Astronómia je jednou z najstarších vied. Od nepamäti ľudia sledovali pohyb hviezd po oblohe. Vtedajšie astronomické pozorovania pomáhali orientovať sa v teréne a boli nevyhnutné aj pri budovaní filozofických a náboženských systémov. Odvtedy sa veľa zmenilo. Astronómia sa konečne oslobodila od astrológie, nahromadila rozsiahle vedomosti a technickú silu. Astronomické pozorovania uskutočnené na Zemi alebo vo vesmíre sú však stále jednou z hlavných metód získavania údajov v tejto vede. Zmenili sa metódy zberu informácií, no podstata metodiky zostala nezmenená.

Čo sú to astronomické pozorovania?

Existujú dôkazy, ktoré naznačujú, že ľudia mali základné vedomosti o pohybe Mesiaca a Slnka už v praveku. Diela Hipparcha a Ptolemaia svedčia o tom, že znalosti o svietidlách boli žiadané aj v staroveku a venovala sa im veľká pozornosť. V tom čase a ešte dlho potom boli astronomické pozorovania štúdiom nočnej oblohy a fixovaním toho, čo bolo vidieť na papieri, alebo jednoduchšie, náčrtom.

Až do renesancie boli asistentmi vedcov v tejto veci iba najjednoduchšie nástroje. Po vynáleze ďalekohľadu sa sprístupnilo značné množstvo údajov. Keď sa to zlepšilo, presnosť prijatých informácií sa zvýšila. Bez ohľadu na úroveň technologického pokroku sú však astronomické pozorovania hlavným spôsobom zberu informácií o nebeských objektoch. Zaujímavé je, že aj toto je jedna z oblastí vedeckej činnosti, v ktorej metódy používané v dobe pred vedeckým pokrokom, teda pozorovanie voľným okom alebo pomocou najjednoduchších zariadení, nestratili na aktuálnosti.

Klasifikácia

Dnes sú astronomické pozorovania pomerne širokou kategóriou činností. Môžu byť klasifikované podľa niekoľkých kritérií:

• kvalifikácia účastníkov;
• charakter zaznamenaných údajov;
• umiestnenie.

V prvom prípade sa rozlišujú profesionálne a amatérske pozorovania. Údaje získané v tomto prípade sú najčastejšie registráciou viditeľného svetla alebo iného elektromagnetického žiarenia vrátane infračerveného a ultrafialového. V tomto prípade možno informácie získať v niektorých prípadoch len z povrchu našej planéty alebo len z vesmíru mimo atmosféry: podľa tretieho znaku sa rozlišujú astronomické pozorovania uskutočnené na Zemi alebo vo vesmíre.

amatérska astronómia

Krása vedy o hviezdach a iných nebeských telesách je v tom, že ako jedna z mála doslova potrebuje aktívnych a neúnavných obdivovateľov z radov laikov. Obrovské množstvo predmetov, ktoré si zaslúžia neustálu pozornosť, je malý počet vedcov, ktorí sa zaoberajú najzložitejšími problémami. Astronomické pozorovania zvyšku blízkeho vesmíru preto padajú na plecia amatérov.

Prínos ľudí, ktorí považujú astronómiu za svoj koníček k tejto vede, je celkom hmatateľný. Až do polovice poslednej dekády minulého storočia viac ako polovicu komét objavili amatéri. Medzi oblasti ich záujmu často patria aj premenné hviezdy, pozorovanie nov, sledovanie pokrytia nebeských telies asteroidmi. To posledné je dnes najperspektívnejšou a najžiadanejšou prácou. Čo sa týka Nových a Supernov, spravidla si ich ako prví všimnú amatérski astronómovia.

Možnosti pre neprofesionálne pozorovania

Amatérsku astronómiu možno rozdeliť do úzko súvisiacich odvetví:

• Vizuálna astronómia. Patria sem astronomické pozorovania ďalekohľadom, ďalekohľadom alebo voľným okom. Hlavným cieľom takýchto aktivít je spravidla užiť si možnosť pozorovať pohyb hviezd, ako aj zo samotného procesu. Zaujímavým odvetvím tohto smeru je „chodníková“ astronómia: niektorí amatéri vytiahnu svoje teleskopy na ulicu a pozývajú všetkých obdivovať hviezdy, planéty a Mesiac.
• Astrofotografia. Účelom tohto smeru je získať fotografické obrazy nebeských telies a ich prvkov.
• Stavba ďalekohľadu. Niekedy potrebné optické prístroje, teleskopy a príslušenstvo k nim vyrábajú amatéri takmer od začiatku. Vo väčšine prípadov však konštrukcia ďalekohľadu spočíva v doplnení existujúcich zariadení o nové komponenty.
• Výskum. Niektorí amatérski astronómovia sa okrem estetického potešenia snažia získať aj niečo materiálnejšie. Zaoberajú sa štúdiom asteroidov, premenných, nových a supernov, komét a meteorických rojov. V procese neustálych a starostlivých pozorovaní sa pravidelne objavujú objavy. Práve táto činnosť amatérskych astronómov má najväčší prínos pre vedu.

Aktivity profesionálov

Špecializovaní astronómovia na celom svete majú sofistikovanejšie vybavenie ako amatéri. Úlohy, pred ktorými stoja, si vyžadujú vysokú presnosť pri zbere informácií, dobre fungujúci matematický aparát na interpretáciu a prognózovanie. Stredobodom práce profesionálov sú spravidla pomerne zložité, často vzdialené objekty a javy. Štúdium priestorov často umožňuje osvetliť určité zákony vesmíru, objasniť, doplniť alebo vyvrátiť teoretické konštrukcie týkajúce sa jeho pôvodu, štruktúry a budúcnosti.

Klasifikácia podľa typu informácií

Pozorovania v astronómii, ako už bolo spomenuté, môžu byť spojené s fixáciou rôzneho žiarenia. Na tomto základe sa rozlišujú tieto smery:

• optická astronómia študuje žiarenie vo viditeľnom rozsahu;
• infračervená astronómia;
• ultrafialová astronómia;
• rádioastronómia;
• röntgenová astronómia;
• gama astronómia.

Okrem toho sú zvýraznené smery tejto vedy a zodpovedajúce pozorovania, ktoré nesúvisia s elektromagnetickým žiarením. To zahŕňa neutríno, štúdium neutrínového žiarenia z mimozemských zdrojov, gravitačné vlny a planetárnu astronómiu.

Z povrchu

Niektoré z javov študovaných v astronómii sú dostupné pre výskum v pozemných laboratóriách. Astronomické pozorovania na Zemi sú spojené so štúdiom trajektórií pohybu nebeských telies, meraním vzdialenosti vo vesmíre k hviezdam, fixovaním určitých druhov žiarenia a rádiových vĺn atď. Až do začiatku éry astronautiky sa astronómovia mohli uspokojiť len s informáciami získanými v podmienkach našej planéty. A to stačilo na vybudovanie teórie o vzniku a vývoji vesmíru, na objavenie mnohých vzorcov, ktoré existujú vo vesmíre.

Vysoko nad zemou

Vypustením prvého satelitu sa začala nová éra v astronómii. Údaje zhromaždené kozmickou loďou sú neoceniteľné. Prispeli k prehĺbeniu vedomostí vedcov o záhadách vesmíru.

Astronomické pozorovania vo vesmíre umožňujú odhaliť všetky druhy žiarenia, od viditeľného svetla až po gama a röntgenové lúče. Väčšina z nich nie je dostupná pre výskum zo Zeme, pretože atmosféra planéty ich pohlcuje a nepustí na povrch. Príkladom objavov, ktoré boli možné až po začiatku vesmírneho veku, sú röntgenové pulzary.

Baníci informácií

Astronomické pozorovania vo vesmíre sa vykonávajú pomocou rôznych zariadení inštalovaných na kozmických lodiach a na obežných satelitoch. Na Medzinárodnej vesmírnej stanici prebiehajú mnohé štúdie tohto charakteru. Neoceniteľný je prínos optických ďalekohľadov vypustených v minulom storočí niekoľkokrát. Medzi nimi vyniká slávny Hubbleov teleskop. Pre laikov je to predovšetkým zdroj úchvatne krásnych fotografických záberov hlbokého vesmíru. To však nie je všetko, čo „dokáže“. S jeho pomocou sa získalo veľké množstvo informácií o štruktúre mnohých objektov, vzorcoch ich „správania“. Hubbleov teleskopy a ďalšie teleskopy sú neoceniteľným zdrojom údajov potrebných pre teoretickú astronómiu, pracujúcu na problémoch vývoja vesmíru.

