관측의 천문학. 관측 천문학의 섹션. 우주의 구조와 규모

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태양, 달, 행성, 혜성, 별, 성운, 은하, 개별 천체 및 이러한 천체의 시스템은 천문학에서 연구됩니다. 천문학자들이 직면한 과제는 다양하며, 이와 관련하여 천체관측 방법도 다양하여 이러한 문제를 해결하기 위한 주재료를 제공하고 있다.

이미 고대에 관측이 천구에서 발광체의 위치를 ​​​​결정하기 시작했습니다. 이제 천문학이 그것을 하고 있습니다. 이러한 관찰의 결과로 측정된 다양한 유형의 별, 성단 및 은하의 천구 좌표가 목록화되고, 별표가 작성됩니다(별 목록, 지도 및 지도책 참조). 같은 천체를 장기간에 걸쳐 반복하여 관찰함으로써 별의 고유운동, 삼각시차 등을 산출하고, 이 데이터는 카탈로그에도 게재되고 있습니다.

이 방법으로 컴파일된 별 카탈로그는 움직이는 천체(행성, 혜성, 인공 우주 물체)의 천체 관측, 시간 서비스 작업, 극 운동 서비스, 측지학, 탐색 등 다양한 종류의 과학 연구 작업에 사용됩니다. 후자는 특히 은하의 구조와 그 안에서 일어나는 움직임에 대한 연구를 포함하며, 이는 항성 천문학이 다루는 것입니다.

행성, 혜성, 소행성 및 인공 우주 물체에 대한 체계적인 천체 측정 관측은 운동 법칙을 연구하고 천체력을 컴파일하며 천체 역학, 천체 역학, 측지학 및 중력 측정의 기타 문제를 해결하기 위한 자료를 제공합니다.

천체 관측에는 최근 수십 년 동안 실용화한 천체의 거리 측정 관측도 포함될 수 있습니다. 레이저 거리 측정기의 도움으로 지구의 인공 위성(레이저 위성 거리 측정기 참조)과 달까지의 거리가 높은 정확도로 측정됩니다.

레이더 천문학 방법을 사용하면 거리를 결정하고 달, 금성, 수성 등의 프로필을 연구할 수도 있습니다.

천체 관측의 또 다른 유형은 태양, 달, 가장 가까운 행성, 은하계 성운, 은하계 등과 같은 천체의 출현에 대한 직접적인 연구입니다. 이러한 유형의 관측은 망원경이 발명된 이후에 발전하기 시작했습니다. 처음에는 육안으로 관찰했습니다. 천체를 눈으로 관찰하고 보이는 것을 스케치했습니다. 나중에 사진이 사용되기 시작했습니다. 사진 방법은 시각적 방법보다 부인할 수 없는 이점이 있습니다. 사진은 조용한 실험실 환경에서 자세히 측정할 수 있습니다. 필요한 경우 반복할 수 있으며 일반적으로 사진은 객관적인 문서인 반면 관찰자는 시각적 관찰에 많은 주관성을 도입합니다. 또한 인화판은 눈과 달리 광원에서 오는 광자를 축적하므로 희미한 물체의 사진을 찍을 수 있습니다.

XIX와 XX 세기의 전환기에. 천체 물리학 관찰 방법은 망원경으로 수집 된 천체의 전자기 복사 분석을 기반으로 탄생하고 빠르게 발전하기 시작했습니다. 이 분석을 위해 다양한 광 검출기 및 기타 장치가 사용됩니다.

다양한 유형의 천체 광도계의 도움으로 천체의 밝기 변화가 기록되고 이러한 방식으로 변광성이 감지되어 유형을 결정하고 이중 별을 다른 관측 결과와 결합하여 과정에 대한 특정 결론을 내립니다. 별, 성운 등에서 발생.

스펙트럼 관측은 천체에 대한 광범위한 정보를 제공합니다. 연속 스펙트럼의 에너지 분포(천체의 전자기 복사 참조)에 따라 스펙트럼 선과 밴드의 유형, 너비 및 기타 특성에 따라 온도, 별 및 기타 천체의 화학적 조성, 그 안에 있는 물질의 움직임, 회전, 자기장의 존재, 마지막으로 진화 발달 단계 및 기타 여러 가지에 관한 것입니다. 도플러 효과로 인한 분광선의 이동을 측정하면 다양한 천체 연구에 사용되는 천체의 반경 방향 속도를 결정할 수 있습니다.

천체 물리학 관찰에서 전자 광학 변환기, 광전자 증배관, 전자 카메라 및 텔레비전 장비가 널리 사용되어 망원경의 투과력을 크게 높이고 망원경이 감지하는 천체의 전자기 복사 범위를 확장할 수 있습니다.

전자기 방사선의 전파 범위에서 천체 관측은 전파 망원경을 사용하여 수행됩니다. X선 천문학 및 감마선 천문학의 요구에 따라 적외선 및 자외선을 등록하는 특수 장비가 사용됩니다. 질적으로 새로운 결과는 우주선에서 수행된 천문 관측(소위 대기 외 천문학)의 도움으로 얻어집니다.

기술된 천문 관측의 대부분은 특별히 훈련된 과학자와 기술자에 의해 천문대에서 수행됩니다. 그러나 특정 유형의 관측은 천문학 애호가도 사용할 수 있습니다.

젊은 천문학자들은 관찰을 통해 시야를 넓히고 연구 경험을 쌓을 수 있습니다. 그러나 지침에 따라 엄격하게 수행된 여러 종류의 잘 조직된 관찰도 상당한 과학적 가치가 있을 수 있습니다.

다음과 같은 천문 관측을 통해 천문 규모를 조정할 수 있습니다.

1. 학교 굴절 망원경을 사용한 태양 활동 연구(다크 필터 없이 태양을 보면 안 된다는 것을 기억하십시오!).

2. 목성과 목성의 위성에 대한 관측과 목성의 붉은 반점 띠의 세부 사항 스케치.

3. 충분히 넓은 시야를 가진 조리개가 큰 광학 기기를 사용하여 혜성을 검색합니다.

4. 야광운의 관찰, 출현빈도, 모양 등 연구

5. 유성 등록, 수를 세고, 복사량을 결정합니다.

6. 변광성 연구 - 별이 빛나는 하늘의 시각적 및 사진.

7. 일식과 월식의 관측.

8. 인공 지구 위성의 관측.

관찰 정리에 대한 지침은 권장 읽기 목록에 나열된 책에서 찾을 수 있습니다. 섹션에서 여러 실용적인 팁을 제공합니다.

1. 천문학은 이 과정의 새로운 학문이지만 간단히 말해서 일부 주제에 익숙합니다.
2. 뭐가 필요하세요:

1. 교과서: . 천문학. 기본 레벨.11 등급:교과서 / 학사 Vorontsov-Velyaminov, E.K. Strout - 5th ed., 수정 .- M .: Bustard, 2018.-238s, with: ill., 8 sheets. 안부. 포함 - (러시아어 교과서).
2. 일반 노트북 - 48장.

1. 교과서로 작업하는 방법.

• (읽는 것이 아니라) 단락을 통해 작업하다
• 본질을 파고들다, 각각의 현상과 과정을 다루다
• 단락 뒤에 있는 모든 질문과 작업을 노트북에 간략하게 정리합니다.
• 주제 끝에 있는 질문 목록에서 지식을 확인하십시오.
• 인터넷에서 추가 자료 참조

주제 1.1 천문학의 주제. 관측은 천문학의 기초입니다.

1.1.1 천문학은 무엇을 연구합니까? 그 중요성과 다른 과학과의 연결

천문학은 가장 오래된 과학 중 하나이며 그 기원은 석기 시대(기원전 6-3000년)로 거슬러 올라갑니다.

천문학 천체와 그 시스템의 움직임, 구조, 기원 및 발달을 연구하는 과학입니다..

천문학[그리스 어 Astron (astron) - 별, nomos (nomos) - 법칙] - 천체의 움직임(섹션 "천체 역학"), 그 성질(섹션 "천체 물리학"), 기원 및 발달(섹션 "우주론")을 연구하는 과학

가장 흥미롭고 고대 자연 과학 중 하나인 천문학은 우리를 둘러싼 거시 세계의 현재뿐만 아니라 먼 과거를 탐구하고 우주의 미래에 대한 과학적 그림을 그릴 수 있게 해줍니다. 인간은 항상 주변 세계가 어떻게 작동하고 그 안에서 어떤 위치를 차지하고 있는지에 대한 질문에 관심이 있었습니다. 문명의 여명기에 대부분의 사람들은 초기 혼돈에서 공간(질서)이 점진적으로 어떻게 발생하는지, 사람을 둘러싸고 있는 모든 것, 즉 하늘과 땅, 산, 바다와 강, 식물과 동물, 그 사람 자신. 수천 년 동안 하늘에서 일어난 현상에 대한 정보가 점진적으로 축적되었습니다.

천문학적 지식의 필요성은 필수적인 필요성에 의해 결정되었습니다(영화 시연: " 우주의 모든 비밀 #21 - 발견 - 천문학의 역사" 그리고 천문학(2⁄15). 가장 오래된 과학.)

지구 자연의주기적인 변화는 별이 빛나는 하늘의 모양과 태양의 명백한 움직임의 변화를 동반한다는 것이 밝혀졌습니다. 파종, 물주기, 수확과 같은 특정 농업 작업을 제 시간에 수행하려면 연중 특정 시간의 시작을 계산해야했습니다. 그러나 이것은 태양과 달의 위치와 움직임에 대한 장기간의 관찰에서 수집한 달력을 사용해야만 가능했습니다. 따라서 천체에 대한 정기적인 관찰의 필요성은 시간을 세는 실제적인 필요성 때문이었습니다. 천체의 움직임에 내재된 엄격한 주기성은 오늘날에도 여전히 사용되는 시간 계산의 기본 단위(일, 월, 년)의 기초가 됩니다.

발생하는 현상에 대한 단순한 관조와 순진한 해석은 점차 관찰된 현상의 원인을 과학적으로 설명하려는 시도로 대체되었습니다. 고대 그리스(기원전 6세기)에서 자연 과학으로서의 철학의 급속한 발전이 시작되었을 때 천문학 지식은 인간 문화의 필수적인 부분이 되었습니다. 천문학은 수호신인 우라니아를 받은 유일한 과학입니다.

천문학 지식 발전의 초기 의의에 대하여사람들의 실질적인 필요와 관련하여 판단될 수 있습니다. 여러 그룹으로 나눌 수 있습니다.

• 농업적 필요(시간을 셀 필요가 있는 것은 일, 월, 년이다. 예를 들어 고대 이집트에서는 파종과 수확의 시기를 태양의 선구자인 밝은 별 소티스의 지평선 뒤에서 해가 뜨기 전 모습에 의해 결정되었다. 나일 홍수);
• 무역 확장 필요, 해양 포함 (항해, 무역로 탐색, 항해. 따라서 페니키아 선원은 그리스인이 페니키아 별이라고 불렀던 북극성에 의해 인도되었습니다.)
• 미학적, 인지적 욕구, 전체론적 세계관의 필요성(인간은 자연 현상과 과정의 주기성, 주변 세계의 출현을 설명하려고 했습니다.)

점성술 사상에서 천문학의 기원은 고대 문명의 신화적 세계관의 특징입니다.

I-th 골동품 세계(기원전). 철학 → 천문학 → 수학의 요소(기하학). 고대 이집트, 고대 아시리아, 고대 마야, 고대 중국, 수메르인, 바빌로니아, 고대 그리스.

천문학 발전에 상당한 기여를 한 과학자: 밀레투스의 탈레스(625-547, 그리스 박사), 크니도스의 에우독스(408-355, 기타 그리스), 아리스토텔레스(384-322, 마케도니아, 기타 그리스), 사모스의 아리스타르코스(310-230, 알렉산드리아, 이집트), 에라토스펜(276-194, 이집트), 로도스의 히파르코스(190-125, 고대 그리스).

고고학자들은 인간이 이미 2만 년 전 석기 시대에 기본적인 천문 지식을 가지고 있었다는 사실을 입증했습니다.

• 기원전 25,000년부터 기원전 4,000년까지의 선사 시대(암벽화, 자연 전망대 등).
• 고대 단계는 조건부로 기원전 4000년에서 기원전 1000년까지 고려될 수 있습니다.
  • 약 4천 기원전 고대 마야의 천문 기념물, 스톤헨지 석조 전망대(영국);
  • 기원전 3000년경 이집트, 바빌론, 중국 최초의 천문 기록인 피라미드의 방향;
  • 기원전 2500년경 이집트 태양력의 수립;
  • 기원전 2000년경 1차 하늘지도 작성(중국);
  • 기원전 1100년경 적도에 대한 황도의 기울기 결정;
• 골동품 무대
  • 지구의 구형에 대한 아이디어 (Pythagoras, 535 BC);
  • 밀레투스의 탈레스(기원전 585년)에 의한 일식의 예측;
  • 19년 주기의 음력 주기 확립(메토닉 주기, 기원전 433년);
  • 축을 중심으로 한 지구의 회전에 대한 아이디어 (Pontus의 Heraclitus, 기원전 4 세기);
  • 동심원의 아이디어 (Eudoxus), "하늘에서"아리스토텔레스 (지구와 행성의 구형성 증명) 별 800 별의 첫 번째 카탈로그 편집, 중국 (기원전 4 세기);
  • 그리스 천문학자에 의한 별의 위치에 대한 체계적인 결정의 시작, 세계 시스템 이론의 발전(기원전 3세기);
  • 세차운동의 발견, 태양과 달의 운동에 대한 최초의 표, 850개의 별 목록(히파라쿠스, (기원전 2세기));
  • 태양 주위의 지구의 움직임과 지구의 크기 결정에 대한 아이디어 (Aristarchus of Samos, Eratosthenes 3-2 세기 BC);
  • 로마 제국에 율리우스력 도입(기원전 46년)
  • Claudius Ptolemy - "구문"(Almogest) - 고대 천문학의 백과사전, 운동 이론, 행성 표(140 AD).

