ESO США
С момента своего изобретения 400 лет назад астрономический телескоп превратился из небольшого, наводимого вручную устройства для визуальных наблюдений в большой, сложный инструмент с компьютерным управлением и полностью цифровым выходом. На протяжении всего этого развития особенно важными были два свойства: светособирающая способность, или диаметр зеркала телескопа (позволяющий обнаруживать более слабые и более удаленные объекты), и резкость изображения, или угловое разрешение (позволяющее обнаруживать более мелкие и более слабые объекты). чтобы увидеть).
Европейская южная обсерватория (ESO), являющаяся мировым лидером в области астрономии, разработала несколько передовых технологий, которые позволили создавать зеркала телескопов все большего размера, сохраняя при этом оптическую точность.
ESO разработала метод активной оптики, который сейчас используется в большинстве современных средних и больших телескопов.
Активная оптика сохраняет оптимальное качество изображения, сочетая гибкое зеркало с приводами, которые активно регулируют форму зеркала во время наблюдения.
Чем больше зеркало, тем больше его теоретическое разрешение, но даже в лучших для астрономии местах большие наземные телескопы, наблюдающие в видимом диапазоне длин волн, не могут обеспечить четкость изображения лучше, чем телескопы диаметром от 20 до 40 см, из-за искажений, вносимых атмосферной турбулентностью. Для 4-метрового телескопа атмосферные искажения ухудшают разрешение более чем на порядок по сравнению с теоретически возможным, а интенсивность света в центре изображения звезды снижается в 100 и более раз. Одной из основных причин запуска космического телескопа «Хаббл» НАСА/ЕКА было стремление избежать смазывания изображения. Влияние атмосферы можно компенсировать в некоторых современных телескопах с помощью метода адаптивной оптики. VLT от ESO также проложил путь в адаптивной оптике, которая произвела революцию в наземной астрономии.
Объединение света, собранного двумя или более телескопами, в методе, известном как интерферометрия, может повысить разрешение сверх возможностей одного телескопа. ESO была пионером в этой области, разработав интерферометр очень большого телескопа (VLTI) в Паранале.
Помимо атмосферной турбулентности, ошибки в астрономических наблюдениях могут вносить сами телескопы. Производственные ошибки и несоответствия в оборудовании, начиная от зеркал и конструкционных компонентов, могут испортить вид на космос. За прошедшие годы инженеры внесли ряд усовершенствований, чтобы свести к минимуму ошибки износа, вызванные механическим движением телескопа и тепловым повреждением. Улучшились обработка и полировка зеркал, а также конструкция более жестких опорных конструкций и зеркал для уменьшения деформации. Стекло с низким коэффициентом теплового расширения также уменьшило искажения зеркала при изменении температуры. Чтобы уменьшить небольшую, но заметную турбулентность внутри купола телескопа, потери тепла двигателями и электронным оборудованием ночью сокращаются, а купол, защищающий телескоп от ветра, охлаждается днем.
Современные космические телескопы и исследование экзопланет
Эмили Левеск, Вашингтонский университет
Метод транзита получил гигантский импульс, когда космический телескоп Кеплер был запущен НАСА в марте 2009 года. Телескоп был разработан для непрерывного наблюдения за яркостью звезды в нашем местном районе Млечного Пути. На основе этих данных астрономы могли бы искать любые контрольные периодические падения яркости этих звезд и, возможно, обнаруживать присутствие экзопланеты. Как? Читайте дальше, чтобы узнать.
Эксперимент по оптическому гравитационному линзированию начался в 1992 году, и в нем использовались небольшие наземные телескопы для наблюдения за сотнями миллионов звезд в близлежащих Магеллановых Облаках. (Изображение: AURORA Tomasz Zywczak/Shutterstock)
Телескоп Kepler
Метод обнаружения экзопланет на основе транзитов оказался чрезвычайно успешным исключительно благодаря своей эффективности. Вместо того, чтобы изучать движение одной звезды или тиканье одного пульсара, космический телескоп Кеплера мог одновременно наблюдать за 150 000 звезд, быстро и эффективно создавая огромную библиотеку звездных кривых блеска для анализа астрономами.
Названный в честь Иоганна Кеплера, известного астронома, распутавшего математику планетарных орбит, Кеплер в конечном итоге обнаружил более 2500 экзопланет, и большинство экзопланет, известных нам сегодня, были обнаружены с использованием метода транзита.
