Tähtitiede on yksi vanhimmista tieteistä. Muinaisista ajoista lähtien ihmiset ovat seuranneet tähtien liikettä taivaalla. Tuon ajan tähtitieteelliset havainnot auttoivat navigoimaan maastossa, ja ne olivat myös välttämättömiä filosofisten ja uskonnollisten järjestelmien rakentamisessa. Paljon on muuttunut sen jälkeen. Tähtitiede vapautui lopulta astrologiasta, keräsi laajaa tietoa ja teknistä voimaa. Maapallolla tai avaruudessa tehdyt tähtitieteelliset havainnot ovat kuitenkin edelleen yksi tämän tieteen tärkeimmistä tiedonhankintamenetelmistä. Tiedonkeruumenetelmät ovat muuttuneet, mutta menetelmän ydin on säilynyt ennallaan.

Mitä tähtitieteelliset havainnot ovat?

On olemassa todisteita, jotka viittaavat siihen, että ihmisillä oli perustietoa Kuun ja Auringon liikkeistä jo esihistoriallisella aikakaudella. Hipparkhoksen ja Ptolemaioksen teokset todistavat, että valaisimien tiedolla oli kysyntää myös antiikissa ja niihin kiinnitettiin paljon huomiota. Tuohon aikaan ja pitkän ajan sen jälkeen tähtitieteelliset havainnot olivat yötaivaan tutkimista ja nähdyn kiinnittämistä paperille tai yksinkertaisemmin luonnosta.

Renessanssiin asti vain yksinkertaisimmat instrumentit olivat tutkijoiden avustajia tässä asiassa. Huomattava määrä tietoa tuli saataville kaukoputken keksimisen jälkeen. Kun se parani, vastaanotetun tiedon tarkkuus parani. Millä tahansa teknologisen kehityksen tasolla tähtitieteelliset havainnot ovat kuitenkin tärkein tapa kerätä tietoa taivaan esineistä. Mielenkiintoista on, että tämä on myös yksi niistä tieteellisen toiminnan alueista, joilla tieteen edistymistä edeltäneen aikakauden menetelmät eli havainnointi paljaalla silmällä tai yksinkertaisimpien laitteiden avulla eivät ole menettäneet merkitystään.

Luokitus

Nykyään tähtitieteelliset havainnot ovat melko laaja toimintoluokka. Ne voidaan luokitella useiden kriteerien mukaan:

• osallistujien pätevyys;
• tallennettujen tietojen luonne;
• sijainti.

Ensimmäisessä tapauksessa erotetaan ammattimaiset ja amatöörihavainnot. Tässä tapauksessa saadut tiedot ovat useimmiten näkyvän valon tai muun sähkömagneettisen säteilyn rekisteröintiä, mukaan lukien infrapuna ja ultravioletti. Tässä tapauksessa tietoa voidaan saada joissain tapauksissa vain planeettamme pinnalta tai vain ilmakehän ulkopuolisesta avaruudesta: kolmannen ominaisuuden mukaan erotetaan maapallolla tai avaruudessa tehdyt tähtitieteelliset havainnot.

amatööritähtitiede

Tähtiä ja muita taivaankappaleita koskevan tieteen kauneus on, että se on yksi harvoista, joka kirjaimellisesti tarvitsee aktiivisia ja väsymättömiä ihailijoita ei-ammattilaisten joukossa. Valtava määrä esineitä, jotka ansaitsevat jatkuvan huomion, on pieni määrä tutkijoita, jotka ovat kiinnostuneita monimutkaisimmista asioista. Siksi tähtitieteelliset havainnot muusta lähiavaruudesta kuuluvat amatöörien harteille.

Ihmisten, jotka pitävät tähtitiedettä harrastuksensa, panos tähän tieteeseen on varsin konkreettinen. Viime vuosisadan viimeisen vuosikymmenen puoliväliin asti yli puolet komeetoista löysivät amatöörit. Heidän kiinnostuksen kohteinaan ovat usein myös muuttuvat tähdet, noovien havainnointi, asteroidien taivaankappaleiden peiton seuranta. Jälkimmäinen on nykyään lupaavin ja kysytyin työ. Mitä tulee uuteen ja supernovaan, yleensä amatööritähtitieteilijät huomaavat ne ensimmäisenä.

Vaihtoehdot ei-ammattimaisille havainnoille

Amatööritähtitiede voidaan jakaa läheisesti toisiinsa liittyviin haaroihin:

• Visuaalinen tähtitiede. Tämä sisältää tähtitieteelliset havainnot kiikareilla, kaukoputkella tai paljaalla silmällä. Tällaisten toimintojen päätavoitteena on yleensä nauttia mahdollisuudesta tarkkailla tähtien liikettä sekä itse prosessista. Tämän suunnan mielenkiintoinen haara on "jalkakäytävä": jotkut amatöörit vievät kaukoputkensa kadulle ja kutsuvat kaikki ihailemaan tähtiä, planeettoja ja kuuta.
• Astrovalokuvaus. Tämän suunnan tarkoituksena on saada valokuvakuvia taivaankappaleista ja niiden elementeistä.
• Teleskooppirakennus. Joskus tarvittavat optiset instrumentit, kaukoputket ja niihin liittyvät tarvikkeet valmistetaan amatöörien toimesta melkein tyhjästä. Useimmissa tapauksissa teleskooppirakentaminen koostuu kuitenkin olemassa olevien laitteiden täydentämisestä uusilla komponenteilla.
• Tutkimus. Jotkut amatööritähtitieteilijät pyrkivät esteettisen nautinnon lisäksi saamaan jotain materiaalisempaa. He tutkivat asteroideja, muuttujia, uusia ja supernoveja, komeettoja ja meteorisuihkuja. Ajoittain, jatkuvien ja huolellisten havaintojen prosessissa, tehdään löytöjä. Juuri tämä amatööritähtitieteilijöiden toiminta antaa suurimman panoksen tieteeseen.

Ammattilaisten toimintaa

Erikoistähtitieteilijöillä ympäri maailmaa on kehittyneempiä laitteita kuin amatööreillä. Heidän edessään olevat tehtävät edellyttävät suurta tarkkuutta tiedonkeruussa, hyvin toimivaa matemaattista tulkinta- ja ennustamislaitteistoa. Ammattilaisten työn keskiössä ovat pääsääntöisesti melko monimutkaiset, usein kaukana olevat esineet ja ilmiöt. Usein avaruuden avaruuden tutkiminen mahdollistaa sen, että universumin tiettyjä lakeja voidaan valaista, selventää, täydentää tai kumota teoreettisia rakenteita sen alkuperästä, rakenteesta ja tulevaisuudesta.

Luokittelu tietotyypin mukaan

Kuten jo mainittiin, tähtitieteen havainnot voidaan yhdistää erilaisten säteilyjen kiinnittymiseen. Tämän perusteella erotetaan seuraavat suunnat:

• optinen tähtitiede tutkii säteilyä näkyvällä alueella;
• infrapuna tähtitiede;
• ultravioletti tähtitiede;
• radioastronomia;
• röntgen tähtitiede;
• gammatähtitiede.

Lisäksi korostetaan tämän tieteen suunnat ja vastaavat havainnot, jotka eivät liity sähkömagneettiseen säteilyyn. Tämä sisältää neutrinon, maan ulkopuolisten lähteiden neutriinosäteilyn tutkimisen, gravitaatioaaltojen ja planeettojen tähtitieteen.

Pinnasta

Osa tähtitieteessä tutkituista ilmiöistä on tutkittavissa maanpäällisissä laboratorioissa. Maapallon tähtitieteelliset havainnot liittyvät taivaankappaleiden liikeratojen tutkimukseen, avaruuden etäisyyden mittaamiseen tähtiin, tietyntyyppisten säteilyn ja radioaaltojen kiinnittämiseen ja niin edelleen. Astronautin aikakauden alkuun asti tähtitieteilijät saattoivat tyytyä vain planeettamme olosuhteissa saatuun tietoon. Ja tämä riitti rakentamaan teoria maailmankaikkeuden alkuperästä ja kehityksestä, löytääkseen monia avaruudessa esiintyviä malleja.

Korkealla maan päällä

Ensimmäisen satelliitin laukaisulla alkoi uusi aikakausi tähtitieteessä. Avaruusalusten keräämä data on korvaamatonta. Ne auttoivat syventämään tutkijoiden ymmärrystä maailmankaikkeuden mysteereistä.

Tähtitieteelliset havainnot avaruudessa mahdollistavat kaiken tyyppisen säteilyn havaitsemisen näkyvästä valosta gamma- ja röntgensäteisiin. Suurin osa niistä ei ole saatavilla tutkimukseen maapallolta, koska planeetan ilmakehä imee ne itseensä eikä päästä niitä pintaan. Esimerkki löydöistä, jotka tulivat mahdollisiksi vasta avaruusajan alkamisen jälkeen, ovat röntgenpulsarit.

