Astronominiai prietaisai ir observatorijos

ASTRONOMINIAI PRIETAISAI IR OBSERVATORIJOS

REFERATAS

Įvadas TURINYS

1. Teleskopas.
1.1 Refraktorių veika.
1.2 Reflektoriai.
1.3 Pranašumai ir trūkumai.
1.4 Teleskopo židinio nuotolis.
1.5 Didžiausi pasaulio teleskopai.
2. Radioteleskopai.
3. Observatorijos.
4. 3.1 Molėtų observatorija
Išvados
Naudotos literatūros sąrašas

Įvadas

Saulę, Mėnulį, žvaigždes ir kitus dangaus kūnus žmogus stebėjo nuo savo egzistavimo pradžios. Jau net ankstyvajame žalvario amžiuje žmogus statė primityvias observatorijas dangaus kūnams stebėti, manoma kad megalitinis statinys Stounhendže ir yra vienas iš ankščiausių Europoje statinių dangaus kūnams stebėti. Jo pagalba žmonės sudarinėdavo kalendorius.
Vystantis civilizacijai vis augo žmogaus domėjimasis dangaus kūnais. Žmogus vis išrasdavo naujesnių, tobulesnių prietaisų savo poreikiams patenkinti. Taip atsirado daugybė astronominių prrietaisų: astroliabija, kvadrantas, ir daugelis kitų.

Bet didžiausią revoliuciją astronomijoje įvyko1610 metais, kai Galilėjo Galilėjus sukonstravo pirmąjį teleskopą ir pradėjo stebėti dangų. Tada žmogus galėjo pažvelgti į dangaus kūnus iš arčiau.

Šio darbo tikslas aptari įvairius astronominius prietaisus, bei jų veikimo būdus.
Pirmoje dalyje aptarsime teleskopą, jo rūšis ir veikimo principą. Taipogi pakalbėsime ir apie didžiuosius pasaulio teleskopus.

Antroje dalyje aptarsime naujausią teleskopų rūšį – tai radioteleskopai.

Trečia dalis skirta observatorijoms.

1.TELESKOPAS

Teleskopas – optinis prietaisas surinkti šviesai ir suformuoti kosminių objektų vaizdus. Yra trijų tipų – veidrodiniai (reflektoriai), lęšiniai (rrefraktoriai) ir veidrodiniai – lęšiniai (Šmidto ir Maksutovo sistemų teleskopai).
Teleskopas yra pagrindinis astronomų instrumentas. Be jo mūsų žinios būtų labai ribotos, nes kiti instrumentai, pavyzdžiui, veikiantys spektroskopo principu, yra susiję su teleskopu, kuris surenka jiems reikalingą šviesą. Daug metų didžiausias pa

asaulyje buvo 508 cm skersmens Maunt Palomaro observatorijos (JAV) reflektorius, pastatytas Džordžo Eterio Heilio (1868-1938m.) iniciatyva. Heilio šūkis “Daugiau šviesos!” galioja ir dabar, nes astronomai stengiasi pasiekti kuo tolesnius nuo Žemės objektus ir giliau pažvelgti į visatą.

1.1. Refraktorių veika

Teleskopai yra dviejų rūšių – refraktoriai ir reflektoriai. Ir vieni, ir kiti turi savo pranašumų, bet, deja, ir trūkumų. Refraktoriai buvo sukurti XVII a. I dešimtmetyje. Juos naudojo Galilėjas Galilėjus (1564-1642m.) ir jo amžininkai. Dangaus kūno šviesa krinta į tam tikros formos refraktoriaus lęšį, vadinamą objektyvu; jis fokusuoja šviesos spindulius. Gautas atvaizdas didinamas antruoju lęšiu, kuris vadinamas okuliaru. Kuo didesnis objektyvas, tuo daugiau šviesos surenka teleskopas: 15,2 cm refraktoriaus (refraktoriaus su 15,2 cm skersmens objektyvu) šviesos galia dukart didesnė negu 7,6 cm refraktoriaus.
Objektyvo paskirtis – surinkti kuo daugiau šviesos, o attvaizdą didina okuliaras. Kiekvienas teleskopas turi kelis okuliarus, kuriuos prireikus galima keisti. Kokį okuliarą naudoti, lemia surinktos šviesos kiekis. Pavyzdžiui, 500 kartų didinantis okuliaras netinka 7,6 cm refraktoriui, nes taip smarkiai padidintas atvaizdas bus labai blyškus ir neryškus. Toks okuliaras tinka tik tada, kai objektyvas didelis.
Visi refraktoriai turi vieną bendrą trūkumą: jie sukuria netikrom spalvom nuspalvintą atvaizdą. Tai lemia šviesos prigimtis. Baltą šviesą sudaro įvairiausios spektro spalvos. Šviesos pluoštui sklindant pro objektyvą, skirtingo bangos ilgio spinduliai užlinkstą nevienodai: ilgabangiai mažiau, trumpabangiai labiau. Dė

