Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Республики Башкортостан Туймазинский медицинский колледж Реферат на тему: Телескопы и обсерватории. Выполнил: Гиндуллин А.И. Студент 191 группы Специальность 32.02.01 Сестренское дело Проверила: Давлетшина А.Х. Туймазы 2023 Содержание: 1. Телескопы 1.1. Что такое телескоп? 1.2. Первый телескоп 1.3. Виды телескопов 1.4. Космические телескопы 2. Обсерватория 2.1. Первая обсерватория 2.2. Виды обсерваторий 3. Литература 1. Телескоп 1.1. Что такое телескоп? Телеско́п (от др.-греч. τῆλε [tele] «далеко» + σκοπέω [skopeo] «смотрю») — прибор (астрономический инструмент), с помощью которого можно наблюдать отдалённые объекты путём сбора электромагнитного излучения (например, видимого света). 1.2. Первый телескоп. Годом изобретения телескопа, а вернее зрительной трубы, считают 1607 год, когда голландский очковый мастер Иоанн Липперсгей продемонстрировал своё изобретение в Гааге. Тем не менее в выдаче патента ему было отказано в силу того, что и другие мастера, как Захарий Янсен из Мидделбурга и Якоб Метиус из Алкмара, уже обладали экземплярами подзорных труб, а последний вскоре после Липперсгея подал в Генеральные штаты (голландский парламент) запрос на патент. Позднейшее исследование показало, что, вероятно, подзорные трубы были известны ранее, ещё в 1605 году[4]. В «Дополнениях в Вителлию», опубликованных в 1604 г., Кеплер рассмотрел ход лучей в оптической системе, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Самые первые чертежи простейшего линзового телескопа (причём как однолинзового, так и двухлинзового) были обнаружены ещё в записях Леонардо да Винчи, датируемых 1509 годом. Сохранилась его запись: «Сделай стекла, чтобы смотреть на полную Луну» («Атлантический кодекс»). Первым, кто направил зрительную трубу в небо, превратив её в телескоп, и получил новые научные данные, стал Галилео Галилей. В 1609 году он создал свою первую зрительную трубу с трёхкратным увеличением. В том же году он построил телескоп с восьмикратным увеличением длиной около полуметра. Позже им был создан телескоп, дававший 32-кратное увеличение: длина телескопа была около метра, а диаметр объектива — 4,5 см. Это был очень несовершенный инструмент, обладавший всеми возможными аберрациями. Тем не менее, с его помощью Галилей сделал ряд открытий. Название «телескоп» предложил в 1611 году греческий математик Иоаннис Димисианос (Giovanni Demisiani - Джованни Демизиани) для одного из инструментов Галилея, показанного на загородном симпосии Академии деи Линчеи. Сам Галилей использовал для своих телескопов термин лат. perspicillum[5]. 1.3. Виды телескопов. Существуют телескопы для всех диапазонов электромагнитного излучения: ● ● ● ● оптические телескопы, радиотелескопы, рентгеновские телескопы, гамма-телескопы Оптический телескоп — телескоп, собирающий и фокусирующий электромагнитное излучение оптического диапазона. Его основные задачи увеличить блеск и видимый угловой размер[1] объекта, то есть увеличить количество света, приходящего от небесного тела (оптическое проницание) и дать возможность изучить мелкие детали наблюдаемого объекта (разрешающая способность). Увеличенное изображение изучаемого объекта наблюдается глазом или фотографируется. Основные параметры, которые определяют характеристики телескопа (оптическое разрешение и оптическое проницание) — диаметр (апертура) и фокусное расстояние объектива, а также фокусное расстояние и поле зрения окуляра. Радиотелеско́п — астрономический инструмент для приёма радиоизлучения небесных объектов (в Солнечной системе, Галактике и Метагалактике) и исследования их характеристик, таких как: координаты, пространственная структура, интенсивность излучения, спектр и поляризация[1]. По диапазону частот радиотелескоп занимает начальное положение среди астрономических инструментов для исследования электромагнитного излучения (более высокочастотными являются телескопы теплового, видимого, ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения). Радиотелескопы располагают, как правило, далеко от главных населённых пунктов, чтобы максимально уменьшить электромагнитные помехи от вещательных радиостанций, телевидения, радаров и других излучающих устройств. Размещение радиообсерватории в долине или низине ещё лучше защищает её от влияния техногенных электромагнитных шумов. Рентгеновский телескоп (англ. X-ray telescope, XRT) — телескоп, предназначенный для наблюдения удаленных объектов в рентгеновском спектре. Для работы таких телескопов