Космические обсерватории играют большую роль в развитии астрономии. Величайшие научные достижения последних десятилетий в опираются на знания, полученные при помощи космических аппаратов.
Большой объём информации о небесных телах не доходит до земли т.к. ей мешает атмосфера которой мы дышим. Большая часть инфракрасного и ультрафиолетового диапазона, а также рентгеновские и гамма-лучи космического происхождения недоступны для наблюдений с поверхности нашей планеты. Для изучения космоса в этих диапазонах необходимо вывести телескоп за пределы атмосферы. Результаты исследований полученные с помощью космических обсерваторий перевернули представление человека о вселенной.
Первые космические обсерватории существовали на орбите недолго, но развитие технологий позволило создать новые инструменты для исследования вселенной. Современный космический телескоп - уникальный комплекс который разрабатывается и эксплуатируется совместно учеными многих стран в течении нескольких десятков лет. Наблюдения полученные с помощью многих космических телескопов доступны для бесплатного использования учёными и просто любителями астрономии со всего мира.
Инфракрасные телескопы
Предназначены для проведения космических наблюдений в инфракрасном диапазоне спектра. Недостатком этих обсерваторий является их большой вес. На орбиту помимо телескопа приходится выводить охладитель, который должен уберечь ИК-приёмник телескопа от фонового излучения - инфракрасных квантов, испускаемых самим телескопом. Это привело к тому, что за всю историю космических полётов на орбите работало очень мало инфракрасных телескопов.
Хаббловский космический телескоп
Изображение ESO
24 апреля 1990 г. с помощью американского шаттла "Дискавери" STS-31 была выведена на орбиту крупнейшая околоземная обсерватория - космический телескоп "Хаббл" весом более 12т. Этот телескоп результат совместного проекта НАСА и Европейского космического агентства. Работа космического телескопа "Хаббл" рассчитана на длительный срок. полученные с его помощью данные доступны на сайте телескопа для бесплатного пользования астрономами всего мира.
Ультрафиолетовые телескопы
Озоновый слой окружающий нашу атмосферу практически полностью поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца и звёзд, поэтому УФ-кванты можно регистрировать только за его пределами. Интерес астрономов к УФ-излучению обусловлен тем, что в этом диапазоне спектра излучает самая распространённая молекула во Вселенной - молекула водорода. Первый ультрафиолетовый телескоп-рефлектор с диаметром зеркала 80 см был выведен на орбиту в августе 1972 г. на совместном американо-европейском спутнике "Коперник".
Рентгеновские телескопы
Рентгеновские лучи доносят до нас из космоса информацию о мощных процессах связанных с рождением звёзд. Высокая энергия рентгеновских и гамма-квантов позволяет регистрировать их по одиночке, с точным указанием времени регистрации. Благодаря тому, что детекторы рентгеновского излучения относительно легки в изготовлении и имеют небольшой вес, рентгеновские телескопы устанавливались на многих орбитальных станциях и даже межпланетных космических кораблях. Всего в космосе побывало более сотни таких инструментов.
Гамма-телескопы
Гамма-излучение имеет близкую природу к рентгеновскому излечению. Для регистрации гамма-лучей используются методы схожие с методами применяемыми для исследований рентгеновского излучения. Поэтому зачастую на космических телескопах исследуют одновременно как рентгеновские, так и гамма-лучи. Гамма-излучение принимаемое этими телескопами доносит до нас информацию о процессах, происходящих внутри атомных ядер, а также о превращениях элементарных частиц в космосе.
