Когда был изобретен телескоп
История телескопа: от Галилея до наших дней
Недавно в российских магазинах появился в продаже телескоп ТАЛ-35 ‒ копия рефлектора, созданного Исааком Ньютоном в 1668 году. Изобретение, в свое время ставшее прорывом в астрономии, в точности воспроизвели специалисты холдинга «Швабе» .
Телескоп «Швабе» не отличается от оригинала ничем, кроме улучшенного качества изображения. Интересно, что принципиальные схемы телескопов были открыты еще в XVII веке и применяются до сих пор. Об эволюции телескопов и первооткрывателях телескопостроения – в нашем материале.
У истоков астрономии
410 лет назад, в 1609 году, итальянец Галилео Галилей, впервые наблюдая через телескоп небесные тела, смог разглядеть кратеры на Луне, отдельные звезды Млечного Пути и спутники Юпитера. Свои наблюдения Галилей описал в книге «Звездный вестник», которая произвела фурор в научной среде. Этот момент считается одним из поворотных в становлении астрономии как науки о Вселенной.
Галилео Галилей демонстрирует свой телескоп в Венеции. Фреска Джузеппе Бертини
Первые зрительные трубы, изучая которые Галилей собрал свой телескоп, были изготовлены в 1607 году в Голландии. Но до этого еще в 1509 году Леонардо да Винчи в своих записях сделал чертежи простейшего линзового телескопа и предлагал смотреть через него на Луну.
Устройство первых телескопов было достаточно простым. В трубе на расстоянии располагались две линзы: объектив − выпуклая линза с фокусным расстоянием в 10, 20 или 30 дюймов и окуляр – вогнутая рассеивающая линза. Недостатками такого устройства являлись малое поле зрения и слабая яркость картинки.
В 1611 году немецкий ученый Иоганн Кеплер предлагает свою конструкцию телескопа – с двумя собирающими линзами. Эта схема давала перевернутое изображение, но зато оно было более ярким, и при этом значительно расширялось поле зрения. Первый телескоп по схеме Кеплера был сделан в 1613 году ученым-иезуитом Кристофом Шейнером. Он же впервые использовал для наведения телескопа две взаимно перпендикулярные оси, одна из которых стоит под прямым углом к плоскости экватора, что помогало компенсировать вращение Земли при наблюдениях.
Рефлектор Ньютона и другие телескопы
Первый телескоп, собранный Галилеем, имел трехкратное увеличение. Позже ему удалось добиться 32-кратного приближения. В дальнейшем ученые поняли, что увеличение фокусного расстояния улучшает качество изображения и помогает избежать аберраций, или искажений. Размеры телескопов при этом стали достигать 100 метров.
Одним из существенных искажений, которые мешали работе пионеров астрономии, был хроматизм, когда изображение становилось нечетким и у него появлялись яркие цветные контуры. Чтобы избавиться от хроматических аберраций, англичанин Исаак Ньютон, экспериментировавший в 1660-е годы с оптикой, решает заменить выпуклую линзу на сферическое зеркало. Для этого он добавляет в бронзу мышьяк и разрабатывает хорошо поддающийся шлифовке материал. Первый телескоп-рефлектор был построен Ньютоном в 1668 году. Длиной он был всего 15 см и диаметром 33 мм. Ученый смог добиться 40-кратного увеличения высокого качества. Новый телескоп настолько понравился королю, что Ньютон был избран членом Королевского общества.
Оригинальный телескоп-рефлектор Исаака Ньютона. Фото Лондонского королевского общества
В 1672 году француз Лоран Кассегрен предложил двухзеркальную схему, где первое зеркало было параболическим, а в качестве второго рефлектора выступал выпуклый гиперболоид, располагающийся перед фокусом первого. Первый подобный телескоп был сделан в 1732 году. Таким образом, уже в конце XVII века были разработаны все основные схемы телескопов, которые совершенствовались в последующие годы.
Время гигантов
В середине XIX века появились первые фотографии, выполненные с помощью телескопов. В 1860-е годы произошло важное событие в мире астрономии – англичанин Уильям Хаггинс впервые использовал вместе с телескопом спектроскоп. Ученый исследовал спектры излучения звезд и доказал различия между галактиками и туманностями.