обычно требуется поднять их над атмосферой Земли, непрозрачной для рентгеновских лучей. Поэтому телескопы размещают на высотных ракетах или на искусственных спутниках Земли. Гамма-телескоп (англ. Gamma-ray telescope) — телескоп, предназначенный для наблюдения удалённых объектов в спектре гамма-излучения. Гаммателескопы используются для поиска и исследования дискретных источников гамма-излучения, измерения энергетических спектров галактического и внегалактического диффузного гамма-излучения, исследования гаммавсплесков и природы тёмной материи. Различают космические гаммателескопы[⇨], детектирующие гамма-кванты непосредственно, и наземные черенковские телескопы[⇨], устанавливающие параметры гамма-квантов (такие как энергия и направление прихода) путём наблюдения за возмущениями, которые вызывают гамма-кванты в атмосфере. 1.4. Космические телескопы Земная атмосфера хорошо пропускает излучения в оптическом (0,3—0,6 мкм), ближнем инфракрасном (0,6—2 мкм) и радио (1 мм — 30 м) диапазонах. Однако с уменьшением длины волны прозрачность атмосферы сильно снижается, вследствие чего наблюдения в ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма диапазонах становятся возможными только из космоса. Исключением является регистрация гамма-излучения сверхвысоких энергий, для которого подходят методы астрофизики космических лучей: высокоэнергичные гамма-фотоны в атмосфере порождают вторичные электроны, которые регистрируются наземными установками по черенковскому свечению. Примером такой системы может служить телескоп CACTUS. В инфракрасном диапазоне также сильно поглощение в атмосфере, однако, в области 2-8 мкм имеется некоторое количество окон прозрачности (как и в миллиметровом диапазоне), в которых можно проводить наблюдения. Кроме того, поскольку большая часть линий поглощения в инфракрасном диапазоне принадлежит молекулам воды, инфракрасные наблюдения можно проводить в сухих районах Земли (разумеется, на тех длинах волн, где образуются окна прозрачности в связи с отсутствием воды). Примером такого размещения телескопа может служить Южнополярный телескоп, установленный на южном географическом полюсе, работающий в субмиллиметровом диапазоне. В оптическом диапазоне атмосфера прозрачна, однако из-за Рэлеевского рассеяния она по-разному пропускает свет разной частоты, что приводит к искажению спектра светил (спектр сдвигается в сторону красного). Кроме того, атмосфера всегда неоднородна, в ней постоянно существуют течения (ветры), что приводит к искажению изображения. Поэтому разрешение земных телескопов ограничено значением приблизительно в 1 угловую секунду, независимо от апертуры телескопа. Эту проблему можно частично решить применением адаптивной оптики, позволяющей сильно снизить влияние атмосферы на качество изображения, и поднятием телескопа на большую высоту, где атмосфера более разреженная — в горы, или в воздух на самолётах или стратосферных аэростатах. Но наилучшие результаты достигаются при размещении телескопов в космосе. Вне атмосферы искажения полностью отсутствуют, поэтому максимальное теоретическое разрешение телескопа определяется только дифракционным пределом: φ=λ/D (угловое разрешение в радианах равно отношению длины волны к диаметру апертуры). Например, теоретическая разрешающая способность космического телескопа с зеркалом диаметром 2.4 метра (как у телескопа Хаббл) на длине волны 555 нм составляет 0.05 угловой секунды (реальное разрешение Хаббла в два раза хуже — 0.1 секунды, но все равно на порядок выше, чем у земных телескопов). Вынос в космос позволяет поднять разрешение и у радиотелескопов, но по другой причине. Каждый радиотелескоп сам по себе обладает очень маленьким разрешением. Это объясняется тем, что длина радиоволн на несколько порядков больше, чем видимого света, поэтому дифракционный предел φ=λ/D намного больше, даже несмотря на то, что размер радиотелескопа тоже в десятки раз больше, чем у оптического. Например, при апертуре 100 метров (в мире существуют только два таких больших радиотелескопа) разрешающая способность на длине волны 21 см (линия нейтрального водорода) составляет всего 7 угловых минут, а на длине 3 см — 1 минута, что совершенно недостаточно для астрономических исследований (для сравнения, разрешающая способность невооружённого глаза 1 минута, видимый диаметр Луны — 30 минут). Однако, объединив два радиотелескопа в радиоинтерферометр, можно существенно повысить разрешение — если расстояние между двумя радиотелескопами (так называемая база