Tietokaivostyöläiset

Tähtitieteellisiä havaintoja avaruudessa tehdään erilaisilla avaruusaluksiin ja kiertävillä satelliiteilla asennetuilla laitteilla. Kansainvälisellä avaruusasemalla tehdään monia tämäntyyppisiä tutkimuksia. Viime vuosisadalla useita kertoja laukaisujen optisten teleskooppien panos on korvaamaton. Kuuluisa Hubble erottuu joukosta. Maallikolle se on ensisijaisesti häikäisevän kauniiden valokuvakuvien lähde syvästä avaruudesta. Tämä ei kuitenkaan ole kaikki, mitä hän "voi tehdä". Sen avulla saatiin suuri määrä tietoa monien esineiden rakenteesta, niiden "käyttäytymisen" malleista. Hubble ja muut teleskoopit ovat korvaamaton tietolähde, jota tarvitaan teoreettiselle tähtitiedelle, joka työstää maailmankaikkeuden kehitysongelmia.

Tähtitieteelliset havainnot - sekä maan että avaruuden - ovat ainoita taivaankappaleita ja ilmiöitä koskevaa tiedettä. Ilman niitä tiedemiehet voisivat vain kehittää erilaisia ​​teorioita, ilman että he voisivat verrata niitä todellisuuteen.

Tähtitiede perustuu havaintoihin, jotka on tehty maasta ja vain vuosisadamme 60-luvulta lähtien avaruudesta - automaattisilta ja muilta avaruusasemilta ja jopa Kuusta. Laitteilla oli mahdollista saada näytteitä kuun maaperästä, toimittaa erilaisia ​​välineitä ja jopa laskea ihmisiä kuuhun. Mutta toistaiseksi vain maata lähimpänä olevia taivaankappaleita voidaan tutkia. Fysiikan ja kemian kokeiden kanssa samassa roolissa tähtitieteen havainnoilla on useita ominaisuuksia.

Ensimmäinen ominaisuus koostuu siitä, että tähtitieteelliset havainnot ovat useimmiten passiivisia tutkittavien kohteiden suhteen. Emme voi aktiivisesti vaikuttaa taivaankappaleisiin, suorittaa kokeita (harvinaisia ​​tapauksia lukuun ottamatta), kuten fysiikassa, biologiassa ja kemiassa tehdään. Ainoastaan ​​avaruusalusten käyttö on tarjonnut mahdollisuuksia tässä suhteessa.

Lisäksi monet taivaalliset ilmiöt etenevät niin hitaasti, että niiden havainnointi vaatii valtavia ajanjaksoja; esimerkiksi muutos maapallon akselin kaltevuu- dessa sen kiertoradan tasoon tulee havaittavaksi vasta satojen vuosien kuluttua. Siksi meille jotkin Babylonissa ja Kiinassa tuhansia vuosia sitten tehdyt havainnot eivät ole menettäneet merkitystään, ja ne olivat nykyaikaisten käsitteiden mukaan erittäin epätarkkoja.

Toinen ominaisuus tähtitieteelliset havainnot ovat seuraavat. Tarkkailemme taivaankappaleiden sijaintia ja niiden liikettä maasta, joka itse on liikkeessä. Siksi maallisen tarkkailijan näkymä taivaalle ei riipu vain siitä, missä hän on maan päällä, vaan myös siitä, mihin aikaan vuorokaudesta ja vuodesta hän tarkkailee. Esimerkiksi kun meillä on talvipäivä, Etelä-Amerikassa on kesäyö ja päinvastoin. Tähdet näkyvät vain kesällä tai talvella.

Kolmas ominaisuus tähtitieteelliset havainnot johtuvat siitä, että kaikki valot ovat hyvin kaukana meistä, niin kaukana, ettei silmällä eikä kaukoputkella voi päätellä kumpi on lähempänä, kumpi kauempana. Ne kaikki näyttävät meistä yhtä etäisiltä. Siksi havaintojen aikana tehdään yleensä kulmamittauksia ja jo niistä tehdään usein päätelmiä kappaleiden lineaarisista etäisyyksistä ja koosta.

Taivaalla olevien kohteiden (esimerkiksi tähtien) välinen etäisyys mitataan kulmalla, jonka säteet muodostavat kohteille havaintopisteestä. Tätä etäisyyttä kutsutaan kulmikkaaksi ja se ilmaistaan ​​asteina ja sen murto-osina. Tässä tapauksessa katsotaan, että kaksi tähteä eivät ole kaukana toisistaan ​​taivaalla, jos suunnat, joissa näemme ne ovat lähellä toisiaan (kuva 1, tähdet A ja B). On mahdollista, että kolmas tähti C, taivaalla kauempana L:stä, avaruudessa MUTTA lähempänä kuin tähti AT.

Korkeuden, kohteen kulmaetäisyyden horisontista mittaukset suoritetaan erityisillä goniometrisilla optisilla välineillä, kuten teodoliitilla. Teodoliitti on instrumentti, jonka pääosa on pysty- ja vaaka-akselin ympäri pyörivä teleskooppi (kuva 2). Akseleihin on kiinnitetty ympyröitä, jotka on jaettu kaaren asteisiin ja minuutteihin. Näissä ympyröissä lasketaan kaukoputken suunta. Laivoissa ja lentokoneissa kulmamittaukset tehdään sekstantiksi (sekstaniksi) kutsutulla instrumentilla.

Taivaankappaleiden näennäiset mitat voidaan ilmaista myös kulmayksiköinä. Auringon ja Kuun halkaisijat kulmassa mitattuna ovat suunnilleen samat - noin 0,5 °, ja lineaarisissa yksiköissä Aurinko on halkaisijaltaan noin 400 kertaa suurempi kuin Kuu, mutta se on yhtä monta kertaa kauempana Maasta . Siksi niiden kulmahalkaisijat ovat meille lähes yhtä suuret.

Sinun havainnot

Tähtitieden paremman omaksumisen vuoksi sinun tulee aloittaa taivaanilmiöiden ja valojen havainnointi mahdollisimman varhaisessa vaiheessa. Ohjeet paljaalla silmällä tapahtuvaa havainnointia varten ovat liitteessä VI. Tähdistöjen etsiminen, maassa suuntautuminen sinulle fyysisen maantieteen kurssilta tutun Polar Starin avulla ja taivaan päivittäisen kiertoliikkeen tarkkailu onnistuu kätevästi oppikirjaan liitetyn mobiilitähtikartan avulla. Taivaan kulmaetäisyyksien likimääräisen arvion saamiseksi on hyödyllistä tietää, että Ursa Majorin kahden tähden välinen kulmaetäisyys on noin 5 °.

Ensinnäkin sinun on tutustuttava tähtitaivaan näkymään, löydettävä planeettoja ja varmistettava, että ne liikkuvat suhteessa tähtiin tai aurinkoon 1-2 kuukauden sisällä. (Planeettojen näkyvyyden olosuhteet ja eräät taivaanilmiöt mainitaan koulun tähtitieteellisessä kalenterissa kullekin vuodelle.) Tämän ohella kannattaa tutustua Kuun reljefiiniin, auringonpilkkuihin ja sitten muihin valaisimiin ja ilmiöitä, jotka mainitaan liitteessä VI. Tätä varten alla on esittely kaukoputkesta.

ESIPUHE
Kirja on omistettu edistyneen tason tähtitieteellisten havaintojen organisointiin, sisältöön ja metodologiaan sekä yksinkertaisimpiin matemaattisiin menetelmiin niiden käsittelyyn. Se alkaa luvulla kaukoputken, havaintoastronomian pääinstrumentin, testaamisesta. Tässä luvussa hahmotellaan tärkeimmät kysymykset, jotka liittyvät kaukoputken yksinkertaisimpaan teoriaan. Opettajat löytävät täältä paljon arvokkaita käytännön neuvoja, jotka liittyvät kaukoputken eri ominaisuuksien määrittämiseen, optiikan laadun tarkistamiseen, optimaalisten havainnointiolosuhteiden valintaan sekä tarvittavat tiedot kaukoputken tärkeimmistä lisävarusteista ja niiden käsittelystä. niitä tehdessään visuaalisia ja valokuvallisia havaintoja.
Kirjan tärkein osa on toinen luku, jossa tarkastellaan konkreettisen aineiston pohjalta kysymyksiä tähtitieteellisten havaintojen organisoinnista, sisällöstä ja menetelmistä. Merkittävä osa ehdotetuista havainnoista - Kuun, Auringon, planeettojen visuaaliset havainnot, pimennykset - ei vaadi korkeaa pätevyyttä, ja opettajan taitavalla ohjauksella ne voidaan hallita lyhyessä ajassa. Samaan aikaan monet muut havainnot - valokuvahavainnot, muuttuvien tähtien visuaaliset havainnot, meteorisuihkujen ohjelmahavainnot ja jotkut muut - vaativat jo huomattavaa taitoa, tiettyä teoreettista koulutusta sekä lisälaitteita ja -laitteita.
Tietenkään kaikkia tässä luvussa lueteltuja havaintoja ei voida toteuttaa missään koulussa. Vaikeamman havainnoinnin järjestäminen on mitä todennäköisimmin tarjolla niille kouluille, joissa tähtitieteessä on hyvät perinteet koulun ulkopuolisen toiminnan järjestämisessä, on kokemusta vastaavasta työstä ja mikä on erittäin tärkeää, hyvä aineellinen pohja.
Lopuksi kolmannessa luvussa esitetään tiettyyn materiaaliin perustuen tärkeimmät matemaattiset menetelmät havaintojen käsittelyyn yksinkertaisessa ja visuaalisessa muodossa: interpolointi ja ekstrapolointi, empiiristen funktioiden likimääräinen esitys sekä virheteoria. Tämä luku on olennainen osa kirjaa. Se ohjaa sekä koulun opettajia että oppilaita ja lopuksi tähtitieteen ystävää harkittuun, vakavaan asenteeseen tähtitieteellisten havaintojen laatimiseen ja suorittamiseen, joiden tulokset voivat saada tietyn merkityksen ja arvon vasta asianmukaisen matemaattisen käsittelyn jälkeen.
Opettajien huomio kiinnitetään tarpeeseen käyttää mikrolaskimia ja tulevaisuudessa henkilökohtaisia ​​tietokoneita.
Kirjan aineistoa voidaan käyttää opetussuunnitelman mukaisten tähtitieteen käytännön tuntien johtamisessa sekä valinnaisten tuntien johtamisessa ja tähtitieteellisen ympyrän työssä.
Kirjoittajat ilmaisevat suuret kiitoksensa Moskovan planetaarion tähtitieteellisten piirien neuvoston varapuheenjohtajalle, SAI MSU:n työntekijälle M. Yu. Shevchenkolle ja Vladimirin pedagogisen instituutin apulaisprofessorille, fysiikan ja matematiikan kandidaatille Tieteet E. P. Razbitnaya arvokkaista ehdotuksista, jotka auttoivat parantamaan kirjan sisältöä.
Kirjoittajat ottavat kiitollisena vastaan ​​kaikki kriittiset kommentit lukijoilta.

