Способы изучения космоса телескопом

Способы изучения космоса. Телескопы. История возникновения

Способы изучения космоса. Телескопы. История возникновения

В середине XV века Томас Диггес, астроном, пытался создать устройство наподобие телескопа с помощью выпуклой линзы и вогнутого зеркала. Однако оно не было доработано.

Ганс Липпершлей (1570–1619), голландец, поместил пару линз в трубке и, подав заявку на патент в 1608 году, назвал это подзорной трубой. Но его заявку отклонили, не увидев в ней никакого изобретения, к тому же, посчитали, что оно слишком простое. Тем не менее благодаря голландцу изобретение стало популярным во Франции и Италии.

В следующем году Томас Харриот модифицировал изобретение, благодаря которому астрономам удалось разглядеть лунный ландшафт, в котором можно было заметить кратеры и горы.

В этом же году Галилео Галилей, узнавший об изобретении, решил изготовить такой прибор для себя. Он и считается изобретателем первого в мире настоящего телескопа. Сегодня его изобретение называют рефрактором – зрительная труба и комбинация очковых линз. Используя ее, Галилей сам открыл горы и кратеры на Луне, доказал, что Луна является сферой, открыл четыре спутника Юпитера и кольца Сатурна. Телескоп Галилео имел 20-кратное увеличение, маленькое поле зрение и слегка размытое изображение.

В 1656 году Христиану Гюйенсу удалось сделать телескоп, имеющий увеличение изображения в 100 раз, его размер превышал 7 м, апертура 150 мм. К 1670-м годам появился уже 45-метровый телескоп, дававший еще большее увеличение и угол обзора. Телескоп стал расти в длину, так как астрономы пытались убрать так называемые хроматические помехи (искажения).

В 1668 году Исаак Ньютон нашел решение: добавил в конструкцию телескопа вогнутые зеркала, отчего рефрактор получил название рефлектор. Хотя впервые эта идея была выдвинута Джеймсом Грегори в 1663 году.

В 1720 году англичане изобрели 15-ти см рефлектор, который позволил сократить длину телескопа до 2 м.

Француз Кассегрен предложил конструкцию рефрактора с использованием двух линз – кроны и флинта, изобретенными англичанами. Но его наработки не были воплощены в жизнь вследствие отсутствия у Кассегрена технической возможности. Тем не менее эти чертежи стали основой для конструкции современных телескопов, в частности телескопа «Хаббл».

Джон Долланд в середине XVIII века тоже изготовил объектив с двумя линзами, отчего он получил именование «объектив доллонда». После этого изобретения вогнутые зеркала стали исчезать из конструкции телескопа.

Вернуть в эксплуатацию вогнутые зеркала удалось астроному-любителю Вилльяму Гершелю.

Он использовал в своих телескопах конструкции с вогнутыми зеркалами, сплавленные из меди и олова, и с помощью этих телескопов он сделал крупнейшее открытие – планету Уран. Вслед за этим, увеличив диаметр рефрактора, ему удалось открыть 6-й и 7-й спутники Сатурна. Наряду вместе с ним, английский астроном-любитель лорд Росс, открыл ряд спиралевидных туманностей. Но рефракторы были несовершенны тем, что быстро тускнели и имели недостаточную отражающую способность.

Физик из Франции Леон Фуко в 1856 году вставил в рефрактор посеребренное стекло, следствием чего стало его же изобретение конца XIX века фотографирующего телескопа.

К развитию технологии конструкции телескопа приложили руку и ряд русских ученых, таких как М. В. Ломоносов и Я. В. Брюс. Брюс разработал специальные металлические зеркала для телескопов, а Ломоносову, независимо от Гершеля, занимавшемуся тем же самым, удалось модифицировать систему зеркал с целью уменьшения потери света.

К концу XIX века усовершенствовался способ изготовления стеклянных линз, вследствие чего отражательная способность выросла до 95 %. Были проведены успешные эксперименты и смонтированы параболические зеркала изогнутой формы.

С тех пор в течение 40–50 лет телескопы конструировались с все большим диаметром объектива рефлектора.

