Bernhard Schmidt - Bernhard Schmidt

Bernhard Schmidt

Bernhard Woldemar Schmidt (11. dubna [ OS 30. března] 1879, Nargen - 1. prosince 1935, Hamburk ) byl estonský optik . V roce 1930 vynalezl Schmidtův dalekohled, který korigoval optické chyby sférické aberace , kómy a astigmatismu, a umožnil tak poprvé konstrukci velmi velkých širokoúhlých reflexních kamer s krátkou dobou expozice pro astronomický výzkum.

Dětství

Schmidt byl synem Carla Constantina a Marie Helene Christine ( rozené Rosen) Schmidtové. Narodil se a vyrůstal na ostrově Nargen (Naissaar), mimo pobřeží Revalu (Tallinn), Estonsku , pak část ruské říše . Obyvatelé tohoto ostrova, hlavně estonští Švédi , mluvili obecně švédsky nebo estonsky , ale rodina Schmidtů také německy . Bernhard byl nejstarší ze šesti dětí, tří chlapců (z nichž jeden zemřel v dětství) a tří dívek.

Naissaar byl malý venkovský ostrov, jehož populace se živila hlavně rybolovem a pilotováním lodí do přístavu Reval. Se svým mladším bratrem Augustem Fredrikem se Bernhard Schmidt účastnil mnoha dětských dobrodružství na ostrově. Byl to nesmírně zvídavý, vynalézavý a nápaditý mladý člověk a dospělý. Například, když byl mladý, postavil si svůj vlastní fotoaparát ze zakoupeného objektivu a starých měchýřů koncertu a podařilo se mu vyfotografovat své místní okolí a různé členy rodiny a dokonce prodal některé své fotografie. Také ho fascinovala noční obloha a souhvězdí.

Jedna nehoda se ukázala jako tragická a poznamenalo Schmidta po zbytek jeho života. Když mu bylo 15 let, experimentoval s střelným prachem . Sbalil železnou trubku s náplní, ale omylem s pojistkou explodovala trubka a ztratil palec a ukazováček pravé ruky. Navzdory pokusům jeho matky vyčistit a obvazovat rány, chirurgové v Tallinnu později amputovali celou ruku. Zdá se, že tato událost prohloubila jeho rezervu a introspekci, vlastnosti, které jeho současníci v pozdějším životě dobře zaznamenali.

Mládí

I přes svou ztrátu Schmidt brzy znovu experimentoval a vymýšlel. Také pořídil více fotografií a stal se zběhlým v jejich vývoji a tisku. V roce 1895 se přestěhoval do Tallinnu a po určitou dobu pracoval na retušování fotografií. Později pracoval pro Volta Electrical Motor Works a stal se zručným v přípravě. V roce 1901 odešel do Göteborgu , ve Švédsku , ke studiu na Chalmers University of Technology , ale brzy nato přešel na University of Mittweida v království Saska podporovat jeho vzdělání.

Dospělost

Během tohoto období se jeho zájem o astronomii a optiku zvýšil. V Mittweidě doufal, že bude studovat u dr. Karla Strehla, významného optického teoretika. Strehl však nedávno odešel. Schmidt postupně našel své pravé povolání, jmenovitě broušení a leštění vysoce přesné optiky pro astronomické aplikace. Zdá se, že začal brousit zrcadla někdy kolem roku 1901, a poté začal prodávat některé své výrobky amatérským astronomům. V březnu 1904 dosáhl ve svém novém úsilí tak velkého pokroku, že po ukončení studia byl brzy v kontaktu s profesionály z hlavních německých observatoří. Jeho podnikání rychle začalo, když si významní astronomové jako Hermann Carl Vogel a Karl Schwarzschild uvědomili dokonalost Schmidtových zrcadel pro svůj výzkum.