Luku I TELKOOPIEN TESTAUS

§ 1. Esittely
Teleskoopit ovat jokaisen tähtitieteellisen observatorion pääinstrumentteja, mukaan lukien koulutus. Teleskooppien avulla opiskelijat tarkkailevat aurinkoa ja siinä tapahtuvia ilmiöitä, Kuuta ja sen topografiaa, planeettoja ja joitakin niiden satelliitteja, monimuotoista tähtimaailmaa, avoimia ja pallomaisia ​​tähtijoukkoja, hajasumuja, Linnunrataa ja galakseja .
Suorien teleskooppihavaintojen ja suurilla kaukoputkilla otettujen valokuvien perusteella opettaja voi luoda opiskelijoissa eläviä luonnontieteellisiä ideoita ympäröivän maailman rakenteesta ja muodostaa näiden pohjalta vankkaa materialistista vakaumusta.
Aloittaessaan havaintoja koulun tähtitieteellisessä observatoriossa opettajan tulee olla hyvin tietoinen teleskooppioptiikan mahdollisuuksista, erilaisista käytännön menetelmistä sen testaamiseksi ja tärkeimpien ominaisuuksien selvittämiseksi. Mitä kattavampi ja syvempi opettaja tuntee teleskooppeja, sitä paremmin hän pystyy järjestämään tähtitieteellisiä havaintoja, sitä hedelmällisempää on opiskelijoiden työ ja sitä vakuuttavammin havaintojen tulokset tulevat heidän eteensä.
Erityisesti tähtitieteen opettajan on tärkeää tuntea lyhyt teoria kaukoputkesta, tuntea yleisimmät optiset järjestelmät ja kaukoputken asennukset sekä myös melko kattavat tiedot okulaareista ja erilaisista teleskooppitarvikkeista. Samanaikaisesti hänen tulee tuntea koulujen ja laitosten opetukseen tähtitieteellisiin observatorioihin tarkoitettujen pienten teleskooppien pääominaisuudet sekä edut ja haitat, hänellä on oltava hyvät taidot tällaisten kaukoputkien käsittelyssä ja kyettävä arvioimaan realistisesti niiden kykyjä havaintoja järjestettäessä.
Tähtitieteellisen observatorion työn tehokkuus ei riipu pelkästään sen varustelusta erilaisilla laitteilla ja erityisesti siinä käytettävissä olevien teleskooppien optisesta tehosta, vaan myös tarkkailijoiden valmiusasteesta. Vain pätevä tarkkailija, jolla on hyvät taidot käsitellä käytössään olevaa kaukoputkea ja joka tuntee sen tärkeimmät ominaisuudet ja ominaisuudet, pystyy saamaan tästä kaukoputkesta mahdollisimman paljon tietoa.
Siksi opettajalla on tärkeä tehtävä valmentaa aktivisteja, jotka pystyvät tekemään hyviä havaintoja, jotka vaativat kestävyyttä, huolellista toteutusta, suurta huomiota ja aikaa.
Ilman pätevien tarkkailijoiden ryhmän muodostamista on mahdotonta luottaa koulun observatorion laajaan jatkuvaan toimintaan ja sen suureen tuottoon kaikkien muiden opiskelijoiden koulutuksessa ja kasvatuksessa.
Tältä osin ei riitä, että opettaja tuntee itse kaukoputket ja niiden ominaisuudet, vaan hänellä on oltava myös harkittu ja ilmeikäs selitysmenetelmä, joka ei mene kauas koulujen opetussuunnitelmia ja oppikirjoja pidemmälle ja perustuu opiskelijoiden tietoon. fysiikan, tähtitieteen ja matematiikan opiskelu.
Samalla tulee kiinnittää erityistä huomiota teleskooppeja koskevien raportoitujen tietojen soveltuvuuteen, jotta jälkimmäisten ominaisuudet paljastuvat suunniteltujen havaintojen suorittamisen yhteydessä ja näkyvät saaduissa tuloksissa.
Edellä mainitut vaatimukset huomioon ottaen kirjan ensimmäisessä luvussa on teoreettista tietoa kaukoputkesta siinä määrin, mikä on tarpeen harkittujen havaintojen tekemiseen, sekä kuvauksia järkevistä käytännön menetelmistä niiden erilaisten ominaisuuksien testaamiseksi ja toteamiseksi. opiskelijoiden tietämystä ja kykyjä.