Электромагнитный спектр, исследуемый в астрофизике
| Длинны волн | Область спектра | Прохождение сквозь земную атмосферу | Приемники излучения | Методы исследования |
| <=0,01 нм | Гамма-излучение | Сильное поглощение |
||
| 0,01-10 нм | Рентгеновское излучение | Сильное поглощение O, N2, O2, O3 и другими молекулами воздуха |
Счетчики фотонов, ионизационные камеры, фотоэмульсии, люминофоры | В основном внеатмосферные (космические ракеты, искусственные спутники) |
| 10-310 нм | Далекий ультрафиолет | Сильное поглощение O, N2, O2, O3 и другими молекулами воздуха |
Внеатмосферные | |
| 310-390 нм | Близкий ультрафиолет | Слабое поглощение | Фотоэлектронные умножители, фотоэмульсии | С поверхности Земли |
| 390-760 нм | Видимое излучение | Слабое поглощение | Глаз, фотоэмульсии, фотокатоды, полупроводниковые приборы | С поверхности Земли |
| 0,76-15 мкм | Инфракрасное излучение | Частые полосы поглощения H2O, CO2, и др. | Частично с поверхности Земли | |
| 15 мкм - 1 мм | Инфракрасное излучение | Сильное молекулярное поглощение | Болометры, термопары, фотосопротивления, специальные фотокатоды и фотоэмульсии | С аэростатов |
| > 1 мм | Радиоволны | Пропускается излучение с длинной волны около 1 мм, 4,5 мм, 8 мм и от 1 см до 20 м | Радиотелескопы | С поверхности Земли |
Космические обсерватории
| Агентство, страна | Название обсерватории | Область спектра | Год запуска |
| CNES & ESA, Франция, Европейский Союз | COROT | Видимое излучение | 2006 |
| CSA, Канада | MOST | Видимое излучение | 2003 |
| ESA & NASA, Европейский Союз, США | Herschel Space Observatory | Инфракрасное | 2009 |
| ESA, Европейский Союз | Darwin Mission | Инфракрасное | 2015 |
| ESA, Европейский Союз | Gaia mission | Видимое излучение | 2011 |
| ESA, Европейский Союз | International Gamma Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL) |
Гамма-излучение, Рентген | 2002 |
| ESA, Европейский Союз | Planck satellite | Микроволновое | 2009 |
| ESA, Европейский Союз | XMM-Newton | Рентген | 1999 |
| IKI & NASA, Россия, США | Spectrum-X-Gamma | Рентген | 2010 |
| IKI, Россия | RadioAstron | Радио | 2008 |
| INTA, Испания | Low Energy Gamma Ray Imager (LEGRI) | Гамма-излучение | 1997 |
| ISA, INFN, RSA, DLR & SNSB | Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics (PAMELA) |
Particle detection | 2006 |
| ISA, Израиль | AGILE | Рентген | 2007 |
| ISA, Израиль | Astrorivelatore Gamma ad Immagini LEggero (AGILE) |
Гамма-излучение | 2007 |
| ISA, Израиль | Tel Aviv University Ultraviolet Explorer (TAUVEX) |
Ультрафиолет | 2009 |
| ISRO, Индия | Astrosat | Рентген, Ультрафиолет, Видимое излучение | 2009 |
| JAXA & NASA, Япония, США | Suzaku (ASTRO-E2) | Рентген | 2005 |
| KARI, Корея | Korea Advanced Institute of Science and Technology Satellite 4 (Kaistsat 4) |
Ультрафиолет | 2003 |
| NASA & DOE, США | Dark Energy Space Telescope | Видимое излучение | |
| NASA, США | Astromag Free-Flyer | Элементарные частицы | 2005 |
| NASA, США | Chandra X-ray Observatory | Рентген | 1999 |
| NASA, США | Constellation-X Observatory | Рентген | |
| NASA, США | Cosmic Hot Interstellar Spectrometer (CHIPS) |
Ультрафиолет | 2003 |
| NASA, США | Dark Universe Observatory | Рентген | |
| NASA, США | Fermi Gamma-ray Space Telescope | Гамма-излучение | 2008 |
| NASA, США | Galaxy Evolution Explorer (GALEX) | Ультрафиолет | 2003 |
| NASA, США | High Energy Transient Explorer 2 (HETE 2) |
Гамма-излучение, Рентген | 2000 |
| NASA, США | Hubble Space Telescope | Ультрафиолет, Видимое излучение | 1990 |
| NASA, США | James Webb Space Telescope | Инфракрасное | 2013 |
| NASA, США | Kepler Mission | Видимое излучение | 2009 |
| NASA, США | Laser Interferometer Space Antenna (LISA) |
Гравитационное | 2018 |
| NASA, США | Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) |
Рентген | 2010 |
| NASA, США | Rossi X-ray Timing Explorer | Рентген | 1995 |
| NASA, США | SIM Lite Astrometric Observatory | Видимое излучение | 2015 |
| NASA, США | Spitzer Space Telescope | Инфракрасное | 2003 |
| NASA, США | Submillimeter Wave Astronomy Satellite (SWAS) |
Инфракрасное | 1998 |
| NASA, США | Swift Gamma Ray Burst Explorer | Гамма-излучение, Рентген, Ультрафиолет, Видимое излучение |
2004 |
| NASA, США | Terrestrial Planet Finder | Видимое излучение, Инфракрасное | |
| NASA, США | Wide-field Infrared Explorer (WIRE) |
Инфракрасное | 1999 |
| NASA, США | Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) |
Инфракрасное | 2009 |
| NASA, США | WMAP | Микроволновое | 2001 |
«Чандра» одна из «великих обсерваторий НАСА» наряду с космическими телескопами «Хаббл» и «Спитцер», специально предназначена для обнаружения рентгеновского излучения от горячих и энергичных областей Вселенной.