ėl to raudonieji spinduliai fokusuojami toliau negu mėlynieji. Taip gaunamas spalvotas šviesulio atvaizdas, gražus pažiūrėti, bet astronomams nepageidautinas. Šio reiškinio išvengiama naudojant sudėtinius objektyvus iš kronstiklo (mažesnio optinio tankio) ir flintstiklo (didesnio optinio tankio), kurie turi skirtingus lūžio rodiklius ir panaikina atsiradusias spalvas. Jų taip pat išvengiama didinant lęšių skaičių (kaip fotoaparatuose), bet dėl to stebėtojo akį pasiekia mažiau šviesos. Ši dilema itin svarbi astronomijoje.

1.2. Reflektoriai

Pirmą veikiantį reflektorių 1671 m. padarė Izaokas Niutonas (1642- 1727). Reflektorius veikia visai kitokiu principu. Niutono sistemos teleskope šviesa pro atvirą vamzdį krinta į jo dugne esantį pagrindinį veidrodį. Šio veidrodžio paviršius yra įgaubto paraboloido formos. Nuo jo šviesa atsispindi atgal į pagalbinį plokščią veidrodį, pakreiptą 45° kampu. Pastarasis ir nukreipia šviesą į vamzdžio šoną; čia ji sufokusuojama, ir okuliare matomas padidintas atvaizdas. Plokščias veidrodis vamzdyje šiek tiek susilpnina šviesą, bet nuostolis nedidelis, be to, Niutono sistemos teleskope nėra kaip jo išvengti. Kadangi veidrodis vienodai atspindi visų spalvų spindulius, reflektoriaus objektyvas chromatinės aberacijos neturi: ‘ji šiek tiek pasireiškia nebent okuliare. Šiuolaikiniai veidrodžiai gaminami iš specialaus stiklo ir dengiami plonu, šviesą gerai atspindinčios medžiagos, pavyzdžiui, aliuminio ar sidabro, sluoksniu.
Niutono sistema – tik vienas reflektorių tipų. Kasegreno ar Gregorio sistemų reflektoriuose pagalbinis veidrodis yra išgaubtas ir surinktą šviesą atspindi atgal pro skyle pagrindiniame veidrodyje. Heršelio reflektoriaus pa

agrindinis veidrodis pakreiptas į šoną, o pagalbinio išvis nėra. Tačiau dėl to iškraipomas atvaizdas (distorsija). Dabar Heršelio reflektoriai nebenaudojami. Ričio ir Kretjeno sistemos reflektoriai neturi sferinės aberacijos, komos, astigmatizmo.
1.3. Pranašumai ir trukumai

Apertūros požiūriu refraktorius pranašesnis už reflektorių, bet yra brangesnis, nes didelius lęšius pagaminti sunkiau negu veidrodžius. Dėl šios ir kai kurių kitų priežasčių visi didieji pasaulio teleskopai yra reflektoriai. Astronomams mėgėjams pakanka turėti ne mažesnį kaip 7,6 cm refraktorių arba 15,2 cm reflektorių.
Ypač svarbus teleskopo montuotės klausimas. Jei ji netvirta, iš teleskopo jokios naudos. Tinkamiausia yra pusiaujinė montuotė, kai teleskopas sukasi apie pagrindine ašį, nukreiptą į dangaus ašigalį. Specialus laikrodžio mechanizmas suka teleskopą apie šią ašį ir kompensuoja Žemės sukimąsi. Dėl to teleskopas lieka visą laiką nukreiptas į tiriamąjį objektą.
1.4. Teleskopo Židinio Nuotolis
Nuotolis tarp teleskopo pagrindinio veidrodžio paviršiaus (arba objektyvo centro) iki židinio plokštumos yra židinio ilgis F. Kuo ilgesnis židinys, tuo didesnė teleskopo skiriamoji geba. Jei yra kampas tarp dviejų žvaigždžių, tai židinio plokštumoje tiesinis atstumas tarp jų yra
d = F tg .

