§33. Навіщо астрономам телескопи
Космос від нас не так далеко, як здається, – всього за годину їзди, якщо ваша машина здатна їхати вгору.
Фред Гойл, англійський астроном, автор кількох науково-фантастичних романів.
- Пригадай, які є методи дослідження.
- Як безпечно спостерігати Сонце?
- У яких районах Землі можна спостерігати повне затемнення Сонця?
На першому місці серед засобів, що збільшують можливості ока людини спостерігати небесні тіла, є телескоп. Першим його використав для спостережень зоряного неба відомий науковець Ґалілео Ґалілей у 1609 р. Окрім Молочного Шляху Ґалілей спостерігав у телескоп кратери на поверхні Місяця, плями на Сонці, а також чотири найяскравіших супутники Юпітера.
Телескоп (від грецьких слів «теле» – «далеко» і «скопео» – «дивитися») – прилад для астрономічних спостережень, що набагато перевищує можливості ока людини спостерігати дуже віддалені небесні об’єкти.
Обов’язковими складовими частинами оптичного телескопа (мал. 140) є об’єктив, труба і монтування. Об’єктив збирає світло й будує зображення об’єкта чи ділянки неба.
Труба (тубус) з’єднує об’єктив з приймальним пристроєм. Монтування – механічна конструкція – тримає трубу й забезпечує її наведення на небо.
Якщо приймачем світла є око (такі спостереження називають «візуальними»), то в телескопі має бути обов’язково окуляр. Через нього розглядають зображення, побудоване об’єктивом. Об’єктивом оптичного телескопа може бути лінза (кілька лінз) чи дзеркало, що має певну кривизну поверхні (наприклад, сферичне).
Телескопи встановлюють у місцях, де чисте й сухе повітря, багато ясних ночей упродовж року. Тобто там, де хороший астроклімат.
Про астроклімат говорять переважно астрономи. Вони ведуть пошук місць на Землі з хорошими умовами для своїх спостережень і дбають про захист такого довкілля. Ті місця на планеті, де немає штучних вогнів, де спокійна атмосфера із чистим і сухим повітрям, де протягом календарного року є велика кількість ясних ночей і куди можна дістатися без великих перешкод – це місця з хорошим астрокліматом. Нині на Землі їх не так багато. Серед них – пустеля Атакама в Чилі, де протягом року є 300 ясних ночей. Це також науковий заповідник Мауна-Кеа на острові Гаваї та Канарські острови.
Оснащену телескопами наукову установу, в якій виконують астрономічні спостереження й наукові дослідження, називають астрономічною обсерваторією.
Цікаво. Пункти спостережень за небесними світилами людина почала будувати дуже давно. До таких відносять Стоунгендж в Англії. Ще до винаходу телескопа будували обсерваторії для визначення на небесній сфері положень Сонця, Місяця, зір і планет. У Китаї понад 3000 років тому засновано обсерваторію, залишки якої збереглися до наших днів. Першу державну астрономічну обсерваторію в Європі – Паризьку – відкрито 1671 року.
Тепер у світі діє декілька великих астрономічних обсерваторій, до яких належить і Європейська південна обсерваторія. Її великі телескопи розміщено в Чилі (Південна Америка). До кінця 2020-х років у Чилі мають побудувати надзвичайно великий телескоп з діаметром дзеркала 39 м. Унікальною є обсерваторія на горі Мауна-Кеа на острові Гаваї. Тут встановлено телескопи «Кек-1» та «Кек-2» (мал. 141).
Нині космічні апарати застосовують для розв’язання багатьох завдань: стеження за поверхнею і атмосферою Землі, передавання сигналів зв’язку, вивчення різних небесних тіл. Саме тому космічні апарати за будовою істотно різняться, але всі вони мають базові складові.
Створюємо модель космічного апарата. Усі космічні апарати повинні мати такі основні компоненти (мал. 142):
- Платформу, що міститиме всі складові космічного апарата.
- Джерело живлення, наприклад сонячні батареї.