Если во второй половине XIX века моду задавали телескопы-рефракторы, то в XX веке лидерами стали зеркальные рефлекторы. И сегодня в большинстве телескопов используются зеркальные схемы.
Большой телескоп азимутальный. Фото: Руслан Зимняков/Flickr
В 1917 году в Калифорнии был построен зеркальный телескоп Хукера диаметром 100 дюймов (2,54 м), с помощью которого Эдвин Хаббл делал свои открытия. В 1948-м там же был запущен телескоп Хейла диаметром 5,15 м. Он оставался самым крупным в мире до 1976 года, когда в СССР был открыт БТА (Большой телескоп азимутальный), установленный в Специальной астрофизической обсерватории на горе Семиродники около Нижнего Архыза. Это был первый телескоп с альт-азимутальной компьютеризованной монтировкой. Основные работы по телескопу выполняли предприятия, входящие сегодня в холдинг «Швабе»: Лыткаринский завод оптического стекла и Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова. По сей день зеркало БТА диаметром 605 см является самым большим по массе.
С каждым десятилетием сложность и размеры телескопов растут. Так, самый большой в мире телескоп с цельным зеркалом диаметром 10 м находится на Гавайских островах. На Канарских островах есть еще более крупный Большой Канарский телескоп диаметром 10,4 м. Но его первичное зеркало не является цельным − оно собрано из 36 зеркальных шестиугольных сегментов. Применение ячеистых зеркал стало новым шагом в развитии телескопов.
Реплика от «Швабе»
Сегодня ощутить себя астрономами далекого прошлого можно благодаря ученым из столицы Сибири. В 2008 году на Новосибирском приборостроительном заводе (НПЗ) холдинга «Швабе» воссоздали телескоп-рефлектор, созданный Исааком Ньютоном в 1668 году. Первые экземпляры устройства выпустили как памятные сувениры для гостей Новосибирска, приехавших посмотреть на полное солнечное затмение, так называемое русское. Но спрос оказался таким высоким, что телескопы продолжали выпускать по единичным заказам, а потом и вовсе решили запустить серийное производство – под названием ТАЛ-35.
Чертежи телескопа создавали практически с нуля – на основе архивной информации. Оптическая труба ТАЛ-35 состоит из двух частей: подвижной и основной. Монтировка (подвижная опора телескопа) представляет собой деревянный шар. В рефлекторе Ньютона зеркало повернуто к оптической оси под углом 45 градусов, поэтому наблюдение ведется не с торца телескопа, а в боковой части.
Реплика телескопа Ньютона. Фото: «Швабе»
Детали телескопа Ньютона изготавливают на тех же линиях, где серийно производят линейку известных в мире телескопов ТАЛ. Единственное отличие копии от исторического оригинала – это качество изображения. Если Ньютон использовал для отражения полированную бронзовую пластину, то реплику оснастили оптическим зеркалом, обработанным алюминием. Таким образом, несмотря на сувенирное назначение, эти телескопы можно использовать и для наблюдений.
Астрономия – одна из важнейших наук, формирующих мировоззрение. Несколько лет назад она вернулась в обязательную школьную программу старших классов. Выпускаются новые учебники, в ЕГЭ добавляются астрономические вопросы. Как отмечает генеральный директор НПЗ Василий Рассохин, в создании телескопа ТАЛ-35 новосибирцы руководствовались не только популярностью прибора как сувенира: «Мы уверены, что телескопы Ньютона станут первым шагом в большую науку для многих молодых людей».
События, связанные с этим
Крылья и винты: 80 лет Улан-Удэнскому авиазаводу
Завод имени Дегтярева: более 100 лет на страже Отечества
История телескопа: от Галилея до наших дней
Александр Нудельман – конструктор, вооруживший летчиков, танкистов и врачей
Когда был изобретен телескоп
Любой человек, который когда-либо интересовался астрономией, знает, что телескоп – это прибор, предназначенный для наблюдения небесных светил. В частности, под телескопом понимается оптическая телескопическая система, применяемая не обязательно для астрономических целей.