Astronomické pozorovania – pozemské aj vesmírne – sú jediné pre vedu o nebeských telesách a javoch. Bez nich by vedci mohli rozvíjať len rôzne teórie bez toho, aby ich vedeli porovnať s realitou.

Astronómia je založená na pozorovaniach zo Zeme a až od 60. rokov nášho storočia, uskutočňovaných z vesmíru - z automatických a iných vesmírnych staníc, dokonca aj z Mesiaca. Zariadenia umožnili získať vzorky lunárnej pôdy, doručiť rôzne prístroje a dokonca pristáť ľudí na Mesiaci. Ale zatiaľ možno skúmať len nebeské telesá najbližšie k Zemi. Pozorovania v astronómii, ktoré zohrávajú rovnakú úlohu ako experimenty vo fyzike a chémii, majú množstvo funkcií.

Prvá vlastnosť spočíva v tom, že astronomické pozorovania sú vo väčšine prípadov pasívne vo vzťahu k skúmaným objektom. Nemôžeme aktívne ovplyvňovať nebeské telesá, vykonávať experimenty (s výnimkou ojedinelých prípadov), ako sa to robí vo fyzike, biológii a chémii. Iba použitie kozmických lodí poskytlo v tomto smere určité príležitosti.

Navyše mnohé nebeské úkazy postupujú tak pomaly, že ich pozorovanie si vyžaduje obrovské obdobia; napríklad zmena sklonu zemskej osi k rovine jej obežnej dráhy sa prejaví až po stovkách rokov. Preto pre nás niektoré pozorovania uskutočnené v Babylone a v Číne pred tisíckami rokov nestratili svoj význam a podľa moderných predstáv boli veľmi nepresné.

Druhá vlastnosť astronomické pozorovania sú nasledovné. Polohu nebeských telies a ich pohyb pozorujeme zo Zeme, ktorá je sama v pohybe. Preto pohľad na oblohu pre pozemského pozorovateľa závisí nielen od toho, kde sa na Zemi nachádza, ale aj od toho, akú dennú a ročnú dobu pozoruje. Napríklad, keď máme zimný deň, v Južnej Amerike je letná noc a naopak. Hviezdy sú viditeľné iba v lete alebo v zime.

Tretia vlastnosť astronomické pozorovania sú spôsobené tým, že všetky svietidlá sú od nás veľmi vzdialené, takže sa nedá rozhodnúť ani okom, ani ďalekohľadom, ktoré z nich je bližšie a ktoré je ďalej. Všetky sa nám zdajú rovnako vzdialené. Preto sa počas pozorovaní zvyčajne vykonávajú uhlové merania a už z nich sa často vyvodzujú závery o lineárnych vzdialenostiach a veľkostiach telies.

Vzdialenosť medzi objektmi na oblohe (napríklad hviezdami) sa meria uhlom, ktorý zvierajú lúče smerujúce k objektom z bodu pozorovania. Táto vzdialenosť sa nazýva uhlová a vyjadruje sa v stupňoch a jej zlomkoch. V tomto prípade sa uvažuje, že dve hviezdy nie sú na oblohe ďaleko od seba, ak sú smery, v ktorých ich vidíme, blízko seba (obr. 1, hviezdy A a B). Je možné, že tretia hviezda C, na oblohe vzdialenejšia od L, vo vesmíre do ALE bližšie ako hviezda AT.

Merania výšky, uhlovej vzdialenosti objektu od horizontu, sa vykonávajú špeciálnymi goniometrickými optickými prístrojmi, ako je teodolit. Teodolit je prístroj, ktorého hlavnou časťou je ďalekohľad otáčajúci sa okolo vertikálnej a horizontálnej osi (obr. 2). K osám sú pripojené kruhy rozdelené na oblúkové stupne a minúty. V týchto kruhoch sa počíta smer ďalekohľadu. Na lodiach a lietadlách sa uhlové merania vykonávajú pomocou prístroja nazývaného sextant (sextan).

Zdanlivé rozmery nebeských objektov môžu byť vyjadrené aj v uhlových jednotkách. Priemery Slnka a Mesiaca v uhlovom meradle sú približne rovnaké - asi 0,5 ° a v lineárnych jednotkách je Slnko väčšie ako Mesiac v priemere asi 400-krát, ale je rovnako vzdialené od Zeme. . Preto sú ich uhlové priemery pre nás takmer rovnaké.

Vaše postrehy

Pre lepšiu asimiláciu astronómie by ste mali začať s pozorovaním nebeských javov a svietidiel čo najskôr. Pokyny na pozorovanie voľným okom sú uvedené v prílohe VI. Hľadanie súhvezdí, orientovanie sa na zemi pomocou polárnej hviezdy, ktorú poznáte z kurzu fyzickej geografie, a pozorovanie dennej rotácie oblohy sa pohodlne vykonáva pomocou pohyblivej hviezdnej mapy priloženej k učebnici. Pre približný odhad uhlových vzdialeností na oblohe je užitočné vedieť, že uhlová vzdialenosť medzi dvoma hviezdami „naberačky“ Ursa Major je približne 5°.

V prvom rade sa musíte zoznámiť s pohľadom na hviezdnu oblohu, nájsť na nej planéty a uistiť sa, že sa v priebehu 1-2 mesiacov pohnú vzhľadom na hviezdy alebo Slnko. (Podmienky viditeľnosti planét a niektorých nebeských úkazov sú uvedené v školskom astronomickom kalendári na daný rok.) Spolu s tým sa treba zoznámiť s reliéfom Mesiaca, so slnečnými škvrnami a potom s ďalšími svietidlami a javov, ktoré sú uvedené v prílohe VI . Za týmto účelom je nižšie uvedený úvod k ďalekohľadu.

PREDSLOV
Kniha je venovaná organizácii, obsahu a metodike pokročilých astronomických pozorovaní, ako aj najjednoduchším matematickým metódam ich spracovania. Začína sa kapitolou o testovaní ďalekohľadu, hlavného nástroja pozorovacej astronómie. Táto kapitola načrtáva hlavné problémy súvisiace s najjednoduchšou teóriou ďalekohľadu. Učitelia tu nájdu množstvo cenných praktických rád týkajúcich sa určovania rôznych charakteristík ďalekohľadu, kontroly kvality jeho optiky, výberu optimálnych podmienok na pozorovanie, ako aj potrebné informácie o najdôležitejšom príslušenstve ďalekohľadu a spôsobe zaobchádzania s ním. pri vizuálnych a fotografických pozorovaniach.
Najdôležitejšou časťou knihy je druhá kapitola, ktorá sa na základe konkrétneho materiálu zaoberá otázkami organizácie, obsahu a metód vykonávania astronomických pozorovaní. Značná časť navrhovaných pozorovaní - vizuálne pozorovania Mesiaca, Slnka, planét, zatmení - si nevyžaduje vysokú kvalifikáciu a pri šikovnom vedení učiteľa sa dá zvládnuť v krátkom čase. Zároveň množstvo ďalších pozorovaní - fotografické pozorovania, vizuálne pozorovania premenných hviezd, programové pozorovania meteorických rojov a niektoré ďalšie - si už vyžadujú značnú zručnosť, určitú teoretickú prípravu a ďalšie prístroje a vybavenie.
Samozrejme, nie všetky pozorovania uvedené v tejto kapitole je možné realizovať v akejkoľvek škole. Organizovanie pozorovaní so zvýšenou náročnosťou je s najväčšou pravdepodobnosťou dostupné tým školám, kde sú dobré tradície organizovania mimoškolských aktivít v astronómii, skúsenosti v príslušnej práci a čo je veľmi dôležité, dobrá materiálna základňa.
Nakoniec, v tretej kapitole, na základe konkrétneho materiálu, sú jednoduchou a názornou formou prezentované hlavné matematické metódy na spracovanie pozorovaní: interpolácia a extrapolácia, približná reprezentácia empirických funkcií a teória chýb. Táto kapitola je neoddeliteľnou súčasťou knihy. Učiteľov a študentov škôl a napokon aj milovníkov astronómie usmerňuje k premyslenému, serióznemu postoju k zakladaniu a realizácii astronomických pozorovaní, ktorých výsledky môžu nadobudnúť určitý význam a hodnotu až po náležitom matematickom spracovaní.
Pozornosť učiteľov sa upriamuje na potrebu používať mikrokalkulačky av budúcnosti osobné počítače.
Materiál knihy je možné využiť pri vedení praktických hodín astronómie podľa učebných osnov, ako aj pri vedení voliteľných hodín a pri práci astronomického krúžku.
Pri tejto príležitosti autori vyjadrujú hlbokú vďaku podpredsedovi Rady astronomických kruhov Moskovského planetária, zamestnancovi SAI MSU M. Yu. Shevchenko a docentovi Pedagogického inštitútu Vladimíra, kandidátovi fyzikálnych a matematických Sciences E. P. Razbitnaya za cenné podnety, ktoré prispeli k zlepšeniu obsahu knihy.
Autori vďačne prijmú všetky kritické komentáre od čitateľov.