§ 2. Teleskooppioptiikan pääominaisuuksien määrittäminen
Teleskooppioptiikan mahdollisuuksien syvälle ymmärtämiseksi on ensin annettava optisia tietoja ihmissilmistä - opiskelijoiden pääasiallisesta "työkalusta" useimmissa koulutuksellisissa tähtitieteellisissä havainnoissa. Pysähdytään sen ominaisuuksiin, kuten äärimmäiseen herkkyyteen ja näöntarkkuuteen, ja havainnollistetaan niiden sisältöä esimerkeillä taivaankappaleiden havainnoista.
Silmän rajoittavan (kynnyksen) herkkyyden alla ymmärretään pienin valovirta, jonka pimeyteen täysin sopeutunut silmä voi vielä havaita.
Käteviä kohteita silmän rajoittavan herkkyyden määrittämiseen ovat erisuuruiset tähtiryhmät, joiden magnitudi on tarkasti mitattu. Hyvässä ilmapiirissä, pilvettömässä taivaalla kuuttomana yönä kaukana kaupungista, voidaan tarkkailla tähtiä kuudenteen magnitudiin asti. Tämä ei kuitenkaan ole raja. Korkealla vuoristossa, jossa ilmapiiri on erityisen puhdas ja läpinäkyvä, tähdet näkyvät 8. magnitudiin asti.
Kokeneen tarkkailijan tulee tuntea silmiensä rajat ja pystyä päättämään ilmakehän läpinäkyvyyden tila tähtihavaintojen perusteella. Tätä varten on tarpeen tutkia hyvin tähtitieteessä yleisesti hyväksyttyä standardia - Northern Polar -sarjaa (kuva 1, a) ja ottaa se sääntönä: ennen teleskooppisten havaintojen suorittamista sinun on ensin määritettävä paljaalla silmällä rajalla näkyvät tähdet tästä sarjasta ja määrittävät niistä ilmakehän tilan.
Riisi. 1. Pohjoisen napaalueen kartta:
a - paljaalla silmällä tehtäviä havaintoja varten; b - kiikareilla tai pienellä kaukoputkella; c - keskikokoinen teleskooppi.
Saadut tiedot kirjataan havaintolokiin. Kaikki tämä vaatii havainnointia, muistia, kehittää silmänarviointitapaa ja tottuu tarkkuuteen - nämä ominaisuudet ovat erittäin hyödyllisiä tarkkailijalle.
Näöntarkkuus ymmärretään silmän kyvyksi erottaa lähekkäin sijaitsevat esineet tai valopisteet. Lääkärit ovat havainneet, että normaalin ihmissilmän keskimääräinen terävyys on 1 kaaren minuutti. Nämä tiedot saatiin tutkimalla kirkkaita, hyvin valaistuja esineitä ja pistevalolähteitä laboratorio-olosuhteissa.
Tarkasteltaessa tähtiä - paljon vähemmän kirkkaita kohteita - näöntarkkuus heikkenee jonkin verran ja on noin 3 minuuttia kaaria tai enemmän. Joten normaalilla näkökyvyllä on helppo huomata, että lähellä Mizaria - Ursa Major -kauhan kahvan keskimmäistä tähteä - on heikko tähti Alcor. Läheskään kaikki eivät onnistu vahvistamaan e Lyran kaksinaisuutta paljain silmin. Kulmaetäisyys Mizarin ja Alcorin välillä on 1 Г48", ja Lyran komponenttien ei ja e2 välillä - 3"28".
Tarkastellaan nyt, kuinka kaukoputki laajentaa ihmisen näön mahdollisuuksia, ja analysoidaan näitä mahdollisuuksia.
Teleskooppi on afokaalinen optinen järjestelmä, joka muuntaa yhdensuuntaisten säteiden, joiden poikkileikkaus on D, säteen poikkileikkaukseltaan d. Tämä näkyy selvästi esimerkissä säteen polusta refraktorissa (kuva 2), jossa linssi sieppaa kaukaisesta tähdestä tulevat yhdensuuntaiset säteet ja fokusoi ne polttotason pisteeseen. Lisäksi säteet hajaantuvat, menevät okulaariin ja poistuvat siitä halkaisijaltaan pienempänä yhdensuuntaisena säteenä. Sitten säteet menevät silmään ja kohdistuvat silmämunan alaosassa olevaan pisteeseen.
Jos ihmissilmän pupillin halkaisija on yhtä suuri kuin okulaarista tulevan yhdensuuntaisen säteen halkaisija, kaikki objektiivin keräämät säteet tulevat silmään. Siksi tässä tapauksessa kaukoputken linssin ja ihmissilmän pupillin pinta-alojen suhde ilmaisee valovirran lisääntymisen moninkertaisuuden, putoavan
Jos oletetaan, että pupillin halkaisija on 6 mm (täyspimeässä se saavuttaa jopa 7 - 8 mm), niin koulun refraktori, jonka linssin halkaisija on 60 mm, voi lähettää 100 kertaa enemmän valoenergiaa silmään kuin paljain silmin havaitsee. Tämän seurauksena tällaisella kaukoputkella tähdet voivat tulla näkyviksi ja lähettää meille 100 kertaa pienempiä valovirtoja kuin paljaalla silmällä rajalla näkyvien tähtien valovirrat.
Pogsonin kaavan mukaan satakertainen lisäys valaistuksessa (valovirta) vastaa viittä tähden magnitudia:
Yllä oleva kaava mahdollistaa tunkeutumisvoiman arvioinnin, joka on teleskoopin tärkein ominaisuus. Läpäisyvoima määräytyy himmeimmän tähden rajamagneetilla (m), joka voidaan vielä nähdä tietyllä kaukoputkella parhaissa ilmakehän olosuhteissa. Koska edellä olevassa kaavassa ei oteta huomioon valon menetystä optiikan läpikulun aikana eikä taivaan taustan tummumista kaukoputken näkökentässä, se on likimääräinen.
Tarkempi kaukoputken läpäisyvoiman arvo voidaan laskea käyttämällä seuraavaa empiiristä kaavaa, joka tiivistää tulokset tähtien havainnoista eri halkaisijaisilla laitteilla:
jossa D on linssin halkaisija millimetreinä ilmaistuna.
Suuntausta varten taulukossa 1 on esitetty kaukoputkien tunkeutumisvoiman likimääräiset arvot empiirisellä kaavalla (1) laskettuna.
Teleskoopin todellinen läpäisyvoima voidaan määrittää tarkkailemalla Northern Polar -sarjan tähtiä (kuva 1.6, c). Aseta tätä varten taulukon 1 tai empiirisen kaavan (1) mukaisesti kaukoputken tunkeutumistehon likimääräinen arvo. Lisäksi annetuista kartoista (kuva 1.6, c) valitaan tähdet, joiden magnitudi on hieman suurempi ja hieman pienempi. Kopioi huolellisesti kaikki kirkkaammat tähdet ja kaikki valitut. Tällä tavalla tehdään tähtikartta, sitä tutkitaan huolellisesti ja tehdään havaintoja. "Ylimääräisten" tähtien puuttuminen kartalta edistää teleskooppisen kuvan nopeaa tunnistamista ja näkyvien tähtien tähtien suuruusluokkien määrittämistä. Seurantahavaintoja tehdään seuraavina iltoina. Jos sää ja ilmakehän läpinäkyvyys paranevat, on mahdollista nähdä ja tunnistaa himmeämpiä tähtiä.
Tällä tavalla löydetyn himmeimmän tähden suuruus määrää käytetyn kaukoputken todellisen läpäisyvoiman. Saadut tulokset kirjataan havaintopäiväkirjaan. Niistä voi päätellä ilmakehän tilan ja olosuhteet muiden valaisimien havainnointiin.
Teleskoopin toiseksi tärkein ominaisuus on sen resoluutio b, joka ymmärretään kahden erillisen tähden väliseksi vähimmäiskulmaksi. Teoreettisessa optiikassa on todistettu, että ihanteellisella linssillä näkyvässä valossa L = 5,5-10-7 m, on silti mahdollista erottaa binääritähti, jos sen komponenttien välinen kulmaetäisyys on yhtä suuri kuin kulma.
missä D on linssin halkaisija millimetreinä. (...)
Riisi. 3. Läheisten tähtiparien diffraktiokuviot komponenttien eri kulmaetäisyyksillä.
On myös opettavaista tehdä teleskooppihavaintoja kirkkaista tähtipareista objektiivin ollessa aukko. Kun kaukoputken sisääntuloaukko on vähitellen diafragmattu, tähtien diffraktiokiekot kasvavat, sulautuvat ja sulautuvat yhdeksi diffraktiokiekoksi, jonka halkaisija on suurempi, mutta kirkkaus on paljon pienempi.
Tällaisia ​​tutkimuksia suoritettaessa tulee kiinnittää huomiota teleskooppikuvien laatuun, joka määräytyy ilmakehän tilan mukaan.
Ilmakehän häiriöitä tulee tarkkailla hyvin kohdistetulla kaukoputkella (mieluiten heijastimella) tutkimalla kirkkaiden tähtien diffraktiokuvia suurilla suurennoksilla. Optiikasta tiedetään, että monokromaattisella valovirralla 83,8 % linssin läpi kulkevasta energiasta keskittyy keskidiffraktiolevyyn, 7,2 % ensimmäiseen renkaaseen, 2,8 % toiseen, 1,5 % kolmanteen ja 1,5 %. % neljännessä renkaassa - 0,9 % jne.
Koska tähdistä tuleva säteily ei ole monokromaattista, vaan koostuu eri aallonpituuksista, diffraktiorenkaat ovat värillisiä ja epäselviä. Rengaskuvien selkeyttä voidaan parantaa käyttämällä suodattimia, erityisesti kapeakaistaisia ​​suodattimia. Kuitenkin johtuen energian vähenemisestä renkaasta renkaaseen ja niiden alueiden lisääntymiseen, jo kolmas rengas muuttuu huomaamattomaksi.
Tämä tulee pitää mielessä arvioitaessa ilmakehän tilaa havaittujen tähtien näkyvien diffraktiokuvioiden perusteella. Tällaisia ​​havaintoja tehdessäsi voit käyttää Pickering-asteikkoa, jonka mukaan parhaat kuvat arvostetaan arvosanalla 10 ja erittäin huonot pisteellä 1.
Annamme kuvauksen tästä asteikosta (kuva 4).
1. Tähtien kuvat ovat aaltoilevia ja tahroja niin, että niiden halkaisijat ovat keskimäärin kaksi kertaa kolmannen diffraktiorenkaan kokoisia.
2. Kuva on aaltoileva ja hieman kolmannen diffraktiorenkaan ulkopuolella.
3. Kuva ei ylitä kolmatta diffraktiorengasta. Kuvan kirkkaus kasvaa kohti keskustaa.
4. Ajoittain tähden keskidiffraktiolevy on näkyvissä lyhyiden kaarien ympärillä.
5. Diffraktiolevy on näkyvissä koko ajan ja lyhyet kaaret ovat usein näkyvissä.
6. Diffraktiokaari ja lyhyet kaaret ovat näkyvissä koko ajan.
7. Kaaret liikkuvat selvästi näkyvän kiekon ympärillä.
8. Renkaat, joissa on rakoja, liikkuvat selkeästi määritellyn levyn ympärillä,
9. Levyä lähinnä oleva diffraktiorengas on liikkumaton.
10. Kaikki diffraktiorenkaat ovat paikallaan.
Pisteet 1 - 3 kuvaavat ilmakehän huonoa tilaa tähtitieteellisten havaintojen kannalta, 4 - 5 - keskinkertaista, 6 - 7 - hyvää, 8 - 10 - erinomaista.
Kolmas tärkeä teleskoopin ominaisuus on sen linssin aukko, joka on yhtä suuri kuin linssin halkaisijan suhteen neliö
sen polttoväliin (...)