Существуют телескопы для всех диапазонов электромагнитного спектра: оптические телескопы, радиотелескопы, рентгеновские телескопы, гамма-телескопы. Кроме того, детекторы нейтрино часто называют нейтринными телескопами. Также, телескопами могут называть детекторы гравитационных волн.
Оптические телескопические системы используют в астрономии (для наблюдения за небесными светилами), в оптике для различных вспомогательных целей: например, для изменения расходимости лазерного излучения. Также, телескоп может использоваться в качестве зрительной трубы, для решения задач наблюдения за удалёнными объектами.
Самые первые чертежи простейшего линзового телескопа были обнаружены в записях Леонардо Да Винчи датируемых 1509-м годом. Сохранилась его запись: «Сделай стекла, чтобы смотреть на полную Луну» («Атлантический кодекс»). В последнее время изобретение первого телескопа приписывают Гансу Липпершлею из Голландии. Но мало кто знает, что задолго до него Томас Диггес, астроном, который в 1450 году попытался увеличить звезды с помощью выпуклой линзы и вогнутого зеркала.
Однако у него не хватило терпения доработать устройство, и полу-изобретение вскоре было благополучно забыто. Сегодня Диггеса помнят за описание гелиоцентрической системы. Скорее всего, заслуга Липпершлея состоит в том, что он первый сделал новый прибор телескоп популярным и востребованным. А также именно он подал в 1608 году заявку на патент на пару линз, размещенный в трубке. Он назвал устройство подзорной трубой. Однако его патент был отклонен, поскольку его устройство показалось слишком простым.
К концу 1609 года небольшие подзорные трубы, благодаря Липпершлею, стали распространены по всей Франции и Италии. В августе 1609 года Томас Харриот доработал и усовершенствовал изобретение, что позволило астрономам рассмотреть кратеры и горы на Луне.
Купили Солар фильтр посмотреть на Солнце как в ролике НАСА, Ничего там нет, а Земля Плоская.mp4
Сначала, это была всего лишь зрительная труба – комбинация очковых линз, сегодня бы ее назвали рефрактор. До Галилео, скорее всего, мало кто догадался использовать на пользу астрономии эту развлекательную трубку. Благодаря прибору, сам Галилей открыл горы и кратеры на Луне, доказал сферичность Луны, открыл четыре спутника Юпитера, кольца Сатурна и сделал множество других полезных открытий.
Сегодняшнему человеку телескоп Галилео не покажется особенным, любой десятилетний ребенок может легко собрать гораздо лучший прибор с использованием современных линз. Но телескоп Галилео был единственным реальным работоспособным телескопом на тот день с 20-кртным увеличением, но с маленьким полем зрения, немного размытым изображением и другими недостатками. Именно Галилео открыл век рефрактора в астрономии — 17 век.
Но даже обычный ветер мог служить препятствием для получения четкого и качественного изображения. Телескоп стал расти в длину. Первооткрыватели, пытаясь выжать максимум из этого прибора, опирались на открытый ими оптический закон — уменьшение хроматической аберрации линзы происходит с увеличением ее фокусного расстояния. Чтобы убрать хроматические помехи, исследователи делали телескопы самой невероятной длины. Эти трубы, которые назвали тогда телескопами, достигали 70 метров в длину и доставляли множество неудобств при работе с ними и настройке их. Недостатки рефракторов заставили великие умы искать решения к улучшению телескопов. Ответ и новый способ был найден: собирание и фокусировке лучей стала производиться с помощью вогнутого зеркала. Рефрактор переродился в рефлектор, полностью освободившийся от хроматизма.
Заслуга эта целиком и полностью принадлежит Исааку Ньютону, именно он сумел дать новую жизнь телескопам с помощью зеркала. Его первый рефлектор имел диаметр всего четыре сантиметра. А первое зеркало для телескопа диаметром 30 мм он сделал из сплава меди, олова и мышьяка в 1704 году. Изображение стало четким. Кстати, его первый телескоп до сих пор бережно хранится в астрономическом музее Лондона.
Но еще долгое время оптикам никак не удавалось делать полноценные зеркала для рефлекторов.