Mittweida let

V letech 1904 až 1914 vzkvétalo Schmidtovo podnikání a v Německu získal nesmírnou reputaci. Nejen, že vyrobil některá z nejobtížnějších a nejpřesnějších zrcadel, která se do té doby pokoušela, ale byl pověřen korekcí a zdokonalením čoček původně dodávaných slavnými optickými domy, například 50 cm Steinheilův vizuální refraktor v Postupimské astrofyzikální observatoři. Jak jeho podnikání rostlo, najal několik asistentů, z nichž dva zanechali cenné zprávy o Schmidtových pracovních metodách. Schmidt také koupil automobil, tehdy vzácný luxus, a zaměstnal kamaráda jako šoféra. Pomocí horizontálního zrcadla s dlouhým ohniskem a rovinného coelostatu, oba z vlastní výroby, pořídil působivé fotografie Slunce, Měsíce a hlavních planet. Když si vezmeme v úvahu, že většinu výroby provedl doslova jen jednou rukou, je těžké nezůstat nad Schmidtovou dovedností.

První světová válka ukončila boom. Schmidt byl zatčen jako nepřítel-mimozemšťan, protože Estonsko patřilo k Ruské říši , a byl poslán na asi šest měsíců do internačního tábora. Po propuštění zůstal pod policejní kontrolou a část jeho podezřele vypadajícího astronomického vybavení byla zabavena. Pokusil se pokračovat ve svém podnikání, ale jak se válka táhla a obrátila se k porážce Německa, ekonomika se stala ponurým a vědci neměli peníze na astronomii. Situace se po válce nezlepšila kvůli politickým nepokojům v Německu a nutnosti platit válečné reparace. Inflace se v roce 1923 vymkla kontrole a mnoho lidí přišlo o celé úspory. V polovině dvacátých let byl Schmidtův podnik zničen a musel své zbylé vybavení zlikvidovat jako haraburdí.

Bergedorf

Schmidt Museum v Hamburku , Bergedorf

Od roku 1916 byl Schmidt v kontaktu s profesorem Richardem Schorrem , ředitelem hamburské observatoře , zařízení nacházejícího se mimo Hamburk na venkově poblíž vesnice Bergedorf . Schorr se začal zajímat o Schmidtovo horizontální zrcadlo a coelostatický dalekohled a nařídil, aby byl postaven jeden pro jeho observatoř. Po válce, kdy se Schmidtova hospodářská situace stávala stále obtížnější, začal Schmidt dělat předehry Schorrovi k nějaké práci ve observatoři. Schorr měl co nabídnout: Schmidt mohl přijít do Bergedorfu a ubytovat se zdarma; na horizontálním dalekohledu bylo třeba provést opravy, za které by mu byl vyplacen malý poplatek. To bylo v roce 1926. Schmidt na čas nepřijal. Na svém kontě měl řadu patentů, z nichž jeden zahrnoval použití větrné vrtule k pohánění lodí vpřed. Schmidt doufal, že tento vynález promění v něco ziskového. Také se vrátil do Estonska na rodinnou návštěvu a průzkum možností v optice, protože Estonsko se po první světové válce stalo samostatnou republikou .

Z těchto snah nevycházelo nic a do roku 1927 byly Schmidtovy vyhlídky tak špatné, že Schorrovu nabídku přijal. Začal zřídit dílnu v suterénu hlavní budovy služeb na observatoři a opravovat horizontální dalekohled. V letech 1927 a 1929 se Schmidt účastnil dvou expedic za účelem zatmění slunce, které uskutečnila hamburská observatoř, první do severního Švédska a druhá na Filipíny . To bylo během tohoto druhého výletu, který Schmidt oznámil svému společníkovi, astronomovi Walterovi Baadeovi , nejdůležitějšímu vynálezu Schmidtova života, skutečně vynálezu, který revoluci v astronomii a optickém designu ve druhé polovině 20. století, konkrétně jeho širokoúhlému reflexnímu Fotoaparát.

