какие телескопы используются для изучения солнца
Солнечные телескопы
23.11.2014 11:11 Рубрика: Обзоры
Солнечные телескопы используются для наблюдения за Солнцем. Эта яркая звезда освещает всю Солнечную систему, даря жизнь людям и растениям на планете Земля. Ежечасно происходят изменения в ее строении. Неоднократно учеными замечались вспышки и темные пятна, которые невозможно рассмотреть простым телескопом. Наблюдение за Солнцем становится увлекательнейшим процессом, который не оставляет равнодушным ни одного человека. Многие исследователи утверждают, что Солнце дышит, а его дыхание имеет различные стадии именуемые факелами и протуберанцами.
Главным преимуществом солнечных телескопов является минимизация полосы, через которую проходит свет. Данная особенность стала доступна благодаря трудам Фабри-Перо. Его разработка вложена в современные технические устройства, которые каждый может приобрести в магазине. Полученная картинка практически не отличается от аналогичных изображений, полученных от профессиональных телескопов в научных обсерваториях. Благодаря данной особенности любительское наблюдение за Солнцем вышло на новый уровень, который не уступает профессиональным исследованиям.
Солнечные телескопы являются полностью безопасными для человека. Они поддерживают высокую точность показаний. Их можно хранить в любом помещении, и они имеют большой период эксплуатации. Их надежность подтверждена многими довольными пользователями. При их строении используется стандартный окуляр, который равен 1,25». Эта особенность позволяет существенно увеличить варианты приближения желаемой картинки.
Телескопы имеют различные цены, но не слишком дороги при таком серьезном спектре возможностей. Тем более, имеются различные модификации, которые отличаются небольшой стоимостью. Они станут прекрасным средством в руках новичков и любителей астрономических исследований.
8 различных типов телескопов
Самый ранний известный телескоп в истории появился еще в начале 1600 года в Нидерландах и предположительно был изобретен голландским производителем очков Иоанном Липперсгеем. Однако название «телескоп» не существовало до 1611 года и было придумано греческим математиком Иоаннис Димисианос.
К 1610 году итальянский эрудит Галилео Галилей уже разработал свою собственную улучшенную версию телескопа, с помощью которой он позже обнаружил четыре галилеевых спутника. Затем, примерно в конце 1660-х годов, Иссак Ньютон сконструировал первый в истории телескоп-рефлектор, который теперь известен как ньютоновский рефлектор.
В течение следующих трехсот лет или около того телескопы будут работать только на видимом спектре света, ограничивая, таким образом, объем доступной информации. Такие телескопы обычно называют оптическими. Только в середине 1900-х годов были разработаны телескопы, способные работать в различных длинах электромагнитных спектров волн.
Не все телескопы расположены на земной поверхности. Да, это так. Ряд усовершенствованных телескопов находятся на орбите вокруг Земли в космосе. Эти космические телескопы собирают свет с длинами волн, которые частично или полностью блокированы земной атмосферой.
Наземные телескопы
1. Оптические телескопы
Оптические телескопы собирают свет видимой длины волны (видимой невооруженным глазом) электромагнитного спектра. Это самые старые и наиболее часто используемые телескопы в мире. Пожалуй, самой важной особенностью оптического телескопа является его светосила, которая намного выше, чем у человеческого глаза.
Оптические телескопы можно разделить на три большие категории; рефракторные, рефлекторные и катадиоптрические оптические конструкции. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы и имеет различное применение в астрономии.
Рефракционные телескопы
Несмотря на то, что сегодня в мире существует всего несколько преломляющих телескопов исследовательского класса, когда-то они пользовались широкой популярностью. С развитием технологии изготовления линз в конце 19 века преломляющие телескопы стали золотым стандартом в астрономических наблюдениях.
Отражающий телескоп
Отражающий телескоп или отражатель формирует изображение с помощью одного зеркала или, в некоторых случаях, группы зеркал. Первый в мире функциональный телескоп-отражатель был разработан Исааком Ньютоном в 1668 году как альтернатива «некорректному» преломлению.
Несмотря на то, что они до сих пор не могут дать «идеальное» изображение, рефлекторы используются почти во всех других исследовательских телескопах из-за их физических достоинств.
