ĎALEKOHĽADY na bežné astronomické pozorovania

Παρουσίαση με θέμα: "ĎALEKOHĽADY na bežné astronomické pozorovania"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ĎALEKOHĽADY na bežné astronomické pozorovania
Astronomický krúžok AKB

2 Obsah Čo používali naši predchodcovia História ďalekohľadov
Typy ďalekohľadov Typy montáží Optické chyby Niekoľko vzťahov Ďalekohľady „mimo rozsah“

3 Čo používali naši predchodcovia
Gnómon (5. tisícročie p.n.l.) výška Slnka sklon ekliptiky k rovníku, čas slnovratu a rovnodennosti, dĺžka roku vznik slnečných hodín (Egypt, 3. tisícročie p.n.l.)

4 Čo používali naši predchodcovia
Stonehenge (3. tisícročie p.n.l.) poloha Slnka, Mesiaca, kalendár

5 Od pozorovania k vysvetleniu
Čo používali naši predchodcovia Od pozorovania k vysvetleniu Číňania: prvé výpočty (Hi, Ho) Babylončania: teórie pohybu Slnka a Mesiaca Mezopotámia: pravidelné astronomické pozorovacie služby (presnosť 0,1°) Gréci (6. stor. p.n.l.): prechod od pozorovania javov k pokusom o ich systematický a vedecký výklad Eratostenes z Kyrény (276 – 194 p.n.l.)

6 Čo používali naši predchodcovia
Astroláb Apollónius z Pergé (262 – 190 p.n.l.) Prvé astroláby: tri sústredene usporiadané kruhy v rovine ekliptiky v rovine zemského rovníka Otáča sa okolo polárnej osi. V strede sa nachádzala Zem / Slnko okrem základných kruhov pridané aj dôležité rovnobežky. Ich nastavením sa dala vypočítať zemepisná šírka a čas, ako aj východ, západ Slnka, Mesiaca, planét a niektorých významných hviezd.

7 Armilárna sféra (sférický astroláb)
Čo používali naši predchodcovia Armilárna sféra (sférický astroláb) Eratostenes z Kyrény Pomocou číselníkov sa dali určiť západy a východy jasných hviezd, Slnka a Mesiaca. Používala sa až do 17.storočia. - poloha nebeských telies

8 Čo používali naši predchodcovia
Oktant John Hadley navigácia Sextant John Campbell výška nebeských telies (uhol elevácie nebeského objektu nad horizontom), uhol medzi námermi dvoch bodov

9 História ďalekohľadov
je optický prístroj na pozorovanie vzdialených objektov - ďalekohľad zbiera elektromagnetické žiarenie prichádzajúce z objektov veľkou plochou a lámaním a odrážaním žiarenia vytvára jeho obraz. prvý ďalekohľad zostrojil v roku 1608 holandský optik Hans Lippershey na základe jeho poznatkov o rok neskôr Galileo Galilei skonštruoval prvý astronomický ďalekohľad – refraktor Johannes Kepler, skonštruoval ďalekohľad obsahujúci dve spojky prvý zrkadlový ďalekohľad, reflektor, zostrojil Isaac Newton

10 Prvý šošovkový ďalekohľad
História ďalekohľadov Prvý šošovkový ďalekohľad - mesiace planét aberácia svetla hviezd nutácia Korónograf - umelý mesiac v ohnisku Slnečný spektrograf - Optická mriežka Pasážnik holandský výrobca okuliarov - pozorovanie prechodov hviezd poludníkom

11 LIPPERSHEY V r.1608 objavil princíp ďalekohľadu, opísal ho ako „kukátko“ Jeho ďalekohľad mal ako objektív spojku a ako okulár rozptylku. =refraktor GALILEI 1609 – dozvedá sa o existencii ďalekohľadu – konštruuje vlastný. Ako prvý využíva ďalekohľad na astronomické pozorovanie Vďaka nemu pozoruje: Mesiac Supernovu objaví slnečné škvrny štyri Jupiterove mesiace Potvrdzuje Koperníkovu teóriu

12 História ďalekohľadov
Johannes Kepler ( ) Venoval sa, okrem iného, aj astronómii, matematike a fyzike Ako prvý vysvetlil, ako funguje ďalekohľad. 1611 – skonštruoval ďalekohľad, v ktorom rozptylku nahradil spojnou šošovkou. Obraz bol síce obrátený, ale ostrejší. Vypracoval tiež prvé náuky o lome svetla; vysvetlil, ako funguje ľudské oko a tiež predložil teóriu o priestorovom videní obidvoma očami.