Kamera Schmidt

Astronomové dlouho toužili po způsobu, jak rychle vyfotografovat velké pruhy oblohy za účelem průzkumu viditelného obsahu vesmíru a vidění struktur ve velkém měřítku. Obyčejné dalekohledy až do Schmidtovy doby ukazovaly úzké zorné pole, obvykle o průměru 1 nebo 2 stupně. Průzkum celé oblohy pomocí takových dalekohledů vyžadoval enormní investici času a zdrojů po celá léta a (kvůli úzkým pohledům) měl tendenci chybět ve velkých strukturách. Bylo možné vidět velké řádky s malými objektivy fotoaparátu, ale slabé (a tudíž vzdálené) předměty by zůstaly neviditelné. Co bylo potřeba, byly kamery s velkou clonou, které měly široká pole dobrých zobrazovacích vlastností („definice“) a rychlé ohniskové poměry ke snížení expozičních časů.

Jediné širokoúhlé dalekohledy s velkou aperturou před Schmidtem byly bohužel obyčejné odrážející dalekohledy s krátkým ohniskovým poměrem (asi f / 3) a tyto představovaly obrázky, které, i když byly ostré uprostřed jejich zorných polí, rychle ztratily svoji definici mimo polní střed. Hvězdné obrazy byly nafouklé a ve tvaru komety, přičemž hlava „komety“ směřovala do středu fotografického pole. Toto nadýmání vyplývá hlavně z optických aberací (tj. Chyb) nazývaných „kóma“ a „astigmatismus“. Před Schmidtem nebylo možné postavit velký, rychlý reflektorový dalekohled, který nebyl těmito chybami sužován.

Schmidt si toho byl dobře vědom a během konce 20. let 20. století uvažoval o možných řešeních. Podle Baadea již opustil alespoň jedno řešení, když nakonec narazil na svůj konečný design, který zahrnoval nový, skutečně odvážný odklon od tradičních optických návrhů. Schmidt si uvědomil, že použitím velkého sféricky tvarovaného zrcadla (místo normálního paraboloidního zrcadla reflektorového dalekohledu) a menší aperturované clony umístěné ve středu zakřivení zrcadla může při mrtvici eliminovat koma a astigmatismus. Zůstala by mu však sférická aberace, která je stejně škodlivá pro ostrost obrazu.

Schmidt si uvědomil, že může eliminovat sférickou aberaci umístěním tenké, velmi slabě zakřivené asférické čočky (nyní nazývané „ Schmidtova korekční deska “) do stejného středu zakřivení jako aperturovaná clona. Tato asférická čočka má složitou křivku, která je konvexní poblíž svého středu a konkávní poblíž svého obvodu, což vytváří opačnou sférickou aberaci sférického zrcadla, s nímž je spárováno, a ruší tak sférickou aberaci zrcadla. Tímto způsobem, velmi úhledně a jednoduše, mohl sestrojit velkou kameru f / 1,75 nebo ještě rychlejší, která by poskytovala ostré obrazy přes pole o průměru více než 15 stupňů, což by umožnilo zobrazovat velké pruhy oblohy s krátkými expozicemi ( v řádu několika minut oproti hodině nebo více s konvenčním reflektorem). Jeho první kamera měla clonu o průměru asi 360 mm nebo 14,5 "a ohniskový poměr f / 1,75. Nyní je umístěna v muzeu v hamburské observatoři . Schmidtova kombinace různých optických prvků (speciální zrcadlo, clona na konkrétním místě a „korekční destička“) do jednoduchého katadioptrického systému, založeného na úvahách z prvních principů, bylo vytváření epochy. Zejména „korekční deska“ byla jako něco, co nikdy nebylo v designu dalekohledu vidět. v následujících desetiletích se objevila záplava nových katadioptrických vzorů.

Minulé roky

Schmidt postavil svůj první „Schmidtspiegel“ (který se stal známým jako Schmidtova kamera) v roce 1930, což byl průlom, který vyvolal senzaci po celém světě. K výrobě obtížné „korekční desky“ použil velmi chytrou metodu (tzv. Metodu „vakuové pánve“), takže systém poskytoval vynikající snímky. Vakuová mísa zahrnovala opatrné deformování paralelní skleněné desky pod částečným vakuem do mírné prohnuté křivky a poté leštění ploché křivky naplocho. Po uvolnění vakua by objektiv vyskočil zpět do „Schmidtova tvaru“ potřebného pro fotoaparát. Nikdo nikdy předtím takto nevytvořil objektiv.