§ 3. Teleskooppioptiikan laadun tarkastus
Minkä tahansa kaukoputken käytännön arvon havainnointivälineenä määrää paitsi sen koko, myös sen optiikan laatu, eli sen optisen järjestelmän täydellisyysaste ja linssin laatu. Tärkeä rooli on teleskooppiin kiinnitettyjen okulaarien laadulla sekä niiden sarjan täydellisyydellä.
Linssi on kaukoputken kriittisin osa. Valitettavasti jopa edistyneimmillä teleskooppilinsseillä on useita haittoja, jotka johtuvat sekä puhtaasti teknisistä syistä että valon luonteesta. Näistä tärkeimmät ovat kromaattinen ja pallomainen poikkeama, kooma ja astigmatismi. Lisäksi nopeat linssit kärsivät vaihtelevasti kentän kaarevuudesta ja vääristymisestä.
Opettajan tulee tuntea yleisimmin käytettyjen teleskooppityyppien tärkeimmät optiset puutteet, osoittaa nämä puutteet ilmeikkäästi ja selkeästi sekä kyettävä vähentämään niitä jossain määrin.
Kuvataan peräkkäin teleskooppien tärkeimmät optiset puutteet, pohditaan, minkä tyyppisissä pienissä teleskooppeissa ja missä määrin ne ilmenevät, sekä osoitetaan yksinkertaisimmat tavat korostaa, näyttää ja pienentää niitä.
Suurin este, joka esti refraktoriteleskoopin parantamisen pitkään, oli kromaattinen (väri)poikkeama, eli keräävän linssin kyvyttömyys kerätä kaikkia eri aallonpituuksilla olevia valonsäteitä yhteen pisteeseen. Kromaattinen poikkeama johtuu eri aallonpituuksien valonsäteiden epätasaisesta taittumisesta (punaiset säteet taittuvat heikommin kuin keltaiset ja keltaiset heikommin kuin siniset).
Kromaattinen aberraatio on erityisen voimakas kaukoputkissa, joissa on yksilinssiset nopeat linssit. Jos tällainen kaukoputki on suunnattu kirkkaaseen tähteen, niin okulaarin tiettyyn kohtaan
voit nähdä kirkkaan violetin täplän, jota ympäröi värillinen halo, jossa on epäselvä punainen ulkorengas. Kun okulaari ulottuu, keskipisteen väri muuttuu vähitellen siniseksi, sitten vihreäksi, keltaiseksi, oranssiksi ja lopuksi punaiseksi. Jälkimmäisessä tapauksessa punaisen pisteen ympärillä näkyy värillinen halo, jossa on violetti rengasreunus.
Jos katsot planeettaa tällaisen kaukoputken läpi, kuva on hyvin epäselvä ja siinä on värikkäitä tahroja.
Kaksilinssisiä linssejä, jotka ovat suurelta osin vapaita kromaattisista poikkeavuuksista, kutsutaan akromaattisiksi. Akromaattisella linssillä varustetun refraktorin suhteellinen aukko on yleensä 715 tai enemmän (koulujen taittoteleskooppien kohdalla se jättää 7o, mikä huonontaa jonkin verran kuvanlaatua).
Akromaattinen linssi ei kuitenkaan ole täysin vapaa kromaattisista poikkeavuuksista ja konvergoi hyvin vain tietyn aallonpituuden säteet. Tältä osin tavoitteet akromatoidaan niiden tarkoituksen mukaisesti; visuaalinen - suhteessa niihin säteisiin, jotka vaikuttavat voimakkaimmin silmään, valokuvaus - niille säteille, jotka vaikuttavat voimakkaimmin valokuvausemulsioon. Erityisesti koulujen refraktorien linssit ovat tarkoitukseltaan visuaalisia.
Kromaattisen jäännöspoikkeaman esiintyminen koulun refraktoreissa voidaan arvioida havaintojen perusteella, joissa kirkkaiden tähtien diffraktiokuvien suurennos on erittäin suuri, vaihtamalla nopeasti seuraavat suodattimet: kelta-vihreä, punainen, sininen. Valonsuodattimien nopea vaihto voidaan varmistaa käyttämällä levy- tai liukukehyksiä, jotka kuvataan kohdassa
§ 20 kirjan "School Astronomical Observatory"1. Tässä tapauksessa havaitut muutokset diffraktiokuvioissa osoittavat, että kaikki säteet eivät ole yhtä fokusoituneita.
Kromaattisten poikkeamien eliminointi on onnistuneemmin ratkaistu kolmen linssin apokromaattisissa objektiiveissa. Sitä ei kuitenkaan ole vielä voitu täysin tuhota missään linssiobjektiivissa.
Refleksilinssi ei taita valonsäteitä. Siksi nämä linssit ovat täysin vapaita kromaattisista poikkeavuuksista. Tällä tavalla heijastavat linssit verraavat paremmin linsseihin.
Toinen teleskooppilinssien suuri haittapuoli on pallomainen aberraatio. Se ilmenee siinä, että optisen akselin suuntaisesti kulkevat monokromaattiset säteet fokusoituvat eri etäisyyksille linssistä riippuen siitä, minkä alueen läpi ne ovat kulkeneet. Joten yhdessä linssissä sen keskustan läheltä kulkeneet säteet keskittyvät kauimpana ja lähimmät - reunavyöhykkeen läpi kulkeneet säteet.
Tämä on helppo nähdä, jos yksilinssisellä objektiivilla varustettu kaukoputki suunnataan kirkkaaseen tähteen ja tarkkaillaan kahdella kalvolla: toisen tulee korostaa keskivyöhykkeen läpi kulkevaa virtaa ja toisen renkaan muotoisena. , pitäisi välittää reunavyöhykkeen säteet. Havainnot tulisi tehdä valosuodattimilla, jos mahdollista, kapeilla kaistanleveyksillä. Ensimmäistä aukkoa käytettäessä saadaan terävä kuva tähdestä okulaarin hieman suuremmalla jatkeella kuin toista aukkoa käytettäessä, mikä vahvistaa pallomaisen aberraation olemassaolon.
Monimutkaisissa linsseissä pallopoikkeama yhdessä kromaattisen aberraation kanssa vähennetään vaadittuun rajaan valitsemalla linssejä, joilla on tietty paksuus, kaarevuus ja käytettävät lasityypit.
[ Monimutkaisten linssien teleskooppiobjektiivien korjaamattoman pallopoikkeaman jäännökset voidaan havaita käyttämällä (yllä kuvatut aukot, tarkkailemalla diffraktiokuvioita kirkkaista tähdistä suurilla suurennoksilla. Visuaalisia linssejä tutkittaessa tulee käyttää keltavihreitä suodattimia ja valokuvalinssejä tutkittaessa , sininen.
! Peilin parabolisissa (tarkemmin paraboloidisissa) linsseissä ei ole pallopoikkeamaa, koska linssit | vähentävät yhteen pisteeseen koko optisen akselin suuntaisesti kulkevan säteen. Pallomaisissa peileissä on pallopoikkeama, ja se on mitä suurempi, sitä suurempi ja kirkkaampi itse peili.
Pienillä peileillä, joilla on pieni valoisuus (suhteellinen aukko alle 1: 8), pallomainen pinta eroaa vähän paraboloidisesta - seurauksena pallopoikkeama on pieni.
Jäännöspallomaisen aberraation esiintyminen voidaan havaita edellä kuvatulla menetelmällä käyttämällä erilaisia ​​kalvoja. Vaikka peililinsseissä ei ole kromaattista poikkeamaa, pallopoikkeaman diagnosoimiseksi tulisi käyttää suodattimia, koska havaittujen diffraktiokuvioiden väri eri aukoilla ei ole sama, mikä voi johtaa väärinkäsityksiin.
Tarkastellaan nyt poikkeamia, joita syntyy, kun säteet kulkevat vinosti objektiivin optiseen akseliin nähden. Näitä ovat: kooma, astigmatismi, kentän kaarevuus, vääristymä.
Visuaalisissa havainnoissa kannattaa seurata kahta ensimmäistä poikkeamaa - koomaa ja astigmatismia ja tutkia niitä käytännössä tähtiä tarkkailemalla.
Kooma ilmenee siinä, että tähtikuva objektiivin optisesta akselista poispäin saa muodoltaan sumean epäsymmetrisen pisteen, jossa on siirtynyt ydin ja tunnusomaista häntä (kuva 6). Astigmatismi puolestaan ​​koostuu siitä, että linssi kerää kaltevan valonsäteen tähdestä, ei yhdeksi yhteiseksi fokukseksi, vaan kahteen keskenään kohtisuoraan segmenttiin AB ja CD, jotka sijaitsevat eri tasoissa ja eri etäisyyksillä linssistä. (Kuva 7).
Riisi. 6. Kooman muodostuminen vinoissa säteissä. Ympyrä rajaa kentän lähellä optista akselia, jossa kooma on merkityksetön.
Pienen aukon objektiivin teleskooppiputken hyvä kohdistus ja okulaarin pieni näkökenttä on vaikea havaita molempia edellä mainittuja poikkeamia. Ne näkyvät selvästi, jos kaukoputkea on harjoitustarkoituksessa hieman vinossa kääntämällä linssiä tietyn kulman läpi. Tällainen operaatio on hyödyllinen kaikille tarkkailijoille ja erityisesti niille, jotka rakentavat teleskooppejaan, koska ennemmin tai myöhemmin he kohtaavat varmasti kohdistusongelmia, ja on paljon parempi, jos he toimivat tietoisesti.
Jos haluat kohdistaa heijastimen väärin, löysää ja kiristä kaksi vastakkaista ruuvia, jotka pitävät peiliä.
Refraktorissa tämä on vaikeampi tehdä. Jotta lanka ei pilaa, liimaa pahvista kulmaan katkaistu siirtymärengas ja aseta se toisella puolella teleskooppiputkeen ja aseta linssi toiselle.
Jos katsot tähtiä väärin suunnatun kaukoputken läpi, ne kaikki näyttävät pyrstöisiltä. Syynä tähän on kooma (kuva 6). Jos kuitenkin laitetaan kaukoputken sisääntuloon kalvo, jossa on pieni keskellä oleva reikä ja liikutetaan okulaaria edestakaisin, niin näkee kuinka tähdet venytetään kirkkaiksi segmenteiksi AB, jotka muuttuvat sitten eripuristuneiksi ellipseiksi, ympyröiksi, ja jälleen segmenteiksi CD ja ellipseiksi (kuva 7).
Kooma ja astigmatismi poistetaan kääntämällä linssiä. Kuten on helppo ymmärtää, pyörimisakseli on säädön aikana kohtisuorassa suuntaan nähden. Jos pyrstö pitenee peilin säätöruuvia käännettäessä, ruuvia on käännettävä vastakkaiseen suuntaan. Lopullinen hienosäätö säädön aikana tulee tehdä lyhyen tarkennuksen okulaarilla suurilla suurennoksilla, jotta diffraktiorenkaat ovat selvästi näkyvissä.
Jos kaukoputken linssi on laadukas ja optiikka on kohdistettu oikein, epätarkkoja kuvia tähdestä katsottuna refraktori näyttää pieneltä valolevyltä, jota ympäröi värillisten samankeskisten diffraktiorenkaiden järjestelmä ( Kuva 8, al). Tässä tapauksessa esi- ja ekstrafokaalisten kuvien kuviot ovat täsmälleen samat (kuva 8, a 2, 3).
Epäterävät kuvat näyttävät samalta heijastimen läpi katsottuna, vain keskellä olevan kirkkaan kiekon sijaan näkyy tumma täplä, joka on apupeilistä tuleva varjo tai diagonaalinen kokonaisheijastusprisma.
Teleskoopin kohdistuksen epätarkkuus vaikuttaa diffraktiorenkaiden samankeskisyyteen ja ne itse ottavat pitkänomaisen muodon (kuva 8, b 1, 2, 3, 4). Tarkennettaessa tähti ei näy terävästi erottuvana kirkkaana levynä, vaan hieman epäselvänä kirkkaana täplänä, jossa on heikko häntä, joka on heitetty sivuun (koomaefekti). Jos osoitettu vaikutus johtuu kaukoputken todella epätarkasta säädöstä, niin asia voidaan korjata helposti, riittää, kun muuttaa sen asentoa hieman haluttuun suuntaan toimimalla linssin (peilin) ​​kehyksen säätöruuveilla. On paljon pahempaa, jos syy on itse linssin astigmatismissa tai (Newton-heijastimen tapauksessa) diagonaalisen apupeilin huonossa laadussa. Tässä tapauksessa haitta voidaan poistaa vain hiomalla ja kiillottamalla vialliset optiset pinnat.
Epäterävistä tähden kuvista voidaan helposti havaita muita teleskooppilinssin puutteita, jos sellaisia ​​on. Esimerkiksi tähtien esi- ja fokaalisten kuvien vastaavien diffraktiorenkaiden koon erot osoittavat pallopoikkeaman olemassaoloa, ja ero niiden värikkyydessä osoittaa merkittävää kromatismia (lineaarisille kuville
soittolinssi); renkaiden epätasainen jakautumistiheys ja niiden erilaiset intensiteetit osoittavat linssin vyöhykettä ja renkaiden epäsäännöllinen muoto osoittaa optisen pinnan paikallisia enemmän tai vähemmän merkittäviä poikkeamia ihanteesta.
Jos kaikki listatut haitat, jotka tähden epätarkkojen kuvien kuva paljastaa, ovat pieniä, ne voidaan sietää. Foucault-varjotestin onnistuneesti läpäisseet amatööriteleskooppien peililinssit ovat pääsääntöisesti moitteetonta optista pintaa ja kestävät täydellisesti epätarkkojen tähtikuvien testit.
Laskelmat ja käytäntö osoittavat, että optiikan täydellisellä kohdistuksella koomalla ja hajataitteisuudella on vain vähän vaikutusta visuaalisiin havaintoihin käytettäessä pieniaukkoisia objektiiveja (alle 1:10). Tämä koskee yhtä lailla valokuvaushavaintoja, kun suhteellisen pienikulmaisia ​​valaisimia (planeetat, aurinko, kuu) kuvataan samoilla linsseillä.
Kooma ja astigmatismi pilaavat kuvat suuresti, kun kuvataan suuria alueita tähtitaivasta parabolisilla peileillä tai kaksilinssillä. Vääristymä lisääntyy jyrkästi nopeilla linsseillä.
Alla oleva taulukko antaa käsityksen kooman ja astigmatismin kasvusta riippuen kulmapoikkeamista optisesta akselista eri valovoimaisten parabolisten heijastimien kohdalla.
Riisi. 9. Näkökentän kaarevuus ja tähtien kuvat sen polttotasossa (kaikkien muiden poikkeamien korjaus).
tism, mutta kentässä on kaarevuus. Jos otat kuvan suurelta alueelta tähtitaivasta tällaisella linssillä ja keskityt samalla keskivyöhykkeelle, niin kun vetäydyt kentän reunoihin, tähtikuvien terävyys heikkenee. . Ja päinvastoin, jos tarkennus suoritetaan kentän reunoilla sijaitseviin tähtiin, tähtikuvien terävyys heikkenee keskustassa.
Jotta valokuvasta saataisiin terävä koko kentällä tällaisella linssillä, kalvo on taivutettava itse linssin terävien kuvien kentän kaarevuuden mukaan.
Kentän kaarevuus eliminoituu myös tasokuperan Piazzi-Smith-linssin avulla, joka muuttaa kaarevan aaltorintaman litteäksi.
Kentän kaarevuutta voidaan yksinkertaisimmin pienentää linssin aukolla. Valokuvauskäytännöstä tiedetään, että aukon pienentyessä syväterävyys kasvaa - seurauksena tähdistä saadaan selkeät kuvat tasaisen levyn koko kentällä. On kuitenkin muistettava, että aukon pienentäminen vähentää huomattavasti kaukoputken optista tehoa, ja jotta levylle ilmestyisi himmeitä tähtiä, valotusaikaa on pidennettävä merkittävästi.
Vääristymä ilmenee siinä, että linssi rakentaa kuvan, joka ei ole verrannollinen alkuperäiseen, mutta jossa on joitain poikkeamia siitä. Tämän seurauksena neliötä kuvattaessa sen kuva voi muuttua sivuilta koveriksi sisäänpäin tai kuperiksi ulospäin (neulatyynyn ja piipun vääristymä).
Objektiivin vääristymien tutkiminen on hyvin yksinkertaista: tätä varten sinun on avattava se reilusti, jotta vain hyvin pieni keskiosa jää peittämättä. Kooma, astigmatismi ja kentän kaarevuus tällaisella kalvolla eliminoidaan ja vääristymät voidaan havaita puhtaimmassa muodossaan
Jos otat kuvia suorakaiteen muotoisista säleikköistä, ikkuna-aukoista, ovista tällaisella linssillä, negatiivisia tarkastelulla on helppo todeta tälle linssille ominaisen vääristymän tyyppi.
Valmiin linssin vääristymiä ei voida poistaa tai vähentää. Se otetaan huomioon valokuvien tutkimuksessa, erityisesti astrometrista työtä tehtäessä.