Благодаря высокой разрешающей способности и чувствительности «Чандра» наблюдает за разными объектами от ближайших планет и комет до самых отдалённых известных квазаров. Телескоп отображает следы взорвавшихся звёзд и остатки сверхновых, наблюдает за областью вблизи сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути и обнаруживает другие чёрные дыры во Вселенной.
«Чандра» внёс вклад в исследование природы тёмной энергии, позволил сделать шаг вперёд на пути к её изучению, прослеживает разделение тёмной материи от нормальной материи в столкновениях между скоплениями галактик.
Телескоп вращается по орбите отдалённой от поверхности Земли до 139 000 км. Такая высота позволяет избегать тени Земли во время наблюдений. Когда «Чандра» запускали в космос, он был самым крупным из всех спутников запущенных ранее с помощью шаттла.
В честь 15-летия космической обсерватории публикуем подборку из 15 фотографий, сделанных телескопом «Чандра». Полная галерея изображений с Chandra X-ray Observatory на Flickr .
Эта спиральная галактика в созвездии Гончие Псы отдалена от нас примерно на 23 миллиона световых лет. Она известна как NGC 4258 или M106.
Скопление звёзд в оптическом изображении от Digitized Sky Survey по центру туманности Пламя или NGC 2024. Сопоставлены изображения, полученные телескопами Чандра и Спитцер, которые показаны в виде наложения и демонстрируют, как мощные рентгеновские и инфракрасные изображения помогают в изучении областей звёздообразования.
Это составное изображение показывает звёздное скопление в центре так называемой NGC 2024 или туманности Пламя, которая находится на расстоянии около 1400 световых лет от Земли.
Центавр А - пятая по яркости в небе галактика, поэтому она часто привлекает внимание астрономов-любителей. Находится всего в 12 миллионах световых лет от Земли.
Галактика Фейерверк или NGC 6946 - спиральная галактика среднего размера примерно в 22 миллионах световых лет от Земли. В прошлом веке в её пределах наблюдали взрыв восьми сверхновых звёзд, из-за яркости она и получила название Фейерверк.
Область светящегося газа в рукаве Стрельца галактики Млечный Путь это туманность NGC 3576, которая находится примерно в 9000 световых лет от Земли.
Такие звёзды, как Солнце могут стать удивительно фотогеничными на закате жизни. Хорошим примером служит планетарная туманность Эскимос NGC 2392, которая находится примерно в 4200 световых лет от Земли.
Останки сверхновой W49B возрастом около тысячи лет находятся на расстоянии около 26 000 световых лет от нас. Взрывы сверхновых, которые разрушают массивные звёзды, как правило, симметричны, с более или менее равномерным распределением звёздного материала во всех направлениях. В W49B мы видим исключение.
Это великолепное изображение с четырьмя планетарными туманностями в окрестностях Солнца: туманность NGC 6543 или Кошачий глаз, а также NGC 7662, NGC 7009 и NGC 6826.
Это составное изображение показывает суперпузырь в Большом Магеллановом Облаке (БМО / LMC), небольшой галактике-спутнице Млечного Пути, что находится примерно в 160 000 световых лет от Земли.
Когда радиационные ветры от массивных молодых звёзд воздействуют на облака холодного газа, они могут формировать новые звёздные поколения. Возможно, как раз этот процесс запечатлён в туманности Хобот слона (официальное название IC 1396A).
Изображение центральной области галактики, внешне напоминающей Млечный Путь. Но она содержит гораздо более активную сверхмассивную чёрную дыру в белой области. Расстояние между галактикой NGC 4945 и Землёй составляет около 13 миллионов световых лет.
Это составное изображение передаёт красивый рентгеновский и оптический вид на остаток сверхновой Кассиопея А (Cas A), расположенной в нашей галактике примерно в 11 000 световых лет от Земли. Это останки массивной звезды, которая взорвалась около 330 лет назад.
За взрывом сверхновой в созвездии Тельца наблюдали астрономы на Земле в 1054 году. Спустя почти тысячу лет мы видим супер плотный объект под названием нейтронная звезда, оставшийся после взрыва, который постоянно извергает сильнейший поток излучений в расширяющуюся область Крабовидной туманности. Рентгеновские данные телескопа «Чандра» дают представление о работе этого могучего космического «генератора», который производит энергию в размере 100 000 Солнц.