호메로스와 헤시오도스의 시는 이 시대의 그리스인들의 천문학적 지식에 대한 아이디어를 제공합니다. 거기에는 수많은 별과 별자리가 언급되어 있으며, 항법 및 계절 결정을 위한 천체의 사용에 대한 실용적인 조언이 제공됩니다. 그 해. 이 기간의 우주론적 개념은 신화에서 완전히 차용되었습니다. 지구는 평평한 것으로 간주되고 하늘은 지구를 기반으로 한 단단한 그릇입니다. 이 시대의 주인공들은 철학자, 나중에 과학적 인지 방법이라고 부를 것을 직관적으로 모색합니다. 동시에 최초의 전문적인 천체 관측이 이루어지고 달력의 이론과 실제가 개발되고 있습니다. 처음으로 기하학은 천문학의 기초로 간주되며 수학적 천문학의 여러 추상적 개념이 도입됩니다. 발광체의 움직임에서 물리적 패턴을 찾으려는 시도가 이루어지고 있습니다. 많은 천문학적 현상이 과학적으로 설명되었고 지구의 구형이 증명되었습니다.

II 사전 망원경기간. (1610년 이전의 우리 시대). 과학과 천문학의 쇠퇴. 로마제국의 멸망, 야만인의 습격, 기독교의 탄생. 아랍 과학의 급속한 발전. 유럽에서 과학의 부활. 세계 구조의 현대 태양 중심 시스템.

클라우디우스 프톨레마이오스 (클라우디우스 프톨로메우스)(87-165, 로마 박사), 비루니, 아부 레이한 모하메드 이븐 아메드 알-비루니(973-1048, 현대 우즈베키스탄), 미르자 모하메드 이븐 샤루크 이븐 티무르 (타라가이) 울룩벡(1394-1449, 현대 우즈베키스탄), 니콜라우스 코페르닉(1473-1543, 폴란드), 타이코(Tige) BRAGE(1546-1601, 덴마크).

• 아랍 시대. 유럽의 고대 국가가 멸망한 후 고대 과학 전통(천문학 포함)은 인도와 중국뿐만 아니라 아랍 칼리프에서도 계속 발전했습니다.
  • 813 바그다드에 천문학교(지혜의 집) 설립
  • 827 티그리스와 유프라테스 사이의 각도 측정에 의한 지구의 크기 결정;
  • 829 바그다드 천문대의 기초;
  • 10세기 음력 불평등의 발견(바그다드의 아부엘와파);
  • 1029개의 별 목록, 적도에 대한 황도 기울기의 설명, 자오선 1°의 길이 결정(1031g, Al-Biruni);
  • 15세기 말까지 천문학에 관한 수많은 작품(Omar Khayyam의 달력, 태양과 행성의 움직임에 대한 "Ilkhan 테이블"(아제르바이잔의 Nasiraddin Tussi), Ulugbek의 작품);
• 유럽의 부흥. 15세기 말 유럽에서 천문학 지식의 부활이 시작되어 천문학의 첫 번째 혁명이 일어났습니다. 천문학의 이 혁명은 실천의 요구로 인해 발생했습니다. 위대한 지리적 발견의 시대가 시작되었습니다.
  • 장거리 항해에는 좌표를 결정하는 정확한 방법이 필요했습니다. 프톨레마이오스 체계는 증가된 요구를 충족시킬 수 없었습니다. 천문학 연구의 발전에 가장 먼저 주목한 나라들은 신대륙을 발견하고 개발하는 데 가장 큰 성공을 거두었다.
  • 포르투갈에서는 14세기로 돌아가서 Henry 왕자가 항해의 필요를 충족시키기 위해 천문대를 설립했으며, 포르투갈은 새로운 영토를 점령하고 개발하기 시작한 최초의 유럽 국가였습니다.
  • XV-XVI 세기의 유럽 천문학의 가장 중요한 업적은 행성표(1474년 Nuremberg의 Regiomontanus)입니다.
  • 천문학에서 첫 번째 혁명을 일으킨 N. 코페르니쿠스(1515-1540)의 저서,
  • Van 섬의 Uraniborg 천문대에서 덴마크 천문학자 Tycho Brahe가 관측한 것입니다(망원경 이전 시대에 가장 정확함).

III 망원경분광학(1610-1814)의 출현 이전. 망원경의 발명과 그것을 이용한 관측. 행성 운동의 법칙. 천왕성의 발견. 태양계 형성의 첫 번째 이론.

이 기간 동안 천문학 발전에 크게 기여한 과학자: 갈릴레오 갈릴레이(1564-1642, 이탈리아), 요하네스 케플러(1571-1630, 독일), 얀 가벨 (가벨리우스) (1611-1687, 폴란드), 한스 크리스티안 호이겐스(1629-1695, 네덜란드), Giovanni Domenico(장 도미닉) CASINI>(1625-1712, 이탈리아-프랑스), 아이작 뉴턴(1643-1727, 영국), 에드먼드 갤리 (핼리, 1656-1742, 영국), William(윌리엄) Wilhelm Friedrich HERSHEL(1738-1822, 영국), 피에르 시몽 라플라스(1749-1827, 프랑스).

• 17세기 초(Lippershey, Galileo, 1608) 광학 망원경이 만들어지면서 인류의 세계 지식 지평이 크게 확장되었습니다.
  • 태양의 시차가 결정되어(1671), 천문 단위를 고정밀도로 결정하고 빛의 속도를 결정할 수 있었고,
  • 지구의 자전축의 미묘한 움직임, 별의 적절한 움직임, 달의 운동 법칙,
  • 1609-1618년 케플러는 화성에 대한 이러한 관찰을 바탕으로 행성 운동의 세 가지 법칙을 발견했습니다.
  • 1687년 뉴턴은 행성 운동의 원인을 설명하는 만유인력의 법칙을 발표했습니다.
  • 천체 역학이 만들어집니다.
  • 행성의 질량이 결정됩니다.
  • 19세기 초(1801년 1월 1일), Piazzi는 첫 번째 소행성(소행성) Ceres를 발견합니다.
  • Pallas와 Juno는 1802년과 1804년에 발견되었습니다.

IV 분광학 및 사진. (1814-1900). 분광 관찰. 별까지의 거리의 첫 번째 결정. 행성 해왕성의 발견.

이 기간 동안 천문학 발전에 크게 기여한 과학자: 요제프 폰 프라운호퍼(1787-1826, 독일), 바실리 야코블레비치(프리드리히 빌헬름 게오르크) 스트루브(1793-1864, 독일-러시아), 조지 비델 ERI(에어리, 1801-1892, 영국), 프리드리히 빌헬름 베셀(1784-1846, 독일), 요한 고트프리트 할레(1812-1910, 독일), 윌리엄 헤긴스 (허긴스, 1824-1910, 영국), 안젤로 세치(1818-1878, 이탈리아), 표도르 알렉산드로비치 브레디킨(1831-1904, 러시아), 에드워드 찰스 피커링(1846-1919, 미국).

• 1806~1817년에 I. Fraunthofer(독일)는 분광 분석의 기초를 만들고 태양 스펙트럼의 파장과 흡수선을 측정하여 천체 물리학의 기초를 다졌습니다.
• 1845년 I. Fizeau와 J. Foucault(프랑스)는 최초의 태양 사진을 얻었습니다.
• 1845~1850년에 아일랜드의 로스 경은 일부 성운의 나선 구조를 발견했습니다.
• 1846년 I. Galle(독일)은 W. Le Verrier(프랑스)의 계산에 따라 천체 역학의 승리인 행성 해왕성을 발견했습니다.
• 천문학에 사진이 도입되면서 태양 코로나와 달 표면의 사진을 얻을 수 있었고 별, 성운, 행성의 스펙트럼을 연구하기 시작했습니다.
• 광학 및 망원경 건설의 발전으로 화성의 위성을 발견하고 화성 표면을 반대 방향으로 관찰하여 설명할 수 있게 되었습니다(D. Schiaparelli).
• 천체 관측의 정확도를 높이면 별의 연간 시차를 측정할 수 있고(Struve, Bessel, 1838), 지구 극의 움직임을 발견할 수 있습니다.

V번째 현대의기간(1900-현재). 천문학에서 사진 및 분광 관측의 응용 개발. 별의 에너지원 문제를 해결합니다. 은하의 발견. 전파 천문학의 출현과 발전. 우주 연구.

• 20세기 초, K.E. Tsiolkovsky는 우주 비행에 관한 최초의 과학 에세이인 "제트 장치를 사용한 세계 공간 연구"를 출판했습니다.
• 1905년, A. 아인슈타인은 특수 상대성 이론을 만들었습니다.
• 1907~1916년, 기존의 물리 이론과 실제 사이에 존재하는 모순을 설명할 수 있게 한 일반 상대성 이론은 별 에너지의 신비를 푸는 데 박차를 가했고, 우주론의 발전을 촉발했습니다.
• 1923년 E. Hubble은 다른 항성계인 은하계의 존재를 증명했습니다.
• 1929년 E. Hubble은 은하의 스펙트럼에서 "적색 편이"의 법칙을 발견했습니다.
• 1918년 윌슨산 천문대에 2.5미터 반사경을 설치했고 1947년에는 5미터 반사경을 가동했다.
• 전파 천문학은 1930년대 최초의 전파 망원경이 등장하면서 등장했습니다.
• 1933년 벨 연구소의 칼 얀스키는 은하 중심에서 오는 전파를 발견했습니다.
• Grote Reber는 1937년 최초의 포물선 전파 망원경을 제작했습니다.
• 1948년에 로켓이 대기의 상층부(미국)로 발사되어 태양 코로나에서 나오는 X선 복사를 감지할 수 있었습니다.
• Aronomists는 천체의 물리적 성질을 연구하기 시작했고 연구 중인 공간의 경계를 크게 확장했습니다.
• 천체 물리학은 천문학의 주요 분야가 되었으며 20세기에 특히 크게 발전했습니다. 그리고 오늘날에도 계속해서 빠르게 성장하고 있습니다.
• 1957년에는 인공 천체의 사용을 기반으로 한 질적으로 새로운 연구 방법의 토대가 마련되었으며, 이는 이후 천체 물리학의 새로운 분과의 출현으로 이어졌습니다.
• 1957년 소련은 인류 최초의 인공 지구 위성을 발사하여 인류의 우주 시대를 열었습니다.
• 우주선은 적외선, X선 및 감마선 망원경을 지구 대기에서 꺼내는 것을 가능하게 했습니다.
• 최초의 유인 우주 비행(1961, 소련), 인류 최초의 달 착륙(1969, 미국)은 전 인류에게 획기적인 사건입니다.
• 달 토양을 지구로 전달(Luna-16, 소련, 1970),
• 금성과 화성의 표면에 하강 차량의 착륙,
• 자동 행성간 스테이션을 태양계의 더 먼 행성으로 보냅니다.

(자세한 내용은 우주 탐사의 타임라인및 우주 탐사의 타임 라인.)

1.1.2 천문학과 다른 과학의 연결.

한때 단일한 자연 과학(철학, 천문학, 수학, 물리학)에서 성장하여 서로 긴밀한 관계를 잃지 않았습니다. 천문학은 과학의 역사에서 매우 주도적인 역할을 하여 많은 과학자들이 천문학에서 과제를 수행하고 이러한 문제를 해결하기 위한 방법을 만들었습니다. 천문학, 수학 및 물리학은 관계를 잃지 않았으며 이는 많은 과학자의 활동에 반영됩니다.

천문학과 다른 과학의 연결- 과학 분야의 상호 침투 및 상호 영향:

1.1.3 우주의 구조와 규모

위성인 달이 있는 지구, 다른 행성과 그 위성, 혜성 및 작은 행성이 태양 주위를 돌고 있으며 이 모든 천체가 구성되어 있다는 것을 이미 알고 있습니다. 태양계.차례로, 하늘에서 볼 수 있는 태양과 다른 모든 별은 거대한 별 시스템인 우리의 일부입니다. 은하.태양계에 가장 가까운 별은 너무 멀리 떨어져 있어 300,000km/s의 속도로 이동하는 빛이 4년 이상 동안 태양계에서 지구까지 이동합니다. 별은 가장 흔한 유형의 천체이며 우리 은하에만 수천억 개의 천체가 있습니다. 이 별계가 차지하는 부피는 너무 커서 빛이 100,000년 만에 통과할 수 있습니다.