§ 4. Okulaarit ja teleskoopin rajoittavat suurennokset
Okulaarisarja on välttämätön lisä kaukoputkeen. Olemme jo aiemmin selventäneet (§ 2) okulaarin tarkoitusta suurentavassa teleskooppijärjestelmässä. Nyt on tarpeen keskittyä eri okulaarien pääominaisuuksiin ja suunnitteluominaisuuksiin. Jättäen syrjään Galilean okulaari yhdestä poikkeavasta linssistä, jota ei ole käytetty tähtitieteessä pitkään aikaan, siirrytään heti erityisiin tähtitieteellisiin okulaariin.
Historiallisesti ensimmäinen tähtitieteellinen okulaari, joka korvasi heti Galilean okulaarin, oli Kepler-okulaari yhdestä lyhyen tarkennuksen linssistä. Galileon okulaariin verrattuna huomattavasti suurempi näkökenttä yhdistettynä tuolloin yleisiin pitkätarkennustakkiin tuotti melko selkeitä ja hieman värillisiä kuvia. Myöhemmin Kepler-okulaari syrjäytettiin kuitenkin kehittyneemmillä Huygens- ja Ramsden-okulaareilla, joita löytyy edelleenkin. Tällä hetkellä yleisimmin käytetyt tähtitieteelliset okulaarit ovat Kellner akromaattinen okulaari ja Abbe ortoskooppinen okulaari. Kuva 11 esittää näiden okulaarien järjestelyn.
Huygensin ja Ramsdenin okulaarit ovat yksinkertaisimmin järjestettyjä. Jokainen niistä koostuu kahdesta tasokuperasta suppenevasta linssistä. Etuosaa (objektiiviin päin) kutsutaan kenttälinssiksi ja takalinssiksi (havainnoijan silmään päin) silmälinssiksi. Huygens-okulaarissa (kuva 12) molemmat linssit ovat kohti objektiivia kuperilla pinnoillaan, ja jos f \ ja / 2 ovat linssien polttovälit ja d on niiden välinen etäisyys, niin suhteen tulee täyttyä: (...)

