dalekohled -Telescope

100palcový (2,54 m) Hookerův odrazný dalekohled na observatoři Mount Wilson poblíž Los Angeles v USA, který Edwin Hubble používá k měření rudého posuvu galaxií a objevování obecné expanze vesmíru.

Dalekohled je optický přístroj využívající čočky, zakřivená zrcadla nebo jejich kombinaci k pozorování vzdálených objektů nebo různých zařízení sloužících k pozorování vzdálených objektů jejich emisí, absorpce nebo odrazu elektromagnetického záření. První známé praktické dalekohledy byly refrakční dalekohledy se skleněnými čočkami a byly vynalezeny v Nizozemsku na počátku 17. století. Byly použity jak pro pozemské aplikace, tak pro astronomii .

Odrazný dalekohled , který používá zrcadla ke shromažďování a zaostřování světla, byl vynalezen během několika desetiletí od prvního refrakčního dalekohledu. Ve 20. století bylo vynalezeno mnoho nových typů dalekohledů, včetně radioteleskopů ve 30. letech a infračervených dalekohledů v 60. letech 20. století. Slovo teleskop nyní označuje širokou škálu přístrojů schopných detekovat různé oblasti elektromagnetického spektra a v některých případech i jiné typy detektorů.

Etymologie

Slovo dalekohled zavedl v roce 1611 řecký matematik Giovanni Demisiani pro jeden z nástrojů Galilea Galileiho prezentovaný na banketu v Accademia dei Lincei . V Hvězdném poslu Galileo použil latinský termín perspicillum . Kořen slova je ze starořeckého τῆλε, z romanizovaného tele 'daleko' a σκοπεῖν, skopein 'dívat se nebo vidět'; τηλεσκόπος, teleskopos 'dalekozraký'.

Dějiny

Dalekohled ze 17. století

Nejstarší existující záznam o dalekohledu byl patent z roku 1608 předložený vládě v Nizozemsku výrobcem brýlí z Middelburgu Hansem Lipperheyem na refrakční dalekohled . Skutečný vynálezce je neznámý, ale zpráva o něm se rozšířila po Evropě. Galileo o tom slyšel a v roce 1609 sestrojil svou vlastní verzi a provedl svá teleskopická pozorování nebeských objektů.

Myšlenka, že objektiv nebo prvek shromažďující světlo by mohl být zrcadlem místo čočky, byla zkoumána brzy po vynálezu refrakčního dalekohledu. Potenciální výhody použití parabolických zrcadel — redukce sférické aberace a žádná chromatická aberace — vedly k mnoha navrhovaným designům a několika pokusům postavit odrazové dalekohledy . V roce 1668 sestrojil Isaac Newton první praktický odrazový dalekohled s designem, který nyní nese jeho jméno, Newtonův reflektor .

Vynález achromatické čočky v roce 1733 částečně korigoval barevné aberace přítomné v jednoduché čočce a umožnil konstrukci kratších, funkčnějších refrakčních dalekohledů. Odrazové dalekohledy, i když nebyly omezeny barevnými problémy pozorovanými v refraktorech, byly brzděny používáním rychle se matujících kovových zrcadel používaných během 18. a počátku 19. století – problém byl zmírněn zavedením skleněných zrcadel se stříbrným povlakem v roce 1857 a hliníkem. zrcadla v roce 1932. Maximální fyzický limit velikosti pro refrakční dalekohledy je asi 1 metr (39 palců), což diktuje, že velká většina velkých optických výzkumných dalekohledů postavených od přelomu 20. století byly reflektory. Největší odrazové dalekohledy mají v současnosti objektivy větší než 10 metrů (33 stop) a probíhají práce na několika 30-40m konstrukcích.

20. století také vidělo vývoj dalekohledů, které pracovaly v širokém rozsahu vlnových délek od rádia k gama-paprsky . První účelový radioteleskop byl uveden do provozu v roce 1937. Od té doby bylo vyvinuto velké množství složitých astronomických přístrojů.

Ve vesmíru

Vzhledem k tomu, že atmosféra je pro většinu elektromagnetického spektra neprůhledná, lze z povrchu Země pozorovat pouze několik pásů. Tato pásma jsou viditelná – blízké infračervené a část spektra rádiových vln. Z tohoto důvodu neexistují žádné rentgenové nebo daleké infračervené pozemské dalekohledy, protože tyto musí být pozorovány z oběžné dráhy. I když je vlnová délka pozorovatelná ze země, stále může být výhodné umístit dalekohled na satelit kvůli problémům, jako jsou mraky, astronomické vidění a světelné znečištění .

Nevýhody vypuštění vesmírného dalekohledu zahrnují cenu, velikost, udržovatelnost a upgradovatelnost.

Podle elektromagnetického spektra

Šest pohledů na Krabí mlhovinu při různých vlnových délkách světla

Název "dalekohled" zahrnuje širokou škálu přístrojů. Většina detekuje elektromagnetické záření , ale existují velké rozdíly v tom, jak musí astronomové shromažďovat světlo (elektromagnetické záření) v různých frekvenčních pásmech.