에 우주우리 은하와 같은 다른 많은 은하들이 있습니다. 우주 전체의 구조와 구조를 결정하는 것은 은하의 위치와 움직임입니다. 은하계는 너무 멀리 떨어져 있어 맨눈으로 다음 세 개만 볼 수 있습니다. 남반구에서 두 개, 러시아 영토에서 단 하나인 안드로메다 성운. 가장 먼 은하에서 빛은 100억 년 후에 지구에 도달합니다. 별과 은하의 문제의 상당 부분은 지상 실험실에서 생성하는 것이 불가능한 조건에 있습니다. 모든 우주 공간은 전자기 복사, 중력 및 자기장으로 가득 차 있으며, 은하의 별과 은하 사이에는 가스, 먼지, 개별 분자, 원자 및 이온, 원자 핵 및 소립자의 형태로 매우 희박한 물질이 있습니다.

우주의 모든 몸체는 다양한 복잡성의 시스템을 형성합니다.

1. 태양계 - 태양과 그 주위를 움직이는 천체 (행성, 혜성, 행성의 위성, 소행성), 태양은 자체 발광체이며 지구와 같은 다른 천체는 반사광으로 빛납니다. SS의 나이는 ~50억 년입니다. 우주에는 행성과 다른 천체가 있는 수많은 별 시스템이 있습니다.
2. 하늘에 보이는 별들 , 포함 은하수 구성하는 별의 아주 작은 부분입니다. 은하계 (또는 우리 은하를 은하수라고 부름) - 별 시스템, 성단 및 성간 매체. 그러한 은하가 많이 있으며 가장 가까운 은하의 빛은 수백만 년 동안 우리에게 여행합니다. 은하의 나이는 100-150억 년입니다.
3. 은하계 일종의 클러스터(시스템)로 결합

모든 몸은 끊임없이 움직이고, 변화하고, 발전하고 있습니다. 행성, 별, 은하에는 종종 수십억 년으로 계산되는 고유한 역사가 있습니다.

아시다시피 지구에서 가장 가까운 천체인 달까지의 거리는 약 400,000km입니다. 가장 먼 물체는 우리로부터 달까지의 거리를 10배 이상 초과하는 거리에 있습니다.

우리 행성보다 5천만 배 작은 지구의 학교 지구인 잘 알려진 모델을 사용하여 우주에서 천체의 크기와 천체 사이의 거리를 상상해 봅시다. 이 경우 달을 지구에서 약 7.5m 떨어진 곳에 지름 7cm의 공으로 그려야 하며, 태양의 모델은 지름이 28m이고 거리가 3m가 될 것입니다. km, 그리고 태양계에서 가장 먼 행성인 명왕성의 모델은 120km 동안 우리에게서 제거될 것입니다. 이 모델 규모에서 우리에게 가장 가까운 별은 약 800,000km의 거리에 위치합니다. 즉, 달보다 2배 더 먼 거리에 있습니다. 우리 은하는 거의 태양계 크기로 줄어들지만 가장 멀리 있는 별은 여전히 ​​태양계 밖에 있을 것입니다.

다이어그램은 시스템과 거리:

1 천문 단위 = 1억 4,960만 km(지구에서 태양까지의 평균 거리).

1pc(파섹) = 206265AU = 3, 26 St. 연령

1광년(St. year)는 광선이 1년 동안 거의 300,000km/s의 속도로 이동하는 거리입니다. 1광년은 946만 킬로미터와 같습니다!

1.1.4 천문학의 특징과 그 방법

수천 년 동안 천문학자들은 별이 빛나는 하늘에서 천체의 위치와 시간에 따른 상호 움직임을 연구해 왔습니다. 그렇기 때문에 오랫동안 또는 오히려 기원전 III 세기부터 지배했습니다. 클라우디우스 프톨레마이오스의 세계 질서의 지구 중심 시스템. 그것에 따르면 행성 지구는 전체 우주의 중심에 있었고 태양을 포함한 다른 모든 천체가 그 주위를 돈다는 것을 기억하십시오.

그리고 16세기 중반, 아니 오히려 1543년에만 Nicolaus Copernicus의 "천구의 ​​회전에 관하여"라는 위대한 작품이 나왔는데, 여기서 그는 우리 시스템의 중심이 지구가 아니라 태양. 그렇게 된거야 태양 중심 교리, 우주에 대한 지식의 열쇠를 주었다.

천체 관측은 천체와 현상을 연구하는 주요 방법으로 사용됩니다.

천문 관측은 우주에서 일어나는 과정과 현상에 대한 정보를 목적에 맞게 적극적으로 등록하는 것입니다.

천문학은 우주의 구조, 운동, 물리적 성질, 천체의 기원과 진화 및 천체에 의해 형성된 시스템을 연구합니다. 천문학은 또한 우리 주변 우주의 근본적인 속성을 탐구합니다. 연구 대상과 현상의 거대한 시공간적 규모는 다음을 결정합니다. 천문학의 독특한 특징.

우주 공간에서 지구 밖에서 일어나는 일에 대한 정보, 과학자들은 주로 이러한 물체에서 나오는 빛과 다른 유형의 방사선을 기반으로 받습니다. 관측은 천문학에서 정보의 주요 원천입니다.이것 첫 번째 기능천문학은 실험이 중요한 역할을 하는 다른 자연 과학(예: 물리학 또는 화학)과 구별합니다. 지구 밖에서의 실험 기회는 우주 비행 덕분에 나타났습니다. 그러나 이러한 경우에도 예를 들어 달이나 화성 암석의 화학적 조성 연구와 같은 소규모 실험 연구를 수행하는 것에 대해 이야기하고 있습니다. 행성 전체, 별 또는 은하계에 대한 실험을 상상하는 것은 어렵습니다.

두 번째 기능천문학에서 연구된 여러 현상의 상당한 기간(수억 년에서 수백만 년, 수십억 년)으로 인해. 따라서 일어나는 변화를 직접 관찰하는 것은 불가능합니다. 태양에서 일어나는 변화조차도 8분 19초(빛이 태양에서 지구까지의 거리를 이동하는 데 걸리는 시간) 후에야 지구에 기록됩니다. 먼 은하에 관해서는 여기서 우리는 이미 수십억 년에 대해 이야기하고 있습니다. 즉, 먼 별 시스템을 연구함으로써 우리는 그들의 과거를 연구합니다. 변화가 특히 느릴 때는 별과 같은 많은 관련 물체를 관찰해야 합니다. 이러한 방식으로 별의 진화에 대한 기본 정보를 얻을 수 있습니다.

세 번째 기능천문학은 우주에서 천체의 위치(좌표)를 표시할 필요가 있고 어느 것이 우리에게서 더 가깝고 어느 것이 더 멀리 있는지 구별할 수 없기 때문입니다. 언뜻보기에 관찰 된 모든 발광체는 우리에게 똑같이 멀리 떨어져있는 것처럼 보입니다. 고대의 사람들에 관해서는 모든 별이 우리에게서 동등하게 떨어져 있고 전체적으로 지구 주위를 회전하는 하늘의 특정 구형 표면-천구-에 위치하는 것으로 보입니다.

따라서 과학으로서 천문학은 주로 관찰을 기반으로 합니다. 물리학자들과 달리 천문학자들은 실험할 기회가 없습니다. 천체에 대한 거의 모든 정보는 전자기 복사에 의해 우리에게 제공됩니다. 지난 40년 동안에만 개별 세계가 직접 연구되었습니다. 즉, 행성의 대기를 조사하고, 달과 화성의 토양을 연구하고, 타이탄의 대기를 직접 연구했습니다.

19세기에는 물리 연구 방법이 천문학에 침투했고, 공생 과학인 천체 물리학이 생겨났습니다. 천체물리학로 나뉩니다: a) 실용 천체 물리학, 천체 물리학 연구의 실용적인 방법과 우주 천체에 대한 가장 완전하고 객관적인 정보를 얻을 수 있는 관련 도구 및 도구를 개발하고 적용합니다. 비) 이론 천체 물리학, 물리 법칙에 기초하여 관찰된 물리적 현상에 대한 설명이 제공됩니다.

현대 천문학 – 기초 물리학 및 수학 과학으로, 그 발전은 과학 및 기술 진보(STP)와 직접 관련됩니다.프로세스를 연구하고 설명하기 위해 수학과 물리학의 새롭게 등장한 다양한 섹션의 전체 현대 무기가 사용됩니다. 도 있습니다 천문학자의 직업. 우리나라의 천문학자들은 모스크바, 상트페테르부르크, 카잔, 예카테린부르크 및 기타 일부 대학의 물리학 또는 물리학 및 수학 학부에서 훈련을 받았습니다. 연간 약 100명의 전문가가 교육을 받습니다. 구소련 영토에서 약 2,000명의 천문학자가 일했고(현재 러시아에는 약 1,000명이 있고 약 100명이 활발히 활동하고 있다) 세계에는 약 10,000명의 전문 천문학자가 있다.진정한 천문학자는 넓은 시야를 가진 사람이다. 천문학자로 일하려면 필수 수학은 말할 것도 없고 물리학, 화학, 생물학을 알아야 합니다. 러시아 과학자들은 천문학에서 가장 중요한 근본적인 발견을 했습니다. Georgy Gamow는 우주의 팽창을 예언했습니다. 알렉산드르 프리드먼은 비정상 우주 이론을 창안했지만, 아인슈타인은 그것이 고정되어 있다고 주장했습니다. Zel'dovich는 강착, 즉 물질이 블랙홀로 떨어지는 것을 예견했습니다. Shklovsky는 중성 수소의 무선 라인을 예측했습니다. 싱크로트론 복사는 Ginzburg에 의해 설명되었습니다. 그러나 이러한 이론적 작업에 대한 실험적 검증은 미국인에 의해 수행되어 노벨상을 받았습니다. 우리는 미국에서와 같은 망원경과 같은 장비를 가진 적이 없습니다.

천문학자의 주요 서식지:

• 국립 연구소. P.K. 스턴버그(GAISH MSU)
• 우주연구소
• 러시아 과학 아카데미의 천문학 및 물리 연구소
• 메인(풀코보) 천문대
• 러시아 과학 아카데미 특별 천체 물리학 천문대(북부 코카서스)

천문학의 주요 섹션:

1.1.5 망원경

정확한 연구를 위해서는 특별한 도구와 장치가 필요합니다.

하나). 기원전 595년 밀레토스의 탈레스가 처음 사용 노몬(고대 천문 기구, 수직 물체(오벨리스크 막대, 기둥, 기둥), 이를 통해 태양의 각도 높이를 가장 짧은 그림자 길이(정오)로 결정할 수 있습니다. 이 도구를 해시계로 사용하고 동지, 춘분, 1년의 길이, 관찰자의 위도 등의 단계를 결정합니다.

2). Hipparchus(180-125 AD, 고대 그리스)는 기원전 129년에 달의 시차를 측정할 수 있는 점성기를 사용하여 1년의 길이를 365.25일로 설정하고 행렬을 결정하고 기원전 130년에 편집할 수 있었습니다. 1008개의 별을 위한 별 카탈로그 등

여러 시대에 천문 지팡이와 아스트로라본(최초 유형의 우도라이트), 사분면 및 기타 여러 장치와 도구가 있었습니다. 천체 및 물체의 관찰은 천문학 BC의 발전 초기에 발생한 특별한 기관인 천문대에서 수행됩니다. 이자형.

천문대는 다른 나라에서 가능한 연구와 관측을 위해 만들어졌습니다. 우리나라에는 러시아 과학 아카데미 (GAO RAS)의 주요 Pulkovo 천문대, 국가 천문 연구소가 약 24 개 있습니다. P.K. Sternberg(GAISh), 코카서스산 천문대(KGO SAISH) 등

실제 천문학 연구는 1609년 그들이 발명했을 때 시작되었습니다. 망원경.

1608년 네덜란드의 안경 제작자인 John Lippershey가 두 개의 렌즈를 일직선으로 배치하면 물체를 확대할 수 있다는 것을 발견한 후 천문학에 혁명이 일어났습니다. 따라서 스포팅 스코프가 발명되었습니다.

갈릴레오는 이 아이디어를 즉시 활용했습니다. 1609년 그는 자신의 첫 번째 3배율 망원경을 만들어 하늘을 향하게 했습니다. 그래서 망원경은 망원경으로 바뀌었습니다.

망원경은 천체를 관찰하고, 천체로부터 오는 방사선을 수신 및 분석하기 위해 천문학에서 사용되는 주요 도구가 되었습니다. . 이 단어는 두 개의 그리스어 단어인 tele - far 및 skopeo - I look에서 유래했습니다.

망원경 - 천체를 볼 수 있는 화각을 증가시키는 광학 기기( 해결), 관찰자의 눈보다 몇 배나 더 많은 빛을 수집합니다( 관통력).

망원경은 첫째, 연구 대상에서 나오는 최대한의 빛을 모으기 위해 사용하고, 둘째로 육안으로는 접근할 수 없는 작은 세부 사항을 연구할 기회를 제공하기 위해 사용됩니다. 망원경으로 볼 수 있는 물체가 희미할수록 관통력. 세세한 부분을 구별하는 능력은 해결 망원경. 망원경의 이러한 두 가지 특성은 대물렌즈의 직경에 따라 다릅니다.

렌즈에 의해 수집되는 빛의 양은 면적(직경의 제곱)에 비례하여 증가합니다.. 완전한 어둠 속에서도 인간의 눈의 동공 직경은 8mm를 초과하지 않습니다. 망원경의 수정체는 눈동자의 직경을 수십 배, 수백 배 초과할 수 있습니다. 이를 통해 망원경은 육안으로 볼 수 있는 물체보다 1억 배 더 희미한 별과 기타 물체를 감지할 수 있습니다.