Schmidt publikoval krátký popis (v němčině ) svého vynálezu v odborných publikacích a nabídl stavbu svých kamer pro profesionální observatoře. Bohužel jeho reklama byla příliš malá a jeho design byl příliš nový. Vynález se navíc shodoval se začátkem Velké hospodářské krize . Žádný rozkaz nepřišel a do konce svého života zůstával závislý na Schorrovi a Bergedorfovi kvůli skromnému příjmu z příležitostných zaměstnání. V roce 1934 vyrobil větší kameru a přebruskoval také 60 cm fotografický refraktor Bergedorf-Steinheil.

Schmidt onemocněl na konci listopadu 1935 poté, co služební cestu do Leidenu v Nizozemsku . Navzdory pokusům o léčbu zemřel 1. prosince 1935 v Hamburku ve věku 56 let. Pitva prokázala, že trpí plicní infekcí.

Osobní život a dědictví

2m Schmidtova kamera (dalekohled Alfred-Jensch na observatoři Karla Schwarzschilda v Tautenburgu v Německu ).

Schmidt se neoženil a neměl žádné děti. Brzy po jeho smrti, díky obhajobě Waltera Baade, když dorazil na observatoř Mount Wilson ve Spojených státech, se Schmidtův dalekohled ujal myšlenky. V roce 1936 byl vyroben 18 "Schmidt a poté o dvanáct let později byl na observatoři Mount Palomar postaven slavný 48" (122 cm) dalekohled Samuela Oschina Schmidtův dalekohled . Tento poslední dalekohled vytvořil záplavu nových pozorování a informací. To nepochybně prokázalo brilantnost Schmidtova konceptu.

Následně v Bergedorfu v roce 1955 byl zasvěcen velký, dobře postavený Schmidt. Dvoumetrový Schmidtův dalekohled observatoře Karla Schwarzschilda byl postaven později a zůstává největší Schmidtovou kamerou na světě, ačkoli od té doby byly vyrobeny technologicky vyspělejší verze. Bergedorf Schmidt byl přesunut do observatoře Calar Alto v roce 1976.

Bernhard Schmidt je také protagonistou biografického románu Vastutuulelaev: Bernhard Schmidti romaan ( Plachtění proti větru: román Bernharda Schmidta ) estonského autora Jaana Krossa .

Viz také

Reference

Další čtení

  • Dufner, Barbara (2002). „Den Himmel Fest im Blick, Eine wissenschaftliche Biografie über den Astro-Optiker Bernhard Schmidt“ . Recenze knihy . Stuttgart. Bibcode : 2005JHA .... 36..118O .
  • Bernard Schmidt, „Ein lichtstarkes komafreies Spiegelsystem,“ Central-Zeitung für Optik und Mechanik 52.2 (1931), s. 25–26; také v Mitteilungen der Hamburger Sternwarte v Bergedorfu 36,7 (1932), s. 15–17.
  • Erik Schmidt (syn Augusta Fredrika Schmidta a synovec Bernharda Schmidta), Optické iluze, Životní příběh Bernharda Schmidta, velkého hvězdného optika dvacátého století (Estonsko, 1995).
  • Jaan Kross, Plachtění proti větru: Román Bernharda Schmidta , Northwestern University Press, 2012, s. 348.
  • Richard Schorr, „Bernhard Schmidt †,“ Astronomische Nachrichten 258 (1936), pl. 45–48.
  • Schramm, Jochen (1996). „Sterne über Hamburg, Die Geschichte der Astronomie in Hamburg“ . Hamburg.
  • Arthur Arno Wachmann, „Das Leben des Optikers Bernhard Schmidt,“ Sterne und Weltraum (1962/2), s. 28–32.
  • Arthur Arno Wachmann, „Ze života B. Schmidta“, Sky & Telescope (S&T), listopad 1955, s. 4–9

externí odkazy