Прорыв в телескопостроении
Годом рождения нового типа телескопа принято считать 1720 год, когда англичане построили первый функциональный рефлектор диаметром в 15 сантиметров. Это был прорыв. В Европе появился спрос на удобоносимые, почти компактные телескопы в два метра длиной. О 40-метровых трубах рефракторов стали забывать.
18 век вполне мог считаться веком рефлектора, если бы не открытие английских оптиков: волшебная комбинация двух линз из крона и флинта.
Другой, ставший не менее известным, астроном-любитель английский землевладелец лорд Росс изобрел рефлектор с зеркалом с диаметром в 182 сантиметра. Благодаря телескопу, он открыл ряд неизвестных спиральных туманностей. Телескопы Гершеля и Росса обладали множеством недостатков. Объективы из зеркального металла оказались слишком тяжелыми, отражали лишь малую часть падающего на них света и тускнели. Требовался новый совершенный материал для зеркал. Этим материалом оказалось стекло. Французский физик Леон Фуко в 1856 году попробовал вставить в рефлектор зеркалом из посеребренного стекла. И опыт удался. Уже в 90-х годах астроном-любитель из Англии построил рефлектор для фотографических наблюдений со стеклянным зеркалом в 152 сантиметра в диаметре. Очередной прорыв в телескопостроении был очевиден.
Этот прорыв не обошелся без участия русских ученых. Я.В. Брюс прославился разработкой специальных металлических зеркал для телескопов. Ломоносов и Гершель, независимо друг от друга, изобрели совершенно новую конструкцию телескопа, в которой главное зеркало наклоняется без вторичного, тем самым уменьшая потери света.
Немецкий оптик Фраунгофер поставил на конвейер производство и качество линз. И сегодня в Тартуской обсерватории стоит телескоп с целой, работающей линзой Фраунгофера. Но рефракторы немецкого оптика также были не без изъяна – хроматизма.
Лишь к концу 19 века изобрели новый метод производства линз. Стеклянные поверхности начали обрабатывать серебряной пленкой, которую наносили на стеклянное зеркало путем воздействия виноградного сахара на соли азотнокислого серебра.
Эти принципиально новые линзы отражали до 95% света, в отличие от старинных бронзовых линз, отражавших всего 60% света. Л. Фуко создал рефлекторы с параболическими зеркалами, меняя форму поверхности зеркал. В конце 19 века Кросслей, астроном-любитель, обратил свое внимание на алюминиевые зеркала.
Первые телескопы и их создатели
Любознательному человеку, который желает стать астрономом-любителем, наверняка захочется узнать о том, кто придумал телескоп и как складывалась история этого удивительного инструмента. Сразу нужно сказать, что с изобретением телескопа связана целая плеяда имён мастеров и учёных — как известных, так и не пользующихся широкой популярностью.
Кто изобрёл телескоп первым: загадка эпохи Возрождения
Несмотря на многочисленные версии, никто до сих пор точно не может назвать имя изобретателя первого телескопа. История свидетельствует о том, что первые инструменты (если говорить точнее, примитивные подзорные трубы) появились в 16 веке.
Рис.1. Английский астроном Томас Диггес.
В каком году изобрели телескоп? Известно, что первые попытки рассмотреть звёздное небо были предприняты английским астрономом Томасом Диггесом ещё в 1450 году. Он пытался использовать для этих целей линзу и зеркало, но попытка успехом не увенчалась.
Рис.2. Итальянский художник Леонардо да Винчи.
Чуть позже великий итальянский художник Леонардо да Винчи изготовил первые чертежи линзового телескопа. Эта работа датируется 1509 годом. Дальше события разворачиваются ещё интереснее. Известно, что в начале 17 века в Нидерландах жили два талантливых мастера, которые занимались изготовлением очков. Их звали Захария Янсен и Иоганн Липперсгей. Янсен даже стал персонажем популярной истории о том, что местный герцог, вдохновлённый его подзорными трубами, даже заказал у него целую партию этих приспособлений для военных и моряков.
Рис.3. Голландский мастера немецкого происхождения Захария Янсен и Иоганн Липперсгей
Говорят, что Янсен и Липперсгей постоянно конкурировали друг с другом, но дать точную оценку того, кто из них был лучшим мастером, было непросто. Как бы там ни было, именно Липперсгей принял попытку запатентовать изобретение первой подзорной трубы, но поскольку она не была доведена до идеального рабочего состояния, его предложение было отклонено.
