Підручник з Астрономії (рівень стандарту). 11 клас. Пришляк - Нова програма

3. Сучасні наземні і космічні телескопи. Астрономічні обсерваторії

Застосування в телескопобудуванні досягнень техніки і технологій. Протягом ХХ ст. прогресивні дослідження в галузі астрономії стикалися із серйозним обмеженням розмірів телескопів. Зазвичай дзеркала для телескопів виготовляли товстими, щоб уникнути деформації відображення на їхній поверхні, але ці дзеркала були дуже важкими. Саме тому телескопи тривалий час були великими, важкими і дорогими пристроями.

Рис. 3.1 Телескоп БТА на Північному Кавказі

Сучасні технологічні досягнення в телескопобудуванні дозволили значною мірою усунути ці недоліки. Активна оптика, комп'ютерне управління формою дзеркал телескопа дозволяють використовувати тонкі, легкі, а також «гнучкі» або сегментовані дзеркала (рис. 3.1, 3.2). Також тонкі дзеркала швидше охолоджуються в темряві й забезпечують більш чіткі зображення.

Рис. 3.2 Сегментоване дзеркало новітнього телескопа «Джеймс Уебб»

Високошвидкісні комп'ютери дозволили астрономам будувати нові гігантські телескопи з унікальним дизайном. Європейська Південна обсерваторія побудувала високо у горах Анд, на Півночі Чилі телескоп Very Large Telescope (VLT) (рис. 3.3). Він складається з чотирьох телескопів-веж з комп'ютером, що контролює рух дзеркал діаметром 8,2 м і лише 17,5 см завтовшки. Кожен із чотирьох телескопів може працювати самостійно або поєднувати своє світло з іншими, щоб працювати як єдиний велетенський телескоп.

Рис. 3.3 Телескоп Very Large Telescope в Андах

Італійські та американські астрономи побудували в штаті Аризона (США) Large Binocular Telescope (Великий Бінокулярний телескоп), який тримає пару дзеркал діаметром 8,4 м на одному кріпленні.

Телескоп Gran Telescopio, розташований на вершині вулкана Пік на Канарських островах, тримає сегментоване дзеркало діаметром 10,4 м.

Сучасні комп'ютери здійснили революційний прогрес в конструюванні й управлінні телескопами. Майже всі великі телескопи керуються астрономами і техніками з контрольної кімнати, а деякі навіть можуть використовуватися астрономами, які перебувають за тисячі кілометрів від обсерваторії. Деякі телескопи повністю автоматизовані і здатні здійснювати спостереження взагалі без постійного нагляду. Це надало можливість проводити масштабні спостереження одразу за мільйонами космічних об'єктів і на хвилях різної довжини. Інформацію, що збирають сучасні телескопи, астрономи аналізуватимуть ще впродовж кількох наступних десятиліть.

Із початком космічної ери настає новий етап вивчення Всесвіту за допомогою штучних супутників Землі (ШСЗ) та АМС. Космічні методи мають суттєву перевагу перед наземними спостереженнями, тому що значна частина електромагнітного випромінювання зір і планет затримується в земній атмосфері. З одного боку, це поглинання рятує живі організми від смертельного випромінювання в ультрафіолетовій та рентгенівській частинах спектра, але з іншого — воно обмежує потік інформації від світил.

Кімната центру керування НАСА за місією телескопа «Габбл»

Космічний телескоп «Габбл» (рис. 3.4) — американський оптичний телескоп, розташований на навколоземній орбіті з 1990 р. Він є спільним проектом NASA і Європейського космічного агентства (ЄКА). Телескоп названо на честь Едвіна Габбла. Це унікальна багатоцільова орбітальна обсерваторія, найбільша серед запущених у космос у XX ст. Телескоп є першим апаратом із серії «Великі обсерваторії», за його допомогою здійснено багато важливих спостережень.