Катадиоптрические телескопы
2. Радиотелескопы
Большая миллиметровая матрица Atacama
Радиотелескопы анализируют астрономические объекты на радиочастотах. Другими словами, они обнаруживают сигналы на длинах радиоволн от удаленных астрономических объектов. Пожалуй, наиболее важным компонентом радиотелескопа является его антенна (тарелка), также известная как параболическая антенна.
Поскольку радиосигналы, которые мы получаем от большинства астрономических тел, слабые, радиотелескопам требуются большие антенны, чтобы собрать достаточно данных, чтобы астрономы могли проводить свои исследования. В некоторых случаях несколько радиотелескопов связаны друг с другом электронным способом, что значительно увеличивает область их поиска (радиоинтерферометрия).
Поскольку большинство радиочастот способно проникать в атмосферу Земли, в космических радиотелескопах нет необходимости. Однако потенциально они могут помочь наземным.
Некоторые из диапазонов частот, которые в настоящее время используются радиотелескопами: Радиолиния нейтрального водорода, 23 ГГц, 33 ГГц, 41 ГГц, 61 ГГц, 94 ГГц, 1406 МГц и 430 МГц.
Коммерческое использование этих частот запрещено во многих странах для выполнения радиоастрономических задач.
Радиоинтерферометрия
В радиоинтерферометрии радиосигналы, захваченные несколькими антеннами на большой площади, объединяются вместе, чтобы максимизировать общее разрешение. Эта техника была представлена еще в 1946 году.
3. Солнечные телескопы
Солнечные телескопы, ранее известные как фотогелиографы, специально разработаны для наблюдения за солнцем в ближнем инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах волн. В отличие от большинства других типов, солнечные телескопы могут работать только в дневное время и обычно располагаются на вершине высокой белой конструкции.
Солнечный телескоп МакМата-Пирса, расположенный в Аризоне (США), является крупнейшим телескопом такого типа. Голландский открытый телескоп и солнечный телескоп Даниэля К. Иноуэ являются хорошими примерами солнечных телескопов.
Космические телескопы
Космический телескоп Хаббла | Изображение предоставлено НАСА.
Все началось еще в начале 1920-х годов, когда физики Герман Оберт, Константин Циолковский и Роберт Годдард, три отца-основателя астронавтики, размышляли над идеей космического телескопа, который можно было бы отправить на орбиту Земли с помощью ракеты. Это было началом эры нового класса телескопов.
Затем в 1946 году астрофизик-теоретик Лайман Спитцер из Принстонского университета рассказал о преимуществах такого прибора и о том, как космический телескоп может полностью исключить из телескопических наблюдений атмосферную турбулентность Земли.
В отличие от наземных телескопов, космические телескопы предлагают более точные наблюдения, поскольку они свободны от какой-либо атмосферной турбулентности и радиационных искажений. Ниже представлены различные типы космических телескопов.
4. Инфракрасные телескопы
Художественная концепция космического телескопа «Спитцер» | Изображение предоставлено НАСА
Инфракрасная астрономия является важной отраслью современной астрофизики. Поскольку большая часть инфракрасного излучения блокируется атмосферой Земли (относительно небольшая длина волны может пробиться сквозь нее), многие инфракрасные телескопы находятся в космосе.
Инфракрасные телескопы способны обнаруживать удаленные астрономические объекты в пыльных районах космоса. Они также играют важнейшую роль в изучении раннего состояния Вселенной. Однако, в отличие от большинства других длин волн, наблюдение на инфракрасной частоте несколько затруднено, поскольку каждое горячее тело испускает инфракрасное излучение.
5. Ультрафиолетовые телескопы
Атмосфера нашей Земли блокирует попадание на Землю большей части вредной радиации. Сюда входят ультрафиолетовые лучи. По этой причине излучение в ультрафиолетовом диапазоне можно наблюдать только из космоса.