- Наукові прилади, що можуть фотографувати далекі галактики або планети у Сонячній системі, вимірювати хімічні речовини в атмосфері Землі або уважно стежити за активністю Сонця. Це ваш вибір!
- Пристрій зв’язку, щоб тримати зв’язок із Землею. Для цього годяться антени (у формі тарілок чи стрижнів).
- Система орієнтації – спеціальні прилади, що постійно спрямовані на яскраві зорі чи Сонце. Вони утримують космічний апарат у стійкому положенні в космосі.
Щоб позбутися впливу атмосфери Землі та реєструвати все випромінювання від небесних світил, нині встановлюють спеціально сконструйовані телескопи на штучних супутниках Землі. Такі супутники також вважають обсерваторіями. Найбільшою серед них є космічний телескоп Джеймса Вебба. Він має об’єктив (дзеркало) діаметром 6,5 м і працює у міжпланетному просторі на відстані 1,5 млн км від Землі.
Україна також належить до відомих астрономічних держав світу. Найвідоміші класичні університети (Київський, Львівський, Харківський, Одеський) майже від дня свого заснування мають астрономічні обсерваторії. Нині в нашій країні діють майже десять астрономічних обсерваторій.
Які найбільші українські астрономічні обсерваторії.
Головну астрономічну обсерваторію Національної академії наук України (ГАО НАН України) засновано 1944 р. (мал. 143, А). Її побудовано на південних околицях м. Києва й оснащено кількома телескопами, найбільший з яких має діаметр об’єктива 2 м. Цей телескоп встановлено на Кавказі поблизу гірської вершини Ельбрус. Науковці ГАО визначають положення небесних тіл на небесній сфері, вивчають обертання Землі, досліджують тіла Сонячної системи, Сонце, зорі й галактики.
Кримську астрофізичну обсерваторію (КрАО) засновано 1945 р. Її розміщено неподалік від Бахчисарая на невеликій плоскій вершині й оснащено кількома різними телескопами. Серед них – найбільший в Україні телескоп з діаметром об’єктива (головного дзеркала) 2,6 м (мал. 143, Б).
Від небесних тіл до Землі проникає не тільки видиме людиною світло, але і радіохвилі. Тобто небесні об’єкти можна не лише бачити, але й слухати від них радіосигнали. Для цього використовують радіотелескопи. Одні з них зовні схожі на антени супутникового телебачення, але вони значно більшого розміру. Космічне радіовипромінювання збирає металева антена у вигляді дзеркала. Інші радіотелескопи складаються з великої кількості окремих антен плоскої форми. Усі разом вони утворюють одну радіоантену великої площі.
Найбільший нині радіотелескоп FAST має діаметр антени 500 м. Він розміщений в Китаї. В Україні під Харковом працює найбільший у світі радіотелескоп, що реєструє довгі радіохвилі, – УТР-2 (український Т-подібний радіотелескоп 2-ї модифікації). Його ефективна площа (площа, якою він сприймає випромінювання) становить 150 тис. кв. м.
Коротко про головне
- Телескоп – прилад для астрономічних спостережень.
- Астрономічна обсерваторія – наукова установа, оснащена телескопами та іншими приладами, де виконують дослідження небесних тіл.
- Найбільші астрономічні обсерваторії України – Головна астрономічна обсерваторія Національної академії наук України та Кримська астрофізична обсерваторія.
Перевіряємо себе
- Назви основні функції телескопа.
- Навіщо телескопи виводять у космічний простір?
- Поміркуй, які знання про Всесвіт мало б людство, якби мешкало на планеті, де небо завжди суцільно вкрите хмарами? Підготуй на цю тему усне повідомлення.
- Поділися враженнями від уроку, продовживши речення: Я дізнався/- лася що…; Мені було цікаво…; Мене здивувало…; Я хотів/-ла б ще … .
У чому перевага космічних телескопів перед наземними? Нині на орбіті Землі та в міжпланетному просторі працює кілька телескопів і обсерваторій. З’ясуйте за допомогою додаткових джерел інформації (книжки, інтернет), чому астрономи прагнуть розмістити телескопи в космосі. За результатами пошуків підготуйте коротке повідомлення.