ĎalekohĽady na bežné astronomické pozorovania
DESCRIPTION
ĎALEKOHĽADY na bežné astronomické pozorovania. Astronomický krúžok AKB. Obsah. Čo používali naši predchodcovia História ďalekohľadov Typy ďalekohľadov Typy montáží Optické chyby Niekoľko vzťahov Ďalekohľady „mimo rozsah“. Čo používali naši predchodcovia. Gn ómon. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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
ČO POUŽÍVALI NAŠI PREDCHODCOVIA
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.)
ČO POUŽÍVALI NAŠI PREDCHODCOVIA
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.
ČO POUŽÍVALI NAŠI PREDCHODCOVIA
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.
ČO POUŽÍVALI NAŠI PREDCHODCOVIA
- navigácia
OktantJohn Hadley
- výška nebeských telies (uhol elevácie nebeského objektu nad horizontom), uhol medzi námermi dvoch bodov
SextantJohn Campbell
ČO POUŽÍVALI NAŠI PREDCHODCOVIA
- 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
TYPY ĎALEKOHĽADOVZákladné reflektory
TYPY ĎALEKOHĽADOVZákladné reflektory
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