Астрономические телескопы¶

Астрономический телескоп — оптический прибор, предназначенный для наблюдения удалённых небесных тел и космических объектов путём сбора и увеличения света, который они излучают или отражают. Телескопы являются основным инструментом астрономии: с их помощью изучаются планеты Солнечной системы, звёзды, галактики, туманности и другие объекты Вселенной. Помимо оптических телескопов, для наблюдений используются радиотелескопы, рентгеновские и гамма-обсерватории, а также космические обсерватории, работающие вне земной атмосферы.

¶Принцип работы

Любой телескоп работает по одному принципу: он собирает свет (или другое излучение) с помощью объектива или зеркала большого диаметра и фокусирует его, создавая изображение. Основной характеристикой телескопа является апертура — диаметр главного оптического элемента. Чем больше апертура, тем больше света собирает прибор, и тем слабейшие объекты можно наблюдать. Вторая важная характеристика — разрешающая способность, то есть способность различать две близко расположенные точки или детали на изображении.

¶Оптические схемы

¶Рефракторы

Рефрактор (линзовый телескоп) использует в качестве объектива линзу. Первые телескопы, появившиеся в начале XVII века, были именно рефракторами. Галилео Галилей, направивший подобный прибор на небо в 1609 году, открыл четыре спутника Юпитера, фазы Венеры и горы на Луне. Главный недостаток рефракторов — хроматическая аберрация: линза фокусирует свет разных цветов в разных точках, что вызывает цветную кайму вокруг изображения. Для её устранения создают ахроматы и апохроматы — сложные линзовые системы из нескольких элементов.

¶Рефлекторы

Рефлектор (зеркальный телескоп) использует вместо линзы вогнутое зеркало. Такую схему предложил Исаак Ньютон в 1668 году. Зеркало не даёт хроматической аберрации, поэтому рефлекторы могут иметь очень большую апертуру. Большинство крупнейших наземных телескопов мира являются рефлекторами. Существуют также катадиоптрические системы (например, телескоп Максутова), сочетающие зеркала и линзы.

¶Крупнейшие наземные телескопы

В России крупнейшим оптическим телескопом является БТА (Большой телескоп азимутальный) в Северо-Кавказской астрономической обсерватории (Зеленчукская, Карачаево-Черкесия) с зеркалом диаметром 6 метров, введённый в строй в 1975 году. На тот момент это было крупнейшее зеркало в мире. В настоящее время в России строится новый оптический телескоп «Спектр-РГ» (рентгеновский) и планируется создание обсерватории «Монумент» с зеркалом 6 метров.

¶Радиотелескопы

Радиотелескопы принимают не свет, а радиоизлучение космических объектов. Их антенны имеют параболическую форму и могут достигать гигантских размеров. Крупнейший радиотелескоп — китайский FAST (500 метров), введённый в 2016 году. В России работает один из крупнейших радиотелескопов мира — РТ-70 в Евпатории (диаметр 70 метров), а также РТ-64 в Зеленчуке. Радиоинтерферометр с очень длинной базой (РНДБ) позволяет объединять антенны, разнесённые на тысячи километров, и достигать углового разрешения, сопоставимого с оптическим.

¶Космические телескопы

Земная атмосфера искажает и поглощает часть излучения, поэтому для наблюдений в ультрафиолетовом, рентгеновском и инфракрасном диапазонах телескопы выводят на орбиту. Космический телескоп «Хаббл», запущенный NASA в 1991 году, работает с зеркалом 2,4 метра и стал одним из самых известных научных приборов в истории. В 2021 году на орбиту выведен телескоп «Джеймс Уэбб» с зеркалом 6,5 метра, работающий в инфракрасном диапазоне. В России на орбите работает обсерватория «Спектр-РГ», предназначенная для обзора всего неба в рентгеновском диапазоне.

¶Назначение и применение

Телескопы используются не только для научных исследований. С их помощью ведётся слежение за астероидами и кометами, которые могут угрожать Земле, осуществляется навигация, изучаются атмосферы планет. Аматорские телескопы с апертурой от 60 до 300 мм позволяют наблюдать фазы Венеры, кратеры Луны, спутники Юпитера, кольца Сатурна, туманности и скопления. Для наблюдений Солнца используются специальные солнечные телескопы с фильтрами, защищающими глаза.

¶История

Считается, что первые телескопы были изготовлены в Нидерландах около 1608 года Гансом Липперсхеем. Вскоре аналогичные приборы появились в Италии, Германии и Англии. XVII век стал временем бурного развития телескопостроения: Галилей, Кеплер, Гюйгенс, Ньютон последовательно совершенствовали оптические схемы. В XIX веке появились крупные рефракторы (например, телескоп Йеркса, 102 см, 1897 год), а в XX — гигантские зеркальные телескопы. Современные наземные обсерватории используют адаптивную оптику, компенсирующую атмосферные искажения, и интерферометрию, что позволяет приближать качество изображений к космическим.

Источники:

• Большая российская энциклопедия, статья «Телескоп астрономический»
• Краткая астрономическая энциклопедия
• Материалы Государственного астрономического института им. Штернберга
• Публикации Специальной астрофизической обсерватории РАН