1.5. Didžiausi pasaulio teleskopai

Maunt Palomaro observatorijos 508 cm reflektorius nebėra didžiausias pasaulyje optinis teleskopas, nes 1975 m. Tarybų Sąjungoje netoli Zelenčiuko gyvenvietės Šiaurės Kaukaze pastatytas 600 cm reflektorius. Visame pasaulyje veikia nemažai 254-406 cm skersmens teleskopų. Įkurta stambių observatorijų Žemės pietų pusrutulyje, kur giedras dangus ir matyti svarbūs pi

ietų dangaus objektai, kaip antai Magelano Debesys. Dideli astronomijos centrai yra Australijoje, Pietų Amerikoje ir Pietų Afrikoje; Saderlende (Keipo provincija), kur itin geros stebėjimo sąlygos, yra visi PAR teleskopai.

Didžiausias iki 1979m. Anglijos teleskopas buvo 249 cm skersmens reflektorius, 1967 m. pastatytas Herstmonse. Dabar jis vadinamas Izaoko Niutono teleskopu (INT). 1950m. į Herstmonsą buvo perkelti visi garsiosios Grinvičo observatorijos instrumentai, bet debesuotas dangus ir pašalinės šviesos privertė iškelti Niutono teleskopą į Kanarų salas, kur neseniai pastatytas naujas anglų 420 cm Heršelio teleskopas. Nuo 1979 m. Havajų salose veikia anglų 380 cm reflektorius.
Kai kurios observatorijos yra specialios paskirties. Pavyzdžiui, Kit Pike (Arizona, JAV) įrengta aparatūra Saulei stebėti, o Lovelio observatorijoje (taip pat Arizona) stebimos planetos. Planuojamos naujos observatorijos, tarp jų – orbitinės, nebijančios Žemės atmosferos trukdymų ir apribojimų.

2. RADIOTELESKOPAI
Astronomijos šaka, nagrinėjanti kosminių kūnų išspinduliuotas arba atspindėtas radijo bangas, vadinama radioastronomija. Radioastronomijos rezultatus aiškina astrofizika (gr. „žvaigždžių fizika”) – astronomijos šaka, fizikiniais metodais tirianti kosminių objektų sandarą, judėjimą ir cheminę sudėtį, fizikines savybes, kilmę ir evoliuciją.

Kosminių šaltinių radijo spinduliavimas tiriamas radioteleskopais. Radioteleskopai turi milžiniškus parabolinius arba sferinius „veidrodžius” – antenas, pagamintas iš metalinio tinklo. Antenos sutelkia radijo bangas iš didelio ploto į vieną vietą – židinį – kuriame sumontuota antrinė antena, perduodanti radijo signalus į imtuvą.
Pirmąjį radioteleskopą Wheaton vietovėje, Ilinojaus valstijoje (JAV) kosminėms radijo bangoms tirti 1937 m. sukonstravo amerikiečių astrofizikas G. Reberis. Jis rėmėsi Karlo Janskio, 1932 m. sukonstravusio pirmąjį kosminių radijo bangų detektorių ir atradusio Galaktikos kosminį radijo spinduliavimą, darbais.

Radioteleskopai montuojami su judamais arba nejudamais „veidrodžiais”. Didžiausias pasaulyje radioteleskopas su nejudamu „veidrodžiu” yra Puerto Riko saloje, Arecibo vietovėje. Jo 305 m skersmens antena sumontuota užgesusio ugnikalnio krateryje.
Radioteleskopai, turintys didelio ploto antenas, yra daug kartų jautresni už optinius teleskopus ir padeda kur kas toliau įsiskverbti į Visatą. Pats didžiausias radijo teleskopas su „judančiu” pilnu veidrodžiu yra Green Bank Nacionalinės Radijo Astronomijos Observatorijos (NRAO) radijo telekopas Vest Virdžinijoje (JAV). Jo skersmuo 100 m. Teleskopas pradėtas statyti 1991 m. ir baigtas 2000 m.

Jei vieno radijo teleskopo galių yra „mažoka”, tuomet konstruojama radijo teleskopų eilė. Visi eilėje esantys teleskopai dirba kaip vienas. Kartais teleskopai gali būti skirtingose vietose. Toks teleskopas yra nuo 1993 m. naudojamas vadinamasis VLBA radijo teleskopas, sudarytas iš 10 radijo antenų, kurių kiekvienos diametras yra 25 m. Dalis antenų įrengta Šiaurės Amerikos žemyne, dalis Havajų ir Virdžinijos salose.

Šiuolaikiniais radioteleskopais pastebimi objektai, nutolę per milijardus šviesmečių. Kadangi dalį kosminių radijo bangų sugeria atmosfera, radioteleskopai įrengiami ir kosminėse stotyse arba paleidžiami kaip atskiri kosminiai aparatai – kosminiai radijo teleskopai.
Bendras Rusijos, Australijos, Europos ir JAV kosminis radijo teleskopas Astron, veikiantis nuo 1999 metų.