Kapitola I TESTOVANIE ĎALEKOHLEDOV

§ 1. Úvod
Teleskopy sú hlavnými prístrojmi každého astronomického observatória, vrátane toho vzdelávacieho. Študenti pomocou ďalekohľadov pozorujú Slnko a javy, ktoré sa na ňom vyskytujú, Mesiac a jeho topografiu, planéty a niektoré ich satelity, rozmanitý svet hviezd, otvorené a guľové hviezdokopy, difúzne hmloviny, Mliečnu dráhu a galaxie. .
Na základe priamych teleskopických pozorovaní a na fotografiách urobených veľkými ďalekohľadmi môže učiteľ vytvárať v žiakoch živé prírodovedné predstavy o štruktúre okolitého sveta a na tomto základe si vytvárať pevné materialistické presvedčenia.
Na začiatku pozorovania na školskom astronomickom observatóriu by si mal učiteľ dobre uvedomiť možnosti teleskopickej optiky, rôzne praktické metódy na jej testovanie a stanovenie jej hlavných charakteristík. Čím plnšie a hlbšie budú mať učiteľ znalosti o ďalekohľadoch, tým lepšie bude vedieť organizovať astronomické pozorovania, tým plodnejšia bude práca žiakov a tým presvedčivejšie sa pred nimi objavia výsledky pozorovaní.
Predovšetkým je dôležité, aby učiteľ astronómie poznal stručnú teóriu ďalekohľadu, vyznal sa v najbežnejších optických systémoch a nastaveniach ďalekohľadu a mal tiež pomerne úplné znalosti o okulároch a rôznych príslušenstvách k ďalekohľadom. Zároveň musí poznať hlavné charakteristiky, ako aj výhody a nevýhody malých ďalekohľadov určených pre školské a ústavné vzdelávacie astronomické observatóriá, mať dobré zručnosti pri manipulácii s takýmito ďalekohľadmi a vedieť reálne posúdiť ich možnosti pri organizovaní pozorovaní.
Efektívnosť práce astronomického observatória závisí nielen od jeho vybavenia rôznymi zariadeniami a najmä od optickej sily teleskopov, ktoré má k dispozícii, ale aj od stupňa pripravenosti pozorovateľov. Len kvalifikovaný pozorovateľ, ktorý má dobré zručnosti v manipulácii s ďalekohľadom a ktorý pozná jeho hlavné vlastnosti a možnosti, je schopný získať o tomto ďalekohľade maximum informácií.
Preto učiteľ stojí pred dôležitou úlohou pripraviť aktivistov, ktorí sú schopní robiť dobré pozorovania, ktoré si vyžadujú vytrvalosť, starostlivé prevedenie, veľkú pozornosť a čas.
Bez vytvorenia skupiny kvalifikovaných pozorovateľov nemožno počítať s plošným nepretržitým fungovaním školskej hvezdárne a s jej veľkou návratnosťou pri vzdelávaní a výchove všetkých ostatných žiakov.
V tomto smere učiteľovi nestačí poznať samotné ďalekohľady a ich možnosti, musí mať aj premyslenú a výraznú vysvetľovaciu techniku, ktorá ďaleko nepresahuje rámec školských osnov a učebníc a vychádza zo znalostí žiakov získaných v r. štúdium fyziky, astronómie a matematiky.
Zároveň by sa mala venovať osobitná pozornosť aplikovanej povahe hlásených informácií o ďalekohľadoch, aby sa schopnosti teleskopov odhalili v procese vykonávania plánovaných pozorovaní a prejavili sa v získaných výsledkoch.
Berúc do úvahy vyššie uvedené požiadavky, prvá kapitola knihy obsahuje teoretické informácie o ďalekohľadoch v rozsahu potrebnom na uskutočnenie dobre premyslených pozorovaní, ako aj popisy racionálnych praktických metód testovania a stanovenia ich rôznych charakteristík, berúc do úvahy vedomosti a schopnosti študentov.