К концу XX века в конструкции телескопов прибавилось компьютерное наведение. Появились не только оптические телескопы, но и основанные на приеме радиоволн, инфракрасного излучения, гамма-лучей, рентгеновских лучей, ультрафиолета. Также широко известен космический телескоп «Хаббл», обладающий оптической и инфракрасной системами наблюдения.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

История возникновения и развития массажа

История возникновения и развития массажа Вероятно массаж – это самый древний метод лечения из известных на сегодняшний день. Согласно современным историческим исследованиям, массаж применялся еще в первобытные времена. Хотя, несомненно, он очень отдаленно напоминал

6. История изучения чужих языков на Руси

6. История изучения чужих языков на Руси Первые данные об изучении иностранных языков относятся к Киевской Руси (ХI-ХII вв.). Первоначально знания языков происходило путём живого общения с чужеземцами. В XIII–XV веках в отдельных монастырях России началось изучение

Скитальцы космоса

Скитальцы космоса Счастье дается только знающим. К. Г.

ТЕЛЕСКОПЫ 1: РЕФРАКТОРЫ И РЕФЛЕКТОРЫ

ТЕЛЕСКОПЫ 1: РЕФРАКТОРЫ И РЕФЛЕКТОРЫ Телескоп предназначен для увеличения отдаленных объектов или для усиления яркости точечных объектов, таких, как звезда. Простой телескоп-рефрактор состоит из двух выпуклых линз, объектива и окуляра. Объектив формирует реальное

ТЕЛЕСКОПЫ 2: СИЛА И МОЩЬ

ТЕЛЕСКОПЫ 2: СИЛА И МОЩЬ Основными характеристиками любого телескопа являются диаметр входного отверстия D (диаметр объектива — линзового или зеркального) и фокусное расстояние fo, определяющие относительное отверстие А= D/fo, которое часто называют светосилой

ТЕЛЕСКОПЫ 3: РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

ТЕЛЕСКОПЫ 3: РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ Разрешающей способностью телескопа называется наименьший различимый угол между двумя линиями зрения, направленными на два точечных объекта, таких, как две близлежащие звезды. Например, если в телескоп с трудом можно различить две

Способы изучения космоса. Искусственные спутники

Способы изучения космоса. Искусственные спутники Искусственный спутник Земли – это космический аппарат, вращающийся вокруг Земли по гелиоцентрической орбите. Они используются разными странами для научных исследований и прикладных задач. Спутники бывают военными,

История возникновения и развития бильярда

История возникновения и развития бильярда Что касается самой истории возникновения бильярда, то можно уверенно сказать: бильярд — древняя игра. Это подтверждается многочисленными исследованиями и публикациями. Не стоит описывать все эти толкования. Кто хоть чуть-чуть

История возникновения православных храмов

История возникновения православных храмов Первым православным храмом, по свидетельству Евангелия, была Сионская горница. Перед Своим распятием Господь заповедал ученикам отыскать горницу большую, устланную, готовую (Мк. 14; 15) и приготовить все, что нужно для

4.1. История возникновения и основы вероучения ислама

4.1. История возникновения и основы вероучения ислама Ислам является самой молодой религией из существующих трех конфессий. В исламе суннитского толка (этого направления придерживаются большинство мусульман) отсутствует культ святых. Ничто не должно нарушать принципы

История возникновения и развития ездового собаководства

История возникновения и развития ездового собаководства Ездовое собаководство — одна из традиционных отраслей северного хозяйства. С этой целью специально выращивают и тренируют собак для использования в транспортных целях, разрабатывают различные типы собачьих

История См. также «Прошлое», «Русская история», «Средневековье», «Традиция», «Цивилизация и прогресс»

История См. также «Прошлое», «Русская история», «Средневековье», «Традиция», «Цивилизация и прогресс» Философия изучает ошибочные взгляды людей, а история – их ошибочные поступки. Филип Гедалла* История – это наука о том, чего уже нет и не будет. Поль

Источник

Самый большой космический телескоп Джеймс Уэбб должен изменить наши представления о космосе

Изучение новых миров, понимание происхождения Вселенной, поиск жизни вне Земли. Всё это — задачи космического телескопа «Джеймс Уэбб», долгожданного преемника Хаббла. Телескоп больше и легче Хаббла, зато в 100 раз мощнее, а приборы — в семь раз чувствительнее. И уже 18 декабря его планируют отправить в космос, чтобы получить много новых данных.