Представляю вашему вниманию обзор самых лучших обсерваторий мира. Это могут быть самые большие, самые современные и высокотехнологичные, расположенные в удивительных местах обсерватории, что позволило им попасть в десятку лучших. О многих из них, как например Мауна Кеа на Гавайях, уже упоминали в других статьях, а многие станут для читателя неожиданным открытием. Итак, переходим к списку…
Обсерватория Мауна Кеа, Гавайи
Расположенная на Большом Острове Гавайев, на вершине горы Мауна-Кеа, MKO — обсерватория с самым большим в мире набором оптического, инфракрасного, и высокоточного астрономического оборудования. В здании обсерватории Мауна-Кеа больше телескопов, чем в какой-либо другой в мире.
Очень Большой Телескоп (VLT), Чили
Очень Большой Телескоп — комплекс под управлением Южной европейской обсерватории. Он располагается на Черро Паранал в Пустыне Атакама, на севере Чили. VLT фактически состоит из четырех отдельных телескопов, которые обычно используются отдельно, но могут использоваться вместе, чтобы достигнуть очень высокого углового разрешения.
Южный Полярный Телескоп (SPT), Антарктика
Телескоп диаметром в 10 метров расположен на Станции Амундсена-Скотта, что на Южном полюсе в Антарктике. SPT начал свои астрономические наблюдения в начале 2007 года.
Йеркская обсерватория, США
Основанная в далеком 1897 году, Йеркская обсерватория нет имеет высоких технологий, как предыдущие обсерватории в этом списке. Однако, она по праву считается “местом рождения современной астрофизики”. Она располагается в Заливе Уильямса, Висконсин, на высоте в 334 метра.
Обсерватория ORM, Канары
Обсерватория ORM (Роке де Лос Мучачос) располагается на высоте в 2,396 метров, что делает ее одним из лучших расположений для оптической и инфракрасной астрономии в северном полушарии. Обсерватория также обладает оптическим телескопом с самой большой апертурой в мире.
Аресибо в Пуэрто Рико
Открытая в 1963 обсерватория Аресибо — гигантский радио-телескоп в Пуэрто-Рико. Вплоть до 2011 обсерваторией управлял Корнелльский университет. Гордостью Аресибо является радио-телескоп на 305 метра, имеющий одну из самых больших апертур в мире. Телескоп используется для радио-астрономии, аэрономии и радарной астрономии. Телескоп также известен своим участием в проекте SETI (Поиск Внеземного Разума).
Австралийская Астрономическая обсерватория
Расположенная на высоте в 1164 метров, AAO (Австралийская Астрономическая обсерватория) имеет два телескопа: 3.9-метровый англо-австралийский Телескоп и 1.2-метровый британский Телескоп Schmidt.
Обсерватория университета Токио в Атакаме
Как VLT и другие телескопы, обсерватория Университета Токио также расположена в чилийской Пустыне Атакама. Обсерватория располагается у вершины Серро Чайнантор, на высоте 5,640 метров, что делает её самой высокой астрономической обсерваторией в мире.
ALMA в путыне Атакама
Обсерватория ALMA (Атакамская Большая Миллиметровая/субмиллиметровая Решётка) также находится в пустыне Атакама, рядом с Очень Большим Телескопом и обсерваторией университета Токио. ALMA имеет множество 66, 12 и 7-метровых радио-телескопов. Это результат сотрудничества между Европой, США, Канадой, Восточной Азией и Чили. На создание обсерватории было потрачено более миллиарда долларов. Особо стоит выделить самый дорогой из ныне существующих телескопов, который имеется на вооружении в ALMA.
Астрономическая обсерватория Индии (IAO)
Располагаясь на высоте в 4,500 метров, Астрономическая обсерватория Индии — одна из самых высоких в мире. Она управляется индийским Институтом Астрофизики в Бангалоре.
За последние несколько лет в ГАИШ МГУ была создана сеть телескопов-роботов МАСТЕР на базе уникального проекта телескопа МАСТЕР-II. Главная задача сети. наблюдение собственного излучения гамма-всплесков в оптическом диапазоне (фотометрия и поляризация), т.к. только оно дает информацию о природе взрыва. По количеству таких наблюдений МГУ вышел на первое место в мире благодаря круглосуточной работе сети МАСТЕР. В 2012г. проведены и проанализированы фотометрические и поляризационные наблюдения 40 областей гамма-всплесков (опубликовано 50 телеграмм GCN), получены первые в мире фотометрические и поляризационные наблюдения собственного оптического излучения источников гамма-всплеска GRB121011A и GRB 120811C .