§ 2. Stanovenie hlavných charakteristík optiky ďalekohľadu
Aby sme hlbšie pochopili možnosti optiky ďalekohľadu, mali by sme najprv uviesť niekoľko optických údajov o ľudskom oku - hlavnom "nástroji" študentov vo väčšine vzdelávacích astronomických pozorovaní. Zastavme sa pri jej charakteristikách, akými sú extrémna citlivosť a zraková ostrosť, pričom ich obsah ilustrujeme na príkladoch pozorovaní nebeských objektov.
Pod hraničnou (prahovou) citlivosťou oka sa rozumie minimálny svetelný tok, ktorý ešte dokáže vnímať oko plne prispôsobené tme.
Vhodnými objektmi na určenie limitnej citlivosti oka sú skupiny hviezd rôznych veľkostí so starostlivo odmeranými veľkosťami. Pri dobrom stave atmosféry, bezoblačnej oblohe za bezmesačnej noci ďaleko od mesta možno pozorovať hviezdy až do 6. magnitúdy. To však nie je limit. Vysoko v horách, kde je atmosféra obzvlášť čistá a priehľadná, sú viditeľné hviezdy až do 8. magnitúdy.
Skúsený pozorovateľ musí poznať hranice svojich očí a vedieť určiť stav priehľadnosti atmosféry z pozorovaní hviezd. Aby ste to dosiahli, je potrebné dobre preštudovať štandard všeobecne akceptovaný v astronómii - sériu severných polárov (obr. 1, a) a brať to ako pravidlo: pred vykonaním teleskopických pozorovaní musíte najskôr určiť voľným okom hviezdy viditeľné na hranici z tejto série a určiť z nich stav atmosféry.
Ryža. 1. Mapa severného polárneho pohoria:
a - na pozorovania voľným okom; b - s ďalekohľadom alebo malým ďalekohľadom; c - stredný ďalekohľad.
Získané údaje sa zaznamenávajú do denníka pozorovaní. To všetko si vyžaduje pozorovanie, pamäť, rozvíja si návyk očného hodnotenia a zvyká si na presnosť – tieto vlastnosti sú pre pozorovateľa veľmi užitočné.
Zraková ostrosť sa chápe ako schopnosť oka rozlišovať blízko seba vzdialené predmety alebo svetelné body. Lekári zistili, že priemerná ostrosť normálneho ľudského oka je 1 oblúková minúta. Tieto údaje boli získané skúmaním jasných, dobre osvetlených objektov a bodových svetelných zdrojov v laboratórnych podmienkach.
Pri pozorovaní hviezd - oveľa menej jasných objektov - je zraková ostrosť o niečo znížená a je približne 3 minúty oblúka alebo viac. Takže pri normálnom videní je ľahké si všimnúť, že blízko Mizara - strednej hviezdy v rukoväti vedra Ursa Major - je slabá hviezda Alcor. Zďaleka nie každému sa podarí vytvoriť dualitu e Lyra voľným okom. Uhlová vzdialenosť medzi Mizar a Alcor je 1 Г48" a medzi komponentmi ei a e2 Lyra - 3" 28".
Uvažujme teraz, ako ďalekohľad rozširuje možnosti ľudského videnia, a analyzujme tieto možnosti.
Ďalekohľad je afokálny optický systém, ktorý premieňa lúč rovnobežných lúčov s prierezom D na lúč rovnobežných lúčov s prierezom d. To je jasne vidieť na príklade dráhy lúča v refraktore (obr. 2), kde šošovka zachytáva paralelné lúče prichádzajúce zo vzdialenej hviezdy a zaostruje ich do bodu v ohniskovej rovine. Ďalej sa lúče rozchádzajú, vstupujú do okuláru a vystupujú z neho ako paralelný lúč menšieho priemeru. Lúče potom vstupujú do oka a sú zamerané na bod v spodnej časti očnej gule.
Ak sa priemer zrenice ľudského oka rovná priemeru paralelného lúča vychádzajúceho z okuláru, potom všetky lúče zhromaždené objektívom vstúpia do oka. Preto v tomto prípade pomer plôch šošovky ďalekohľadu a zrenice ľudského oka vyjadruje mnohonásobnosť nárastu svetelného toku, klesajúceho
Ak predpokladáme, že priemer zrenice je 6 mm (v úplnej tme dosahuje dokonca 7 - 8 mm), potom školský refraktor s priemerom šošovky 60 mm dokáže do oka poslať 100-krát viac svetelnej energie, ako vníma voľné oko. Výsledkom je, že s takýmto teleskopom sa hviezdy môžu stať viditeľnými a vysielajú nám svetelné toky 100-krát menšie ako svetelné toky z hviezd viditeľných na hranici voľným okom.
Podľa Pogsonovho vzorca stonásobné zvýšenie osvetlenia (svetelný tok) zodpovedá 5 hviezdnym magnitúdam:
Vyššie uvedený vzorec umožňuje odhadnúť penetračnú silu, ktorá je najdôležitejšou charakteristikou ďalekohľadu. Priebojná sila je určená medznou veľkosťou (m) najslabšej hviezdy, ktorú je možné ešte vidieť daným ďalekohľadom za najlepších atmosférických podmienok. Keďže v uvedenom vzorci nie je zohľadnená ani strata svetla pri prechode optikou, ani stmavnutie pozadia oblohy v zornom poli ďalekohľadu, ide o približný údaj.
Presnejšiu hodnotu penetračnej sily ďalekohľadu možno vypočítať pomocou nasledujúceho empirického vzorca, ktorý sumarizuje výsledky pozorovaní hviezd prístrojmi rôznych priemerov:
kde D je priemer šošovky vyjadrený v milimetroch.
Pre orientačné účely tabuľka 1 uvádza približné hodnoty penetračnej sily ďalekohľadov, vypočítané pomocou empirického vzorca (1).
Skutočnú penetračnú silu ďalekohľadu je možné určiť pozorovaním hviezd série severnej polárky (obr. 1.6, c). Za týmto účelom nastavte podľa tabuľky 1 alebo empirického vzorca (1) približnú hodnotu penetračnej sily ďalekohľadu. Ďalej sú z daných máp (obr. 1.6, c) vybrané hviezdy s o niečo väčšími a o niečo menšími magnitúdami. Opatrne skopírujte všetky hviezdy väčšej brilantnosti a všetky vybrané. Týmto spôsobom sa vytvorí hviezdna mapa, dôkladne sa študuje a robia sa pozorovania. Neprítomnosť "extra" hviezd na mape prispieva k rýchlej identifikácii teleskopického obrazu a stanoveniu hviezdnych magnitúd viditeľných hviezd. Následné pozorovania sa uskutočňujú nasledujúce večery. Ak sa počasie a priehľadnosť atmosféry zlepší, potom bude možné vidieť a identifikovať slabšie hviezdy.
Veľkosť takto nájdenej najslabšej hviezdy určuje skutočnú penetračnú silu použitého teleskopu. Získané výsledky sa zaznamenávajú do denníka pozorovania. Z nich možno posúdiť stav atmosféry a podmienky na pozorovanie iných svietidiel.
Druhou najdôležitejšou charakteristikou ďalekohľadu je jeho rozlíšenie b, ktoré sa chápe ako minimálny uhol medzi dvoma hviezdami videnými oddelene. V teoretickej optike je dokázané, že s ideálnou šošovkou vo viditeľnom svetle L = 5,5-10-7 m je stále možné rozlíšiť dvojhviezdu, ak sa uhlová vzdialenosť medzi jej komponentmi rovná uhla
kde D je priemer šošovky v milimetroch. (...)
Ryža. 3. Difrakčné obrazce blízkych hviezdnych párov s rôznymi uhlovými vzdialenosťami komponentov.
Je tiež poučné vykonávať teleskopické pozorovania jasných hviezdnych párov s otvorenou šošovkou. Ako sa vstup teleskopu postupne diafragmuje, difrakčné disky hviezd sa zväčšujú, spájajú a spájajú do jedného difrakčného disku s väčším priemerom, ale s oveľa menšou jasnosťou.
Pri vykonávaní takýchto štúdií by sa mala venovať pozornosť kvalite teleskopických snímok, ktoré sú určené stavom atmosféry.
Atmosférické poruchy by sa mali pozorovať dobre nastaveným ďalekohľadom (najlepšie reflektorom), pričom sa skúmajú difrakčné snímky jasných hviezd pri veľkých zväčšeniach. Z optiky je známe, že pri monochromatickom svetelnom toku sa 83,8 % energie prenesenej cez šošovku sústreďuje v centrálnom difrakčnom kotúči, 7,2 % v prvom prstenci, 2,8 % v druhom, 1,5 % v treťom a 1,5 % % vo štvrtom kruhu - 0,9 %, atď.
Keďže žiarenie prichádzajúce z hviezd nie je monochromatické, ale pozostáva z rôznych vlnových dĺžok, difrakčné prstence sú farebné a rozmazané. Zrozumiteľnosť prstencových obrázkov je možné zlepšiť použitím filtrov, najmä úzkopásmových. Avšak v dôsledku poklesu energie z prstenca na prstenec a nárastu ich plôch sa už tretí prstenec stáva nenápadným.
Toto treba mať na pamäti pri odhadovaní stavu atmosféry z viditeľných difrakčných obrazcov pozorovaných hviezd. Pri takýchto pozorovaniach môžete použiť Pickeringovu škálu, podľa ktorej sú najlepšie snímky hodnotené 10 a veľmi slabé 1.
Uvádzame popis tejto stupnice (obr. 4).
1. Obrazy hviezd sú zvlnené a rozmazané tak, že ich priemery sú v priemere dvakrát väčšie ako tretí difrakčný prstenec.
2. Obraz je zvlnený a mierne mimo tretieho difrakčného prstenca.
3. Obraz nepresahuje tretí difrakčný krúžok. Jas obrazu sa zvyšuje smerom k stredu.
4. Z času na čas je viditeľný centrálny difrakčný disk hviezdy, okolo ktorého sa objavujú krátke oblúky.
5. Difrakčný disk je stále viditeľný a často sú viditeľné krátke oblúky.
6. Difrakčný disk a krátke oblúky sú stále viditeľné.
7. Oblúky sa pohybujú okolo jasne viditeľného disku.
8. Krúžky s medzerami sa pohybujú okolo jasne definovaného disku,
9. Difrakčný krúžok najbližšie k disku je nehybný.
10. Všetky difrakčné krúžky sú stacionárne.
Body 1 - 3 charakterizujú zlý stav atmosféry pre astronomické pozorovania, 4 - 5 - priemerný, 6 - 7 - dobrý, 8 - 10 - výborný.
Treťou dôležitou vlastnosťou ďalekohľadu je jeho apertúra šošovky, ktorá sa rovná druhej mocnine pomeru priemeru šošovky.
na svoju ohniskovú vzdialenosť (...)