Jak se vlnové délky prodlužují, je snazší používat anténní technologii k interakci s elektromagnetickým zářením (ačkoli je možné vyrobit velmi malou anténu). Blízké infračervené záření lze shromažďovat podobně jako viditelné světlo, avšak ve vzdáleném infračerveném a submilimetrovém rozsahu mohou dalekohledy fungovat spíše jako radioteleskop. Například James Clerk Maxwell Telescope pozoruje od vlnových délek od 3 μm (0,003 mm) do 2000 μm (2 mm), ale používá parabolickou hliníkovou anténu. Na druhé straně Spitzerův vesmírný dalekohled , který pozoruje od asi 3 μm (0,003 mm) do 180 μm (0,18 mm), používá zrcadlo (odraznou optiku). Také pomocí odrazné optiky může Hubbleův vesmírný dalekohled s Wide Field Camera 3 pozorovat ve frekvenčním rozsahu od asi 0,2 μm (0,0002 mm) do 1,7 μm (0,0017 mm) (od ultrafialového po infračervené světlo).

U fotonů kratších vlnových délek s vyššími frekvencemi se používá optika s dopadajícím pohledem, spíše než plně odrazná optika. Dalekohledy jako TRACE a SOHO používají speciální zrcadla k odrážení extrémního ultrafialového záření , čímž vytvářejí vyšší rozlišení a jasnější snímky, než je jinak možné. Větší clona neznamená jen to, že se zachytí více světla, ale také umožňuje jemnější úhlové rozlišení.

Dalekohledy mohou být také klasifikovány podle umístění: pozemní dalekohled, vesmírný dalekohled nebo létající dalekohled . Mohou být také klasifikovány podle toho, zda jsou provozovány profesionálními astronomy nebo amatérskými astronomy . Vozidlo nebo stálý areál obsahující jeden nebo více dalekohledů nebo jiných přístrojů se nazývá observatoř .

Rádio a submilimetr

Tři radioteleskopy patřící k Atacama Large Millimeter Array

Radioteleskopy jsou směrové rádiové antény , které obvykle využívají velkou anténu ke sběru rádiových vln. Misky jsou někdy konstruovány z vodivého drátěného pletiva, jehož otvory jsou menší než pozorovaná vlnová délka .

Na rozdíl od optického dalekohledu, který vytváří zvětšený obraz oblasti pozorované oblohy, tradiční mísa radioteleskopu obsahuje jediný přijímač a zaznamenává jediný časově proměnný signál charakteristický pro pozorovanou oblast; tento signál může být vzorkován na různých frekvencích. V některých novějších designech radioteleskopu obsahuje jedna mísa řadu několika přijímačů; toto je známé jako pole ohniskové roviny .

Shromažďováním a korelací signálů současně přijímaných několika parabolami lze vypočítat obrazy s vysokým rozlišením. Taková pole s více parabolami jsou známá jako astronomické interferometry a tato technika se nazývá syntéza apertury . „Virtuální“ apertury těchto polí mají podobnou velikost jako vzdálenost mezi dalekohledy. Od roku 2005 je velikost záznamového pole mnohonásobně větší než průměr Země – pomocí vesmírných dalekohledů s interferometrií s velmi dlouhou základní linií (VLBI), jako je japonská HALCA (Vysoce pokročilá laboratoř pro komunikace a astronomii) VSOP (VLBI Space Program observatoře) satelit.

Syntéza apertury je nyní také aplikována na optické dalekohledy pomocí optických interferometrů (soustavy optických dalekohledů) a aperturní maskovací interferometrie u jednoduchých odrazných dalekohledů.

Radioteleskopy se také používají ke sběru mikrovlnného záření , které má tu výhodu, že může projít atmosférou a mezihvězdnými plynovými a prachovými mračny.

Některé radioteleskopy jako Allen Telescope Array používají programy jako SETI a Arecibo Observatory k hledání mimozemského života.

Infračervený

Viditelné světlo

Jeden ze čtyř pomocných dalekohledů patří do pole Very Large Telescope

Optický dalekohled shromažďuje a zaměřuje světlo převážně z viditelné části elektromagnetického spektra. Optické dalekohledy zvětšují zdánlivou úhlovou velikost vzdálených objektů a také jejich zdánlivou jasnost . Aby bylo možné obraz pozorovat, fotografovat, studovat a posílat do počítače, dalekohledy pracují tak, že využívají jeden nebo více zakřivených optických prvků, obvykle vyrobených ze skleněných čoček a/nebo zrcadel , ke shromažďování světla a dalšího elektromagnetického záření, aby toto světlo nebo záření do ohniska. Optické dalekohledy se používají pro astronomii a v mnoha neastronomických přístrojích, včetně: teodolitů (včetně transitů ), zaměřovacích dalekohledů , monokulárů , dalekohledů , čoček fotoaparátů a dalekohledů . Existují tři hlavní optické typy:

• Refrakční dalekohled , který používá čočky k vytvoření obrazu.
• Odrazový dalekohled , který využívá uspořádání zrcadel k vytvoření obrazu.
• Katadioptrický dalekohled , který používá zrcadla kombinovaná s čočkami k vytvoření obrazu.