Главным научным результатом работы сети телескопов-роботов МАСТЕР в 2012г. является массовое открытие оптических транзиентов (свыше 180 новых объектов - сверхновых звезд Ia- и других типов (образование нейтронных звезд и черных дыр и поиск тёмной энергии), карликовых новые, новых звезд (термоядерное горение на белых карликах в двойных системах и процесс аккреции), вспышки квазаров и лацертид (свечение релятивистской плазмы вблизи сверхмассивных черные дыр) и других объекты с коротким временем жизни, доступным для наблюдения в оптическом диапазоне. Новые объекты, открытые на МАСТЕР, включены в Страсбургскую астрономическую базу данных http://vizier.u-strasbg.fr/ .
Оптические транзиенты, открытые на сети МАСТЕР, наблюдались на космической рентгеновской обсерватории Swift, 6-метровом российском телескопе БТА, 4.2-м телескопе им.В.Гершеля (WHT, Канарские острова, Испания), телескопе GROND (2.2 m, Германия, Чили), телескопе NOT (2.6m, Ла-Пальма), 2м телескопе Национальной обсерватории Мексики, 1.82-м телескопе Коперника в Асьяго (Италия), 1.5-м телескопе обсерватории Ф. Уиппла (США), 1.25-м телескопе КрАО (Украина), 50/70-см камере Шмидта обсерватории Рожен (Болгария), а также более 20 000 наблюдений на целом ряде телескопов сети наблюдателей катаклизмических переменных во всем мире.
Обнаружено, что подавляющее большинство молодых звездных скоплений, ассоциаций и индивидуальных звезд сосредоточено в гигантских системах, которым было дано название звездных комплексов. Такие системы были выявлены и изучены в нашей Галактике и ближайших галактиках и доказано, что они должны быть распространены во всех спиральных и неправильных галактиках. (проф. Ю.Н.Ефремов, проф. А.В.Засов, проф. А.Д.Чернин – Ломоносовская премия МГУ 1996 г.).
Анализ обширного наблюдательного материала по звездному населению ядер галактик, полученного на одном из крупнейших в мире 6-метровом телескопе САО РАН с помощью современной аппаратуры, позволил получить ряд новых данных о химическом и возрастном составе звездного населения ядер галактик. (д.ф.м.н. О.К.Сильченко –Шуваловская премия МГУ 1996 г.).
Впервые в мире создан Астрографический Каталог (АК) на основе Карты Неба (фотографический обзор всей небесной сферы, выполнявшийся с 1891 года в течение 60 лет на 19 обсерваториях мира) и результатов космического эксперимента HIPPARCOS-TYCHO. С высокой точностью даны положения и собственные движения 4,6 млн. звезд. Каталог будет оставаться наилучшим в мире в течение нескольких десятков лет (проф. В.В.Нестеров, д.ф.м.н. А.В.Кузьмин, д.ф.м.н. К.В.Куимов –Ломоносовская премия МГУ 1999 г.).
Цикл работ академика РАН А.М.Черепащука по исследованию тесных двойных систем звезд на поздних стадиях эволюции удостоен премии РАН имени А.А.Белопольского (2002 г.). Он охватывает сорокалетний период изучения поздних ТДС разных типов: звезд Вольфа-Райе в двойных системах, рентгеновских двойных систем с нейтронными звездами и черными дырами, уникальной двойной системы SS 433.
Построена гравитационно-волновая карта неба в диапазоне частот 10-9–103 Гц на основе реалистического распределения светящейся барионной материи на расстоянии до 50 Мпк. Учитываются источники гравитационных волн, связанные со вспышками сверхновых разных типов и сливающимися двойными компактными звездами (нейтронными звездами и черными дырами).
С помощью прямого эволюционного моделирования исследованы различные подмножества объектов Галактики старые нейтронные звезды и массивные двойные системы, в которых в результате ядерной эволюции образуются нейтронные звезды и черные дыры.
Исследованы наблюдательные проявления аккреционных дисков вокруг нейтронных звезд и черных дыр в двойных системах. Теория нестационарной дисковой аккреции, основа которой была заложена около 30 лет назад в работах Н.И.Шакуры, получила свое дальнейшее развитие и применение для объяснения транзиентных рентгеновских источников и ряда катаклизмических переменных (д.ф.м.н. Н.И.Шакура, проф. В.М.Липунов, проф. К.А.Постнов –Ломоносовская премия МГУ 2003 г., д.ф.м.н. М.Е.Прохоров –Шуваловская премия 2000 г.).