Ультрафиолетовая астрономия позволяет исследователям более внимательно изучать далекие звезды и галактики. Большинство звезд излучают излучение в ближнем инфракрасном или видимом диапазоне длин волн, поэтому в ультрафиолетовом свете они кажутся незначительными. Видны будут только те звезды, которые находятся либо на ранней, либо на поздней стадии эволюции и намного горячее. Фактически, каждый горячий астрономический объект излучает ультрафиолетовое излучение.
Известные ультрафиолетовые космические телескопы
Первым космическим телескопом, способным наблюдать УФ-спектр, была камера/спектрограф в дальнем ультрафиолете, которая была развернута на поверхности Луны миссией Аполлон-16 в 1972 году.
Спектроскопический исследователь дальнего УФ-диапазона НАСА или FUSE и Swift Gamma-Ray Burst Emission являются двумя наиболее яркими примерами ультрафиолетовых телескопов.
Изображение Крабовидной туманности на нескольких длинах волн | Изображение предоставлено НАСА.
6. Рентгеновские телескопы
Рентгеновские телескопы предназначены для изучения очень далеких объектов в рентгеновских частотах. Подобно ультрафиолетовым волнам, частоты рентгеновского излучения блокируются земной атмосферой, поэтому их можно изучать только с помощью космических телескопов.
Основным компонентом рентгеновского телескопа являются зеркала (фокусирующие или коллимирующие), которые собирают излучение и проецируют его на специализированные детекторы. Рентгеновские телескопы с фокусирующими зеркалами нуждаются в длинном фокусе, т.е. зеркала должны располагаться на расстоянии нескольких метров от детекторов.
Известные космические рентгеновские телескопы
С 1960-х годов в космос было выведено почти пятьдесят рентгеновских телескопов. Первый известный рентгеновский спутник UHURU (Ухуру) провел обширные исследования Лебедь X-1 (источник рентгеновского излучения в созвездии Лебедя) и других известных рентгеновских источников. Рентгеновская обсерватория НАСА Чандра, запущенная в 1999 году, стала прорывом в области рентгеновской астрономии.
Чандра в 100 раз более чувствительна к слабым рентгеновским лучам, чем любой другой телескоп до ее запуска. Это стало возможным только благодаря более высокому угловому разрешению ее зеркал. Другими примечательными рентгеновскими обсерваториями являются NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) и японский спутник Hitomi.
7. Микроволновые телескопы
Подобно рентгеновским лучам и ультрафиолетовому излучению, атмосфера Земли поглощает большую часть излучения на длине микроволновой волны, поэтому астрономам приходится полагаться на космические микроволновые обсерватории и телескопы для изучения космических микроволн.
Телескопы, установленные на WMAP NASA (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) и спутнике Planck ЕКА, возможно, единственные два действующих в настоящее время микроволновых телескопа космического базирования. Единственным известным космическим микроволновым телескопом был космический исследователь Cosmic background Explorer или COBE, который отключился в 1993 году.
8. Гамма-телескопы.
Однако их гораздо труднее наблюдать, чем рентгеновские волны. Фактически, на сегодняшний день не существует специализированного гамма-телескопа. Вместо этого астрономы используют вторичные средства для обнаружения потока гамма-лучей в небе, то есть черенковское излучение.
Хотя земная атмосфера действует как барьер для гамма-лучей, во многих случаях их можно наблюдать из нескольких наземных обсерваторий, включая HESS, HAWC и VERITAS.
Известные гамма-телескопы
В настоящее время существует только пять действующих космических телескопов, которые наблюдают за частотой гамма-излучения. Орбитальная обсерватория НАСА Swift, запущенная в 2004 году, обнаруживает загадочные гамма-всплески со всей Вселенной. Еще одна обсерватория NASA, Ферми, специально разработана для наблюдения высокоэнергетических вспышек пульсаров и черных дыр.
В то время как большинство космических спутников наблюдают или слушают только определенную длину волны, существует несколько многоволновых телескопов, которые могут собирать информацию из более чем одного участка электромагнитного спектра одновременно. Космический телескоп Хаббла является прекрасным примером таких телескопов. Он может наблюдать в ближнем инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах.
Какие телескопы используются для изучения солнца
Тесты по астрономии 10 класс. Тема: «Состав и строение Солнца»
Правильный вариант ответа отмечен знаком +
1. Чему равен возраст Солнца?