Žvaigždės, galaktikos, kosminiai ūkai, kuriuose nuolat vyksta įvairūs procesai, spinduliuoja radijo bangas. Šios bangos praneša apie kosmines katastrofas – sprogimus, tolimų galaktikų susidūrimus ir t.t.

Periodiškus radijo bangų impulsus skleidžia greitai besisukančios apie savo ašį žvaigždės pulsarai. Pulsarų spinduliavimo šaltinis – žvaigždės sukimosi kinetinė energija. Intensyviu radijo ir optiniu spinduliavimu pasižymi „radijo žvaigždės” – kvazarai. Tai tolimiausi astronomų matomi Visatos objektai, kurių kilmė ir sandara dar apsupti paslapties skraiste. Būtent radijo teleskopu 1977 m. rugpjūčio 15 dieną Jerry Ehman pagavo neaiškios kilmės radijo signalą, pavadintą 6EQUJ5 kodu arba Wow signalu.

Radioastronomija nepaprastai praturtino mūsų žinias apie dangaus kūnus. Iš Visatos gelmių pradėta gauti nauja informacija atskleidė iki šiol nežinomas dangaus kūnų savybes. Radioastronomija padėjo atrasti naujus Visatos objektus, nustatyti galaktikų formas, tirti kosmose vykstančius fizikinius procesus. Radioastronomija turi ir praktinę reikšmę. Pavyzdžiui, pagal Saulės radijo spinduliavimą numatomos magnetinės audros ir radijo ryšio sutrikimai.
Be radioastronomijos taip pat nereikia pamiršti ir kitų tyrimo rūšių: mikrobangų astronomija, infraraudonoji astronomija, optinė astronomija, ultravioletinė astronomija, Rentgeno spindulių astronomija, gama astronomija ir neutrininė astronomija.

3. OBSERVATORIJOS

Įvairiose pasaulio šalyse rasta prieš tūkstančius metų statytų observatorijų specialiai įrengtų įstaigų dangaus kūnams stebėti, liekanų. Dažniausiai tai būdavo megalitai – dideli akmeniniai blokai Saulės, Mėnulio ir šviesiausių žvaigždžių tekėjimo bei leidimosi taškams žymėti.

15 amžiaus pradžioje uzbekų astronomas M. Ulukbekas įkūrė puikią tais laikais observatoriją Samarkande ir čia sudarė daugiau kaip tūkstančio žvaigždžių katalogą.
Nuo neatmenamų laikų pradėjusi žengti koja kojon su civilizacija, astronomija ir šiandien yra savotiškas kultūros rodiklis. Pasaulyje yra apie 300 observatorijų bei astronomijos institutų, iš jų 60 yra JAV, po to eina Prancūzija, Italija, Anglija, Lenkija, Šveicarija, Belgija, Čekoslovakija ir kt. valstybės.
Astronominės įstaigos dažniausiai būna įrengtos toli nuo miestų, judrių magistralių, kur nepasiekia naktinės miestų šviesos, gamyklų dūmai ir triukšmas. Neretai astronomai įsikuria kelių kilometrų aukštyje, kur mažiau drėgmės ir dulkių. Žiemą kelius į kalnus užverčia sniego lavinos, vienintelė susisiekimo ir ryšio priemone tampa malūnsparniai ir radijas, o atpildas astronomui – giedras ir juodas, tankiai žvaigždžių žiburėliais nusėtas dangus.
Ne vien teleskopo dydis, optikos bei registruojančios aparatūros kokybė nulemia astronomo darbo sėkmę. Labai nedaug mūsų planetoje vietų, kur astronomams netrukdytų nuolatiniai jų priešai – debesys ir rūkai bei atmosferos turbulencija. Sena astronomų svajonė – įkurti stebėjimo bazę Mėnulyje. Ten žymiai mažesnė sunkio jėga, vadinasi, įmanoma įrengti dar didesnius teleskopus. O svarbiausia – kiaurą parą puikiausia giedra – stebėk, kiek sveikatos turi.
Pirmosios kosminės observatorijos jau kuris laikas veikia. Tai specialūs dirbtiniai Žemės palydovai, kuriuose įrengti teleskopai dirba dieną ir naktį, nepaisydami jokių Žemės atmosferos užgaidų.
3.1. Molėtų observatorija