Д.ф.м.н. В.Е.Жаров в составе международной интернациональной группы удостоен премии Евросоюза имени Рене Декарта (2003 г.) за создание новой высокоточной теории нутации и прецессии неупругой Земли. Теория учитывает течения в жидком вязком ядре, дифференциальное вращение твердого внутреннего ядра, сцепление жидкого ядра и мантии, неэластичность мантии, тепловой обмен внутри Земли, движение в океанах и атмосфере и т.д.
На международной орбитальной гамма-обсерватории ИНТЕГРАЛ обнаружено жесткое (~100 кэВ) рентгеновское излучение от микроквазара SS433 двойной системы с черной дырой в сверхкритическом режиме аккреции и прецессирующими коллимированными релятивистскими выбросами вещества. Обнаружена переменность жесткого рентгеновского излучения, обусловленная затмениями и прецессией аккреционного диска. Показано, что жесткое излучение формируется в протяженной сверхкритической области аккреционного диска. Этот результат важен для понимания природы квазаров и ядер галактик, где также наблюдаются коллимированные релятивистские выбросы вещества из внутренних частей аккреционного диска вокруг сверхмассивной черной дыры. (академик РАН А.М.Черепащук, д.ф.-м.н. К.А.Постнов и др., 2003 г.)
За последние годы сотрудниками ГАИШ были получены: премия РАН им. А.А.Белопольского, Орден Дружбы (А.М.Черепащук), три Ломоносовских премии МГУ за научную работу и одна Ломоносовская премия за педагогическую работу (А.М.Черепащук), премия имени Рене Декарта Евросоюза, две Шуваловские премии МГУ
Астрономическая обсерватория – научно-исследовательское учреждение, в котором ведутся систематические наблюдения небесных светил и явлений.
Обычно обсерватория возводится на возвышенной местности, где открывается хороший кругозор. Обсерватория оснащена инструментами для наблюдений: оптическими и радиотелескопами, приборами для обработки результатов наблюдений: астрографами, спектрографами, астрофотометрами и другими приспособлениями для характеристики небесных тел.
Из истории обсерватории
Трудно даже назвать время появления первых обсерваторий. Конечно, это были примитивные сооружения, но все-таки в них велись наблюдения за небесными светилами. Самые древние обсерватории находятся в Ассирии, Вавилоне, Китае, Египте, Персии, Индии, Мексике, Перу и в других государствах. Древние жрецы по сути и были первыми астрономами, потому что они вели наблюдения за звездным небом.
– обсерватория, созданная еще в каменном веке. Она находится недалеко от Лондона. Это сооружение было одновременно и храмом, и местом для астрономических наблюдений - истолкование Стоунхенджа как грандиозной обсерватории каменного века принадлежит Дж. Хокинсу и Дж. Уайту. Предположения о том, что это древнейшая обсерватория, основаны на том, что ее каменные плиты установлены в определенном порядке. Общеизвестно, что Стоунхендж был священным местом друидов – представителей жреческой касты у древних кельтов. Друиды очень хорошо разбирались в астрономии, например, в строении и движении звёзд, размерах Земли и планет, различных астрономических явлениях. О том, откуда у них появились эти знания, науке не известно. Считается, что они унаследовали их от истинных строителей Стоунхенджа и, благодаря этому, обладали большой властью и влиянием.
На территории Армении найдена еще одна древнейшая обсерватория, построенная около 5 тыс. лет назад.
В XV веке в Самарканде великий астроном Улугбек
построил выдающуюся для своего времени обсерваторию, в которой главным инструментом был огромный квадрант для измерения угловых расстояний звезд и других светил (об этом читайте на нашем сайте: http://сайт/index.php/earth/rabota-astrnom/10-etapi-astronimii/12-sredneverovaya-astronomiya).