2. Какой из следующих элементов не входит в состав Солнца?
3. Дайте определение понятию «солнечная корона».
-А) Нижний слой солнечной атмосферы, толщиной 300-400 километров.
+Б) Верхний слой солнечной атмосферы, протяжённостью несколько миллионов километров.
-В) Внутренняя часть солнечной атмосферы, толщиной 2500 километров.
-Г) Активное образование в фотосфере Солнца.
4. Солнечная активность проявляется…
-А) вспышками, протуберанцами и бурями
-Б) протуберанцами, пятнами и магнитными бурями
-В) пятнами, вспышками и солнечными бурями
+Г) пятнами, вспышками и протуберанцами
5. Чему равна температура в фотосфере?
6. Укажите, какое из приведённых ниже утверждений является верным.
-А) Строение Солнца включает в себя: лучистую зону, ядро, фотосферу, хромосферу и сияния.
+Б) Солнечная активность имеет 11-летнюю цикличность.
-В) Хромосфера – это нижняя часть солнечной атмосферы, толщиной 1000 километров.
-Г) Радиус Солнца равен 20 радиусам Земли.
7. Чем сопровождаются вспышки?
-А) Магнитными полями.
-Б) Раскалёнными газами.
+В) Мощным ультрафиолетовым, рентгеновским и радиоизлучением.
8. На какой схеме изображено строение Солнца?
9. Перечислите основные химические элементы, входящие в состав Солнца.
-Б) кислород и водород.
-В) гелий и кислород.
тест 10. Дайте определение понятию «Полярные сияния».
-А) Свечение в верхнем слое атмосферы.
-Б) Свечение в гигантских облаках раскалённых газах Земли.
-В) Свечение в магнитных полях Земли.
+Г) Свечение атмосферы в полярных областях Земли.
11. Кто ввёл определение «Земное эхо солнечных бурь»?
-Б) Фалесом Милетским
-В) Иогнанном Кенлером
-Г) Александром Фридманом
12. Чему равна температура в хромосфере?
+Б) 100 тысяч градусов
13. Какие телескопы обычно используются для изучения Солнца?
+В) Башенные солнечные телескопы
-Г) Линзовые телескопы
14. Дайте определение понятию «магнитные бури».
+А) Кратковременные изменения магнитного поля Земли.
-Б) Свечение атмосферы в полярных областях Земли.
-В) Ухудшение или временное прекращение радиосвязи.
-Г) Увеличение гигантских облаков раскалённых газов.
15. Верно ли высказывание «Солнечные пятна находятся на Солнце постоянно.»
+Б) Да, а также в годы солнечной активности их размеры и количество значительно увеличиваются.
-Г) Нет, они появляются лишь в годы солнечной активности.
16. Какова причина возникновения вспышек на Солнце?
-Б) Возникновение ультрафиолетового свечения.
-В) Увеличение магнитных полей.
+Г) Изменение магнитных полей, приводящее к внезапному сжатию вещества хромосферы. Происходит нечто подобное взрыву, образуется направленный поток быстрых заряженных частиц и космических лучей.
17. Назовите имя человека, который обнаружил и описал линии поглощения в спектре Солнца.
+Б) Йозеф Фраунгофер
-Г) Александр Фридман
18. Чему равняется плотность солнечного ядра?
19. Какое явление изображено на картинке ниже?
тест-20. Чему равняется толщина фотосферы?
+В) 300-400 километров
-Г) 1000-1500 километров
21. Дайте определение понятию «Конвективная зона».
-А) Нижний слой солнечной атмосферы, толщиной 300-400 километров.
+Б) Зона переноса энергии циркулирующими потоками газа.
-В) Зона переноса энергии излучением. В результате поглощения квантов и их переизлучения энергия выносится наружу.
-Г) Верхний слой солнечной атмосферы, протяжённостью несколько миллионов километров.
22. Укажите верное определение понятия «Солнечная активность».
+А) Совокупность явлений, периодически возникающих в атмосфере Солнца под действием магнитных полей.
-Б) Яркие свечения в хромосфере Солнца.