О том, как дальше исследовать космос, учёные стали думать сразу после запуска космического телескопа Хаббл в 1990 году. Хотя он уже тридцать лет исправно снабжает человечество ценными космическими фотографиями, неясно, сколько ещё он протянет. И «Джеймс Уэбб» призван стать таким же значимым космическим аппаратом, несущим новые знания людям. Уэбб во многом превосходит Хаббл, но не является равноценной заменой. Он призван решать немного иные задачи. С его помощью астрономы смогут заглянуть не только дальше в космос, но и назад во времени: он будет искать первые звезды и галактики Вселенной. Учёные смогут исследовать экзопланеты (планеты за пределами Солнечной системы), и даже попробовать найти там признаки жизни.

Изначально предполагалось, что Уэбб будет запущен в 2010 году и будет стоить $1 млрд. К 2021 году его цена выросла почти до $10 млрд, а запуск так и не состоялся. Но ожидание того стоит, ведь новые данные смогут перевернуть наши представления о мироустройстве.

Джеймс Уэбб — это устройство для поиска ответов на неотвеченные вопросы о Вселенной, для изучения того, что до сих пор оставалось неизведанным. Что же такого в этом телескопе?

Золотое зеркало Уэбба

Золотое зеркало нового телескопа — прорыв в космической отрасли. Размер зеркала равен 6,5 метра (у Хаббла — 2,4 метра). Поскольку общие размеры зеркала не позволили бы разместить его в ракете-носителе, разработчики телескопа решили сделать зеркало из сегментов, которые раздвинутся на орбите. Размер каждого из 18 шестигранных сегментов составляет 1,32 метра от ребра до ребра, масса зеркала в каждом сегменте — 20 кг, а масса всего сегмента в сборе (вместе с оборудованием) равна 40 кг.

Размеры зеркала нового телескопа

В данном случае размер действительно имеет значение. Представьте себе зеркало телескопа как ведро для сбора света. Чем больше света вы сможете собрать в этом ведре, тем более тусклые и удаленные от нас объекты вы сможете разглядеть. Кроме того, лицевая сторона зеркала покрыта тонким слоем золота. Этот металл выбрали из-за способности эффективно отражать инфракрасное излучение с длиной волны от 0,6 до 28,5 микрометра (мы ощущаем его как тепло). Это необходимо для изучения малых тел, например, экзопланет. Общая масса покрытия составляет 48,25 грамма.

Высочайшая чувствительность — очень важное качество нового космического телескопа. Вспомните одну из самых известных фотографий Хаббла: Hubble Deep Field. Это изображение участка неба, полученное с очень длительной экспозицией. В 1995 году учёные установили Хаббл так, чтобы он был сфокусирован на крошечный кусочек неба (размером с булавочную головку, которую держат на расстоянии вытянутой руки) и улавливал как можно больше света на этом участке. Полученные результаты взбудоражили умы всех, кто так или иначе связан с космосом. Хаббл обнаружил тысячи галактик на этом крошечном участке.

Тот самый снимок

Эти фотографии показывают, что Уэбб можно использовать в качестве машины времени. В астрономии чем дальше объекты, тем они старше (потому что свету требуется очень много времени, чтобы добраться до Земли). Это означает, что «Глубокое Поле» — это не просто фотография космоса: она содержит историю нашей Вселенной. Галактики на этом изображении кажутся нам такими, какими они были миллиарды лет назад.

Посмотрите на изображение ниже. Это два изображения Столпов Творения. Слева находится снимок, сделанный Хабблом. Справа показано, как это выглядит в инфракрасном диапазоне, что ближе к тому, что покажет Уэбб.

Колоссальная разница! Именно поэтому учёные мечтают заглянуть во Вселенную во времена ближе к Большому взрыву. Ведь с помощью Хаббла астрономы рассмотрели галактику, свет от которой шёл 13,4 миллиарда лет, а сама она находится гораздо дальше, примерно в 45 млрд лет от Земли. То есть этот свет появился через 400 миллионов лет после Большого взрыва, ознаменовавшего рождение Вселенной! А с помощью Уэбба удастся заглянуть дальше.