радиоинтерферометра) равна L, то угловое разрешение определяется уже не формулой φ=λ/D, а φ=λ/L. Например при L=4200 км и λ=21 см максимальное разрешение составит около одной сотой угловой секунды. Однако, для земных телескопов максимальная база не может, очевидно, превышать диаметр Земли. Запустив один из телескопов в дальний космос, можно значительно увеличить базу, а следовательно, и разрешение. Например, разрешение космического телескопа Радиоастрон при работе совместно с земным радиотелескопом в режиме радиоинтерферометра (база 390 тыс. км) составит от 8 до 500 микросекунд дуги в зависимости от длины волны (1,2-92 см). (для сравнения — под углом 8 мкс виден объект размером 3 м на расстоянии Юпитера, или объект размером с Землю на расстоянии Альфа Центавра). 2. Обсерватория 2.1. Первая обсерватория Первой обсерваторией в современном смысле этого слова стал Александрийский мусейон, основанный в начале III века до н.э. при Птолемее Сотере по инициативе Деметрия Фалерского. Мусейон был религиозным, исследовательским, учебным и культурным центром эллинистической эпохи. В его состав входила и легендарная Александрийская библиотека, в которой, по некоторым сведениям, хранилось до 900 000 свитков. Именно в Александрийской обсерватории впервые начали применять высокоточные инструменты – такие, как гномоны и квадранты. А ученый Гиппарх изобрел основанную на принципе стереографической проекции астролябию. Обсерватории современного типа начали строить в Европе в XVII веке после того, как был изобретен телескоп. В 1667 году в Париже открылась большая государственная обсерватория. Наряду с инструментами древней астрономии здесь уже использовали большие телескопы-рефракторы. В 1675 году заработала Гринвичская королевская обсерватория в предместье Лондона. В 1692 году первую российскую обсерваторию основал в Холмогорах священник Афанасий Любимов. В 1701 году по указу Петра I была создана обсерватория при Навигацкой школе в Москве. Основанную в 1839 году Пулковскую обсерваторию оборудовали самыми совершенными инструментами, которые давали возможность получать результаты высокой точности. За это Пулковскую обсерваторию назвали астрономической столицей мира, и по сей день она остается главной среди двадцати российских обсерваторий. Древняя обсерватория 2.2. Виды обсерваторий. Обсерватории бывают различных типов: к примеру, астрономические, геофизические и вулканические. Астрономические обсерватории Астрономические обсерватории в основном делятся на четыре категории: космические, воздушные, наземные и подземные. Наземные обсерватории Наземные обсерватории, расположенные на поверхности Земли, используются для наблюдений в радио- и видимой части электромагнитного спектра. Современные астрономические наземные обсерватории обычно имеют один или несколько стационарно установленных телескопов, находящихся в куполах, защищающих хрупкие детали телескопов от повреждений. Купола телескопа имеют прорезь или другое отверстие в крыше, которое можно открывать во время наблюдения и закрывать, когда телескоп не используется. В большинстве случаев всю верхнюю часть купола телескопа можно повернуть, чтобы инструмент мог наблюдать различные участки ночного неба. Радиотелескопы обычно не имеют куполов. Большинство наземных оптических обсерваторий расположены далеко от крупных населенных пунктов, чтобы избежать эффектов светового загрязнения. Идеальные места для современных обсерваторий — это места с тёмным небом, большим процентом ясных ночей в году, сухим воздухом и на большой высоте относительно уровня моря. На больших высотах атмосфера Земли тоньше, что сводит к минимуму влияние атмосферной турбулентности и приводит к лучшему астрономическому «видению»[2]. Места, которые отвечают вышеуказанным критериям для современных обсерваторий, включают юго-запад США, Гавайи, Канарские острова, Анды и высокие горы в Мексике, такие как Сьерра-Негра[en][3]. Главные оптические обсерватории включают обсерваторию Мауна-Кеа и Национальную обсерваторию Китт-Пик в США, обсерваторию Роке-де-лос-Мучачос в Испании, а также Паранальскую обсерваторию и Межамериканскую обсерваторию Серро-Тололо в Чили. Специальное исследование, проведенное в 2009 году показало, что наилучшим местом для наземной обсерватории на Земле является Горный хребет А[en] — место в центральной части Восточной Антарктиды[4]. Это место обеспечивает наименьшее количество атмосферных возмущений и наилучшую видимость. Высотные астрономические обсерватории Начиная с середины XX века некоторые