-В) Отталкивание сближающихся протонов.
-Г) Возникновение активных образований в фотосфере Солнца.
23. Чему равна температура солнечного ядра?
+Б) 15,5 млн. градусов
24. Укажите верную длительность процесса вспышки на Солнце.
-Б) от нескольких часов до нескольких дней
+Г) от нескольких минут до нескольких часов
Памятка астроному.
Как выбрать телескоп
«Эльдоблог» рассказывает, как выбрать телескоп для наблюдения за планетами Солнечной системы и звездами.
Виды телескопов
Рефракторы
Телескопы-рефракторы похожи на подзорные трубы и работают аналогично. Передняя линза, которую называют объективом, собирает и фокусирует попадающий на неё свет. Преломляясь через несколько слоёв оптического стекла, лучи направляются в глазную линзу — окуляр.
Обычные рефракторы подходят для наблюдений за Луной и изучения далёких объектов на поверхности Земли. Если думаете, какой телескоп выбрать для наблюдения за Марсом и Венерой, тогда берите ахроматическую модель с вогнутой и выпуклой линзами. Для изучения дальних планет Солнечной системы понадобится апохроматический рефрактор с двумя выпуклыми и одной вогнутой линзами для естественных пропорций изображения.
Какой телескоп выбрать начинающему астроному? Однозначно бюджетные рефракторы от 2000 рублей. Внутрь герметичной конструкции не попадает атмосферный воздух, поэтому качество изображения не зависит от температуры и погоды. Но рефракторы с большим увеличением крупные — у них длиннее труба и шире объектив. Поэтому из квартиры получится наблюдать только за ближайшими планетами и спутниками — у любительских телескопов степень увеличения — 100-150 крат.
Рефлекторы
В телескопе-рефлекторе свет направлен на дно трубы, где находится большое фокусирующее зеркало — главное, или первичное, которое заменяет объектив. Собирая лучи, оно подаёт их к зеркалу поменьше — вторичному, заменяющему окуляр. Далее свет проходит через оптическую трубку, расположенную вверху, и формирует картинку с помощью линзы.
Как выбрать телескоп для наблюдений? Ориентируйтесь на принцип его построения. В классическом рефлекторе Ньютона качество изображения сравнимо с рефрактором, но габариты оптической трубы вдвое меньше. С телескопом Кассегрена вы получите большое увеличение при компактных размерах прибора. Рефлектор Ричи-Кретьена дает очень чёткую картинку при большом увеличении.
Если хотите выбрать телескоп для дома, тогда рефлектор — отличный вариант. Он компактный и лёгкий. Однако на природе картинка искажается при высокой влажности и колебаниях температуры, и требует сложного ухода. Их периодически нужно разбирать, чтобы чистить и полировать зеркала. Стоимость таких моделей начинается от 7000 рублей.
Катадиоптрические телескопы
Внешне похожи на рефлекторы, но в передней кромке трубы находится линза — корректор. Она устраняет искажения ещё до того, как свет попадёт на главное зеркало.
Чтобы знать, как выбрать хороший телескоп, нужно обратить внимание на конструкцию линзы-корректора. Выпуклая в схеме Шмидта-Кассегрена дает широкое поле зрения, необходимое для обзора звёздного неба. Вогнутая линза в телескопах Максутова-Кассегрена отвечает за лучшую детализацию при узком поле зрения и большом увеличении.
Какой телескоп выбрать для наблюдения за далёкими и тусклыми объектами для профессионалов? Телескопы с катадиоптрической схемой дают хорошую картинку при компактных размерах, но их легче повредить при транспортировке. Они менее чувствительны к погоде, но и стоят от 40 000 рублей.
Максимальное увеличение
Разделите фокусное расстояние объектива (главного зеркала) на фокусное расстояние окуляра (вторичного зеркала) и получите максимальное увеличение телескопа. Эти показатели есть в паспорте прибора. Например, телескоп с 200-миллиметровым объективом и 10-миллиметровым окуляром даёт 20-кратное увеличение.
Какой лучше выбрать телескоп?