망원경 작동 원리:

평행 광선(예: 별에서)이 렌즈에 떨어집니다. 렌즈는 초점면에 이미지를 만듭니다. 주 광축에 평행한 광선은 이 축에 있는 초점 F에서 수집됩니다. 다른 광선은 초점 근처(위 또는 아래)에서 수집됩니다. 이 이미지는 접안 렌즈를 사용하여 관찰자가 봅니다.

알다시피, 물체가 초점 거리의 두 배보다 더 멀리 있으면 물체의 축소된 반전된 실제 이미지를 제공합니다. 이 이미지는 렌즈의 초점과 이중 초점 사이에 있습니다. 달, 행성 및 더 많은 별까지의 거리가 너무 커서 거기에서 오는 광선이 평행하다고 생각할 수 있습니다. 따라서, 물체의 이미지는 초점면에 위치합니다..

입력 빔과 출력 빔의 직경은 매우 다릅니다(입력은 대물렌즈의 직경을 갖고 출력은 접안렌즈에 의해 구축된 대물렌즈의 이미지 직경을 가짐). 적절하게 조정된 망원경에서는 렌즈에 의해 수집된 모든 빛이 관찰자의 동공으로 들어갑니다. 이 경우 이득은 렌즈와 동공 직경의 비율의 제곱에 비례합니다. 대형 망원경의 경우 이 값은 수만 배입니다. 이것이 망원경의 주요 작업 중 하나가 해결되는 방법입니다. 관찰된 물체에서 더 많은 빛을 수집하는 것입니다. 우리가 사진 망원경에 대해 이야기하고 있다면 - 천체 그래프는 사진 판의 조명이 증가합니다.

망원경의 주요 특징.

1) 망원경 조리개(디)- 망원경 또는 그 수렴 렌즈의 주경의 지름입니다..

더 구멍, 렌즈가 더 많은 빛을 수집하고 더 희미한 물체를 볼 수 있습니다.

2) 에프 망원경의 초점 거리 - 이것은 거울이나 대물 렌즈가 무한히 먼 물체의 상을 구성하는 거리입니다.

일반적으로 이것은 접안렌즈(F)의 초점 거리를 나타냅니다. 접안렌즈는 교체 가능하고 각각 고유한 초점 거리가 있기 때문입니다.

에서 초점 거리배율뿐만 아니라 이미지의 품질에도 달려 있습니다. 더 초점 거리, 화질이 좋아집니다. 망원경, 특히 뉴턴의 반사경과 굴절경의 길이는 망원경의 초점 거리에 따라 달라집니다.

3) 망원경의 배율(또는 배율)(여) 망원경이 물체를 몇 배나 확대할 수 있는지 보여줍니다.관찰자가 물체를 보는 각도. 대물렌즈 F와 접안렌즈 f의 초점거리의 비율과 같습니다.

망원경은 태양, 달, 행성 및 그 세부 사항의 가시 각도 치수를 증가시키지만 별은 엄청난 거리로 인해 망원경을 통해 여전히 빛나는 점으로 볼 수 있습니다.

F 가장 자주 변경할 수 없지만 f가 다른 접안렌즈를 사용하면 변경할 수 있습니다. 망원경의 확대 또는 확대 D. 교체 가능한 접안렌즈가 있어 동일한 렌즈로 다른 배율을 얻을 수 있습니다. 그래서 천문학에서 망원경의 기능은 일반적으로 증가가 아니라 렌즈 직경으로 특징 지어집니다.. 천문학에서는 원칙적으로 500배 미만의 배율이 사용됩니다. 큰 배율의 사용은 지구의 대기에 의해 방해를 받습니다. 육안으로 감지할 수 없는(또는 낮은 배율에서) 공기의 움직임으로 인해 이미지의 작은 세부 사항이 흐려지고 흐려집니다. 거울 직경이 2-3m 인 대형 망원경을 사용하는 천문대는 대기 투명도가 높고 맑은 낮과 밤이 많은 좋은 천체 기후 지역에 배치하려고합니다.

4) 해상도 – 별도로 본 두 별 사이의 최소 각도. 간단히 말해서, 해상도는 이미지의 "선명도"로 이해될 수 있습니다.

해결다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

여기서 δ는 초 단위의 각도 분해능, 디

천문학에서 하늘의 물체 사이의 거리가 측정됩니다. 모서리, 관찰자가 위치한 지점에서 물체에 이르는 광선에 의해 형성됩니다.. 이 거리를 모서리, 도 및 도의 분수로 표시됩니다.

도 - 5 o, 분 - 13 "초 - 21"

특별한 도구가 없는 인간의 눈은 각 거리가 1-2주 이상인 경우 2개의 별을 서로 별도로 구별합니다.

우리가 태양과 달의 지름을 보는 각도 ~ 0.5 o = 30".

최대 배율에 대한 제한은 회절 현상, 즉 렌즈 가장자리 주변의 광파가 휘는 현상에 의해 부과됩니다. 회절로 인해 점의 이미지 대신 고리가 생깁니다. 중심점의 각도 크기( 이론상 각 분해능):

여기서 δ는 초 단위의 각 분해능, λ - 방사선 파장 , 디밀리미터 단위의 렌즈 직경입니다.

망원경 렌즈가 제공하는 광점(별)의 이미지 크기가 작을수록 해상도가 높아집니다. 두 별의 이미지 사이의 거리가 이미지 자체의 크기보다 작으면 하나로 병합됩니다. 별 이미지의 최소 크기(초 단위)는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

여기서 λ는 빛의 파장이고, 디렌즈 직경입니다. 60mm 대물렌즈가 장착된 학교 망원경의 이론적 해상도는 약 2입니다. Ѕ . 이것은 육안(2")의 해상도보다 60배 높다는 점을 기억하십시오. 망원경의 실제 해상도는 대기 상태와 공기의 움직임에 따라 이미지 품질이 크게 영향을 받기 때문에 실제 해상도는 더 낮습니다.

직경이 있는 망원경에서 λ = 550 nm의 가시 파장용 디= 1m일 때 이론적인 각 분해능은 δ = 0.1"이 됩니다. 실제로 대형 망원경의 각 분해능은 대기 진동에 의해 제한됩니다. 사진 관찰에서 분해능은 항상 지구의 대기 및 안내 오류에 의해 제한되며 이보다 더 좋을 수 없습니다. 0.3"보다. 눈으로 관찰하면 대기가 비교적 잔잔한(몇 초면 충분) 순간을 포착할 수 있기 때문에 지름이 1인 망원경의 해상도는 디, 큰 2m, 이론에 가까울 수 있습니다. 망원경은 0.5인치 원에서 방사선의 50% 이상을 수집하는 경우 우수한 것으로 간주됩니다.

망원경의 해상도를 높이는 방법:

1) 망원경의 직경 증가

2) 연구된 방사선의 파장 감소

5) 관통력 망원경ㅏ 최상의 관측 조건에서 이 기기로 볼 수 있는 가장 희미한 별의 한계 등급 m으로 특징지어짐. 이러한 조건의 경우 관통력은 다음 공식으로 결정할 수 있습니다.

중= 2.1 + 5 lg 디

어디 디밀리미터 단위의 렌즈 직경, m은 제한 크기입니다.

6) 상대 구멍 – 직경 비율디초점 거리 F:

육안 관찰용 망원경은 일반적으로 개구율이 1/10 이하입니다. 현대 망원경의 경우 1/4 이상입니다.

7) 종종 상대 구멍 대신 개념이 사용됩니다. 밝기동일 ( 디/에프) 2 . 구멍 초점면에서 렌즈에 의해 생성된 조명의 특성을 나타냅니다..

8) 망원경의 상대 초점 거리(역문자 A로 표시)는 상대 구멍의 역수입니다.

사진에서 이 양은 흔히 횡격막 .

상대 조리개와 상대 초점 거리는 망원경 대물렌즈의 중요한 특성입니다. 이들은 서로 반대입니다. 상대 조리개가 클수록 상대 초점 거리가 작아지고 망원경 렌즈 초점면의 조명이 높아져 사진 촬영에 유리합니다(노출을 유지하면서 셔터 속도를 줄일 수 있음). 그러나 동시에 광검출기 프레임에서 더 작은 이미지 스케일을 얻습니다.

렌즈를 제공하는 달의 이미지를 구축합시다. 초점 거리 에프(그림 1.6). 그림에서 렌즈가 관찰 대상의 각도 치수(각도 α)를 변경하지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 이제 렌즈를 하나 더 사용합시다 - 접안 렌즈 2, 달의 이미지에서 배치합니다 (포인트 F1)이 렌즈의 초점 거리와 같은 거리에서 - 에프, 바로 그거죠 F2.접안렌즈의 초점거리는 대물렌즈의 초점거리보다 작아야 합니다. 접안 렌즈가 제공하는 이미지를 만든 후에는 그것이 달의 각도 치수를 증가시키는지 확인할 것입니다. 각도 β는 각도 α보다 눈에 띄게 큽니다.

망원경의 종류:

1. 광학 망원경
   1. 굴절.
   2. 반사기.
   3. 미러렌즈.

망원경의 대물렌즈로 렌즈를 사용한다면 굴절기(라틴어 굴절에서 - 나는 굴절), 그리고 오목 거울이라면, 반사기(반성하다 - 나는 반성한다). 거울 렌즈 망원경은 거울과 렌즈의 조합을 사용합니다.

망원경 - 굴절기 빛의 굴절을 사용. 천체에서 오는 광선은 렌즈 또는 렌즈 시스템에 의해 수집됩니다.

원생 동물의 주요 부분 굴절기 – 렌즈 - 망원경 앞에 장착된 양면 볼록 렌즈. 렌즈는 방사선을 수집합니다. 렌즈가 클수록 디, 망원경이 더 많은 방사선을 수집할수록 더 약한 소스를 탐지할 수 있습니다. 색수차를 방지하기 위해 렌즈를 합성합니다. 그러나 시스템 내 산란을 최소화해야 하는 경우에는 단일 렌즈도 사용해야 합니다. 렌즈에서 주 초점까지의 거리를 주 초점 거리 에프.

망원경 - 반사경 빛 반사를 사용합니다.그들은 반사된 광선을 집중시킬 수 있는 오목 거울을 사용합니다.

주요 요소 반사기 거울 - 구형, 포물선 또는 쌍곡선 모양의 반사 표면입니다. 그것은 일반적으로 둥근 유리 조각이나 석영으로 만든 다음 반사 코팅(은 또는 알루미늄의 얇은 층)으로 코팅됩니다. 경면의 제조 정확도, 즉 주어진 모양에서 허용되는 최대 편차는 거울이 작동할 빛의 파장에 따라 다릅니다. 정확도는 λ/8보다 높아야 합니다. 예를 들어, 가시광선(파장 λ = 0.5미크론)에서 작동하는 거울은 0.06미크론(0.00006mm)의 정확도로 제조되어야 합니다.

관찰자의 눈을 향하는 광학 시스템을 접안 렌즈 . 가장 단순한 경우 접안렌즈는 단 하나의 포지티브 렌즈로 구성될 수 있습니다(이 경우 색수차로 인해 이미지가 크게 왜곡됨).

굴절기, 반사판 외에도 다양한 종류가 현재 사용되고 있습니다. 거울 렌즈 망원경.

학교 망원경은 대부분 굴절기이며 일반적으로 대물렌즈로 양면이 볼록한 수렴 렌즈를 사용합니다.

현재의 천문대에서는 대형 광학 망원경을 볼 수 있습니다. 직경 6m의 거울이 있는 러시아에서 가장 큰 반사 망원경은 레닌그라드 광학 및 기계 협회에서 설계 및 제작했습니다. 그것은 "대형 방위각 망원경"(BTA로 약칭)이라고 불립니다.

약 40톤의 질량을 가진 거대한 오목 거울은 마이크로미터 단위로 연마됩니다. 거울의 초점 거리는 24m이고 전체 망원경 설치의 질량은 850톤 이상이고 높이는 42m입니다. 망원경은 컴퓨터에 의해 제어되므로 망원경이 아래에 있는 물체를 정확하게 가리킬 수 있습니다. 지구 자전을 따라 망원경을 부드럽게 돌리면서 오랫동안 시야에서 연구하고 유지하십시오. 망원경은 러시아 과학 아카데미 특별 천체 물리학 천문대의 일부이며 해발 2100m 고도의 북 코카서스(카라차이-체르케스 공화국의 젤렌추크스카야 마을 근처)에 설치되어 있습니다.

현재 지상 망원경에 일체형 거울이 아닌 별도의 조각으로 구성된 거울을 사용하는 것이 가능해졌습니다. 두 개의 망원경이 이미 제작되어 작동 중이며 각 망원경에는 렌즈가 있습니다. 직경 10m, 36개의 별도 육각 거울로 구성되어 있습니다. 이러한 거울을 컴퓨터로 제어하면 관찰 대상의 빛을 단일 초점으로 모두 모으도록 항상 배치할 수 있습니다. 동일한 원리로 작동하는 직경 32m의 합성 거울로 망원경을 만들 계획입니다.