Новый аппарат получился очень большим. Если Хаббл был размером со школьный автобус, то Уэбб не меньше теннисного корта.

Сравнение зеркала телескопа Уэбба и телескопа Хаббла с человеком

Уэбб видит инфракрасный свет

Ещё одно преимущество телескопа Джеймс Уэбб — это тип света, который он может «увидеть».

Свет бывает разных видов. Человеческий глаз способен различить только узкую полосу, известную как видимый свет, но Вселенная содержит очень много света за пределами этого диапазона: ультрафиолет, гамма-лучи, инфракрасный свет, микроволны, радиоволны и т. д.

Космический телескоп Хаббла собирает видимый свет, ультрафиолет и немного инфракрасного. Уэбб — это в первую очередь инфракрасный телескоп, поэтому он видит свет с большей длиной волны, чем то, что могут видеть наши глаза. Это позволяет ему заглядывать дальше во времени, чем Хаббл.

Хаббл почти не видел инфракрасный свет, Уэбб пошел гораздо дальше

Инфракрасный свет часто бывает очень старым из-за явления, называемого красным смещением. Когда источник света удаляется от зрителя, он растягивается, превращаясь во всё более длинные волны и становясь все краснее. Верно и обратное: по мере приближения источника света длины волн укорачиваются, становясь голубее. Это похоже на звук сирены в машине по отношению к человеку. Высота звука увеличивается по мере приближения сирены, затем уменьшается по мере удаления.

Поскольку пространство постоянно расширяется, самые далёкие от нас объекты во Вселенной удаляются. И когда свет распространяется в космосе из этих далёких галактик, он как бы растягивается за счёт расширения пространства.

Чем дальше находится объект, тем больше свет от него растягивается к тому времени, когда он достигает нас

Представьте себе звезду, которая очень далеко. Свет от этой звезды может начинаться в видимом спектре, но на своём пути к нам он растягивается. Он становится все краснее и краснее. Поэтому, когда мы видим далёкие галактики с помощью телескопа Хаббла, они представляют собой что-то вроде этих маленьких, крошечных красных блёсток. В конце концов, эти очень далёкие старые галактики становятся настолько красными, что переходят в инфракрасный спектр. Уэбб видит этот древний свет, который стал невидимым для человеческого глаза.

Джеймс Уэбб — дорогой, но полезный

Телескоп интересен и с точки зрения исследования жизни на планетах. Он способен обнаруживать воду, CO, CO2, метан. Да и вообще, Уэбб буквально напичкан всевозможной техникой. Но в этом и его слабая сторона. Он слишком велик и сложен, чтобы люди могли легко отправить его в космическое пространство. Телескоп нужно сложить, чтобы он поместился внутри ракеты, и он должен разворачиваться в космосе. Таким образом, процесс создания развертываемого в космосе телескопа является источником большинства инженерных проблем.

Кроме того, Уэбб будет вращаться вокруг Солнца на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли. Починить его, если что-то сломается, будет гораздо труднее, чем тот же Хаббл. А спускать на ветер десять миллиардов долларов никто не хочет.

Орбита телескопа

Отметим, что любой учёный может подать заявку на использование космического телескопа Уэбба при условии, что он напишет проектное предложение, которое пройдёт экспертную оценку. Первые счастливчики уже есть. Например, аспирант из канадского университета Макгилла Лиза Данг собирается изучить одну из самых необычных планет: K2-141b, расположенную в 202 световых годах от Земли и настолько близкой к своей родительской звезде, что её поверхность, как полагают, покрыта океаном лавы. Если на нем есть облака, они, вероятно, состоят из испарённой породы. Из этих облаков затем может выпадать «каменный дождь». Мало что известно об этой лавовой планете, так что Данг будет использовать Уэбб, чтобы изучить её атмосферу и узнать, что вообще там может происходить.

Что ещё интересного есть в блоге Cloud4Y

Подписывайтесь на наш Telegram-канал, чтобы не пропустить очередную статью. Пишем не чаще двух раз в неделю и только по делу.

Источник