13 História ďalekohľadov
Isaac Newton 1668 – vytvára úplne nový typ ďalekohľadu: namiesto šošovky v objektíve umiestňuje na koniec tubusu parabolické zrkadlo. V hornej polovici tubusu bolo pod 45° uhlom umiestnené malé zrkadielko, ktoré sústredené lúče odrážalo do okuláru na boku ďalekohľadu. Do Newtonovho ďalekohľadu sa teda nepozeráme zozadu, ale z boku. = reflektory

14 História ďalekohľadov
Laurent Cassegrain Vyrobený vo Francúzsku roku 1671 Má taktiež parabolické zrkadlo na konci tubusu, ale s dierou uprostred. Lúče odrazené od zrkadla mieria na malé zrkadielko v tvare obrátenej paraboly, ktoré je umiestnené uprostred hornej časti tubusu. Odtiaľ sa zväzok lúčov odráža späť a dierou v hlavnom zrkadle prechádza k okuláru.

15 typy ďalekohľadov Základné delenie Podľa fyzikálneho princípu :
- refraktor ( využíva lom svetla na šošovke) - reflektor ( využíva odraz svetla na zakrivenom zrkadle) Podľa použitia: - monokulár, binokulár ( prenosný prístroj) - teleskop (veľký stacionárny zrkadlový prístroj používaný v astro.)

16 typy ďalekohľadov Galileiho refraktor
Prechod lúčov Galileovým refraktorom. Obraz je vzpriamený Tento druh ďalekohľadu ako okulár využíva rozptylku (dutú šošovku). Objektívom je spojka, ktorá má veľkú ohniskovú vzdialenosť (f). Obrazové ohnisko objektívu takéhoto ďalekohľadu splýva s obrazovým ohniskom okuláru. Tento druh ďalekohľadu sa dnes už nepoužíva v astronómii, používa sa len ako divadelný ďalekohľad.

17 typy ďalekohľadov Keplerov refraktor
Keplerov refraktor ako okulár využíva spojku (vypuklú šošovku). Obidve šošovky, objektív aj okulár) majú spoločnú optickú os. Má veľkú ohniskovú vzdialenosť (f) objektívu, pričom, ohnisková vzdialenosť okuláru je malá. Pozorovaný obraz je prevrátený, no zväčšenie a zorné pole sú väčšie ako pri Galileovom ďalekohľade. Všetky dnešné astronomické ďalekohľady sú Keplerove ďalekohľady, preto sa pre tento druh ďalekohľadu používa aj názov hvezdársky ďalekohľad.

18 typy ďalekohľadov Základné reflektory zrkadlový ďalekohľad
je ďalekohľad, ktorý vytvára obraz v ohnisku pomocou zrkadla. Toto zrkadlo môže byť guľové alebo parabolické, pričom výhoda parabolického zrkadla je, že nemá guľovú vadu.

19 typy ďalekohľadov Základné reflektory Newton Cassegrain

20 typy ďalekohľadov Základné reflektory

21 typy ďalekohľadov Katadioptrické ďalekohľady
Katadioptrické ďalekohľady /kombinované šošovkovo-zrkadlové/. Najčastejšie kombinácie: Schmidt-Cassegrain / Schmidt-Newton Maksutov-Cassegrain Kombináciou zrkadlového ďalekohľadu a  korekčnej šošovky v prednej časti tubusu ďalekohľadu sa dá docieliť vyššia optická kvalita ďalekohľadu /rozlíšenie/ a takisto sa zabráni vznikaniu turbulencií /vzdušného prúdenia/ a vnikaniu prachu a špiny. Maksutov