망원경은 광학(일반 천체 물리학 목적, 검시관, 위성 관측용 망원경), 전파 망원경, 적외선, 중성미자, 엑스레이와 같이 매우 다릅니다. 모든 다양성에 대해 전자기 복사를 수신하는 모든 망원경은 다음을 결정합니다. 두 가지 주요 작업:

• 가능한 가장 선명한 이미지를 만들고 시각적 관찰의 경우 물체(별, 은하 등) 사이의 각도 거리를 늘립니다.
• 가능한 한 많은 방사선 에너지를 수집하고 물체 이미지의 조명을 높입니다..

현대 망원경은 종종 렌즈가 제공하는 이미지를 촬영하는 데 사용됩니다. 이것은 교과서의 페이지, 인기있는 책과 잡지, 인터넷 사이트에서 볼 수 있는 태양, 은하 및 기타 물체의 사진을 얻은 방법입니다. 천체 촬영에 적합한 망원경을 망원경이라고 합니다. 점성기.사진 관찰은 시각적 관찰보다 많은 장점이 있습니다. 주요 이점은 다음과 같습니다.

1. 문서화 - 발생하는 현상 및 프로세스를 기록하고 수신된 정보를 오랫동안 저장하는 능력;
2. 즉시성 - 현재 발생하는 단기 현상을 등록하는 능력;
3. 파노라마 - 인화판에 있는 여러 개체와 상대 위치를 동시에 캡처하는 기능.
4. 완전성 - 약한 광원에서 빛을 축적하는 능력; 결과 이미지의 세부 사항.

망원경의 도움으로 육안 및 사진 관찰뿐만 아니라 주로 고주파 광전 및 분광 관찰이 이루어집니다. 온도, 화학 성분, 천체의 자기장, 그리고 천체의 움직임에 대한 정보는 분광 관측을 통해 얻을 수 있습니다. 천체는 빛 외에도 빛(적외선, 전파)보다 길거나 빛(자외선, X선, 감마선)보다 짧은 전자기파를 방출합니다.

우주에 대한 연구는 수천 년 동안 시작되어 계속되었지만 지난 세기 중반까지 연구는 독점적으로 이루어졌습니다. 광학 범위전자파. 따라서 사용 가능한 방사선 영역은 400~700nm 범위였습니다. 최초의 천문학적 과학적 관찰은 천체 측정이었고, 천구에서 행성, 별 및 겉보기 운동의 위치만 연구되었습니다.

그러나 천체는 가시 광선, 적외선, 자외선, 전파, 엑스레이, 감마선과 같은 다른 방사선을 방출합니다. 20세기에 천문학은 전파. 천문학은 전파라고 한다, 물체의 관찰은 광학 범위에서만 수행되는 것이 아니기 때문입니다. 현재 우주 물체의 복사는 장파 전파 방출(주파수 10 7 , 파장 l = 30 m)에서 감마 복사(주파수 10 27 Hz, 파장 l = 3∙10 –19)까지 전자기 스펙트럼의 전체 범위에 기록됩니다. ×m = 3∙10 –10 nm). 이를 위해 적외선, 자외선, 엑스레이, 감마 및 라디오 방사선과 같은 특정 범위의 전자기파에서 방사선을 수신 할 수있는 다양한 장치가 사용됩니다.

현대 천문학에서 광학 및 기타 유형의 방사선을 수신하고 분석하기 위해 광전자 증배관, 전자 광학 변환기 등 물리학 및 기술의 모든 업적이 사용됩니다. 현재 가장 민감한 수광기는 전하 결합 장치(CCD)입니다. ), 개별 광량을 기록할 수 있습니다. 내부 광전 효과를 사용하는 복잡한 반도체 시스템(반도체 어레이)입니다. 이 경우 및 기타 경우에 획득한 데이터는 컴퓨터 디스플레이에서 재생산되거나 처리 및 분석을 위해 디지털 형식으로 표시될 수 있습니다.

다른 스펙트럼 범위의 관찰을 통해 중요한 발견을 할 수 있었습니다. 처음 발명 전파 망원경. 우주에서 방출되는 전파는 상당한 흡수 없이 지구 표면에 도달합니다. 그것을 받기 위해 가장 큰 천체 기구인 전파 망원경이 만들어졌습니다.

직경이 수십 미터에 달하는 금속 안테나 거울은 전파를 반사하고 광학 반사 망원경처럼 수집합니다. 전파 방출을 등록하기 위해 특수 민감한 무선 수신기가 사용됩니다. 어느 전파 망원경작동 원리는 광학과 유사합니다. 방사선을 수집하고 선택한 파장에 맞춰 조정된 검출기에 초점을 맞춘 다음 이 신호를 변환하여 하늘이나 물체의 기존 색상 이미지를 표시합니다.

따라서 전파는 차가운 분자 구름, 활성 은하, 우리 은하를 포함한 은하의 핵 구조에 대한 큰 분자의 존재에 대한 정보를 가져 왔으며 은하 중심의 광학 복사는 우주 먼지에 의해 완전히 지연되었습니다.

각 분해능을 크게 향상시키기 위해 전파 천문학은 다음을 사용합니다. 전파 간섭계. 가장 간단한 전파 간섭계는 두 개의 전파 망원경으로 구성되어 있습니다. 간섭계 베이스. 다른 국가와 다른 대륙에 위치한 전파 망원경도 단일 관측 시스템에 연결할 수 있습니다. 이러한 시스템을 초장기선 전파 간섭계(RSDB). 이러한 시스템은 광학 망원경보다 수천 배 더 나은 가능한 가장 높은 각도 분해능을 제공합니다.

우리의 지구는 침투하는 단단한 전자기 복사, 적외선 복사로부터 대기에 의해 안정적으로 보호됩니다. 대기가 지구에 광선의 침투를 방지하기 때문에 c λ< λ света (ультрафиолетовые, рентгеновские, γ - излучения), то последнее время на орбиту Земли выводятся телескопы и целые орбитальные обсерватории: (т.е развиваются внеатмосферные наблюдения). Т.е. современные инфракрасные, рентгеновские и гамма обсерватории вынесены за пределы земной атмосферы.

다른 유형의 방사선을 연구하기 위한 기기는 일반적으로 망원경이라고도 하지만 설계상 광학 망원경과 크게 다를 때도 있습니다. 일반적으로 인공위성, 궤도 스테이션 및 기타 우주선에 설치됩니다. 이러한 방사선은 실제로 지구 대기를 관통하지 않기 때문입니다. 그녀는 그것들을 분산시키고 흡수합니다.

궤도에 있는 광학 망원경도 지상에 있는 망원경보다 몇 가지 장점이 있습니다. 최대 큰그들의 우주 망원경. 허블미국에서 만든 거울 직경 2.4m지구에 있는 동일한 망원경보다 10-15배 더 어두운 물체를 사용할 수 있습니다. 그 분해능은 0.1S로 더 큰 지상 망원경으로도 얻을 수 없습니다. 성운과 다른 멀리 있는 물체의 이미지는 지구에서 관찰할 때 구별할 수 없는 미세한 세부 사항을 보여줍니다.

1.1.6 망원경을 유형별로 더 자세히 살펴 보겠습니다.

1) 굴절기(굴절 - 나는 굴절) - 렌즈에서 빛의 굴절이 사용됨(굴절).

최초의 망원경은 단일 렌즈를 대물렌즈로 사용하는 굴절 망원경이었습니다. 네덜란드제 "스포팅 스코프"[H. 리퍼시]. 대략적인 설명에 따르면 갈릴레오 갈릴레이는 1609년에 만들어 1609년 11월에 처음으로 하늘로 보냈고, 1610년 1월에는 목성의 위성 4개를 발견했습니다.

오늘날 단일 렌즈가 있는 굴절기는 아마도 검시계와 일부 분광 기기에서만 사용됩니다. 모든 최신 굴절 장치에는 무채색 대물렌즈가 장착되어 있습니다. 세계에서 가장 큰 굴절기는 렌즈가 1m인 미국 Yerk 천문대의 망원경입니다. Alvan Clark(미국 안경점) 제조. 그것의 렌즈는 102cm(40인치)이고 1897년에 Yerk 천문대(시카고 근처)에 설치되었습니다. 그것은 지난 세기 말에 지어졌으며 그 이후로 전문가들은 거대한 굴절기를 만들지 않았습니다. Clark은 1885년 풀코보 천문대에 설치되어 제2차 세계 대전 중에 파괴된 또 다른 30인치 굴절기를 만들었습니다.

Yerkes 천문대의 40인치 굴절 망원경. 2006년 스냅샷(위키피디아)

b) 반사판(반사 - 반영) - 오목 거울은 광선을 집중시키는 데 사용됩니다..

뉴턴 반사판.

1667년에 I. Newton(1643-1727, 영국)이 41배 배율에서 2.5cm의 거울 직경을 가진 최초의 거울 망원경을 발명했습니다. 여기서 초점 근처에 위치한 평평한 대각선 거울은 이미지가 접안 렌즈를 통해 보거나 촬영되는 튜브 외부의 광선을 편향시킵니다. 메인 미러는 포물선이지만 조리개 비율이 너무 크지 않으면 구형이 될 수 있습니다. 그 당시 거울은 금속 합금으로 만들어졌으며 빠르게 흐려졌습니다.

세계에서 가장 큰 망원경 W. Keka는 1996년 Maun Kea 천문대(미국 캘리포니아)에 직경 10m의 거울(두 거울 중 첫 번째 거울은 일체형이 아니라 36개의 육각 거울로 구성)을 설치했습니다.

켁 전망대

Keck II 망원경의 분할된 기본 거울

1995년에는 4대의 망원경(거울 직경 8m) 중 첫 번째 망원경이 가동되었습니다(ESO 천문대, 칠레).

그 전에는 소련에서 가장 큰 거울 직경이 6m였으며 소련 과학 아카데미의 특별 천체 물리학 천문대(모놀리식 거울 42t, 600t 망원경, 당신은 별을 볼 수 있습니다 24m). 소련 과학 아카데미의 특별 천체 물리학 천문대는 정부가 기초 우주 연구를 위한 국내 최대 규모의 천문대를 설립하기로 결정한 지 6년 후인 1966년에 설립되었습니다. 천문대는 거울직경 6미터의 광학망원경 BTA(Large Azimuthal Telescope)와 링안테나 직경 600미터의 전파망원경 RATAN-600의 운용을 보장하기 위한 집합적 사용의 중심지로 만들어졌다. 가장 큰 천문 악기. 그들은 1975-1977년에 작동되었으며 지상 기반 천문학 방법을 사용하여 근거리 및 원거리의 물체를 연구하도록 설계되었습니다.

BTA 타워

c) 미러 렌즈.(슈미트 챔버) - 두 가지 유형의 조합.

슈미트-카세그레인 망원경.큰 조리개, 코마(코마 수차)가 없고 시야가 넓습니다.

첫 번째 건물은 1930년에 지어졌습니다. B.V. 함부르크 천문대의 직원인 Schmidt(1879-1935, Estonia) 렌즈 직경이 44cm인 에스토니아 안경점 직원인 Barnhard Schmidt는 구면 거울의 곡률 중심에 조리개를 설치하여 혼수 수차(코마 수차)와 난시를 즉시 제거했습니다. 구면 수차를 제거하기 위해 그는 조리개에 특수 모양의 렌즈를 배치했습니다. 그 결과 필드의 곡률과 놀라운 품질의 유일한 수차를 가진 사진 카메라가 탄생했습니다. 카메라의 조리개가 클수록 더 나은 이미지를 제공하고 더 큰 시야를 확보할 수 있습니다!

1946년 James Baker는 Schmidt 챔버에 볼록한 2차 거울을 설치하고 평평한 필드를 얻었습니다. 다소 후에 이 시스템은 수정되어 가장 진보된 시스템 중 하나가 되었습니다. Schmidt-Cassegrain은 직경 2도의 필드에서 회절 이미지 품질을 제공합니다.

슈미트-카세그레인 망원경

1941년 디.디. 막수토프(소련)은 짧은 튜브에 유리한 메니스커스 망원경을 만들었습니다. 아마추어 천문학자들이 사용합니다.

망원경 Maksutov-Cassegrain.

1941년 D. D. Maksutov는 구면 거울의 구면 수차가 높은 곡률의 메니스커스에 의해 보상될 수 있음을 발견했습니다. 반월상 연골과 거울 사이에 좋은 거리를 찾은 Maksutov는 혼수 상태와 난시를 없앨 수 있었습니다. Schmidt 카메라에서와 같이 필드의 곡률은 초점면 근처에 평면 볼록 렌즈(소위 Piazzi-Smith 렌즈)를 설치하여 제거할 수 있습니다. 메니스커스의 중앙 부분을 알루미늄화한 Maksutov는 Cassegrain 및 Gregory 망원경의 메니스커스 유사체를 얻었습니다. 천문학자들이 관심을 갖는 거의 모든 망원경의 메니스커스 유사체가 제안되었습니다.

망원경 Maksutov - 직경 150mm의 카세그레인

1995년, 광학 간섭계의 경우 100m 밑면을 가진 8m 거울(4개 중 4개)이 있는 최초의 망원경이 작동되었습니다(칠레의 아타카마 사막, ESO).

1996년, 직경 10m(기저 85m의 2개 중 2개)의 최초의 망원경의 이름을 따서 명명되었습니다. Maun Kea Observatory에서 소개된 W. Keka(미국 하와이, 캘리포니아)

2. - 이익: 어떤 날씨와 시간에도 광학 물체에 접근할 수 없는 물체를 관찰할 수 있습니다. (로케이터와 같은) 그릇을 나타냅니다.

