ĎALEKOHĽADY na bežné astronomické pozorovania

ĎALEKOHĽADYna bežné astronomické pozorovania

Astronomický krúžok AKB

Obsah Čo používali naši predchodcovia História ďalekohľadov Typy ďalekohľadov Typy montáží Optické chyby Niekoľko vzťahov Ďalekohľady „mimo rozsah“

GNÓMON(5. tisícročie p.n.l.)

- výška Slnka- sklon ekliptiky k rovníku, čas slnovratu a rovnodennosti, dĺžka roku- vznik slnečných hodín (Egypt, 3. tisícročie p.n.l.)

ČO POUŽÍVALI NAŠI PREDCHODCOVIA

STONEHENGE(3. tisícročie p.n.l.)

- poloha Slnka, Mesiaca, kalendár


OD POZOROVANIA K VYSVETLENIU- Číňania: prvé výpočty (Hi, Ho)- Babylončania: teórie pohybu Slnka a Mesiaca- Mezopotámia: pravidelné astronomické pozorovacie služby (presnosť 0,1°)- Gréci (6. stor. p.n.l.): prechod od pozorovania javov k pokusom o ich systematický

a vedecký výklad

Eratostenes z Kyrény(276 – 194 p.n.l.)


ASTROLÁBApollónius z Pergé

(262 – 190 p.n.l.)

Prvé astroláby: tri sústredene usporiadané kruhy 1. v rovine ekliptiky2. v rovine zemského rovníka3. Otáča sa okolo polárnej osi.

V strede sa nachádzala Zem / Slnko

okrem základných kruhov pridané aj dôležité rovnobežky. Ich nastavením sa dala vypočítať zemepisná šírka a čas, ako aj východ, západ Slnka, Mesiaca, planét a niektorých významných hviezd.


ARMILÁRNA SFÉRA (SFÉRICKÝ ASTROLÁB)

Eratostenes z Kyrény

- poloha nebeských telies

Pomocou číselníkov sa dali určiť západy a východy jasných hviezd, Slnka a Mesiaca. Používala sa až do 17.storočia.


http://sk.wikipedia.org/wiki/Obr%C3%A1zok:Armillary_sphere.png

- navigácia

OktantJohn Hadley

- výška nebeských telies (uhol elevácie nebeského objektu nad horizontom), uhol medzi námermi dvoch bodov

SextantJohn Campbell


- je optický prístroj na pozorovanie vzdialených objektov

- ďalekohľad zbiera elektromagnetické žiarenie prichádzajúce z objektov veľkou plochou a lámaním a odrážaním žiarenia vytvára jeho obraz.

prvý ďalekohľad zostrojil v roku 1608 holandský optik Hans Lippershey

na základe jeho poznatkov o rok neskôr Galileo Galilei skonštruoval prvý astronomický ďalekohľad – refraktor

Johannes Kepler, skonštruoval ďalekohľad obsahujúci dve spojky

prvý zrkadlový ďalekohľad, reflektor, zostrojil Isaac Newton

HISTÓRIA ĎALEKOHĽADOVĎALEKOHĽAD

PRVÝ ŠOŠOVKOVÝ ĎALEKOHĽAD

- holandský výrobca okuliarov

- mesiace planét- aberácia svetla hviezd- nutácia

Korónograf- umelý mesiac v ohnisku

Pasážnik- pozorovanie prechodov hviezd poludníkom

Slnečný spektrograf- Optická mriežka

HISTÓRIA ĎALEKOHĽADOV

V r.1608 objavil princíp ďalekohľadu, opísal ho ako „kukátko“

Jeho ďalekohľad mal ako objektív spojku a ako okulár rozptylku. =refraktor

LIPPERSHEY

GALILEI1609 – dozvedá sa o existencii ďalekohľadu – konštruuje vlastný. Ako prvý využíva ďalekohľad na astronomické pozorovanieVďaka nemu pozoruje:• Mesiac • Supernovu• objaví slnečné škvrny• štyri Jupiterove mesiacePotvrdzuje Koperníkovu teóriu

(1571-1630)

Venoval sa, okrem iného, aj astronómii, matematike a fyzike

Ako prvý vysvetlil, ako funguje ďalekohľad.

Vypracoval tiež prvé náuky o lome svetla; vysvetlil, ako funguje ľudské oko a tiež predložil teóriu o priestorovom videní obidvoma očami.