22 typy MONtáží

23 typy ďalekohľadov Výhody a nevýhody
Reflektory majú lepšie optické vlastnosti. Ich hlavným komponentom je parabolické zrkadlo s čo najväčšou plochou, ktoré sústreďuje svetlo do okulára. Najstarším a najjednoduchším typom je Newtonov ďalekohľad. Refraktory sú šošovkové ďalekohľady, ktoré väčšina ľudí považuje za jediný možný typ ďalekohľadu. V najjednoduchšej forme sú výrobne jednoduchšie, ale s princípu majú viac optických problémov. Vo všeobecnosti sa dá povedať že najkvalitnejším ďalekohľadom čo sa týka optickej kvality je šošovkový ďalekohľad. Optickej kvalite šošovkových ďalekohľadov sa približujú katadioptrické ďalekohľady. Zrkadlové ďalekohľady sú v tomto porovnaní na konci. šošovkový teleskop s určitým priemerom objektívu je lepší ako zrkadlový teleskop s rovnakým priemerom zrkadla v porovnateľnej cenovej úrovni, sa rozhodujete medzi zrkadlovým 114mm a 60mm šošovkovým teleskopom. Potom je optická kvalita jednoznačne na strane 114mm zrkadlového teleskopu.

24 Optické chyby Achromatická sústava ? Otvorová vada spojky
Otvorová vada rozptylky Farebná vada šošoviek Kóma Guľová chyba Sférické alebo parabolické zrkadlá kreslia bezchybne len v tesnom okolí svojej optickej osi. Ak máte zrkadlový teleskop, správna kolimácia má zásadný vplyv na kvalitu obrazu Ohnisková diferencia

25 Optické chyby Prečo katadioptre?
Straty svetla u optickej sústavy bez antireflexných vrstiev: Počet rozhraní  2  4  6  8  10 Množstvo svetla, ktoré sa zúčastní zobrazenia (%) 90,2 81,4 73,5 66,3 59,9 Rozptýlené svetlo (%) 0,2 1,2 2,5 4,0 5,6 Straty svetla u optickej sústavy s antireflexnými vrstvami: Počet rozhraní  2  4  6  8  10 Množstvo svetla, ktoré sa zúčastní zobrazenia (%) 98 96,1 94,1 92,3 90,4 Rozptýlené svetlo (%) 0,01 0,06 0,14 0,25 0,39

26 Niekoľko vzťahov z = f1/f2 s = d/f1 z – zväčšenie s – svetelnosť
f1 – ohnisková vzdialenosť objektívu f2 – ohnisková vzdialenosť okuláru d – priemer objektívu Svetelnosť teleskopu je hlavný parameter určujúci vhodnosť použitia teleskopu. objekty s veľkou svetelnosťou (planéty, Mesiac; hviezdy, hviezdokopy a galaxie s veľkou svetelnosťou) objekty s malou svetelnosťou (hmloviny; galaxie, hviezdokopy a hviezdy s malou svetelnosťou) teleskopy s veľkou svet. (1:1 až 1:5) - vhodné na pozorovanie objektov s malou svet. teleskopy s malou svet. (1:10 až 1:15) sú vhodné na pozorovanie objektov s veľkou svet. Rozlišovacia schopnosť Pozorovaný svietiaci bod, napr. hviezda sa nezobrazí ani dokonalým objektívom ako bod, ale ako malý krúžok uhlového rozmeru ð=114/D, kde D je priemer objektívu v mm. Zväčšovaním priemeru objektívu sa teda zlepšuje rozlišovacia schopnosť ďalekohľadu.

27 príslušenstvo

28 Elektromagnetické spektrum

29 Základy astrofyziky Joseph von Fraunhofer (Nemecko)
Ďalekohľad + spektrograf r. 1814: tmavých čiar v spektre Slnka – Fraunhoferove čiary (pozoroval ich už v roku 1802 angličan Wollaston) Johann Karl Friedrich Zöllner (Nemecko) vizuálny hviezdny fotometer – určenie zdanlivej jasnosti hviezd