§ 3. Kontrola kvality optiky ďalekohľadu
Praktickú hodnotu každého ďalekohľadu ako pozorovacieho prístroja určuje nielen jeho veľkosť, ale aj kvalita jeho optiky, teda stupeň dokonalosti jeho optického systému a kvalita šošovky. Dôležitú úlohu zohráva kvalita okulárov pripevnených k ďalekohľadu, ako aj kompletnosť ich zostavy.
Šošovka je najdôležitejšou časťou ďalekohľadu. Bohužiaľ, aj tie najpokročilejšie teleskopické šošovky majú množstvo nedostatkov z čisto technických dôvodov a z povahy svetla. Najdôležitejšie z nich sú chromatická a sférická aberácia, kóma a astigmatizmus. Rýchle šošovky navyše v rôznej miere trpia zakrivením poľa a skreslením.
Učiteľ potrebuje vedieť o hlavných optických nedostatkoch najpoužívanejších typov ďalekohľadov, tieto nedostatky názorne a názorne demonštrovať a vedieť ich do určitej miery redukovať.
Popíšme si postupne najdôležitejšie optické nedostatky ďalekohľadov, pouvažujme, v akých typoch malých ďalekohľadov a do akej miery sa prejavujú a naznačme najjednoduchšie spôsoby ich zvýraznenia, zobrazenia a zmenšenia.
Hlavnou prekážkou, ktorá dlhodobo bránila zdokonaleniu refraktorového ďalekohľadu, bola chromatická (farebná) aberácia, teda neschopnosť zbernej šošovky zhromaždiť všetky svetelné lúče s rôznymi vlnovými dĺžkami v jednom bode. Chromatická aberácia je spôsobená nerovnakým lomom svetelných lúčov rôznych vlnových dĺžok (červené lúče sa lámu slabšie ako žlté a žlté sú slabšie ako modré).
Chromatická aberácia je obzvlášť výrazná v ďalekohľadoch s jednošošovkovými rýchlymi šošovkami. Ak je takýto ďalekohľad nasmerovaný na jasnú hviezdu, potom na určitú polohu okuláru
môžete vidieť jasne fialovú škvrnu obklopenú farebnou svätožiarou s rozmazaným červeným vonkajším prstencom. Ako sa okulár vysúva, farba centrálneho bodu sa postupne zmení na modrú, potom na zelenú, žltú, oranžovú a nakoniec červenú. V druhom prípade bude okolo červenej škvrny viditeľná farebná svätožiara s fialovým prstencovým okrajom.
Ak sa na planétu pozriete cez takýto ďalekohľad, obraz bude veľmi rozmazaný, s dúhovými škvrnami.
Dvojšošovkové šošovky, ktoré sú z veľkej časti bez chromatickej aberácie, sa nazývajú achromatické. Relatívna apertúra refraktora s achromatickou šošovkou je zvyčajne 715 a viac (pri školských refrakčných ďalekohľadoch ponecháva 7o, čo trochu zhoršuje kvalitu obrazu).
Achromatická šošovka však nie je úplne bez chromatickej aberácie a dobre konverguje len lúče určitých vlnových dĺžok. V tomto ohľade sú objektívy achromatizované v súlade s ich účelom; vizuálny - vo vzťahu k lúčom, ktoré najsilnejšie pôsobia na oko, fotografický - pre lúče, ktoré najsilnejšie pôsobia na fotografickú emulziu. Najmä šošovky školských refraktorov sú svojím účelom vizuálne.
Prítomnosť zvyškovej chromatickej aberácie v školských refraktoroch možno posúdiť na základe pozorovaní s veľmi vysokými zväčšeniami difrakčných obrazov jasných hviezd, pričom sa rýchlo menia tieto filtre: žltozelený, červený, modrý. Rýchlu výmenu svetelných filtrov je možné zabezpečiť použitím kotúčových alebo posuvných rámov, popísaných v
§ 20 knihy „Školské astronomické observatórium“1. Zmeny v difrakčných obrazcoch pozorované v tomto prípade naznačujú, že nie všetky lúče sú rovnako zaostrené.
Eliminácia chromatickej aberácie je úspešnejšie vyriešená u trojšošovkových apochromatických objektívov. V žiadnom objektíve sa ho však zatiaľ nepodarilo úplne zničiť.
Reflexná šošovka neláme svetelné lúče. Preto sú tieto šošovky úplne bez chromatickej aberácie. Týmto spôsobom sa reflexné šošovky priaznivo porovnávajú so šošovkami.
Ďalšou veľkou nevýhodou teleskopických šošoviek je sférická aberácia. Prejavuje sa to tak, že monochromatické lúče prebiehajúce rovnobežne s optickou osou sú zaostrené v rôznych vzdialenostiach od šošovky, podľa toho, ktorou zónou prešli. Takže v jedinej šošovke sú lúče, ktoré prešli blízko jej stredu, zaostrené najďalej a najbližšie - tie, ktoré prešli cez okrajovú zónu.
To možno ľahko vidieť, ak je ďalekohľad s jednošošovkovým objektívom nasmerovaný na jasnú hviezdu a pozorovaný dvoma clonami: jedna z nich by mala zvýrazňovať tok prechádzajúci centrálnou zónou a druhá vo forme prstenca. , by mali prepúšťať lúče okrajovej zóny. Pozorovania by sa mali vykonávať pomocou svetelných filtrov, ak je to možné, s úzkymi šírkami pásma. Pri použití prvej clony sa získa ostrý obraz hviezdy pri trochu väčšom vysunutí okuláru ako pri použití druhej clony, čo potvrdzuje prítomnosť sférickej aberácie.
V komplexných šošovkách sa sférická aberácia spolu s chromatickou aberáciou zníži na požadovanú hranicu výberom šošoviek určitej hrúbky, zakrivenia a typu použitého skla.
[ Zvyšky nekorigovanej sférickej aberácie v komplexných šošovkových teleskopických objektívoch možno zistiť pomocou (vyššie popísané clony, pozorovanie difrakčných vzorov z jasných hviezd pri vysokých zväčšeniach. Pri štúdiu zrakových šošoviek by sa mali používať žltozelené filtre a pri štúdiu fotografických šošoviek , Modrá.
! V zrkadlových parabolických (presnejšie paraboloidných) šošovkách nedochádza k žiadnej sférickej aberácii, pretože šošovky | redukujú do jedného bodu celý zväzok lúčov putujúcich rovnobežne s optickou osou. Sférické zrkadlá majú sférickú aberáciu a je tým väčšia, čím väčšie a jasnejšie je samotné zrkadlo.
Pri malých zrkadlách s malou svietivosťou (s relatívnou clonou menšou ako 1:8) sa sférická plocha od paraboloidnej líši len málo - v dôsledku toho je sférická aberácia malá.
Prítomnosť zvyškovej sférickej aberácie možno detegovať vyššie opísaným spôsobom s použitím rôznych membrán. Aj keď zrkadlové šošovky neobsahujú chromatickú aberáciu, na lepšiu diagnostiku sférickej aberácie by sa mali použiť filtre, pretože farba pozorovaných difrakčných obrazcov pri rôznych clonách nie je rovnaká, čo môže viesť k nedorozumeniam.
Uvažujme teraz o aberáciách, ktoré vznikajú, keď lúče prechádzajú šikmo k optickej osi objektívu. Patria sem: kóma, astigmatizmus, zakrivenie poľa, skreslenie.
Pri vizuálnych pozorovaniach treba sledovať prvé dve aberácie – kómu a astigmatizmus a študovať ich prakticky pozorovaním hviezd.
Kóma sa prejavuje tak, že obraz hviezdy preč od optickej osi objektívu má podobu rozmazanej asymetrickej škvrny s posunutým jadrom a charakteristickým chvostom (obr. 6). Astigmatizmus na druhej strane spočíva v tom, že šošovka zbiera naklonený lúč svetla z hviezdy nie do jedného spoločného ohniska, ale do dvoch navzájom kolmých segmentov AB a CD, ktoré sa nachádzajú v rôznych rovinách a v rôznych vzdialenostiach od šošovky. (obr. 7).
Ryža. 6. Tvorba kómy v šikmých lúčoch. Kruh načrtáva pole v blízkosti optickej osi, kde je kóma nevýznamná.
Pri dobrom vyrovnaní v tubuse ďalekohľadu objektívu s nízkou apertúrou a pri malom zornom poli okuláru je ťažké spozorovať obe vyššie uvedené aberácie. Môžu byť jasne viditeľné, ak je za účelom tréningu ďalekohľad trochu nesprávne nastavený otočením šošovky o určitý uhol. Takáto operácia je užitočná pre všetkých pozorovateľov a najmä pre tých, ktorí stavajú svoje teleskopy, pretože skôr či neskôr budú musieť čeliť problémom so zarovnaním a bude oveľa lepšie, ak budú konať vedome.
Ak chcete vychýliť reflektor, jednoducho uvoľnite a utiahnite dve protiľahlé skrutky, ktoré držia zrkadlo.
V refraktore je to ťažšie. Aby sa vlákno nepokazilo, mali by ste z lepenky prilepiť šikmo zrezaný prechodový krúžok a vložiť ho jednou stranou do tubusu ďalekohľadu a na druhú nasadiť šošovku.
Ak sa pozriete na hviezdy cez nesprávne nastavený ďalekohľad, všetky sa budú javiť ako chvostové. Dôvodom je kóma (obr. 6). Ak sa však na vstup ďalekohľadu nasadí clona s malým stredovým otvorom a okulár sa pohybuje dopredu a dozadu, potom je možné vidieť, ako sa hviezdy rozťahujú do jasných segmentov AB, potom sa menia na elipsy rôznej kompresie, kruhy, a opäť na segmenty CD a elipsy (obr. 7).
Kóma a astigmatizmus sú eliminované otočením šošovky. Ako je ľahké pochopiť, os otáčania počas nastavovania bude kolmá na smer. Ak sa chvost predĺži pri otáčaní nastavovacej skrutky zrkadla, potom sa skrutka musí otáčať v opačnom smere. Konečné jemné doladenie pri nastavovaní by sa malo vykonať okulárom s krátkym ohniskom pri veľkých zväčšeniach, aby boli difrakčné krúžky dobre viditeľné.
Ak je šošovka ďalekohľadu kvalitná a optika je správne nastavená, potom budú rozostrené snímky hviezdy pri pohľade cez refraktor vyzerať ako malý svetelný disk obklopený systémom farebných koncentrických difrakčných krúžkov ( Obr. 8, al). V tomto prípade budú vzory prefokálnych a extrafokálnych snímok úplne rovnaké (obr. 8, a 2, 3).
Nezaostrené zábery hviezdy budú mať pri pohľade cez reflektor rovnaký vzhľad, len namiesto centrálneho jasného disku bude vidieť tmavú škvrnu, čo je tieň z pomocného zrkadla alebo diagonálny hranol totálneho odrazu.
Nepresnosť nastavenia ďalekohľadu ovplyvní sústrednosť difrakčných krúžkov a samotné budú mať podlhovastý tvar (obr. 8, b 1, 2, 3, 4). Pri zaostrovaní sa hviezda nebude javiť ako ostro ohraničený jasný disk, ale ako mierne rozmazaná svetlá škvrna so slabým chvostom odhodeným nabok (efekt kómy). Ak je naznačený efekt spôsobený naozaj nepresným nastavením ďalekohľadu, tak sa dá vec jednoducho napraviť, stačí len trochu zmeniť jeho polohu v požadovanom smere pôsobením nastavovacích skrutiek rámu objektívu (zrkadla). Oveľa horšie je, ak príčina spočíva v astigmatizme samotnej šošovky alebo (v prípade Newtonovho reflektora) v zlej kvalite pomocného diagonálneho zrkadla. V tomto prípade môže byť nedostatok odstránený iba brúsením a preleštením chybných optických povrchov.
Z rozostrených záberov hviezdy sa dajú ľahko odhaliť ďalšie nedostatky teleskopickej šošovky, ak nejaké sú. Napríklad rozdiel vo veľkostiach zodpovedajúcich difrakčných krúžkov predohniskových a extrafokálnych obrázkov hviezdy naznačuje prítomnosť sférickej aberácie a rozdiel v ich chromatickosti naznačuje významný chromatizmus (pre lineárny
volacia šošovka); nerovnomerná hustota rozloženia prstencov a ich rôzne intenzity naznačujú zónovanie šošovky a nepravidelný tvar prstencov naznačuje lokálne viac či menej významné odchýlky optického povrchu od ideálu.
Ak sú všetky uvedené nevýhody odhalené vzorom rozostrených obrázkov hviezdy malé, potom sa s nimi dá vyrovnať. Zrkadlové objektívy amatérskych ďalekohľadov, ktoré úspešne prešli predbežným Foucaultovým tieňovým testom, majú spravidla dokonalý optický povrch a dokonale odolávajú testom na rozostrených snímkach hviezd.
Výpočty a prax ukazujú, že pri dokonalom vyrovnaní optiky majú kóma a astigmatizmus malý vplyv na vizuálne pozorovania, keď sa používajú objektívy s nízkou apertúrou (menej ako 1:10). To platí rovnako pre fotografické pozorovania, keď sú svietidlá s relatívne malými uhlovými rozmermi (planéty, Slnko, Mesiac) fotografované rovnakými šošovkami.
Kóma a astigmatizmus značne kazia snímky pri fotografovaní veľkých plôch hviezdnej oblohy s parabolickými zrkadlami alebo dvojšošovkami. Skreslenie sa prudko zvyšuje s rýchlymi šošovkami.
Nižšie uvedená tabuľka poskytuje predstavu o raste kómy a astigmatizmu v závislosti od uhlových odchýlok od optickej osi pre parabolické reflektory rôznej svietivosti.
Ryža. 9. Zakrivenie zorného poľa a obrazov hviezd v ich ohniskovej rovine (so všetkými ostatnými korigovanými aberáciami).
tizmu, ale je tu zakrivenie poľa. Ak takýmto objektívom odfotíte veľkú oblasť hviezdnej oblohy a zároveň sa zameriate na stredovú zónu, potom, keď sa budete sťahovať k okrajom poľa, ostrosť obrázkov hviezd sa zhorší. . A naopak, ak sa zaostrenie vykonáva na hviezdy umiestnené na okrajoch poľa, potom sa ostrosť obrázkov hviezd zhorší v strede.
Na získanie fotografie ostrej v celom poli s takýmto objektívom je potrebné film ohnúť v súlade so zakrivením poľa ostrých obrazov samotného objektívu.
Zakrivenie poľa je eliminované aj pomocou plankonvexnej šošovky Piazzi-Smith, ktorá mení zakrivené čelo vlny na ploché.
Zakrivenie poľa možno najjednoduchšie znížiť clonou šošovky. Z fotografickej praxe je známe, že s poklesom clony sa hĺbka ostrosti zväčšuje - v dôsledku toho sa získajú jasné obrazy hviezd v celom poli plochej dosky. Treba však pripomenúť, že clona značne znižuje optickú silu ďalekohľadu a aby sa na platni objavili slabé hviezdy, musí sa výrazne predĺžiť expozičný čas.
Skreslenie sa prejavuje tak, že objektív vytvára obraz, ktorý nie je úmerný originálu, ale s určitými odchýlkami od neho. Výsledkom je, že pri fotografovaní štvorca sa jeho obraz môže ukázať s konkávnymi stranami dovnútra alebo konvexnými smerom von (poduškovité a súdkovité skreslenie).
Preskúmanie skreslenia akejkoľvek šošovky je veľmi jednoduché: na to je potrebné ju výrazne zacloniť, aby zostala nezakrytá len veľmi malá stredná časť. Kóma, astigmatizmus a zakrivenie poľa s takouto membránou budú eliminované a skreslenie bude možné pozorovať v najčistejšej forme
Ak fotografujete pravouhlé mriežky, okenné otvory, dvere s takouto šošovkou, potom je pri skúmaní negatívov ľahké určiť typ skreslenia, ktorý je tomuto objektívu vlastný.
Skreslenie hotového objektívu nie je možné odstrániť ani znížiť. Zohľadňuje sa pri štúdiu fotografií, najmä pri vykonávaní astrometrických prác.