1611 – skonštruoval ďalekohľad, v ktorom rozptylku nahradil spojnou šošovkou. Obraz bol síce obrátený, ale ostrejší.

Johannes KeplerHISTÓRIA ĎALEKOHĽADOV

1668 – vytvára úplne nový typ ďalekohľadu: namiesto šošovky v objektíve umiestňuje na koniec tubusu parabolické zrkadlo.

V hornej polovici tubusu bolo pod 45° uhlom umiestnené malé zrkadielko, ktoré sústredené lúče odrážalo do okuláru na boku ďalekohľadu. Do Newtonovho ďalekohľadu sa teda nepozeráme zozadu, ale z boku.

= reflektory 1643 - 1727

Isaac NewtonHISTÓRIA ĎALEKOHĽADOV

Vyrobený vo Francúzsku roku 1671Má taktiež parabolické zrkadlo na konci tubusu, ale s dierou uprostred. Lúče odrazené od zrkadla mieria na malé zrkadielko v tvare obrátenej paraboly, ktoré je umiestnené uprostred hornej časti tubusu. Odtiaľ sa zväzok lúčov odráža späť a dierou v hlavnom zrkadle prechádza k okuláru.

Laurent CassegrainHISTÓRIA ĎALEKOHĽADOV

Podľa fyzikálneho princípu : - refraktor ( využíva lom svetla na šošovke)- reflektor ( využíva odraz svetla na zakrivenom zrkadle)

Podľa použitia: - monokulár, binokulár ( prenosný prístroj)- teleskop (veľký stacionárny zrkadlový prístroj používaný v astro.)

TYPY ĎALEKOHĽADOVZákladné delenie

Prechod lúčov Galileovým refraktorom. Obraz je vzpriamený

Tento druh ďalekohľadu ako okulár využíva rozptylku (dutú šošovku). Objektívom je spojka, ktorá má veľkú ohniskovú vzdialenosť (f). Obrazové ohnisko objektívu takéhoto ďalekohľadu splýva s obrazovým ohniskom okuláru. Tento druh ďalekohľadu sa dnes už nepoužíva v astronómii, používa sa len ako divadelný ďalekohľad.

TYPY ĎALEKOHĽADOVGalileiho refraktor

Keplerov refraktor ako okulár využíva spojku (vypuklú šošovku). Obidve šošovky, objektív aj okulár) majú spoločnú optickú os. Má veľkú ohniskovú vzdialenosť (f) objektívu, pričom, ohnisková vzdialenosť okuláru je malá. Pozorovaný obraz je prevrátený, no zväčšenie a zorné pole sú väčšie ako pri Galileovom ďalekohľade. Všetky dnešné astronomické ďalekohľady sú Keplerove ďalekohľady, preto sa pre tento druh ďalekohľadu používa aj názov hvezdársky ďalekohľad.

TYPY ĎALEKOHĽADOVKeplerov refraktor

zrkadlový ďalekohľad je ďalekohľad, ktorý vytvára obraz v

ohnisku pomocou zrkadla. Toto zrkadlo môže byť guľové alebo parabolické, pričom výhoda parabolického zrkadla je, že nemá guľovú vadu.

TYPY ĎALEKOHĽADOVZákladné reflektory

Newton Cassegrain



Maksutov

TYPY ĎALEKOHĽADOVKatadioptrické ďalekohľady

Katadioptrické ďalekohľady /kombinované šošovkovo-zrkadlové/. Najčastejšie kombinácie:a) Schmidt-Cassegrain / Schmidt-Newtonb) Maksutov-Cassegrain

Kombináciou zrkadlového ďalekohľadu a korekčnej šošovky v prednej časti tubusu ďalekohľadu sa dá docieliť vyššia optická kvalita ďalekohľadu /rozlíšenie/ a takisto sa zabráni vznikaniu turbulencií /vzdušného prúdenia/ a vnikaniu prachu a špiny.

TYPY MONTÁŽÍ

Reflektory majú lepšie optické vlastnosti. Ich hlavným komponentom je parabolické zrkadlo s čo najväčšou plochou, ktoré sústreďuje svetlo do okulára. Najstarším a najjednoduchším typom je Newtonov ďalekohľad.