전파천문학은 전쟁 후에 발전했다. 현재 가장 큰 전파 망원경은 러시아의 고정형 RATAN-600입니다(광학 망원경에서 40km, 1967년에 취역, 2.1x7.4m 크기의 895개의 개별 거울로 구성되어 있으며 지름 588m의 닫힌 고리가 있음). Arecibo(푸에르토리코, 305m - 사화산 콘크리트 그릇, 1963년 도입). 이동식 망원경 중 100m 그릇이 있는 전파 망원경 2개가 있습니다.

우리의 우주 시대에 특히 중요한 것은 다음과 같습니다. 궤도 천문대. 그 중 가장 유명한 것은 우주 망원경. 허블- 1990년 4월에 발사되었으며 직경이 2.4m이며 1993년에 수정 블록을 설치한 후 망원경은 최대 30등급의 물체를 등록하고 각 배율은 0.1 "(이 각도에서 완두콩은 수십 킬로미터의 거리).

망원경의 개략도. 허블

엘. 재료 고정.

1. 다른 과목에서 어떤 천문학 정보를 공부했습니까? (자연과학, 물리학, 역사 등)
2. 무엇을 배웠습니까?
3. 천문학이란 무엇입니까? 천문학 등의 특징
4. 다른 자연과학에 비해 천문학의 특수성은 무엇입니까?
5. 어떤 종류의 천체를 알고 있습니까?
6. 천문학에서 지식의 대상은 무엇입니까?
7. 천문학에서 지식의 어떤 방법과 도구를 알고 있습니까?
8. 망원경의 목적과 종류
9. 오늘날 국가 경제에서 천문학의 중요성은 무엇입니까?

국가 경제의 가치:

• - 수평선의 측면을 결정하는 별의 방향
• - 항법(항법, 항공, 우주 비행) - 항성 항법 기술
• - 과거를 이해하고 미래를 예측하는 우주탐사
• - 우주 비행사:
• - 지구 고유의 자연을 보존하기 위한 지구 탐사
• - 지상 조건에서 얻을 수 없는 재료 획득
• - 일기예보 및 자연재해예보
• - 조난 선박의 구조
• - 지구의 발달을 예측하기 위한 다른 행성 탐사

1. 천문학 저널(Sky와 같은 전자)의 예인 Observer's Calendar를 봅니다.
2. 인터넷에서 천문학에 대한 강의를 찾고 Astrotop astrolinks, 포털을 참조하십시오. 천문학~에 위키피디아, - 관심 문제에 대한 정보를 얻거나 찾을 수 있습니다.

하늘의 별들의 움직임을 따라갔다. 당시의 천문 관측은 지형을 탐색하는 데 도움이 되었으며 철학 및 종교 체계의 구축에도 필요했습니다. 그 이후로 많은 것이 바뀌었습니다. 천문학은 마침내 점성술에서 해방되어 방대한 지식과 기술력을 축적했습니다. 그러나 지구나 우주에서 이루어진 천문 관측은 여전히 ​​이 과학에서 데이터를 얻는 주요 방법 중 하나입니다. 정보 수집 방법은 바뀌었지만 방법론의 본질은 변하지 않았습니다.

천체관측이란?

선사시대에도 사람들이 달과 태양의 움직임에 대한 기본적인 지식을 갖고 있었다는 증거가 있다. 히파르코스와 프톨레마이오스의 작품은 고대에도 빛에 대한 지식이 필요했으며 많은 관심을 기울였음을 증언합니다. 그 시간과 그 후 오랜 기간 동안 천체관측은 밤하늘에 대한 연구와 종이에 보이는 것을 고정하거나 더 간단하게는 스케치였습니다.

르네상스 전까지는 가장 단순한 도구 만이이 문제에서 과학자의 조수였습니다. 망원경이 발명된 후 상당한 양의 데이터를 사용할 수 있게 되었습니다. 향상됨에 따라 수신된 정보의 정확도가 높아졌습니다. 그러나 기술 발전의 수준에 관계없이 천체 관측은 천체에 대한 정보를 수집하는 주요 방법입니다. 흥미롭게도 이것은 과학적 진보 이전 시대에 사용 된 방법, 즉 육안이나 가장 간단한 장비의 도움으로 사용 된 방법이 관련성을 잃지 않은 과학 활동 영역 중 하나이기도합니다.

분류

오늘날 천체 관측은 활동의 상당히 광범위한 범주입니다. 몇 가지 기준에 따라 분류할 수 있습니다.

• 참가자의 자격;
• 기록된 데이터의 특성
• 위치.

첫 번째 경우에는 전문적인 관찰과 아마추어 관찰이 구별됩니다. 이 경우 얻은 데이터는 대부분 적외선 및 자외선을 포함한 가시 광선 또는 기타 전자기 복사의 등록입니다. 이 경우 정보는 어떤 경우에는 우리 행성의 표면에서만 또는 대기권 밖의 우주에서만 얻을 수 있습니다. 세 번째 특징에 따르면 지구 또는 우주에서 이루어진 천문 관측이 구별됩니다.

아마추어 천문학

별과 다른 천체에 대한 과학의 아름다움은 비전문가들 사이에서 말 그대로 활동적이고 지칠 줄 모르는 추종자들이 필요한 몇 안 되는 천체 중 하나라는 것입니다. 끊임없는 관심을 기울일 가치가있는 수많은 물체, 가장 복잡한 문제를 다루는 소수의 과학자가 있습니다. 따라서 나머지 근거리 우주에 대한 천문 관측은 아마추어의 어깨에 떨어집니다.

천문학을 취미로 생각하는 사람들이 이 과학에 기여한 바는 분명합니다. 지난 세기의 마지막 10 년 중반까지 혜성의 절반 이상이 아마추어에 의해 발견되었습니다. 그들의 관심 분야에는 종종 변광성, 신성 관측, 소행성이 천체의 범위를 추적하는 것이 포함됩니다. 후자는 오늘날 가장 유망하고 요구되는 작업입니다. New와 Supernovae에 관해서는, 원칙적으로 아마추어 천문학자들이 그것들을 가장 먼저 알아차립니다.

비전문가 관찰을 위한 옵션

아마추어 천문학은 밀접하게 관련된 분야로 나눌 수 있습니다.

• 시각 천문학. 여기에는 쌍안경, 망원경 또는 육안으로 천체 관측이 포함됩니다. 이러한 활동의 ​​주요 목표는 원칙적으로 별의 움직임과 과정 자체를 관찰할 수 있는 기회를 즐기는 것입니다. 이 방향의 흥미로운 지점은 "보도" 천문학입니다. 일부 아마추어는 망원경을 거리로 꺼내 별, 행성 및 달을 감상하도록 모든 사람을 초대합니다.
• 천체 사진. 이 방향의 목적은 천체와 천체의 사진 이미지를 얻는 것입니다.
• 망원경 건물. 때때로 필요한 광학 기기, 망원경 및 액세서리는 아마추어가 거의 처음부터 만듭니다. 그러나 대부분의 경우 망원경 건설은 기존 장비를 새로운 구성 요소로 보완하는 것으로 구성됩니다.
• 연구. 일부 아마추어 천문학자들은 미학적 쾌감 외에 더 많은 물질을 얻기 위해 노력합니다. 그들은 소행성, 변수, 신규 및 초신성, 혜성 및 유성우 연구에 참여하고 있습니다. 주기적으로 끊임없는 노력과 관찰의 과정에서 발견이 이루어집니다. 과학에 가장 큰 공헌을 하는 것은 아마추어 천문학자들의 이러한 활동입니다.

전문가의 활동

전 세계의 전문 천문학자들은 아마추어보다 더 정교한 장비를 가지고 있습니다. 그들이 직면한 작업은 정보를 수집하는 데 있어 높은 정확도, 해석 및 예측을 위한 잘 작동하는 수학적 장치를 요구합니다. 일반적으로 매우 복잡하고 종종 멀리 떨어진 물체와 현상이 전문가 작업의 중심에 있습니다. 종종, 광대한 공간에 대한 연구는 우주의 특정 법칙을 밝히고, 우주의 기원, 구조 및 미래에 관한 이론적 구성을 명확히, 보완 또는 논박하는 것을 가능하게 합니다.

정보 유형별 분류

이미 언급했듯이 천문학에서의 관측은 다양한 방사선의 고정과 관련될 수 있습니다. 이를 기반으로 다음 지침이 구별됩니다.

• 광학 천문학은 가시 범위의 방사선을 연구합니다.
• 적외선 천문학;
• 자외선 천문학;
• 전파천문학;
• 엑스레이 천문학;
• 감마 천문학.

또한이 과학의 방향과 전자기 복사와 관련이없는 해당 관찰이 강조 표시됩니다. 여기에는 중성미자, 외계 소스의 중성미자 복사 연구, 중력파 및 행성 천문학이 포함됩니다.

표면에서

천문학에서 연구된 현상 중 일부는 지상 실험실에서 연구할 수 있습니다. 지구에서의 천문관측은 우주에서 별까지의 거리를 측정하고, 특정 유형의 방사선과 전파를 고정하는 등의 운동 궤적 연구와 관련이 있습니다. 우주 비행의 시대가 시작될 때까지 천문학자들은 우리 행성의 조건에서 얻은 정보로만 만족할 수 있었습니다. 그리고 이것은 우주의 기원과 발달에 대한 이론을 세우고 우주에 존재하는 많은 패턴을 발견하기에 충분했습니다.

땅 위 높이

최초의 위성이 발사되면서 천문학의 새로운 시대가 열렸습니다. 수집된 데이터는 소중합니다. 그들은 우주의 신비에 대한 과학자들의 이해를 심화시키는 데 기여했습니다.

우주에서의 천문 관측을 통해 가시광선에서 감마선 및 X선에 이르기까지 모든 유형의 방사선을 감지할 수 있습니다. 행성의 대기가 그들을 흡수하고 표면으로 허용하지 않기 때문에 대부분은 지구에서 연구에 사용할 수 없습니다. X선 펄서는 그 후에야 가능해진 발견의 한 예입니다.

정보 광부

우주에서의 천문관측은 우주선과 궤도를 도는 인공위성에 설치된 다양한 장비를 이용하여 수행된다. 이러한 특성에 대한 많은 연구가 지난 세기에 여러 번 출시된 광학 망원경의 귀중한 기여에 대해 수행되었습니다. 그 중에서도 유명한 허블이 눈에 띈다. 평신도에게는 주로 깊은 우주의 놀랍도록 아름다운 사진 이미지의 출처입니다. 그러나 이것이 그가 "할 수 있는" 전부는 아닙니다. 그것의 도움으로 많은 물체의 구조, "행동"의 패턴에 대한 많은 양의 정보를 얻었습니다. 허블 및 기타 망원경은 우주 개발 문제를 연구하는 이론 천문학에 필요한 귀중한 데이터 소스입니다.

천체와 우주의 천체 관측은 천체와 현상의 과학을 위한 유일한 관측입니다. 그것들이 없었다면 과학자들은 현실과 비교하지 못한 채 다양한 이론을 발전시킬 수 밖에 없었습니다.

천문학은 천체와 우리가 살고 있는 우주를 연구하는 과학입니다.

비고 1

과학으로서의 천문학은 실험을 할 기회가 없기 때문에 정보의 주요 출처는 연구자가 관찰하는 동안 받는 정보입니다.

이와 관련하여 천문학에서 관측천문학이라는 분야를 꼽는다.

관측 천문학의 본질은 망원경 및 기타 장비와 같은 도구를 사용하여 우주의 물체에 대한 필요한 정보를 얻는 것입니다.

천문학의 관측은 특히 연구 중인 특정 물체의 속성 패턴을 추적하는 것을 가능하게 합니다. 일부 객체에 대한 연구 결과는 유사한 속성을 가진 다른 객체로 확장될 수 있습니다.

관측 천문학의 섹션

관측 천문학에서 섹션으로 나누는 것은 전자기 스펙트럼을 범위로 나누는 것과 관련이 있습니다.

광학 천문학 - 스펙트럼의 가시 부분에서 관찰에 기여합니다. 동시에 거울, 렌즈 및 고체 검출기가 관찰 장치에 사용됩니다.

비고 2

이 경우 가시광선의 영역은 조사파의 범위의 중간에 있습니다. 가시광선의 파장은 400nm에서 700nm 사이입니다.

적외선 천문학은 적외선 조사 및 연구를 기반으로 합니다. 이 경우 파장은 실리콘 검출기로 관찰할 수 있는 한계값인 약 1μm를 초과합니다. 범위의이 부분에서 선택한 물체를 연구하기 위해 연구원은 주로 망원경 - 반사경을 사용합니다.

전파 천문학은 밀리미터에서 수십 밀리미터에 이르는 파장의 방사선 관측을 기반으로 합니다. 작동 원리에 따라 라디오 방출을 사용하는 수신기는 라디오 프로그램 방송에 사용되는 수신기와 비슷합니다. 그러나 라디오 수신기는 더 민감합니다.

X선 천문학, 감마선 천문학, 자외선 천문학은 고에너지 천문학에 포함된다.

천문학의 관측 방법

천문학자가 전자기 복사를 등록하면 원하는 데이터를 얻을 수 있습니다. 또한 연구자들은 중성미자, 우주선 또는 중력파를 관찰합니다.