§ 4. Okuláre a obmedzujúce zväčšenia ďalekohľadu
Okulárová sada je nevyhnutným doplnkom k ďalekohľadu. Už skôr sme si objasnili (§ 2) účel okuláru v zväčšovacom teleskopickom systéme. Teraz je potrebné venovať pozornosť hlavným charakteristikám a dizajnovým vlastnostiam rôznych okulárov. Odhliadnuc od galilejského okuláru z jednej rozbiehavej šošovky, ktorý sa v astronomickej praxi už dlho nepoužíva, prejdime hneď k špeciálnym astronomickým okulárom.
Historicky prvým astronomickým okulárom, ktorý okamžite nahradil galilejský okulár, bol Keplerov okulár z jedinej šošovky s krátkym ohniskom. Vďaka oveľa väčšiemu zornému poľu v porovnaní s Galileovým okulárom v kombinácii s refraktormi s dlhým ohniskom, ktoré boli v tom čase bežné, produkoval pomerne jasné a mierne farebné obrázky. Neskôr však bol okulár Kepler nahradený pokročilejšími okulármi Huygens a Ramsden, ktoré sa nachádzajú dodnes. Najbežnejšie používanými astronomickými okulármi sú v súčasnosti Kellnerov achromatický okulár a Abbe ortoskopický okulár. Obrázok 11 zobrazuje usporiadanie týchto okulárov.
Najjednoduchšie sú usporiadané okuláre Huygens a Ramsden. Každá z nich je zložená z dvoch plankonvexných zbiehavých šošoviek. Predná (smerovaná k objektívu) sa nazýva poľná šošovka a zadná šošovka (smerovaná k oku pozorovateľa) sa nazýva očná šošovka. V Huygensovom okuláre (obr. 12) sú obe šošovky obrátené k objektívu svojimi vypuklými plochami a ak f \ a / 2 sú ohniskové vzdialenosti šošoviek a d je vzdialenosť medzi nimi, potom musí byť splnený vzťah: (...)