Dangaus kūnams tirti reikia giedro ir gryno oro bei tamsaus dangaus. Tiek senoji Vilniaus universiteto observatorija (įkurta 1753 metais), tiek ir Vilniuje, šalia Vingio parko esanti universiteto observatorija (įkurta 1921 metais) pamažu atsidūrė miesto ribose, todėl teko ieškoti naujos vietos. Vieta naujai observatorijai buvo parinkta Molėtų rajone 70 km į šiaurę nuo Vilniaus, ant Kaldinių kalvos (200 m virš jūros lygio) šalia mažo Kulionių kaimo (apie 10 km nuo Molėtų). 1969 metų rudenį buvo sumontuotas 25 cm skersmens Kasegreno sistemos teleskopas, surinktas iš Vilniaus universiteto observatorijoje buvusių kelių teleskopų liekanų. 1970 m. pavasarį šiuo teleskopu buvo pradėti fotometriniai žvaigždžių tyrimai. 1974 m. žvaigždžių šviesą išvydo 63 cm teleskopas refraktorius. 1975 m. 25 cm reflektorius buvo pakeistas naujai nupirktu 35/51 cm skersmens Maksutovo sistemos fotografiniu teleskopu. 1975-1977 m. pastatytas observatorijos administracinis pastatas su laboratorijomis, moksline biblioteka, konferencijų sale ir viešbučiu. 1991 m. pradėtas darbas nauju 165 cm teleskopu reflektoriumi – didžiausiu teleskopu ne tik Lietuvoje, bet ir visoje šiaurinėje Europoje.
Observatorija priklauso Teorinės fizikos ir astronomijos institutui. Be šio instituto astronomų, čia dirba Fizikos instituto, Vilniaus universiteto ir Vilniaus pedagoginio universiteto mokslininkai, dėstytojai, doktorantai ir studentai. Observatoriją kasmet aplanko šimtai ekskursijų, kurių dalyviai supažindinami su Lietuvos ir pasaulio astronomijos naujienomis, teleskopais, nuostabaus grožio spalvotomis planetų, žvaigždžių, ūkų, spiečių, galaktikų nuotraukomis. Kartais pavyksta rasti galimybę pažvelgti į dangaus kūnus ir pro teleskopą.
Ant observatorijos pietinės sienos įrengtas Saulės laikrodis. Netoli teleskopų bokštų yra šventųjų mitologinių akmenų rinkinys. Tai dubenuotieji akmenys, senovėje naudoti saugoti gydomajam Perkūno vandeniui. Observatorijos languose įrengti B. Bružo sukurti vitražai astronomine tematika. Ant gretimos Kapelių kalvos įsikūręs Etnokosmologijos muziejus, kuriame lankytojai gali susipažinti su istoriniais ir etnografiniais eksponatais, atspindinčiais žmonių pažiūras į dangų ir pasaulį.

IŠVADOS

Tai gi, šio darbo eigoje išsiaiškinome, kad žmogus dangų stebi jau nuo gilios senovės. Kad palengvintu stebėjimus žmogus kūrė įvairius astronominius prietaisus, statė observatorijas. Šio darbo pirmoje dalyje plačiau aptarėme vieną iš astronominių prietaisų – teleskopą, jo rūšis, sandarą, veikimo būdus. Taigi:
1. Teleskopą 1610 metais išrado Galileo Galilejas
2. Teleskopai yra refraktoriniai ir reflektoriniai.
3. Refraktorius pranašesnis už reflektorių, bet yra brangesnis.

Antroje dalyje aptarėme vieną naujausių teleskopų rūsių – radioteleskopą. Taigi:
1. Viena iš naujausių teleskopo rūšių yra radioteleskopai.
2. Radioteleskopais matomi objektai gali būti nutolę milijardus šviesmečių.
3. Radioastronomija praturtino mūsų žinias apie visatą.

Trečioje dalyje pakalbėjome apie observatorijas. Taigi:
1. Observatorijos statomos nuo senų laikų.
2. Observatorijos dažniausiai būna įrengtos toli nuo miestų, kur nepasiekia naktinės miestų šviesos, gamyklų dūmai ir triukšmas.
3. Neretai astronomai įsikuria kelių kilometrų aukštyje, kur mažiau drėgmės ir dulkių.
4. Molėtų observatorija įkurta 1969m.
5. Molėtų observatorijos teleskopas didžiausias šiaurės Europoje.

Naudotos literatūros sąrašas

1. Pažinimo džiaugsmas. Mokslas ir visata, Vilnius 1989
2. www.asrtro.lt
3. www.ipta.lt
4. Lietuvos enciklopedija. Vilnius 1989

Leave a Comment