광학 및 전파 천문학은 활동에 지상 천문대를 사용합니다. 그 이유는 이러한 범위의 파장에서 우리 행성의 대기가 상대적으로 투명하기 때문입니다.

천문대는 대부분 높은 고도에 있습니다. 이는 대기가 생성하는 흡수 및 왜곡의 감소 때문입니다.

비고 3

많은 적외선 파장이 물 분자에 크게 흡수된다는 점에 유의하십시오. 이 때문에 전망대는 고도가 높은 건조한 장소나 우주에 건설되는 경우가 많다.

풍선이나 우주 관측소는 주로 X선, 감마선, 자외선 천문학 분야에서 사용되며 일부 예외는 원적외선 천문학 분야에서 사용됩니다. 동시에 공기 소나기를 관찰하면서 이를 생성한 감마선을 감지할 수 있습니다. 우주선에 대한 연구는 현재 빠르게 발전하고 있는 천문학 분야입니다.

태양과 지구에 가까운 물체는 다른 물체의 배경과 대조하여 관찰할 때 보고 측정할 수 있습니다. 이러한 관측은 행성의 궤도 모델을 구축하고 상대적 질량과 중력 섭동을 결정하는 데 사용되었습니다. 그 결과 천왕성, 해왕성, 명왕성이 발견되었습니다.

전파 천문학 - 이 천문학 분야의 발전은 전파 방출 발견의 결과였습니다. 이 지역의 추가 개발로 우주 배경 복사와 같은 현상이 발견되었습니다.

중성미자 천문학 - 이 천문학 분야는 주로 지하에 위치한 무기고에 중성미자 탐지기를 사용합니다. 중성미자 천문학 도구는 연구자들이 망원경으로 관찰할 수 없는 과정에 대한 정보를 얻는 데 도움이 됩니다. 한 가지 예는 우리 태양의 핵심에서 발생하는 프로세스입니다.

중력파 수신기는 중성자별과 블랙홀과 같은 거대한 물체의 충돌과 같은 현상의 흔적을 기록하는 능력이 있습니다.

자동 우주선은 태양계 행성의 천문 관측에 적극적으로 사용됩니다. 행성의 지질학과 기상학은 그들의 도움으로 특히 활발히 연구되고 있습니다.

천체관측을 위한 조건.

천체를 더 잘 관찰하려면 다음 조건이 중요합니다.

1. 연구는 주로 광학 망원경을 사용하여 스펙트럼의 가시 영역에서 수행됩니다.
2. 연구원이 얻은 데이터의 품질은 공기의 투명도와 가시성 조건에 달려 있기 때문에 관찰은 주로 야간에 수행됩니다. 차례로, 가시성 조건은 난기류와 공기 중 열 흐름의 존재에 따라 달라집니다.
3. 보름달이 없으면 천체 관측에 유리하다. 보름달이 하늘에 있으면 추가 조명이 제공되고 희미한 물체의 관찰이 복잡해집니다.
4. 광학 망원경의 경우 관찰에 가장 적합한 장소는 열린 공간입니다. 우주 공간에서는 대기의 변화에 ​​의존하지 않는 관측이 가능합니다. 우주에는 그러한 변화가 없기 때문입니다. 이 관찰 방법의 단점은 그러한 연구의 높은 재정적 비용입니다.

우주 다음으로 우주 관측에 가장 적합한 곳은 산봉우리다. 산봉우리에는 구름이 없는 날이 많고 좋은 대기 품질과 관련된 품질 가시성 조건이 있습니다.

실시예 1

그러한 전망대의 예는 마우나 케아 섬과 라 팔마 섬의 산봉우리입니다.

밤의 어둠도 천체관측에서 큰 역할을 한다. 인간 활동에 의해 생성된 인공 조명은 희미한 천체의 고품질 관찰을 방해합니다. 그러나 가로등 주위에 판자를 사용하면 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다. 그 결과 지표면에 도달하는 빛의 양이 증가하고 하늘로 향하는 복사가 감소합니다.

5. 관측 품질에 대한 대기의 영향은 클 수 있습니다. 더 나은 이미지를 얻기 위해 추가 이미지 흐림 보정 기능이 있는 망원경이 사용됩니다. 품질을 향상시키기 위해 적응 광학, 반점 간섭계, 조리개 합성 또는 우주에 망원경 배치도 사용됩니다.

머리말
이 책은 고급 천체 관측의 구성, 내용 및 방법론과 처리를 위한 가장 간단한 수학적 방법에 대해 설명합니다. 관측 천문학의 주요 도구인 망원경 테스트에 대한 장으로 시작합니다. 이 장에서는 망원경의 가장 단순한 이론과 관련된 주요 문제를 간략하게 설명합니다. 교사는 여기에서 망원경의 다양한 특성 결정, 광학 품질 확인, 관찰을 위한 최적의 조건 선택, 가장 중요한 망원경 액세서리 및 취급 방법에 대한 필요한 정보와 관련된 많은 가치 있고 실용적인 조언을 찾을 수 있습니다. 시각적 및 사진 관찰을 할 때.
이 책의 가장 중요한 부분은 두 번째 장으로, 천체관측의 조직과 내용, 방법에 대한 문제를 구체적인 자료를 바탕으로 고찰한다. 제안된 관측의 상당 부분(달, 태양, 행성, 일식의 시각적 관측)은 높은 자격을 요구하지 않으며 교사의 능숙한 지도로 짧은 시간에 마스터할 수 있습니다. 동시에 사진 관찰, 변광성의 육안 관찰, 유성우의 프로그램 관찰 및 기타 여러 다른 관찰에는 이미 상당한 기술, 특정 이론 교육 및 추가 도구 및 장비가 필요합니다.
물론 이 장에 나열된 모든 관찰 사항을 모든 학교에서 실행할 수 있는 것은 아닙니다. 천문학에서 과외 활동을 조직하는 좋은 전통이 있고 관련 작업에 대한 경험이 있으며 매우 중요한 것은 좋은 물질적 기반이 있는 학교에서 난이도가 높아진 관측을 조직할 가능성이 가장 큽니다.
마지막으로 세 번째 장에서는 특정 자료를 기반으로 관찰을 처리하는 주요 수학적 방법이 단순하고 시각적인 형식으로 제시됩니다. 보간 및 외삽, 경험적 함수의 근사적 표현, 오류 이론. 이 장은 책의 필수적인 부분입니다. 이것은 학교 교사와 학생, 그리고 마지막으로 천문학을 사랑하는 사람들에게 천체 관측을 설정하고 수행하는 데 대해 사려 깊고 진지한 태도를 갖도록 지시하며, 그 결과는 적절한 수학적 처리를 거친 후에야 특정 중요성과 가치를 얻을 수 있습니다.
교사의 관심은 마이크로 계산기를 사용할 필요성과 미래에는 개인용 컴퓨터에 끌립니다.
이 책의 자료는 커리큘럼에서 제공하는 천문학의 실제 수업을 진행하는 데 사용할 수 있으며 선택 수업을 진행하고 천문 서클의 작업을 수행하는 데 사용할 수 있습니다.
이 기회를 통해 저자는 SAI MSU M. Yu. Shevchenko의 직원이자 물리학 및 수학 후보인 Vladimir Pedagogical Institute의 부교수인 Moscow Planetarium의 천문 위원회 부의장에게 깊은 감사를 표합니다. 책의 내용을 개선하는 데 기여한 귀중한 제안에 대해 Sciences E. P. Razbitnaya에게 감사드립니다.
저자는 독자의 모든 비판적인 의견을 감사하게 받아들입니다.

제1장 망원경 시험

§ 1. 소개
망원경은 교육용 천문대를 포함한 모든 천문대의 주요 도구입니다. 망원경의 도움으로 학생들은 태양과 태양에서 일어나는 현상, 달과 그 지형, 행성과 위성의 일부, 별의 다양한 세계, 산개 성단과 구상 성단, 산포 성운, 은하수와 은하를 관찰합니다. .
직접 망원경 관찰과 대형 망원경으로 찍은 사진을 기반으로 교사는 학생들에게 주변 세계의 구조에 대한 생생한 자연 과학적 아이디어를 만들고 이를 기반으로 확고한 물질주의적 신념을 형성할 수 있습니다.
학교 천문대에서 관측을 시작할 때 교사는 망원 광학의 가능성, 그것을 테스트하고 주요 특성을 설정하기 위한 다양한 실용적인 방법을 잘 알고 있어야 합니다. 망원경에 대한 교사의 지식이 더 풍부하고 깊을수록 그는 천체 관측을 더 잘 조직할 수 있을 것이고, 학생들의 작업은 더 유익할 것이고 관측 결과는 더 확실하게 그들 앞에 나타날 것입니다.
특히, 천문학 교사는 망원경에 대한 간략한 이론을 알고, 가장 일반적인 광학 시스템과 망원경 설치에 익숙하고, 접안렌즈와 다양한 망원경 부속품에 대한 완전한 정보를 갖는 것이 중요합니다. 동시에 그는 학교 및 기관 교육 천문대 용 소형 망원경의 주요 특성과 장단점을 알고 그러한 망원경을 다루는 기술이 우수해야하며 관측을 구성 할 때 그 능력을 현실적으로 평가할 수 있어야합니다.
천문대 작업의 효율성은 다양한 장비를 갖춘 장비, 특히 사용 가능한 망원경의 광학 성능뿐만 아니라 관찰자의 준비 정도에 달려 있습니다. 망원경을 마음대로 다루는 데 능숙하고 그 주요 특성과 능력을 알고 있는 자격을 갖춘 관찰자만이 이 망원경에 대한 최대한의 정보를 얻을 수 있습니다.
따라서 교사는 인내, 세심한 실행, 많은 관심과 시간이 필요한 좋은 관찰을 할 수 있는 활동가를 준비하는 중요한 임무에 직면해 있습니다.
자격을 갖춘 관찰자 그룹을 만들지 않고는 학교 전망대의 광범위하고 지속적인 기능과 다른 모든 학생들의 교육 및 육성에 대한 큰 수익을 기대할 수 없습니다.
이런 점에서 교사는 망원경 자체와 그 능력을 아는 것만으로는 충분하지 않으며, 학교 교과과정과 교과서를 뛰어넘지 않는 사려 깊고 표현력 있는 설명 방법을 가지고 있어야 하며, 교육과정에서 습득한 학생들의 지식을 바탕으로 해야 합니다. 물리학, 천문학 및 수학 연구.
동시에 망원경에 대해 보고된 정보의 적용 특성에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 따라서 망원경의 기능은 계획된 관측을 수행하는 과정에서 드러나고 얻은 결과에서 나타납니다.
위의 요구 사항을 고려하여 책의 첫 번째 장은 신중하게 관찰하는 데 필요한 양의 망원경에 대한 이론적 정보와 다양한 특성을 고려한 테스트 및 설정을 위한 합리적이고 실용적인 방법에 대한 설명을 포함합니다. 학생들의 지식과 능력.