30 Rádioastronómia Karl Guthe Jansky (USA) Grote Reber (USA)
detekcia rádiového šumu oblohy Grote Reber (USA) - 1936 prvý rádiový „ďalekohľad“ s pohyblivou anténou (λ = 60 cm) 1942 prvá rádiová mapa galaxie - ďalšie objavy rádioastronómie: štruktúra galaxie, kvazary, pulzary

31 Hubblov ďalekohľad konštruovaný od 70. rokov
1990 obežná dráha (Discovery) viditeľné svetlo, infračervená oblasť, spektrograf, prístroj na zisťovanie polôh hviezd zrkadlo 2,4 m, rozlišovacia schopnosť 0,1” 618 km, km/h, 96 min - 2002 nové slnečné panely a kamera – 10-krát lepšia pozorovacia schopnosť (Columbia) komunikácia prostredníctvom siete družíc

32 Giganti Rádioteleskop v Arecibe (Portoriko) od 1974
kráter vo vápencovom pohorí zorný uhol 20° priemer 305 m λ = 3 cm až 6 m (50 MHz – 10 GHz) 900 t plošina, 12 héliovo chladených antén

33 Giganti Rádioteleskop v Green Bank (USA) od r. 2000
110 x 100 m anténa (najväčší pohyblivý teleskop sveta) 7300 ton ofsetové zrkadlo vyše dvoch tisíc samostatných panelov, ovládaných systémom adaptívnej optiky

34 Giganti Rádioteleskop v Effelsbergu (Nemecko) od r. 1972 100 m anténa
2300 elementov, systém adaptívnej optiky sekundárne ohnisko – väčšie množstvo detektorov pracujúcich súčasne

35 Giganti Rádioteleskop na vrchu Pastuchov (Kaukaz, Rusko) od r. 1976
najväčší jednozrkadlový ďalekohľad (605 cm, 42 t)

36 Giganti Keckov ďalekohľad (Hawai, USA) 1993 Keck I, 2000 Keck II
pracujú v tandeme s adaptívnou optikou 4194 m nad morom – najvyššie na svete (možnosť detekcie infračerveného a mikrovlnného žiarenia) 36 segmetov tvoriacich 10 m zrkadlo

37 Infračervená astronómia
chladné objekty vesmíru, teplota nižšia ako 3000°C, detekcia prachoplynových mračien, nutnosť chladiť prístroje (až na teplotu blízku absolútnej nule) IRAS (InfraRed Astronomical Satellite) 1983 prvý snímok jadra našej galaxie

38 ISO (InfraRed Space Observatory)
možnosť chemickej analýzy zistenie, že vesmír obsahuje oveľa viac vody SOFIA (Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy) 2004 upravený Boeing 747 - lacnejšie a možnosť použitia väčších prístrojov

39 Ultrafialová astronómia
najhorúcejšie objekty na oblohe, teplota nad 10000°C SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) 1995 sníma slnečnú ultrafialovú korónu

40 Röntgenová astronómia
hviezdne atmosféry (milióny °C), zbytky supernov, účinky čiernych dier (špirálovito klesajúci plyn) ROSAT (Röntgen Satellite) 1990 pracoval aj v extrémne krátkej ultrafialovej oblasti považovaný za priekopníka röntgénovej astronómie

41 XMM (X-ray Multi Mirror Telescope) (NEWTON)
2000 70 cm zrkadlo väčšia citlivosť ako AXAF AXAF (Advanced X-ray Astrophysics Facility) (CHANDRA) 1999 detailnejšie snímky ako XMM

42 Gama astronómia CGRO (Compton Gamma Ray Observatory) (COMPTON)
nepriama detekcia (kvôli vlnovej dĺžke), gama žiarenie je produkované rádioaktívnym rozpadom, anihiláciou hmoty a antihmoty, či kolízie dvoch pulzarov CGRO (Compton Gamma Ray Observatory) (COMPTON) 1991 až 2000 17 ton – najväčší gama fotóny prejdú cez volfrámové platne a elektrónovo-pozitrónové páry sú detekované prístrojmi v mnohovrstvových iskrových komorách

43 INTEGRAL (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory)
spektroskopický prieskum gama žiarenia zároveň sníma dosvit v röntgenovej a viditeľnej oblasti

44 Ďakujem za pozornosť