Эффективное увеличение
С ним вы получаете детализированную картинку, чтобы наблюдать тусклые объекты, отражающие мало света — астероиды, кометы, некоторые спутники планет. Если вы ищете телескоп, как правильно выбрать эффективное увеличение — самый важный вопрос. Этот показатель зависит от апертуры —диаметра передней линзы или главного зеркала телескопа.
Чтобы узнать минимальное эффективное увеличение, нужно разделить апертуру на 6, максимальное — умножить на 2. Например, если диаметр зеркала — 100 мм, то минимальное увеличение — 30 крат, максимальное — 200 крат. Тогда вы получите чёткую картинку с реалистичными цветами, иначе нужно заменить линзы или зеркала.
Светосила
Показывает, с какой яркостью небесных тел может работать телескоп. Если вы изучаете телескопы для любителей астрономии, как выбрать подходящую модель, зависит от относительного отверстия оптики. Этот показатель равен отношению апертуры к фокусному расстоянию объектива или главного зеркала. Например, при диаметре объектива 200 мм и фокусном расстоянии 1000 мм вы получите относительное отверстие 200/1000=1/5.
Телескопы отличаются по светосиле:
Монтировка телескопа
Это подставка для оптической трубы.
Альт-азимутальная
Похожа на штатив фотоаппарата с шарнирной головкой. Позволяет поворачивать телескоп по вертикали и горизонтали. Она простая, компактная и бюджетная — стоимость треножника с монтировкой от 2000 рублей.
Но настраивать её сложнее — нужно учитывать направление вращения Земли и географические координаты, чтобы удерживать объект в поле зрения. Если не знаете, как выбрать телескоп для начинающих, присмотритесь к азимутальной монтировке.
Экваториальная
Конструкция регулируется параллельно и перпендикулярно оси вращения Земли, что упрощает настройку. Такая монтировка идеально подходит для опытных астрономов и любителей астрофотографии.
Но она дороже — стоимость штатива начинается от 5000 рублей. Разбирать её самостоятельно запрещено — при повторной сборке монтировку придётся калибровать в специальной мастерской.
Моторизованная
Если вы ищете телескоп ребёнку, какой выбрать тип монтировки — важный вопрос. Штатив с автоматическим наведением наводит объектив без ручной настройки. В комплекте может быть пульт или USB-кабель. В первом случае придётся искать номер объекта в каталоге, во втором — найти звезду или планету по названию.
Искатель
Если вы хотите знать, как выбрать телескоп для ребёнка, присмотритесь к механизму Red Dot, который помогает навести объектив в нужную точку неба. Он не даёт увеличения, но позволяет быстро фокусироваться на поверхности Луны и ближайших планет. Для профессиональных наблюдений нужен оптический искатель — миниатюрный телескоп, который даёт увеличение 3–5 крат.
Комплектация телескопа
Окуляр Гюйгенса подходит для наблюдения за ближайшими планетами из-за малого уровня искажений или изучения поверхности Солнца. Внутри нет клея, который мог бы рассеивать яркий свет.
Линза Барлоу увеличивает кратность приближения, например в 1,5, 2 или 3 раза.
Светофильтры устраняют помехи, вызванные влиянием атмосферы и отражающими свойствами поверхности. Если вам интересно, как выбрать телескоп для любителя, в комплекте должны быть фильтры для Луны, Марса и Венеры. Опытным астрономам пригодятся аксессуары для изучения Солнца, Меркурия, Юпитера и Сатурна.
Адаптер для фотоаппарата или смартфона позволяет делать фотографии при помощи имеющегося у вас оборудования.
Механизм тонких движений на монтировке передвигает объектив на доли миллиметра, чтобы следить за движением звезды, спутника или астероида.
Полочка для аксессуаров на штативе удержит сменную оптику, смартфон и карту звёздного неба.
Для хранения и транспортировки может использоваться мягкий чехол или жёсткий тубус. Первый вариант дешевле (от 500 рублей), второй — надёжнее.
Вооружившись знанием о том, как выбрать телескоп, вы скоро сможете найти на ночном небе все планеты Солнечной системы и ближайшие звёзды. В «Эльдорадо» вы найдете телескопы Celestron, Bresser и Levenhuk.