астрономические обсерватории были построены на очень больших высотах, свыше 4000-5000 метров. Самая большая и самая известная из них — обсерватория Мауна-Кеа, расположенная недалеко от вершины вулкана 4205 м на Гавайях. Астрофизическая обсерватория на хребте Чакалтая в Боливии, на высоте 5230 м была самой высотной постоянной астрономической обсерваторией в мире[5] со времени её строительства в 1940-х годах до 2009 года, когда её превзошла новая обсерватория Атакама[en] при Токийском университете. На ней установлен[6] оптико-инфракрасный телескоп на удалённой вершине горы высотой в 5640 м в пустыне Атакама в Чили. Космические обсерватории Космические обсерватории — это телескопы или другие инструменты, расположенные в космическом пространстве, многие из которых находятся на орбите вокруг Земли. Космические телескопы могут использоваться для наблюдения за астрономическими объектами на длинах волн электромагнитного спектра, которые не могут проникать в атмосферу Земли и, следовательно, их невозможно наблюдать с помощью наземных телескопов. Атмосфера Земли непрозрачна для ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения и частично непрозрачна для инфракрасного излучения, поэтому наблюдения в этих частях электромагнитного спектра лучше всего проводить из места, расположенного над атмосферой нашей планеты[7]. Ещё одно преимущество космических телескопов состоит в том, что из-за их расположения над атмосферой Земли снимки, сделанные ими не подвержены влиянию атмосферной турбулентности, мешающей наземным наблюдениям[8]. Поэтому угловое разрешение космических телескопов, таких как космический телескоп Хаббла, часто намного меньше, чем у наземных телескопов с аналогичной апертурой. Однако все эти преимущества имеют свою цену. Космические телескопы намного дороже, чем наземные телескопы. Космические телескопы из-за их расположения также чрезвычайно сложны в обслуживании. Космический телескоп Хаббла обслуживался космическим шаттлом, в то время как многие другие космические телескопы не обслуживаются вообще. Воздушные обсерватории Воздушные обсерватории имеют преимущество в высоте над наземными установками, что позволяет им находиться над большей частью атмосферы Земли. У них также есть преимущество перед космическими телескопами: инструменты можно развернуть, отремонтировать и обновить гораздо быстрее и дешевле. Воздушная обсерватория имени Койпера и стратосферная обсерватория для инфракрасной астрономии используют самолёты для наблюдений в инфракрасном диапазоне, который поглощается водяным паром в атмосфере. Высотные аэростаты для рентгеновской астрономии используются во многих странах. Вулканические обсерватории Вулканические обсерватории проводят наблюдения за вулканами, а также исследования, позволяющие понять потенциальные воздействия активного вулканизма. Среди наиболее известных — Гавайская вулканическая обсерватория и вулканическая обсерватория на Везувии. Мобильные вулканические обсерватории взаимодействуют с геологическая служба США по программе помощи при вулканических бедствиях, и могут быть развернуты при необходимости в зоне вулканической активности. Каждая вулканическая обсерватория имеет географическую зону ответственности, за которую она отвечает и в которой обсерватории поручено распространять прогнозы вулканической активности, анализировать потенциальные угрозы вулканической активности и сотрудничать с населением в рамках подготовки к извержению вулкана[9]. Имеются вулканические обсерватории на Камчатке, в Индонезии, в Японии и в других странах. Атмосферные обсерватории Атмосферные обсерватории используются для мониторинга газов в атмосфере, а также для метеорологических и геофизических наблюдений. Среди известных атмосферных обсерваторий — погодная обсерватория на Мауна-Лоа и геофизическая обсерватория имени Эрнста Кренкеля на архипелаге Земля Франца-Иосифа. Литература: https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Телескоп https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Обсерватория https://gge.ru/press-center/news/blizhe-k-zvezdam-kak-ustroenyobservatorii/#:~:text=Первой%20обсерваторией%20в%20современно м%20смысле,хранилось%20до%20900%20000%20свитков https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Рентгеновский_телескоп https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Оптический_телескоп https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Радиотелескоп https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Гамма-телескоп