Рис. 3.4. Космічний телескоп «Габбл»

Інші видатні космічні телескопи із серії «Великі обсерваторії»: «Комптон», «Чандра», «Спітцер» (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Телескоп «Спітцер»

У наш час функціонує багато обсерваторій, які реєструють та аналізують випромінювання всіх діапазонів — від радіохвиль до гамма-променів. Найбільші серед них:

• Обсерваторія Джеміні (Близнюки) (рис. 3.6), має два восьмиметрові телескопи у різних місцях, на Гаваях та в Чилі. Інфрачервоний телескоп Південний Близнюк (Gemini South) розташований на висоті 2740 м в Андах (Чилі), а його брат Північний Близнюк (Gemini North) — на вершині заснулого вулкану Мауна-Кеа, Гаваї. Потужні обсерваторії належить сімом країнам.

Рис. 3.6. Обсерваторія Джеміні

• Єркська обсерваторія — астрономічна обсерваторія у Чиказькому університеті. У цій обсерваторії встановлено телескоп-рефрактор із діаметром головної лінзи 102 см (40 дюймів), виготовлений Елвіном Кларком; це був найбільший телескоп у світі до створення Маунт-Вілсоновського рефлектора.

• Маунт-Вілсон — астрономічна обсерваторія на горі Вільсон, на північний захід від Лос-Анджелеса, Каліфорнія.

Великий внесок у вивчення Всесвіту зробили також українські вчені: М. П. Барабашов, Ю. М. Кондратюк, М. К. Янгель та багато інших (рис. 3.7). За їхньою участю були створені перші космічні апарати, які почали досліджувати не тільки навколоземний простір, а й інші планети. Автоматичні міжпланетні станції серії «Луна», «Марс», «Венера» передали на Землю зображення інших планет із такою роздільною здатністю, яка в тисячі разів перевищує можливості наземних телескопів.

Рис. 3.7. Перший український супутник «Січ-1»

Людство вперше побачило навіть панорами чужих світів із дивовижними пейзажами. На цих АМС була встановлена апаратура для проведення безпосередніх фізичних, хімічних та біологічних експериментів.

Для допитливих

Першу в Україні астрономічну обсерваторію засновано 1821 р. адміралом А. Грейсом. Обсерваторію було збудовано у Миколаєві. Вона мала призначення обслуговувати Чорноморський флот. Другою в Україні була обсерваторія Київського університету, будівництво якої було завершено 1845 р. Потім було відкрито обсерваторії в Одесі (1871) та Харкові (1888), у 1900 р. створено обсерваторію Львівського університету.

Головна обсерваторія НАН України, Київ

Контрольні запитання

  • 1. Які космічні телескопи ви знаєте?
  • 2. Яка обсерваторія вважається найстарішою в світі?
  • 3. Скористайтеся додатковими джерелами інформації. Знайдіть відомості про гамма-телескоп Фермі. Що є об'єктами спостережень телескопа Фермі?

Дізнайтеся більше про флагман європейської астрономії.

Виконайте тестові завдання із автоматичною перевіркою на сайті «Інтерактивне навчання».

Висновки. Астрономія з оптичної науки перетворилася на всехвильову, оскільки основними джерелами інформації про Всесвіт нині є електромагнітні хвилі та елементарні частинки (нейтрино), що їх випромінюють космічні тіла, а також гравітаційні й електромагнітні поля, за допомогою яких ці тіла взаємодіють.

Нейтрино є стабільною, електрично нейтральною елементарною частинкою, маса якої близька до нуля. Застосування під час астрономічних досліджень нейтринних детекторів (пристроїв — уловлювачів нейтрино) надає унікальну можливість здійснювати космічні спостереження, що були неможливі з оптичними телескопами.

За принципом конструювання телескопи поділяють на три групи: рефрактори, рефлектори та дзеркально-лінзові. Для реєстрації електромагнітного випромінювання в радіодіапазоні створені радіотелескопи. Сучасні технології щодо конструювання телескопів надають нові можливості у перспективі дослідження космічного простору, отримання нових відомостей про будову Всесвіту й процеси, що відбуваються в ньому.