Fresnelův zobrazovač je navrhovaný ultralehký design pro vesmírný dalekohled, který používá Fresnelovu čočku k zaostření světla.

Kromě těchto základních optických typů existuje mnoho podtypů různého optického designu klasifikovaného podle úkolu, který vykonávají, jako jsou astrografy , hledači komet a sluneční dalekohledy .

Ultrafialový

Většina ultrafialového světla je absorbována zemskou atmosférou, takže pozorování na těchto vlnových délkách musí být prováděno z horních vrstev atmosféry nebo z vesmíru.

rentgen

Rentgenové zaostřovací zrcadlo dalekohledu Hitomi , sestávající z více než dvou set soustředných hliníkových plášťů

Rentgenové záření je mnohem těžší sbírat a zaostřovat než elektromagnetické záření delších vlnových délek. Rentgenové dalekohledy mohou používat rentgenovou optiku , jako jsou teleskopy Wolter složené z prstencových „pohledových“ zrcadel vyrobených z těžkých kovů , která jsou schopna odrážet paprsky jen o několik stupňů . Zrcadla jsou obvykle úsekem rotované paraboly a hyperboly nebo elipsy . V roce 1952 Hans Wolter nastínil 3 způsoby, jak lze dalekohled postavit pouze s použitím tohoto druhu zrcadla. Příklady vesmírných observatoří používajících tento typ dalekohledu jsou Einsteinova observatoř , ROSAT a rentgenová observatoř Chandra . V roce 2012 byl vypuštěn rentgenový dalekohled NuSTAR , který využívá optiku Wolterova dalekohledu na konci dlouhého rozmístitelného stožáru, aby umožnil energii fotonů 79 keV.

Gama záření

Compton Gamma Ray Observatory vypuštěná na oběžnou dráhu raketoplánem v roce 1991

Vysokoenergetické rentgenové a gama dalekohledy se zcela vyhýbají zaostřování a používají masky s kódovanou aperturou : vzory stínu, které maska ​​vytváří, lze rekonstruovat do podoby obrazu.

Rentgenové a gama dalekohledy se obvykle instalují na vysoko letící balóny nebo družice obíhající Zemi , protože zemská atmosféra je pro tuto část elektromagnetického spektra neprůhledná. Příkladem tohoto typu dalekohledu je Fermiho gama kosmický dalekohled , který byl vypuštěn v červnu 2008.

Detekce gama paprsků s velmi vysokou energií, s kratší vlnovou délkou a vyšší frekvencí než běžné gama záření, vyžaduje další specializaci. Příkladem tohoto typu observatoře je pozemní dalekohled VERITAS .

Objev v roce 2012 může umožnit zaostřování gama dalekohledů. Při energiích fotonů vyšších než 700 keV se index lomu začíná opět zvyšovat.

Seznamy dalekohledů

Viz také

Reference

Další čtení

• Elliott, Robert S. (1966), Electromagnetics , McGraw-Hill
• King, Henry C. (1979). Historie dalekohledu . H. Spencer Jones. New York: Dover Publications. ISBN 0-486-23893-8. OCLC  6025190 .
• Pasachoff, Jay M. (1981). Současná astronomie (2. vyd.). Philadelphia: Saunders College Pub. ISBN 0-03-057861-2. OCLC  7734917 .
• Rashed, Roshdi; Morelon, Régis (1996), Encyklopedie dějin arabské vědy , sv. 1 & 3, Routledge , ISBN 978-0-415-12410-2
• Sabra, AI; Hogendijk, JP (2003). Podnik vědy v islámu: Nové perspektivy . MIT Stiskněte . s. 85–118. ISBN 978-0-262-19482-2.
• Wade, Nicholas J.; Finger, Stanley (2001), "Oko jako optický nástroj: od camery obscury k Helmholtzově perspektivě", Perception , 30 (10): 1157–1177, doi : 10.1068/p3210 , PMID  11721819 , S2579  818
• Watson, Fred (2007). Hvězdář : život a doba dalekohledu . Crows Nest, NSW: Allen & Unwin. ISBN 978-1-74176-392-8. OCLC  173996168 .

externí odkazy

• Galileo do Gamma Cephei – Historie dalekohledu
• Projekt Galileo – dalekohled od Al Van Heldena
• „První dalekohledy“. Část exponátu z Cosmic Journey: A History of Scientific Cosmology od American Institute of Physics
• Taylor, Harold Dennis; Gill, David (1911). "Dalekohled"  . Encyklopedie Britannica . sv. 26 (11. vydání). s. 557–573.
• Mimo optiku: Jiné druhy dalekohledů
• Gray, Meghan; Merrifield, Michael (2009). "Průměr dalekohledu" . Šedesát symbolů . Brady Haran z University of Nottingham .