Эксперимент с оптическим гравитационным линзированием
Хотя это кажется более сложным подходом, гравитационное линзирование также успешно используется для обнаружения планет. Эксперимент по оптическому гравитационному линзированию, или OGLE, начался в 1992 и использовал небольшие наземные телескопы для наблюдения за сотнями миллионов звезд в центре Млечного Пути и близлежащих Магеллановых Облаков. Он специально сосредоточился на удаленных переполненных звездных полях, чтобы максимизировать шансы обнаружения события микролинзирования из системы звезды и планеты на переднем плане.
В 2004 году OGLE удалось обнаружить планету в полтора раза массивнее Юпитера. Было замечено, что он вращается вокруг маленькой оранжевой звезды, которая немного холоднее нашего Солнца.
Эта статья взята непосредственно из содержания серии видео Великие герои и открытия астрономии . Смотрите прямо сейчас на Wondrium.
Star HR 8799
Итак, наконец, астрономам удалось получить настоящие изображения экзопланет, вращающихся вокруг других звезд! Наиболее ярким примером может быть звезда HR 8799, вокруг которой вращаются четыре планеты. Используя один из 10-метровых телескопов Кека на Гавайях, астрономы смогли многократно наблюдать за всеми четырьмя этими планетами в течение семи лет, объединив наблюдения в невероятную анимацию. На нем можно увидеть смещающееся мерцание света звезды, когда он проходит через нашу атмосферу, в основном заблокированный черным центральным кругом коронографа. Четыре ярких пятна, окружающие звезду, — это планеты системы! Самая быстрая внутренняя планета справа немного ближе к этой звезде, чем Уран к нашему Солнцу; слабая медленно движущаяся планета в левом верхнем углу движется по орбите, намного большей, чем у Плутона.
Достижение современных телескопов
Когда мы смотрим это, мы видим совершенно новую планетную систему, вращающуюся вокруг звезды, мало чем отличающейся от нашего собственного Солнца, с потрясающей четкостью. Это зрелище, которое когда-то принадлежало исключительно воображению писателей-фантастов и кинематографистов, и невероятное достижение современных телескопов.
Система HR 8799 — лишь один пример из многих странных новых планетарных миров, которые нам предстоит исследовать. Kepler-16 — двойная звездная система с планетой размером с Сатурн, вращающейся вокруг обеих звезд. Вид с этой планеты может дать нам реальный пример знаменитого бинарного заката, увиденного с Татуина в фильме 9.0034 Звездные войны .
Кеплер-16 — двойная звездная система с планетой размером с Сатурн, вращающейся вокруг обеих звезд. (Изображение: NASA/JPL-Caltech/Public domain)
Даже наша ближайшая звездная соседка, кроме Солнца, Проксима Центавра, вращается вокруг экзопланеты, которая всего на 20% массивнее нашей Земли.
Проксима Центавра находится всего в четырех световых годах от нас; шансы звезды рядом с собственной планетой размером с Землю кажутся почти слишком хорошими, чтобы быть правдой, но это так.
И тем не менее, мы до сих пор искали только крошечную часть потенциальных звезд-хозяев экзопланет. Это заставляет задуматься: насколько распространены экзопланеты?
Экзопланеты, пригодные для жизни
В заключение, обнаружение планет вокруг других звезд превратилось из несбыточной мечты научной фантастики в повседневное явление в астрономии. Есть несколько веских причин для продолжения изучения экзопланет в надежде точно понять, насколько они распространены и где именно они находятся. Некоторые из этих планет занимают то, что мы называем «обитаемой зоной» — областью, где планеты могут быть пригодными для жизни в зависимости от их удаленности от родительских звезд.
Итак, что это значит для того, как мы ищем экзопланеты и как мы их изучаем? В контексте важно, что это позволило бы нам изучить окружающую среду далеких планет, что позволило бы нам определить, есть ли на этих далеких мирах жизнь, и что — или кто — может жить на них.
Сегодня астрономы могут насчитать более 4000 миров, вращающихся вокруг звезд на расстоянии световых лет от нашего Солнца, и это число увеличивается с каждым днем. В результате этого исследования родились огромные и подробные новые области астрономии, сосредоточенные на крупномасштабной переписи экзопланет и подробном изучении этого богатого разнообразия недавно открытых далеких миров.
Общие вопросы о современных космических телескопах и исследовании экзопланет
В: Сколько экзопланет в итоге обнаружил космический телескоп Кеплер?
Названный в честь Иоганна Кеплера, известного астронома, распутавшего математику планетарных орбит, космический телескоп Кеплер в конечном итоге обнаружил более 2500 экзопланет, и большинство известных нам сегодня экзопланет были обнаружены методом транзита.
В: Какой из них является наиболее впечатляющим примером реальных изображений экзопланет, вращающихся вокруг других звезд?
Астрономы успешно получили изображения экзопланет, вращающихся вокруг других звезд.