UČEBNICE KOHETS FRAGMEHTA

Sledoval pohyb hviezd na oblohe. Vtedajšie astronomické pozorovania pomáhali orientovať sa v teréne a boli nevyhnutné aj pri budovaní filozofických a náboženských systémov. Odvtedy sa veľa zmenilo. Astronómia sa konečne oslobodila od astrológie, nahromadila rozsiahle vedomosti a technickú silu. Astronomické pozorovania uskutočnené na Zemi alebo vo vesmíre sú však stále jednou z hlavných metód získavania údajov v tejto vede. Zmenili sa metódy zberu informácií, no podstata metodiky zostala nezmenená.

Čo sú to astronomické pozorovania?

Existujú dôkazy, ktoré naznačujú, že ľudia mali základné vedomosti o pohybe Mesiaca a Slnka už v praveku. Diela Hipparcha a Ptolemaia svedčia o tom, že znalosti o svietidlách boli žiadané aj v staroveku a venovala sa im veľká pozornosť. V tom čase a ešte dlho potom boli astronomické pozorovania štúdiom nočnej oblohy a fixovaním toho, čo bolo vidieť na papieri, alebo jednoduchšie, náčrtom.

Až do renesancie boli asistentmi vedcov v tejto veci iba najjednoduchšie nástroje. Po vynáleze ďalekohľadu sa sprístupnilo značné množstvo údajov. Keď sa to zlepšilo, presnosť prijatých informácií sa zvýšila. Bez ohľadu na úroveň technologického pokroku sú však astronomické pozorovania hlavným spôsobom zberu informácií o nebeských objektoch. Zaujímavé je, že aj toto je jedna z oblastí vedeckej činnosti, v ktorej metódy používané v dobe pred vedeckým pokrokom, teda pozorovanie voľným okom alebo pomocou najjednoduchších zariadení, nestratili na aktuálnosti.

Klasifikácia

Dnes sú astronomické pozorovania pomerne širokou kategóriou činností. Môžu byť klasifikované podľa niekoľkých kritérií:

• kvalifikácia účastníkov;
• charakter zaznamenaných údajov;
• umiestnenie.

V prvom prípade sa rozlišujú profesionálne a amatérske pozorovania. Údaje získané v tomto prípade sú najčastejšie registráciou viditeľného svetla alebo iného elektromagnetického žiarenia vrátane infračerveného a ultrafialového. V tomto prípade možno informácie získať v niektorých prípadoch len z povrchu našej planéty alebo len z vesmíru mimo atmosféry: podľa tretieho znaku sa rozlišujú astronomické pozorovania uskutočnené na Zemi alebo vo vesmíre.

amatérska astronómia

Krása vedy o hviezdach a iných nebeských telesách je v tom, že ako jedna z mála doslova potrebuje aktívnych a neúnavných obdivovateľov z radov laikov. Obrovské množstvo predmetov, ktoré si zaslúžia neustálu pozornosť, je malý počet vedcov, ktorí sa zaoberajú najzložitejšími problémami. Astronomické pozorovania zvyšku blízkeho vesmíru preto padajú na plecia amatérov.

Prínos ľudí, ktorí považujú astronómiu za svoj koníček k tejto vede, je celkom hmatateľný. Až do polovice poslednej dekády minulého storočia viac ako polovicu komét objavili amatéri. Medzi oblasti ich záujmu často patria aj premenné hviezdy, pozorovanie nov, sledovanie pokrytia nebeských telies asteroidmi. To posledné je dnes najperspektívnejšou a najžiadanejšou prácou. Čo sa týka Nových a Supernov, spravidla si ich ako prví všimnú amatérski astronómovia.

Možnosti pre neprofesionálne pozorovania

Amatérsku astronómiu možno rozdeliť do úzko súvisiacich odvetví:

• Vizuálna astronómia. Patria sem astronomické pozorovania ďalekohľadom, ďalekohľadom alebo voľným okom. Hlavným cieľom takýchto aktivít je spravidla užiť si možnosť pozorovať pohyb hviezd, ako aj zo samotného procesu. Zaujímavým odvetvím tohto smeru je „chodníková“ astronómia: niektorí amatéri vytiahnu svoje teleskopy na ulicu a pozývajú všetkých obdivovať hviezdy, planéty a Mesiac.
• Astrofotografia. Účelom tohto smeru je získať fotografické obrazy nebeských telies a ich prvkov.
• Stavba ďalekohľadu. Niekedy potrebné optické prístroje, teleskopy a príslušenstvo k nim vyrábajú amatéri takmer od začiatku. Vo väčšine prípadov však konštrukcia ďalekohľadu spočíva v doplnení existujúcich zariadení o nové komponenty.
• Výskum. Niektorí amatérski astronómovia sa okrem estetického potešenia snažia získať aj niečo materiálnejšie. Zaoberajú sa štúdiom asteroidov, premenných, nových a supernov, komét a meteorických rojov. V procese neustálych a starostlivých pozorovaní sa pravidelne objavujú objavy. Práve táto činnosť amatérskych astronómov má najväčší prínos pre vedu.

Aktivity profesionálov

Špecializovaní astronómovia na celom svete majú sofistikovanejšie vybavenie ako amatéri. Úlohy, pred ktorými stoja, si vyžadujú vysokú presnosť pri zbere informácií, dobre fungujúci matematický aparát na interpretáciu a prognózovanie. Stredobodom práce profesionálov sú spravidla pomerne zložité, často vzdialené objekty a javy. Štúdium priestorov často umožňuje osvetliť určité zákony vesmíru, objasniť, doplniť alebo vyvrátiť teoretické konštrukcie týkajúce sa jeho pôvodu, štruktúry a budúcnosti.

Klasifikácia podľa typu informácií

Pozorovania v astronómii, ako už bolo spomenuté, môžu byť spojené s fixáciou rôzneho žiarenia. Na tomto základe sa rozlišujú tieto smery:

• optická astronómia študuje žiarenie vo viditeľnom rozsahu;
• infračervená astronómia;
• ultrafialová astronómia;
• rádioastronómia;
• röntgenová astronómia;
• gama astronómia.

Okrem toho sú zvýraznené smery tejto vedy a zodpovedajúce pozorovania, ktoré nesúvisia s elektromagnetickým žiarením. To zahŕňa neutríno, štúdium neutrínového žiarenia z mimozemských zdrojov, gravitačné vlny a planetárnu astronómiu.

Z povrchu

Niektoré z javov študovaných v astronómii sú dostupné pre výskum v pozemných laboratóriách. Astronomické pozorovania na Zemi sú spojené so štúdiom trajektórií pohybu meraním vzdialenosti hviezd vo vesmíre, fixovaním určitých typov žiarenia a rádiových vĺn atď. Až do začiatku éry astronautiky sa astronómovia mohli uspokojiť len s informáciami získanými v podmienkach našej planéty. A to stačilo na vybudovanie teórie o vzniku a vývoji vesmíru, na objavenie mnohých vzorcov, ktoré existujú vo vesmíre.

Vysoko nad zemou

Vypustením prvého satelitu sa začala nová éra v astronómii. Zozbierané údaje sú neoceniteľné. Prispeli k prehĺbeniu vedomostí vedcov o záhadách vesmíru.

Astronomické pozorovania vo vesmíre umožňujú odhaliť všetky druhy žiarenia, od viditeľného svetla až po gama a röntgenové lúče. Väčšina z nich nie je dostupná pre výskum zo Zeme, pretože atmosféra planéty ich pohlcuje a nepustí na povrch. Röntgenové pulzary sú príkladom objavov, ktoré boli možné až potom.

