Расширяя границы Вселенной: История астрономии в задачах - Гусев Евгений Иванович - Страница 29

2.7. Кроме Солнца на дневном небе невооружённым глазом видны два ночных светила — Луна и Венера.

2.8. Звёздные карты представляют собой проекцию участка сферы на плоскость, а потому масштаб не может быть одинаковым по всей карте. На звёздных глобусах масштаб по всей поверхности одинаков, но небо представлено с точки зрения внешнего наблюдателя, чего в принципе не может быть.

2.9. Из‑за небольшого радиуса купола планетария его небесная сфера выглядит правильно только из той точки в центре зала, где установлен проекционный аппарат планетарий. Для большинства зрителей зенит оказывается смещённым к точке севера. А при наблюдении реальной небесной сферы в её центре всегда находится сам наблюдатель.

2.10. Доисторические обсерватории — Стоунхендж в Англии (рис. 1), Зорац-Кар в Армении (рис. 2) и др. — имели визиры из массивных камней, расположенные на горизонтальной поверхности, что позволяло, например, определять моменты равноденствий и солнцестояний.

К решению задачи 2.10. 1) Стоунхендж в Англии (реконструкция). 2) Мегалитический памятник Зорац-Кар в 250 км к юго — востоку от Еревана, датируемый II тысячелетием до н. э. В переводе с армянского «Зорац-Кар» означает «Каменное войско».

Разумеется, никаких куполов эти сооружения не имели. Вплоть до начала XVII в. на обсерваториях проводились только астрометрические наблюдения при помощи различных угломерных инструментов (квадранты, армиллярные сферы, астролябии, скафисы и т. п.), состоящих обычно из системы диоптров с измерительными дугами. В тёплых странах они располагались на открытых площадках (рис. 3 и 4), но в Северной Европе меридианные инструменты сооружались в закрытых помещениях, больше похожих на дворцы и замки, чем на современные астрономические башни с куполами. Примерами могут служить обсерватория «Ураниборг» на острове Вен (рис. 5), принадлежавшая Тихо Браге, и павильон Оле Рёмера (1644–1710), датского астронома,

К решению задачи 2.10. 3) и 4) Эклиптическая армилла и секстант, установленные в 1674 г. в древней Пекинской обсерватории (1279 г.).

К решению задачи 2.10. 5) Обсерватория Тихо Браге «Ураниборг» на острове Вен.

впервые измерившего скорость света (рис. 6). До сих пор меридианные инструменты устанавливают в павильонах без поворотного купола, а лишь с раздвижной щелью.

Одним из первых подвижный купол стал применять польский астроном Ян Гевелий (1611–1687), хотя для своих астрометрических наблюдений он использовал классический секстант без телескопа (рис. 7). Первые небольшие телескопы легко переносились и не требовали специальной башни. Совершенствование телескопа и возрастание его увеличения сделало ветер большой помехой для наблюдений (телескоп дрожал) и требовало постройки башен, однако в XVII и XVIII веках телескопы порой были столь длинны, что их невозможно было спрятать под купол. Появление компактных телескопов с ахроматическими объективами сделало возможной постройку специальных павильонов для наблюдений.

В современных обсерваториях конструкции башен для оптических телескопов чрезвычайно разнообразны: они имеют полусферические

К решению задачи 2.10. 6) Наблюдает О. Рёмер.

К решению задачи 2.10. 7) Подвижный павильон Яна Гевелия — прообраз поворотного купола современной башни телескопа.

либо гранёные купола, откатывающиеся крыши, мягкие навесы и т. п. Рефлекторы радиотелескопов в большинстве случаев не имеют защиты от атмосферных осадков и ветра. Нейтринные обсерватории представляют собой сложные неподвижные технические сооружения, помещённые в глубоких шахтах.

2.11. Телескоп системы Галилея, с отрицательным окуляром, совершенно подобен обычному телеобъективу: он способен строить изображение далёкого объекта на экране, расположенном за окуляром. Вы можете проверить это с помощью театрального бинокля, имеющего ту же оптическую схему, что и телескоп Галилея. Окуляр должен находиться перед фокальной плоскостью объектива, но его следует выдвинуть настолько, чтобы мнимый фокус окуляра оказался ближе к экрану, чем фокус объектива. В этом случае на экране вы получите изображение объекта. Поэтому Галилею вовсе не обязательно было смотреть глазом на Солнце: он мог изучать его поверхность путём проекции изображения на белый экран, как это до сих пор делают астрономы.

2.12. Для параксиальных лучей, обычно используемых в астрономических приборах, упомянутая форма закона преломления даёт при расчётах хорошие результаты.

2.13. Этим недостатком однолинзовых объективов была их хроматическая аберрация. Поиск Ньютоном формы объективов для рефракторов, свободных от хроматической аберрации, привёл его к открытию зависимости показателя преломления от длины волны.

2.14. В то время не умели делать сложных ахроматических объективов, а чтобы простой однолинзовый объектив давал неокрашенное изображение, его фокусное расстояние должно быть очень большим. С таким телескопом легко было получить большое увеличение, но управлять им было очень сложно. В дальнейшем, когда научились изготавливать ахроматические объективы, телескопы стали существенно более компактными.

2.15. Телескоп — рефрактор с диаметром объектива более 1 метра практически невозможно изготовить: во — первых, трудно отлить столь крупный диск оптически идеального стекла; во — вторых, чем больше диаметр линзы, тем она толще, и тем больше поглощение света; в — третьих, каждое прохождение света через оптическую поверхность линзы приводит к потере 4–6% энергии. А у объектива рефрактора четыре таких поверхности.

Кроме того, тяжёлая линза деформируется собственным весом, и созданное ей изображение портится. Самые крупные из созданных до сих пор линз имеют диаметр 1,5 м, но это не полноценные объективы рефракторов, а специальные тонкие линзы особой формы — коррекционные пластины для зеркальных телескопов Шмидта. До сих пор крупнейшим линзовым объективом остаётся созданный в 1895 г. 40–дюймовый объектив рефрактора обсерватории Йеркса (США).

У телескопов диаметром более 1 метра объективы зеркальные. Астрономические зеркала тоже сделаны из стекла или подобных ему материалов; но если линзу можно поддерживать только по периметру, то зеркало — по всей площади тыльной поверхности, поэтому оно не прогибается под собственным весом. К тому же зеркало может быть значительно тоньше эквивалентной ему по диаметру линзы — ведь у зеркала работает только одна оптическая поверхность, а не весь объём, как у линзы. Например, две линзы йеркского объектива диаметром 1,04 м имеют толщины 6,4 см (крон) и 3,8 см (флинт), а 8,2–метровое зеркало нового телескопа Европейской южной обсерватории в Чили имеет толщину всего 20 см.

В прошлом большим недостатком рефлекторов считалась недолговечность зеркального покрытия объектива. Но современная техника позволяет быстро восстанавливать потускневший за несколько лет зеркальный слой объектива, так что по всем параметрам сегодня телескопы — рефлекторы превосходят своих линзовых собратьев.

2.16. Рефракторы более предпочтительны для астрометрических наблюдений, так как деформация одной поверхности линзы при наклонном положении телескопа до некоторой степени компенсируется деформацией другой поверхности. Рефлекторы более эффективны в астрофизических наблюдениях (фотографирование и спектроскопия) из‑за полного отсутствия у них хроматической аберрации и возможности создавать большие объективы.