Галилей — знаток оптики и математики
Рис.4. Итальянский физик, астроном, математик Галилео Галилей
Итальянец Галилео Галилей, будучи отличным математиком, сумел применить на практике известные к тому времени законы оптики. Ему удалось сделать то, что не получилось у его голландских предшественников, а именно: усовершенствовать подзорную трубу так, чтобы ею можно было пользоваться для серьёзных наблюдений за небесными объектами. Конечно, первый телескоп Галилея тоже был далёк от совершенства. Увеличение он давал небольшое, а картинка получалась размытой, но для того времени это стало серьёзным прорывом в науке.
Рис.5. Первый телескоп Галилея
Телескоп Галилея, сделанный в 1609 году, представлял собой конструкцию, состоявшую из нескольких линз, заключённых в трубу из свинца. Именно Галилея традиционно считают первым человеком, направившим в небо подзорную трубу, пригодную для астрономических исследований. Галилей был несказанно удивлён и восхищён, обнаружив на Луне горы и кратеры, а в созвездии Плеяд — большое количество звёзд, ранее неизвестных астрономам.
Галилей был первым человеком, которому выпало счастье наблюдать за «лунами Юпитера» (его спутниками). Рассмотрев Венеру, учёный обнаружил, что она очень напоминает Землю и не является звездой, как люди думали раньше.
Интересно, что сам Галилей не употреблял в своём лексиконе слова «телескоп». Подзорную трубу он называл «окуляром». Слово «телескоп» впервые было применено к инструменту коллегой и современником Галилея, итальянским астрономом и математиком Демесиани. В переводе с греческого языка «телескоп» означает «смотрю вдаль».
От Кеплера до Ньютона: как совершенствовали телескоп
Рис.6. Математик, астроном Иоганн Кеплер
Усовершенствование линзового телескопа-рефрактора датируется 1610 годом, когда немецкий астроном Иоганн Кеплер впервые применил двояковыпуклые линзы для объектива и окуляра инструмента. Именно по такому принципу и сейчас конструируют современные рефракторы, работа которых основана на преломлении световых лучей. В дальнейшем мастерам удалось создать более мощные трубы с увеличением объектов до 100 крат. При этом, фокусное расстояние телескопа составляло 40 метров. В 1664 году астроном по фамилии Оз установил своеобразный рекорд, создав телескоп с длиной трубы 98 метров.
Рис.7. Английский математик, физик, астроном Исаак Ньютон
Проблему тяжёлых и громоздких телескопов удалось решить Исааку Ньютону, создателю первых зеркальных инструментов. Их основу составляли вогнутые металлические зеркала. Их работа основывалась на отражении (рефлексии) объектов. Отсюда и произошло название зеркального телескопа — рефлектор.
Рис.8 Первый телескоп рефлектор Исаака Ньютона
Первый рефлектор Ньютон построил в 1672 году, а его схему телескопостроители также применяют и по сей день.
Усовершенствованием ньютоновских рефлекторов занимался великий российский учёный М.В. Ломоносов, а Уильям Гершель построил один из выдающихся зеркальных инструментов, который в 19 веке считался одним из лучших.
Роль любительской астрономии в нашей жизни
Сейчас, когда человечество запускает в небо космические телескопы (такие, как, например «Хаббл» или «Кеплер»), небольшие любительские телескопы кому-то могут показаться устаревшими. На самом деле, это не так. Именно любительская астрономия из века в век вдохновляла людей на первые шаги в изучении звёздного неба и стала отправной точкой для совершения множества полезных открытий, результатами которых человечество пользуется и сейчас.
Источники:
http://rostec.ru/news/istoriya-teleskopa-ot-galileya-do-nashikh-dney/
http://www.sites.google.com/site/sdelatteleskop/home/istoria-sozdania-teleskopa-osnovnye-istoriceskie-vehi—izobretenie-teleskopov
http://poznavajamir.ru/information/stati-o-tovarah/teleskopy-info/pervye-teleskopy-i-ih-sozdateli/