Refraktory sú šošovkové ďalekohľady, ktoré väčšina ľudí považuje za jediný možný typ ďalekohľadu. V najjednoduchšej forme sú výrobne jednoduchšie, ale s princípu majú viac optických problémov.

TYPY ĎALEKOHĽADOVVýhody a nevýhody

Vo všeobecnosti sa dá povedať že najkvalitnejším ďalekohľadom čo sa týka optickej kvality je šošovkový ďalekohľad. Optickej kvalite šošovkových ďalekohľadov sa približujú katadioptrické ďalekohľady. Zrkadlové ďalekohľady sú v tomto porovnaní na konci.

šošovkový teleskop s určitým priemerom objektívu je lepší ako zrkadlový teleskop s rovnakým priemerom zrkadla

v porovnateľnej cenovej úrovni, sa rozhodujete medzi zrkadlovým 114mm a 60mm šošovkovým teleskopom. Potom je optická kvalita jednoznačne na strane 114mm zrkadlového teleskopu.

OPTICKÉ CHYBY

Otvorová vada spojky Otvorová vada rozptylky

Achromatická sústava ?

Farebná vada šošoviek

Ohnisková diferencia

Kóma Guľová chyba

Sférické alebo parabolické zrkadlá kreslia bezchybne len v tesnom okolí svojej optickej osi.Ak máte zrkadlový teleskop, správna kolimácia má zásadný vplyv na kvalitu obrazu

OPTICKÉ CHYBYPrečo katadioptre?

Straty svetla u optickej sústavy bez antireflexných vrstiev: Počet rozhraní 2 4 6 8 10

Množstvo svetla, ktoré sa zúčastní zobrazenia (%)

90,2

81,4

73,5

66,3

59,9

Rozptýlené svetlo (%) 0,2 1,2 2,5 4,0 5,6

Straty svetla u optickej sústavy s antireflexnými vrstvami:

Počet rozhraní 2 4 6 8 10

Množstvo svetla, ktoré sa zúčastní zobrazenia (%) 98 96,

194,1

92,3

90,4

Rozptýlené svetlo (%) 0,01

0,06

0,14

0,25

0,39

z = f1/f2

s = d/f1

NIEKOĽKO VZŤAHOV

Svetelnosť teleskopu je hlavný parameter určujúci vhodnosť použitia teleskopu.

objekty s veľkou svetelnosťou (planéty, Mesiac; hviezdy, hviezdokopy a galaxie s veľkou svetelnosťou)objekty s malou svetelnosťou (hmloviny; galaxie, hviezdokopy a hviezdy s malou svetelnosťou)

teleskopy s veľkou svet. (1:1 až 1:5) - vhodné na pozorovanie objektov s malou svet.teleskopy s malou svet. (1:10 až 1:15) sú vhodné na pozorovanie objektov s veľkou svet.

z – zväčšenies – svetelnosťf1 – ohnisková vzdialenosť objektívuf2 – ohnisková vzdialenosť okulárud – priemer objektívu

Rozlišovacia schopnosťPozorovaný svietiaci bod, napr. hviezda sa nezobrazí ani dokonalým objektívom ako bod, ale ako malý krúžok uhlového rozmeru ð=114/D, kde D je priemer objektívu v mm. Zväčšovaním priemeru objektívu sa teda zlepšuje rozlišovacia schopnosť ďalekohľadu.

PRÍSLUŠENSTVO

ELEKTROMAGNETICKÉ SPEKTRUM

ZÁKLADY ASTROFYZIKYJoseph von Fraunhofer (Nemecko)

- r. 1814: 567 tmavých čiar v spektre Slnka – Fraunhoferove čiary (pozoroval ich už v roku 1802 angličan Wollaston)

Ďalekohľad + spektrograf

Johann Karl Friedrich Zöllner (Nemecko)

- vizuálny hviezdny fotometer – určenie zdanlivej jasnosti hviezd

RÁDIOASTRONÓMIA

Grote Reber (USA)

-

Karl Guthe Jansky (USA)- 1931 detekcia rádiového šumu oblohy

- 1936 prvý rádiový „ďalekohľad“ s pohyblivou anténou (λ = 60 cm)