KOHETS FRAGMEHTA OPPIKIRJA

Seurasi tähtien liikettä taivaalla. Tuon ajan tähtitieteelliset havainnot auttoivat navigoimaan maastossa, ja ne olivat myös välttämättömiä filosofisten ja uskonnollisten järjestelmien rakentamisessa. Paljon on muuttunut sen jälkeen. Tähtitiede vapautui lopulta astrologiasta, keräsi laajaa tietoa ja teknistä voimaa. Maapallolla tai avaruudessa tehdyt tähtitieteelliset havainnot ovat kuitenkin edelleen yksi tämän tieteen tärkeimmistä tiedonhankintamenetelmistä. Tiedonkeruumenetelmät ovat muuttuneet, mutta menetelmän ydin on säilynyt ennallaan.

Mitä tähtitieteelliset havainnot ovat?

On olemassa todisteita, jotka viittaavat siihen, että ihmisillä oli perustietoa Kuun ja Auringon liikkeistä jo esihistoriallisella aikakaudella. Hipparkhoksen ja Ptolemaioksen teokset todistavat, että valaisimien tiedolla oli kysyntää myös antiikissa ja niihin kiinnitettiin paljon huomiota. Tuohon aikaan ja pitkän ajan sen jälkeen tähtitieteelliset havainnot olivat yötaivaan tutkimista ja nähdyn kiinnittämistä paperille tai yksinkertaisemmin luonnosta.

Renessanssiin asti vain yksinkertaisimmat instrumentit olivat tutkijoiden avustajia tässä asiassa. Huomattava määrä tietoa tuli saataville kaukoputken keksimisen jälkeen. Kun se parani, vastaanotetun tiedon tarkkuus parani. Millä tahansa teknologisen kehityksen tasolla tähtitieteelliset havainnot ovat kuitenkin tärkein tapa kerätä tietoa taivaan esineistä. Mielenkiintoista on, että tämä on myös yksi niistä tieteellisen toiminnan alueista, joilla tieteen edistymistä edeltäneen aikakauden menetelmät eli havainnointi paljaalla silmällä tai yksinkertaisimpien laitteiden avulla eivät ole menettäneet merkitystään.

Luokitus

Nykyään tähtitieteelliset havainnot ovat melko laaja toimintoluokka. Ne voidaan luokitella useiden kriteerien mukaan:

• osallistujien pätevyys;
• tallennettujen tietojen luonne;
• sijainti.

Ensimmäisessä tapauksessa erotetaan ammattimaiset ja amatöörihavainnot. Tässä tapauksessa saadut tiedot ovat useimmiten näkyvän valon tai muun sähkömagneettisen säteilyn rekisteröintiä, mukaan lukien infrapuna ja ultravioletti. Tässä tapauksessa tietoa voidaan saada joissain tapauksissa vain planeettamme pinnalta tai vain ilmakehän ulkopuolisesta avaruudesta: kolmannen ominaisuuden mukaan erotetaan maapallolla tai avaruudessa tehdyt tähtitieteelliset havainnot.

amatööritähtitiede

Tähtiä ja muita taivaankappaleita koskevan tieteen kauneus on, että se on yksi harvoista, joka kirjaimellisesti tarvitsee aktiivisia ja väsymättömiä ihailijoita ei-ammattilaisten joukossa. Valtava määrä esineitä, jotka ansaitsevat jatkuvan huomion, on pieni määrä tutkijoita, jotka ovat kiinnostuneita monimutkaisimmista asioista. Siksi tähtitieteelliset havainnot muusta lähiavaruudesta kuuluvat amatöörien harteille.

Ihmisten, jotka pitävät tähtitiedettä harrastuksensa, panos tähän tieteeseen on varsin konkreettinen. Viime vuosisadan viimeisen vuosikymmenen puoliväliin asti yli puolet komeetoista löysivät amatöörit. Heidän kiinnostuksen kohteinaan ovat usein myös muuttuvat tähdet, noovien havainnointi, asteroidien taivaankappaleiden peiton seuranta. Jälkimmäinen on nykyään lupaavin ja kysytyin työ. Mitä tulee uuteen ja supernovaan, yleensä amatööritähtitieteilijät huomaavat ne ensimmäisenä.

Vaihtoehdot ei-ammattimaisille havainnoille

Amatööritähtitiede voidaan jakaa läheisesti toisiinsa liittyviin haaroihin:

• Visuaalinen tähtitiede. Tämä sisältää tähtitieteelliset havainnot kiikareilla, kaukoputkella tai paljaalla silmällä. Tällaisten toimintojen päätavoitteena on yleensä nauttia mahdollisuudesta tarkkailla tähtien liikettä sekä itse prosessista. Tämän suunnan mielenkiintoinen haara on "jalkakäytävä": jotkut amatöörit vievät kaukoputkensa kadulle ja kutsuvat kaikki ihailemaan tähtiä, planeettoja ja kuuta.
• Astrovalokuvaus. Tämän suunnan tarkoituksena on saada valokuvakuvia taivaankappaleista ja niiden elementeistä.
• Teleskooppirakennus. Joskus tarvittavat optiset instrumentit, kaukoputket ja niihin liittyvät tarvikkeet valmistetaan amatöörien toimesta melkein tyhjästä. Useimmissa tapauksissa teleskooppirakentaminen koostuu kuitenkin olemassa olevien laitteiden täydentämisestä uusilla komponenteilla.
• Tutkimus. Jotkut amatööritähtitieteilijät pyrkivät esteettisen nautinnon lisäksi saamaan jotain materiaalisempaa. He tutkivat asteroideja, muuttujia, uusia ja supernoveja, komeettoja ja meteorisuihkuja. Ajoittain, jatkuvien ja huolellisten havaintojen prosessissa, tehdään löytöjä. Juuri tämä amatööritähtitieteilijöiden toiminta antaa suurimman panoksen tieteeseen.

Ammattilaisten toimintaa

Erikoistähtitieteilijöillä ympäri maailmaa on kehittyneempiä laitteita kuin amatööreillä. Heidän edessään olevat tehtävät edellyttävät suurta tarkkuutta tiedonkeruussa, hyvin toimivaa matemaattista tulkinta- ja ennustamislaitteistoa. Ammattilaisten työn keskiössä ovat pääsääntöisesti melko monimutkaiset, usein kaukana olevat esineet ja ilmiöt. Usein avaruuden avaruuden tutkiminen mahdollistaa sen, että universumin tiettyjä lakeja voidaan valaista, selventää, täydentää tai kumota teoreettisia rakenteita sen alkuperästä, rakenteesta ja tulevaisuudesta.

Luokittelu tietotyypin mukaan

Kuten jo mainittiin, tähtitieteen havainnot voidaan yhdistää erilaisten säteilyjen kiinnittymiseen. Tämän perusteella erotetaan seuraavat suunnat:

• optinen tähtitiede tutkii säteilyä näkyvällä alueella;
• infrapuna tähtitiede;
• ultravioletti tähtitiede;
• radioastronomia;
• röntgen tähtitiede;
• gammatähtitiede.

Lisäksi korostetaan tämän tieteen suunnat ja vastaavat havainnot, jotka eivät liity sähkömagneettiseen säteilyyn. Tämä sisältää neutrinon, maan ulkopuolisten lähteiden neutriinosäteilyn tutkimisen, gravitaatioaaltojen ja planeettojen tähtitieteen.

Pinnasta

Osa tähtitieteessä tutkituista ilmiöistä on tutkittavissa maanpäällisissä laboratorioissa. Tähtitieteelliset havainnot maapallolla liittyvät liikeratojen tutkimukseen mittaamalla etäisyyttä avaruudessa tähtiin, kiinnittämällä tietyntyyppisiä säteilyä ja radioaaltoja ja niin edelleen. Astronautin aikakauden alkuun asti tähtitieteilijät saattoivat tyytyä vain planeettamme olosuhteissa saatuun tietoon. Ja tämä riitti rakentamaan teoria maailmankaikkeuden alkuperästä ja kehityksestä, löytääkseen monia avaruudessa esiintyviä malleja.

Korkealla maan päällä

Ensimmäisen satelliitin laukaisulla alkoi uusi aikakausi tähtitieteessä. Kerätyt tiedot ovat korvaamattomia. Ne auttoivat syventämään tutkijoiden ymmärrystä maailmankaikkeuden mysteereistä.

Tähtitieteelliset havainnot avaruudessa mahdollistavat kaiken tyyppisen säteilyn havaitsemisen näkyvästä valosta gamma- ja röntgensäteisiin. Suurin osa niistä ei ole saatavilla tutkimukseen maapallolta, koska planeetan ilmakehä imee ne itseensä eikä päästä niitä pintaan. Röntgenpulsarit ovat esimerkki löydöistä, jotka tulivat mahdollisiksi vasta sen jälkeen.