Baníci informácií

Astronomické pozorovania vo vesmíre sa vykonávajú pomocou rôznych zariadení inštalovaných na kozmických lodiach a na obežných satelitoch. Mnohé štúdie tohto charakteru sa uskutočňujú o neoceniteľnom prínose optických ďalekohľadov, ktoré boli v minulom storočí niekoľkokrát spustené. Medzi nimi vyniká slávny Hubbleov teleskop. Pre laikov je to predovšetkým zdroj úchvatne krásnych fotografických záberov hlbokého vesmíru. To však nie je všetko, čo „dokáže“. S jeho pomocou sa získalo veľké množstvo informácií o štruktúre mnohých objektov, vzorcoch ich „správania“. Hubbleov teleskopy a ďalšie teleskopy sú neoceniteľným zdrojom údajov potrebných pre teoretickú astronómiu, pracujúcu na problémoch vývoja vesmíru.

Astronomické pozorovania – pozemské aj vesmírne – sú jediné pre vedu o nebeských telesách a javoch. Bez nich by vedci mohli rozvíjať len rôzne teórie bez toho, aby ich vedeli porovnať s realitou.

Astronómia je veda, ktorá študuje nebeské objekty a vesmír, v ktorom žijeme.

Poznámka 1

Keďže astronómia ako veda nemá možnosť uskutočniť experiment, hlavným zdrojom informácií sú informácie, ktoré výskumníci získajú počas pozorovania.

V tomto smere sa v astronómii vyčleňuje oblasť nazývaná pozorovacia astronómia.

Podstatou pozorovacej astronómie je získavanie potrebných informácií o objektoch vo vesmíre pomocou prístrojov, akými sú teleskopy a iné zariadenia.

Pozorovania v astronómii umožňujú najmä sledovať vzory vlastností určitých skúmaných objektov. Získané výsledky štúdia niektorých objektov je možné rozšíriť na ďalšie objekty s podobnými vlastnosťami.

Sekcie pozorovacej astronómie

V pozorovacej astronómii je rozdelenie do sekcií spojené s rozdelením elektromagnetického spektra na rozsahy.

Optická astronómia – prispieva k pozorovaniam vo viditeľnej časti spektra. Súčasne sa v pozorovacích zariadeniach používajú zrkadlá, šošovky a detektory v pevnej fáze.

Poznámka 2

V tomto prípade leží oblasť viditeľného žiarenia v strede rozsahu skúmaných vĺn. Vlnová dĺžka viditeľného žiarenia je v rozsahu od 400 nm do 700 nm.

Infračervená astronómia je založená na hľadaní a štúdiu infračerveného žiarenia. V tomto prípade vlnová dĺžka prekračuje limitnú hodnotu pre pozorovania s kremíkovým detektorom: asi 1 μm. Na štúdium vybraných objektov v tejto časti dosahu výskumníci využívajú najmä teleskopy - reflektory.

Rádioastronómia je založená na pozorovaniach žiarenia s vlnovou dĺžkou od milimetrov do desiatok milimetrov. Prijímače využívajúce rádiové vyžarovanie sú princípom svojej činnosti porovnateľné s prijímačmi, ktoré sa používajú pri vysielaní rozhlasových programov. Rozhlasové prijímače sú však citlivejšie.

Röntgenová astronómia, gama astronómia a ultrafialová astronómia sú zahrnuté v astronómii vysokých energií.

Pozorovacie metódy v astronómii

Získanie požadovaných údajov je možné, keď astronómovia zaregistrujú elektromagnetické žiarenie. Okrem toho výskumníci vykonávajú pozorovania neutrín, kozmického žiarenia alebo gravitačných vĺn.

Optická a rádioastronómia využíva pri svojej činnosti pozemné observatóriá. Dôvodom je, že pri vlnových dĺžkach týchto rozsahov má atmosféra našej planéty relatívnu transparentnosť.

Observatóriá sa väčšinou nachádzajú vo vysokých nadmorských výškach. Je to spôsobené znížením absorpcie a skreslením, ktoré vytvára atmosféra.

Poznámka 3

Všimnite si, že množstvo infračervených vĺn je výrazne absorbovaných molekulami vody. Z tohto dôvodu sa observatóriá často stavajú na suchých miestach vo vysokej nadmorskej výške alebo vo vesmíre.

Balóny alebo vesmírne observatóriá sa používajú najmä v oblasti röntgenovej, gama a ultrafialovej astronómie a až na niekoľko výnimiek v astronómii ďalekého infračerveného žiarenia. Zároveň pri pozorovaní vzduchových spŕch môžete zistiť gama žiarenie, ktoré ich vytvorilo. Všimnite si, že štúdium kozmického žiarenia je v súčasnosti rýchlo sa rozvíjajúcou oblasťou astronomickej vedy.

Objekty nachádzajúce sa blízko Slnka a Zeme možno vidieť a merať, keď sú pozorované na pozadí iných objektov. Takéto pozorovania sa použili na zostavenie modelov obežných dráh planét, ako aj na určenie ich relatívnych hmotností a gravitačných porúch. Výsledkom bol objav Uránu, Neptúna a Pluta.

Rádioastronómia - rozvoj tejto oblasti astronómie bol výsledkom objavu rádiovej emisie. Ďalší rozvoj tejto oblasti viedol k objavu takého javu, akým je žiarenie kozmického pozadia.

Neutrínová astronómia - táto oblasť astronomickej vedy využíva vo svojom arzenáli neutrínové detektory, ktoré sa nachádzajú hlavne v podzemí. Nástroje neutrínovej astronómie pomáhajú získať informácie o procesoch, ktoré výskumníci nemôžu pozorovať ďalekohľadmi. Príkladom sú procesy prebiehajúce v jadre nášho Slnka.

Prijímače gravitačných vĺn majú schopnosť zaznamenať stopy aj takých javov, ako je zrážka takých masívnych objektov, akými sú neutrónové hviezdy a čierne diery.

Automatické kozmické lode sa aktívne využívajú pri astronomických pozorovaniach planét slnečnej sústavy. Zvlášť aktívne sa s ich pomocou študuje geológia a meteorológia planét.

Podmienky na vykonávanie astronomických pozorovaní.

Pre lepšie pozorovanie astronomických objektov sú dôležité nasledujúce podmienky:

1. Výskum sa uskutočňuje najmä vo viditeľnej časti spektra pomocou optických ďalekohľadov.
2. Pozorovania sa vykonávajú najmä v noci, pretože kvalita údajov získaných výskumníkmi závisí od transparentnosti vzduchu a podmienok viditeľnosti. Podmienky viditeľnosti zase závisia od turbulencií a prítomnosti tepelných tokov vo vzduchu.
3. Absencia splnu dáva výhodu pri pozorovaní astronomických objektov. Ak je na oblohe mesiac v splne, poskytuje to dodatočné osvetlenie a komplikuje pozorovanie slabých objektov.
4. Pre optický ďalekohľad je najvhodnejším miestom na pozorovanie otvorený priestor. Vo vesmíre je možné vykonávať pozorovania, ktoré nezávisia od rozmarov atmosféry, pre nedostatok takýchto vo vesmíre. Nevýhodou tohto spôsobu pozorovania sú vysoké finančné náklady na takéto štúdie.

Po vesmíre sú najvhodnejším miestom na pozorovanie kozmického priestoru štíty hôr. Vrcholy hôr majú veľký počet bezoblačných dní a kvalitné podmienky viditeľnosti spojené s dobrou atmosférou.

Príklad 1

Príkladom takýchto observatórií sú horské štíty ostrovov Mauna Kea a La Palma.

Veľkú úlohu pri astronomických pozorovaniach zohráva aj úroveň tmy v noci. Umelé osvetlenie vytvorené ľudskou činnosťou narúša kvalitné pozorovanie slabých astronomických objektov. Použitie plafondov okolo pouličných lámp však pomáha riešiť problém. V dôsledku toho sa zvyšuje množstvo svetla dopadajúceho na zemský povrch a znižuje sa žiarenie smerujúce k oblohe.

5. Vplyv atmosféry na kvalitu pozorovaní môže byť veľký. Na získanie lepšieho obrazu sa používajú teleskopy s dodatočnou korekciou rozmazania obrazu. Na zlepšenie kvality sa využíva aj adaptívna optika, škvrnitá interferometria, apertúrna syntéza, či umiestňovanie ďalekohľadov do vesmíru.