Первой обсерваторией в современном смысле этого слова был знаменитый музей в Александрии
, устроенный Птолемеем II Филадельфом. Аристилл, Тимохарис, Гиппарх, Аристарх, Эратосфен, Геминус, Птолемей и другие добились здесь небывалых результатов. Здесь впервые начали употреблять инструменты с разделёнными кругами. Аристарх установил медный круг в плоскости экватора и с его помощью наблюдал непосредственно времена прохождения Солнца через точки равноденствия. Гиппарх изобрёл астролябию (астрономический инструмент, основанный на принципе стереографической проекции) с двумя взаимно перпендикулярными кругами и диоптрами для наблюдений. Птолемей ввёл квадранты и устанавливал их при помощи отвеса. Переход от полных кругов к квадрантам был, в сущности, шагом назад, но авторитет Птолемея удержал квадранты на обсерваториях до времён Рёмера, который доказал, что полными кругами, наблюдения производятся точнее; однако, квадранты были совершенно оставлены только в начале XIX века.
Первые обсерватории современного типа стали строиться в Европе после того, как был изобретен телескоп – в XVII веке. Первая большая государственная обсерватория – парижская
. Она была построена в 1667 г. Наряду с квадрантами и другими инструментами древней астрономии здесь уже использовались большие телескопы-рефракторы. В 1675 г. открылась Гринвичская королевская обсерватория
в Англии, в предместье Лондона.
Всего в мире работает более 500 обсерваторий.
Российские обсерватории
Первой обсерваторией в России была частная обсерватория А.А. Любимова в Холмогорах Архангельской области, открытая в 1692 г. В 1701 г. по указу Петра I создана обсерватория при Навигацкой школе в Москве. В 1839 г. была основана Пулковская обсерватория под Петербургом, оборудованная самыми совершенными инструментами, которые давали возможность получать результаты высокой точности. За это Пулковскую обсерваторию назвали астрономической столицей мира. Сейчас в России более 20 астрономических обсерваторий, среди них ведущей является Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория Академии наук.
Обсерватории мира
Среди зарубежных обсерваторий наиболее крупными являются Гринвичская (Великобритания), Гарвардская и Маунт-Паломарская (США), Потсдамская (Германия), Краковская (Польша), Бюраканская (Армения), Венская (Австрия), Крымская (Украина) и др. Обсерватории различных стран обмениваются результатами наблюдений и исследований, часто работают по одинаковой программе для выработки наиболее точных данных.
Устройство обсерваторий
Для современных обсерваторий характерным видом является здание цилиндрической или многогранной формы. Это башни, в которых установлены телескопы. Современные обсерватории оснащены оптическими телескопами, расположенными в закрытых куполообразных зданиях, или радиотелескопами. Световое излучение, собираемое телескопами, регистрируется фотографическими или фотоэлектрическими методами и анализируется для получения информации о далеких астрономических объектах. Обсерватории обычно располагаются далеко от городов, в климатических зонах с малой облачностью и по возможности на высоких плато, где незначительна атмосферная турбулентность и можно изучать инфракрасное излучение, поглощаемое нижними слоями атмосферы.
Типы обсерваторий
Существуют специализированные обсерватории, которые работают по узкой научной программе: радиоастрономические, горные станции для наблюдений Солнца; некоторые обсерватории связаны с наблюдениями, проводимыми космонавтами с космических кораблей и орбитальных станций.
Большая часть инфракрасного и ультрафиолетового диапазона, а также рентгеновские и гамма-лучи космического происхождения недоступны для наблюдений с поверхности Земли. Чтобы изучать Вселенную в этих лучах, необходимо вынести наблюдательные приборы в космос. Ещё недавно внеатмосферная астрономия была недоступна. Теперь она превратилась в быстро развивающуюся отрасль науки. Результаты, полученные на космических телескопах, без малейшего преувеличения перевернули многие наши представления о Вселенной.
Современный космический телескоп - уникальный комплекс приборов, разрабатываемый и эксплуатируемый несколькими странами в течение многих лет. В наблюдениях на современных орбитальных обсерваториях принимают участие тысячи астрономов со всего мира.
На картинке изображен проект крупнейшего инфрактрасного оптического телескопа в Европейской южной обсерватории высотой 40 м.
Для успешной работы космической обсерватории требуются совместные усилия самых разных специалистов. Космические инженеры готовят телескоп к запуску, выводят его на орбиту, следят за обеспечением энергией всех приборов и их нормальным функционированием. Каждый объект может наблюдаться в течение нескольких часов, поэтому особенно важно удерживать ориентацию спутника, вращающегося вокруг Земли, в одном и том же направлении, чтобы ось телескопа оставалась нацеленной строго на объект.