Tietokaivostyöläiset

Tähtitieteellisiä havaintoja avaruudessa tehdään erilaisilla avaruusaluksiin ja kiertävillä satelliiteilla asennetuilla laitteilla. Useita tämäntyyppisiä tutkimuksia tehdään viime vuosisadalla useita kertoja laukaisujen optisten teleskooppien korvaamattomasta panoksesta. Kuuluisa Hubble erottuu joukosta. Maallikolle se on ensisijaisesti häikäisevän kauniiden valokuvakuvien lähde syvästä avaruudesta. Tämä ei kuitenkaan ole kaikki, mitä hän "voi tehdä". Sen avulla saatiin suuri määrä tietoa monien esineiden rakenteesta, niiden "käyttäytymisen" malleista. Hubble ja muut teleskoopit ovat korvaamaton tietolähde, jota tarvitaan teoreettiselle tähtitiedelle, joka työstää maailmankaikkeuden kehitysongelmia.

Tähtitieteelliset havainnot - sekä maan että avaruuden - ovat ainoita taivaankappaleita ja ilmiöitä koskevaa tiedettä. Ilman niitä tiedemiehet voisivat vain kehittää erilaisia ​​teorioita, ilman että he voisivat verrata niitä todellisuuteen.

Tähtitiede on tiede, joka tutkii taivaankappaleita ja maailmankaikkeutta, jossa elämme.

Huomautus 1

Koska tähtitiedellä tieteenä ei ole mahdollisuutta suorittaa koetta, pääasiallinen tietolähde on tieto, jonka tutkijat saavat havainnon aikana.

Tässä suhteessa tähtitieteessä korostetaan havaintoastronomiaksi kutsuttua alaa.

Havaintoastronomian ydin on hankkia tarvittavaa tietoa avaruudessa olevista esineistä käyttämällä instrumentteja, kuten teleskooppeja ja muita laitteita.

Tähtitieteen havainnot mahdollistavat erityisesti tiettyjen tutkittavien kohteiden ominaisuuksien kuvioiden jäljittämisen. Joidenkin kohteiden tutkimuksesta saadut tulokset voidaan laajentaa muihin objekteihin, joilla on samanlaiset ominaisuudet.

Havaintoastronomian osiot

Havaintoastronomiassa jako osiin liittyy sähkömagneettisen spektrin jakamiseen alueisiin.

Optinen tähtitiede - edistää havaintoja spektrin näkyvässä osassa. Samaan aikaan havaintolaitteissa käytetään peilejä, linssejä ja puolijohdeilmaisimia.

Huomautus 2

Tässä tapauksessa näkyvän säteilyn alue on tutkittujen aaltojen alueen keskellä. Näkyvän säteilyn aallonpituus on 400 nm - 700 nm.

Infrapunatähtitiede perustuu infrapunasäteilyn etsintään ja tutkimukseen. Tässä tapauksessa aallonpituus ylittää piiilmaisimilla havainnoinnin raja-arvon: noin 1 μm. Valittujen esineiden tutkimiseen tässä alueen osassa tutkijat käyttävät pääasiassa teleskooppeja - heijastimia.

Radioastronomia perustuu havaintoihin säteilystä, jonka aallonpituus on millimetreistä kymmeniin millimetreihin. Radiolähetyksiä käyttävät vastaanottimet ovat toimintaperiaatteeltaan verrattavissa niihin vastaanottimiin, joita käytetään radio-ohjelmien lähettämisessä. Radiovastaanottimet ovat kuitenkin herkempiä.

Röntgentähtitiede, gammasäteilyastronomia ja ultraviolettiastronomia sisältyvät korkean energian tähtitiedeen.

Havaintomenetelmät tähtitiedessä

Haluttujen tietojen saaminen on mahdollista, kun tähtitieteilijät rekisteröivät sähkömagneettista säteilyä. Lisäksi tutkijat tekevät havaintoja neutriinoista, kosmisista säteistä tai painovoimaaaloista.

Optinen ja radioastronomia käyttää toiminnassaan maanpäällisiä observatorioita. Syynä tähän on se, että näiden alueiden aallonpituuksilla planeettamme ilmakehä on suhteellisen läpinäkyvä.

Observatoriot sijaitsevat enimmäkseen korkealla. Tämä johtuu ilmakehän absorption ja vääristymisen vähenemisestä.

Huomautus 3

Huomaa, että vesimolekyylit absorboivat merkittävästi useita infrapuna-aaltoja. Tästä johtuen observatoriot rakennetaan usein kuiviin paikkoihin korkealla tai avaruudessa.

Ilmapalloja tai avaruusobservatorioita käytetään pääasiassa röntgen-, gamma- ja ultraviolettiastronomian aloilla ja muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta kauko-IR tähtitiedessä. Samaan aikaan ilmasuihkuja tarkkailemalla voit havaita ne luoneen gammasäteilyn. Huomaa, että kosmisten säteiden tutkimus on tällä hetkellä nopeasti kehittyvä tähtitieteen ala.

Auringon ja maan lähellä sijaitsevat kohteet voidaan nähdä ja mitata, kun niitä tarkkaillaan muiden esineiden taustaa vasten. Tällaisia ​​havaintoja käytettiin planeettojen kiertoradan mallien rakentamiseen sekä niiden suhteellisten massojen ja gravitaatiohäiriöiden määrittämiseen. Tuloksena oli Uranuksen, Neptunuksen ja Pluton löytö.

Radioastronomia - tämän tähtitieteen alan kehitys oli seurausta radiosäteilyn löytämisestä. Tämän alueen jatkokehitys johti sellaisen ilmiön kuin kosmisen taustasäteilyn löytämiseen.

Neutriinotähtitiede - tämä tähtitieteen alue käyttää neutriinoilmaisimia arsenaalissaan, joka sijaitsee pääasiassa maan alla. Neutriinotähtitieteen työkalut auttavat saamaan tietoa prosesseista, joita tutkijat eivät voi tarkkailla kaukoputkella. Esimerkkinä ovat prosessit, jotka tapahtuvat aurinkomme ytimessä.

Gravitaatioaaltovastaanottimilla on kyky tallentaa jälkiä jopa sellaisista ilmiöistä kuin tällaisten massiivisten esineiden, kuten neutronitähtien ja mustien aukkojen, törmäyksestä.

Automaattisia avaruusaluksia käytetään aktiivisesti aurinkokunnan planeettojen tähtitieteellisissä havainnoissa. Planeettojen geologiaa ja meteorologiaa tutkitaan erityisen aktiivisesti heidän avullaan.

Tähtitieteellisten havaintojen suorittamisen edellytykset.

Tähtitieteellisten kohteiden havainnoinnin parantamiseksi seuraavat ehdot ovat tärkeitä:

1. Tutkimusta tehdään pääasiassa spektrin näkyvässä osassa optisten teleskooppien avulla.
2. Havaintoja tehdään pääosin yöaikaan, sillä tutkijoiden saamien tietojen laatu riippuu ilman läpinäkyvyydestä ja näkyvyysolosuhteista. Näkyvyys puolestaan ​​riippuu turbulenssista ja lämpövirtojen läsnäolosta ilmassa.
3. Täysikuun puuttuminen antaa etua tähtitieteellisten kohteiden havainnointiin. Jos täysikuu on taivaalla, tämä antaa lisävaloa ja vaikeuttaa himmeiden esineiden tarkkailua.
4. Optiselle kaukoputkelle sopivin havaintopaikka on avoin tila. Ulkoavaruudessa on mahdollista tehdä havaintoja, jotka eivät riipu ilmakehän oikoista, niiden puuttuessa avaruudessa. Tämän havaintomenetelmän haittana on tällaisten tutkimusten korkeat taloudelliset kustannukset.

Avaruuden jälkeen sopivin paikka ulkoavaruuden havainnointiin ovat vuorten huiput. Vuorenhuipuilla on suuri määrä pilvettömiä päiviä, ja niissä on laadukkaat näkyvyysolosuhteet, jotka liittyvät hyvään ilmakehän laatuun.

Esimerkki 1

Esimerkki tällaisista observatorioista ovat Mauna Kean ja La Palman saarten vuorenhuiput.

Myös yön pimeyden tasolla on suuri rooli tähtitieteellisissä havainnoissa. Ihmisen toiminnan luoma keinovalaistus häiritsee heikkojen tähtitieteellisten kohteiden korkealaatuista havainnointia. Plafonien käyttö katuvalaisimien ympärillä auttaa kuitenkin ratkaisemaan ongelman. Tämän seurauksena maan pinnalle tulevan valon määrä kasvaa ja taivaalle suunnattu säteily vähenee.

5. Ilmakehän vaikutus havaintojen laatuun voi olla suuri. Paremman kuvan saamiseksi käytetään teleskooppeja, joissa on ylimääräinen kuvan epäterävyyden korjaus. Laadun parantamiseksi käytetään myös adaptiivista optiikkaa, pilkkuinterferometriaa, aukon synteesiä tai teleskooppien sijoittamista avaruuteen.