- 1942 prvá rádiová mapa galaxie

- ďalšie objavy rádioastronómie: štruktúra galaxie, kvazary, pulzary

HUBBLOV ĎALEKOHĽAD

-

- konštruovaný od 70. rokov- 1990 obežná dráha

(Discovery)- viditeľné svetlo, infračervená

oblasť, spektrograf, prístroj na zisťovanie polôh hviezd

- zrkadlo 2,4 m, rozlišovacia schopnosť 0,1”

- 618 km, 29 000 km/h, 96 min

- 2002 nové slnečné panely a kamera – 10-krát lepšia pozorovacia schopnosť (Columbia)

- komunikácia prostredníctvom siete družíc

GIGANTIRádioteleskop v Arecibe (Portoriko)

- od 1974- kráter vo vápencovom

pohorí- zorný uhol 20°- priemer 305 m- λ = 3 cm až 6 m

(50 MHz – 10 GHz)- 900 t plošina, 12 héliovo

chladených antén

GIGANTIRádioteleskop v Green Bank (USA)

- od r. 2000- 110 x 100 m anténa

(najväčší pohyblivý teleskop sveta)

- 7300 ton- ofsetové zrkadlo- vyše dvoch tisíc

samostatných panelov, ovládaných systémom adaptívnej optiky

GIGANTIRádioteleskop v Effelsbergu (Nemecko)

- od r. 1972- 100 m anténa- 2300 elementov, systém

adaptívnej optiky- sekundárne ohnisko –

väčšie množstvo detektorov pracujúcich súčasne

GIGANTIRádioteleskop na vrchu Pastuchov (Kaukaz, Rusko)

- od r. 1976- najväčší

jednozrkadlový ďalekohľad (605 cm, 42 t)

GIGANTIKeckov ďalekohľad (Hawai, USA)

- 1993 Keck I, 2000 Keck II- pracujú v tandeme s

adaptívnou optikou- 4194 m nad morom –

najvyššie na svete (možnosť detekcie infračerveného a mikrovlnného žiarenia)

- 36 segmetov tvoriacich 10 m zrkadlo

INFRAČERVENÁ ASTRONÓMIA

IRAS (InfraRed Astronomical Satellite)

- 1983- prvý snímok jadra

našej galaxie

- chladné objekty vesmíru, teplota nižšia ako 3000°C, detekcia prachoplynových mračien, nutnosť chladiť prístroje (až na teplotu blízku absolútnej nule)

ISO (InfraRed Space Observatory)

- 1995 až 1998- možnosť chemickej

analýzy- zistenie, že vesmír

obsahuje oveľa viac vody

SOFIA (Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy)

- 2004- upravený Boeing 747- lacnejšie a možnosť použitia väčších prístrojov

- 1995- sníma slnečnú

ultrafialovú korónu

- najhorúcejšie objekty na oblohe, teplota nad 10000°C

SOHO (Solar and Heliospheric Observatory)

ULTRAFIALOVÁ ASTRONÓMIA

RÖNTGENOVÁ ASTRONÓMIA

ROSAT (Röntgen Satellite)

- 1990- pracoval aj v extrémne krátkej

ultrafialovej oblasti- považovaný za priekopníka

röntgénovej astronómie

- hviezdne atmosféry (milióny °C), zbytky supernov, účinky čiernych dier (špirálovito klesajúci plyn)

XMM (X-ray Multi Mirror Telescope)

(NEWTON)

- 2000- 70 cm zrkadlo- väčšia citlivosť ako

AXAF

- 1999- detailnejšie snímky ako

XMM

AXAF (Advanced X-ray Astrophysics Facility)

(CHANDRA)

GAMA ASTRONÓMIA

CGRO (Compton Gamma Ray Observatory)

(COMPTON)

- 1991 až 2000- 17 ton – najväčší- gama fotóny prejdú cez

volfrámové platne a elektrónovo-pozitrónové páry sú detekované prístrojmi v mnohovrstvových iskrových komorách

- nepriama detekcia (kvôli vlnovej dĺžke), gama žiarenie je produkované rádioaktívnym rozpadom, anihiláciou hmoty a antihmoty, či kolízie dvoch pulzarov

INTEGRAL (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory)

- spektroskopický prieskum gama žiarenia- zároveň sníma dosvit v röntgenovej a viditeľnej oblasti

Ďakujem za pozornosť

Documents

ĎALEKOHĽADY na bežné astronomické pozorovania