Инфракрасные обсерватории
Для проведения инфракрасных наблюдений в космос приходится отправлять довольно большой груз: сам телескоп, устройства для обработки и передачи информации, охладитель, который должен уберечь ИК-приёмник от фонового излучения - инфракрасных квантов, испускаемых самим телескопом. Поэтому за всю историю космических полётов в космосе работало очень мало инфракрасных телескопов. Первая инфракрасная обсерватория была запущена в январе 1983 г. в рамках совместного американо-европейского проекта IRAS. В ноябре 1995 г. Европейским космическим агентством осуществлён запуск на околоземную орбиту инфракрасной обсерватории ISO. На ней стоит телескоп с таким же диаметром зеркала, как и на IRAS, но для регистрации излучения используются более чувствительные детекторы. Наблюдениям ISO доступен более широкий диапазон инфракрасного спектра. В настоящее время разрабатывается ещё несколько проектов космических инфракрасных телескопов, которые будут запущены в ближайшие годы.
Не обходятся без ИК-аппаратуры и межпланетные станции.
Ультрафиолетовые обсерватории
Ультрафиолетовое излучение Солнца и звёзд практически полностью поглощается озоновым слоем нашей атмосферы, поэтому УФ-кванты можно регистрировать только в верхних слоях атмосферы и за ее пределами.
Впервые ультрафиолетовый телескоп-рефлектор с диаметром зеркала (SO см и специальный ультрафиолетовый спектрометр выведены в космос на совместном американо-европейском спутнике «Коперник», запущенном в августе 1972 г. Наблюдения на нём проводились до 1981 г.
В настоящее время в России ведутся работы по подготовке запуска нового ультрафиолетового телескопа «Спектр-УФ» с диаметром зеркала 170 см. Крупный международный проект "Спектр-УФ" - "Всемирная космическая обсерватория" (ВКО-УФ) направлен на исследование Вселенной в недоступном для наблюдений с наземными инструментами ультрафиолетовом (УФ) участке электромагнитного спектра: 100-320 нм.
Проект возглавляется Россией, он включен в Федеральную космическую программу на 2006-2015 гг. В настоящее время в работе над проектом участвуют Россия, Испания, Германия и Украина. Казахстан и Индия также проявляют интерес к участию в проекте. Институт астрономии РАН - головная научная организация проекта. Головной организацией по ракетно-космическому комплексу является НПО им. С.А. Лавочкина.
В России создается основной инструмент обсерватории - космический телескоп с главным зеркалом диаметром 170 см. Телескоп будет оснащен спектрографами высокого и низкого разрешения, спектрографом с длинной щелью, а также камерами для построения высококачественных изображений в УФ и оптическом участках спектра.
По возможностям проект ВКО-УФ сравним с американским Космическим Телескопом Хаббла (КТХ) и даже превосходит его в спектроскопии.
ВКО-УФ откроет новые возможности для исследований планет, звездной, внегалактической астрофизики и космологии. Запуск обсерватории запланирован на 2016 год.
Рентгеновские обсерватории
Рентгеновские лучи доносят до нас информацию о мощных космических процессах, связанных с экстремальными физическими условиями. Высокая энергия рентгеновских и гамма-квантов позволяет регистрировать их «поштучно», с точным указанием времени регистрации. Детекторы рентгеновского излучения относительно легки в изготовлении и имеют небольшой вес. Поэтому они использовались для наблюдений в верхних слоях атмосферы и за её пределами с помощью высотных ракет ещё до первых запусков искусственных спутников Земли. Рентгеновские телескопы устанавливались на многих орбитальных станциях и межпланетных космических кораблях. Всего в околоземном пространстве побывало около сотни таких телескопов.
Гамма-обсерватории
Гамма-излучение тесно соседствует с рентгеновским, поэтому для его регистрации используют похожие методы. Очень часто на телескопах, запускаемых на околоземные орбиты, исследуют одновременно и рентгеновские, и гамма-источники. Гамма-лучи доносят до нас информацию о процессах, происходящих внутри атомных ядер, и о превращениях элементарных частиц в космосе.
Первые наблюдения космических гамма-источников были засекречены. В конце 60-х - начале 70-х гг. США запустили четыре военных спутника серии «Вела». Аппаратура этих спутников разрабатывалась для обнаружения всплесков жёсткого рентгеновского и гамма-излучения, возникающих во время ядерных взрывов. Однако оказалось, что большинство из зарегистрированных всплесков не связаны с военными испытаниями, а их источники расположены не на Земле, а в космосе. Так было открыто одно из самых загадочных явлений во Вселенной - гамма-вспышки, представляющие собой однократные мощные вспышки жёсткого излучения. Хотя первые космические гамма-вспышки были зафиксированы ещё в 1969 г., информацию о них опубликовали только четыре года спустя.