§ 2. 망원경 광학의 주요 특성 결정
망원경 광학의 가능성을 깊이 이해하려면 먼저 대부분의 교육 천체 관찰에서 학생들의 주요 "도구"인 인간의 눈에 대한 일부 광학 데이터를 제공해야 합니다. 극도의 감도와 시력과 같은 특성에 대해 설명하고 천체 관찰의 예를 들어 내용을 설명합니다.
눈의 한계(임계값) 감도는 어둠에 완전히 적응된 눈이 여전히 감지할 수 있는 최소 광속으로 이해됩니다.
눈의 한계 감도를 결정하기 위한 편리한 대상은 주의 깊게 측정된 크기를 가진 다양한 크기의 별 그룹입니다. 도시에서 멀리 떨어진 달도 없는 밤에 구름 한 점 없는 구름 한 점 없는 대기 상태에서는 최대 6등급의 별을 관찰할 수 있습니다. 그러나 이것이 한계가 아닙니다. 대기가 특히 깨끗하고 투명한 높은 산에서는 8등급까지의 별이 보입니다.
경험 많은 관찰자는 눈의 한계를 알아야 하고 별 관찰을 통해 대기의 투명도 상태를 결정할 수 있어야 합니다. 이렇게하려면 천문학에서 일반적으로 인정되는 표준 - 북극 시리즈 (그림 1, a)를 잘 연구하고 원칙적으로 취해야합니다. 망원경 관찰을 수행하기 전에 먼저 육안으로 결정해야합니다 이 계열에서 극한으로 보이는 별을 관측하고 그로부터 대기 상태를 설정합니다.
쌀. 1. 북극 지역의 지도:
- 육안으로 관찰하는 경우; b - 쌍안경 또는 작은 망원경으로; c - 중간 망원경.
얻은 데이터는 관찰 로그에 기록됩니다. 이 모든 것은 관찰, 기억이 필요하고 눈 평가 습관을 개발하고 정확성에 익숙해집니다. 이러한 특성은 관찰자에게 매우 유용합니다.
시력은 가까운 거리에 있는 물체나 광점을 구별하는 눈의 능력으로 이해됩니다. 의사들은 정상적인 인간의 눈의 평균 선명도는 1분 호라는 것을 발견했습니다. 이 데이터는 실험실 조건에서 밝고 밝은 물체와 점광원을 조사하여 얻은 것입니다.
별을 관찰할 때 - 훨씬 덜 밝은 물체 - 시력은 다소 감소하고 약 3분 호 이상입니다. 따라서 정상적인 시력을 가지고 있으면 큰곰 자리 양동이 손잡이의 중간 별인 Mizar 근처에 약한 별 Alcor가 있음을 쉽게 알 수 있습니다. 누구나 육안으로 e Lyra의 이중성을 확립하는 데 성공하는 것은 아닙니다. Mizar와 Alcor 사이의 각 거리는 1 Г48"이고 Lyra의 구성 요소 ei와 e2 사이 - 3"28"입니다.
이제 망원경이 인간 시력의 가능성을 확장하는 방법을 고려하고 이러한 가능성을 분석해 보겠습니다.
망원경은 단면 D의 평행 광선 빔을 단면 d의 평행 광선 빔으로 변환하는 초점 광학 시스템입니다. 이것은 렌즈가 먼 별에서 오는 평행 광선을 가로채 초점 평면의 한 지점에 초점을 맞추는 굴절기(그림 2)의 광선 경로의 예에서 명확하게 볼 수 있습니다. 또한 광선은 발산하여 접안 렌즈에 들어가 더 작은 직경의 평행 광선으로 나옵니다. 그런 다음 광선이 눈에 들어가 안구 바닥의 한 지점에 초점을 맞춥니다.
사람 눈의 동공 지름이 접안렌즈에서 나오는 평행 광선의 지름과 같으면 대물렌즈에서 수집한 모든 광선이 눈으로 들어갑니다. 따라서 이 경우 망원경 렌즈의 면적과 사람 눈의 동공의 비율은 광속의 증가, 하강의 다중도를 표현한다.
동공 직경이 6mm라고 가정하면(완전히 어두운 곳에서는 7-8mm에 이르기도 함) 렌즈 직경이 60mm인 학교 굴절기는 육안으로 인식하는 것보다 100배 더 많은 빛 에너지를 눈으로 보낼 수 있습니다. 결과적으로 그러한 망원경을 사용하면 별을 볼 수 있으며 맨눈으로 볼 수 있는 한계에서 별의 광속보다 100배 더 작은 광속을 보낼 수 있습니다.
Pogson의 공식에 따르면 조명(광속)의 100배 증가는 5개의 별 등급에 해당합니다.
위의 공식을 통해 망원경의 가장 중요한 특성인 투과력을 추정할 수 있습니다. 투과력은 최상의 대기 조건에서 주어진 망원경으로 볼 수 있는 가장 희미한 별의 한계 등급(m)에 의해 결정됩니다. 광학 장치가 통과하는 동안 빛의 손실이나 망원경의 시야에서 하늘 배경이 어두워지는 것은 위의 공식에서 고려되지 않았기 때문에 근사치입니다.
망원경의 투과력에 대한 보다 정확한 값은 직경이 다른 기기로 별을 관찰한 결과를 요약한 다음 실험식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
여기서 D는 밀리미터로 표시되는 렌즈의 직경입니다.
방향성을 위해 표 1은 실험식 (1)을 사용하여 계산된 망원경의 투과력의 대략적인 값을 보여줍니다.
망원경의 실제 투과력은 북극 시리즈의 별을 관찰하여 결정할 수 있습니다(그림 1.6, c). 이렇게하려면 표 1 또는 실험식 (1)에 따라 망원경의 투과력의 대략적인 값을 설정하십시오. 또한 주어진 지도(그림 1.6, c)에서 크기가 다소 크거나 작은 별이 선택됩니다. 더 큰 밝기의 모든 별과 선택한 모든 별을 조심스럽게 복사하십시오. 이런 식으로 별표가 만들어지고 주의 깊게 연구되며 관찰이 이루어집니다. 지도에 "여분의" 별이 없으면 망원경 사진을 빠르게 식별하고 보이는 별의 항성 등급을 설정하는 데 기여합니다. 후속 관찰은 다음 저녁에 이루어집니다. 날씨와 대기의 투명도가 향상되면 더 희미한 별을 보고 식별할 수 있게 됩니다.
이 방법으로 발견된 가장 희미한 별의 크기에 따라 사용된 망원경의 실제 투과력이 결정됩니다. 얻은 결과는 관찰 로그에 기록됩니다. 그것들로부터 대기 상태와 다른 발광체를 관찰하기 위한 조건을 판단할 수 있습니다.
망원경의 두 번째로 중요한 특성은 분해능 b입니다. 이것은 분리되어 보이는 두 별 사이의 최소 각도로 이해됩니다. 이론적 광학에서 가시광선 L = 5.5-10-7m의 이상적인 렌즈를 사용하면 구성 요소 사이의 각거리가 각도와 같으면 쌍성기를 해결할 수 있음이 입증되었습니다.
여기서 D는 밀리미터 단위의 렌즈 직경입니다. (...)
쌀. 3. 구성 요소의 각 거리가 다른 가까운 항성 쌍의 회절 패턴.
렌즈에 구멍이 뚫린 밝은 별 쌍을 망원경으로 관찰하는 것도 유익합니다. 망원경의 입구가 점차 횡경막을 가짐에 따라 별의 회절 원반이 증가하고 병합되어 더 큰 지름의 하나의 회절 원반으로 합쳐지지만 훨씬 더 낮은 밝기를 갖게 됩니다.
이러한 연구를 수행 할 때 대기 상태에 따라 결정되는 망원경 이미지의 품질에주의를 기울여야합니다.
대기 교란은 잘 정렬된 망원경(반사체 선호)으로 관찰하여 밝은 별의 회절 이미지를 고배율로 검사해야 합니다. 단색 광속의 경우 렌즈를 통해 전달되는 에너지의 83.8%가 중심 회절 원반에 집중되고, 첫 번째 고리에 7.2%, 두 번째 고리에 2.8%, 세 번째 고리에 1.5%, 1.5%가 집중된다는 것이 광학계에서 알려져 있습니다. 네 번째 링의 % - 0.9% 등
별에서 들어오는 복사는 단색이 아니라 다른 파장으로 구성되어 있기 때문에 회절 고리가 착색되고 흐려집니다. 링 이미지의 선명도는 필터, 특히 협대역 필터를 사용하여 개선할 수 있습니다. 그러나 고리에서 고리로 에너지가 감소하고 면적이 증가하기 때문에 이미 세 번째 고리가 눈에 띄지 않게 됩니다.
관측된 별의 가시적인 회절 패턴으로 대기 상태를 추정할 때 이 점을 염두에 두어야 합니다. 그러한 관찰을 할 때 피커링 척도를 사용할 수 있습니다. 이 척도에 따라 가장 좋은 이미지는 10점으로, 매우 나쁨은 1점으로 평가됩니다.
이 척도에 대한 설명을 제공합니다(그림 4).
1. 별의 이미지는 평균적으로 직경이 세 번째 회절 고리 크기의 두 배가 되도록 물결 모양과 얼룩이 있습니다.
2. 이미지가 물결 모양이고 세 번째 회절 고리에서 약간 벗어납니다.
3. 이미지는 세 번째 회절 고리를 넘지 않습니다. 이미지 밝기는 중앙으로 갈수록 증가합니다.
4. 때때로 별의 중심 회절 원반이 주변에 짧은 호가 나타나는 것을 볼 수 있습니다.
5. 회절 원반이 항상 보이고 짧은 호가 종종 보입니다.
6. 회절 원반과 짧은 호가 항상 보입니다.
7. 호는 명확하게 보이는 디스크 주위를 움직입니다.
8. 간격이 있는 링은 명확하게 정의된 디스크 주위를 이동합니다.
9. 원반에 가장 가까운 회절 고리는 움직이지 않습니다.
10. 모든 회절 고리는 고정되어 있습니다.
1~3점은 천체관측을 위한 대기상태가 나쁨, 4~5점은 보통, 6점은 7점은 좋음, 8점은 10점으로 매우 우수하다.
망원경의 세 번째 중요한 특성은 렌즈 구경이며, 이는 렌즈 직경의 비율의 제곱과 같습니다.
초점 거리(...)

§ 3. 망원경 광학의 품질 확인
모든 망원경이 관측 장비로서 실용적인 가치는 크기뿐만 아니라 광학 시스템의 품질, 즉 광학 시스템의 완성도와 렌즈의 품질에 따라 결정됩니다. 망원경에 부착된 접안렌즈의 품질과 세트의 완성도가 중요한 역할을 합니다.
렌즈는 망원경에서 가장 중요한 부분입니다. 불행히도 가장 진보된 망원경 렌즈라도 순전히 기술적인 이유와 빛의 특성으로 인해 여러 가지 단점이 있습니다. 이들 중 가장 중요한 것은 색수차 및 구면 수차, 코마 및 난시입니다. 또한 고속 렌즈는 상면 곡률과 왜곡으로 인해 다양한 정도의 어려움을 겪습니다.
교사는 가장 일반적으로 사용되는 망원경 유형의 주요 광학적 결점에 대해 알고 이러한 결점을 표현적이고 명확하게 보여주고 어느 정도 줄일 수 있어야 합니다.
망원경의 가장 중요한 광학적 단점을 차례로 설명하고, 소형 망원경의 종류와 정도를 고려하고, 가장 간단하게 강조 표시하고 축소하는 방법을 알려 드리겠습니다.
오랫동안 굴절 망원경의 개선을 가로막는 주요 장애물은 색수차, 즉 집광 렌즈가 파장이 다른 모든 광선을 한 지점에 모을 수 없다는 것이었습니다. 색수차는 파장이 다른 광선의 굴절률이 균일하지 않아 발생합니다(빨간색 광선은 노란색 광선보다 약하게 굴절되고 노란색 광선은 파란색 광선보다 약함).
색수차는 단일 렌즈 고속 렌즈가 있는 망원경에서 특히 두드러집니다. 그러한 망원경이 밝은 별을 가리키면 접안 렌즈의 특정 위치에서
흐릿한 빨간색 외부 링이 있는 유색 후광으로 둘러싸인 밝은 자주색 반점을 볼 수 있습니다. 접안렌즈가 확장되면 중심점의 색상이 점차 파란색으로 변한 다음 녹색, 노란색, 주황색, 마지막으로 빨간색으로 바뀝니다. 후자의 경우 보라색 고리 테두리가 있는 유색 후광이 빨간색 반점 주위에 표시됩니다.
그러한 망원경을 통해 행성을 보면 무지개 빛깔의 얼룩으로 그림이 매우 흐릿해질 것입니다.
색수차가 거의 없는 2렌즈 렌즈를 achromatic이라고 합니다. 무채색 렌즈가 있는 굴절기의 상대 조리개는 일반적으로 715 이상입니다(학교 굴절 망원경의 경우 7o를 유지하므로 이미지 품질이 다소 저하됨).
그러나 무채색 렌즈는 색수차에서 완전히 자유로운 것은 아니며 특정 파장의 광선만 잘 수렴합니다. 이와 관련하여 목적은 목적에 따라 무색화됩니다. 시각적 - 눈에 가장 강하게 작용하는 광선과 관련하여, 사진적 - 사진 유제에 가장 강하게 작용하는 광선에 대해. 특히, 학교 굴절기의 렌즈는 목적상 시각적입니다.
학교 굴절기의 잔류 색수차의 존재는 밝은 별의 회절 이미지를 매우 높은 배율로 관찰하여 판단할 수 있으며 황록색, 빨간색, 파란색 필터를 빠르게 변경합니다. 에 설명된 디스크 또는 슬라이딩 프레임을 사용하여 조명 필터를 빠르게 교체할 수 있습니다.
§ 20 책 "학교 천문대"1. 이 경우에 관찰된 회절 패턴의 변화는 모든 광선이 동일하게 초점을 맞추는 것이 아님을 나타냅니다.
색수차 제거는 3개의 렌즈가 있는 apochromatic 대물렌즈에서 보다 성공적으로 해결됩니다. 그러나 어떤 렌즈 대물렌즈에서도 이를 완전히 파괴하는 것은 아직 불가능합니다.
반사 렌즈는 광선을 굴절시키지 않습니다. 따라서 이 렌즈는 색수차가 전혀 없습니다. 이런 식으로 반사 렌즈는 렌즈와 유리하게 비교됩니다.
망원 렌즈의 또 다른 주요 단점은 구면 수차입니다. 광축에 평행하게 이동하는 단색 광선이 통과한 영역에 따라 렌즈에서 다른 거리에 초점이 맞춰진다는 사실에서 나타납니다. 따라서 단일 렌즈에서 중심 근처를 통과한 광선은 가장 멀리 초점이 맞춰지고 가장 가까운 광선은 가장자리 영역을 통과한 것입니다.
이것은 단일 렌즈 대물렌즈가 있는 망원경이 밝은 별을 향하고 두 개의 조리개로 관찰되면 쉽게 볼 수 있습니다. 그 중 하나는 중심 영역을 통과하는 플럭스를 강조 표시해야 하고 두 번째는 고리 형태로 만들어져야 합니다. , 가장자리 영역의 광선을 전송해야 합니다. 관찰은 가능하면 좁은 대역폭의 광 필터로 수행해야 합니다. 첫 번째 조리개를 사용하면 두 번째 조리개를 사용할 때보다 접안렌즈의 약간 더 큰 확장에서 별의 선명한 이미지를 얻을 수 있어 구면 수차가 있음을 확인할 수 있습니다.
복합 렌즈에서는 특정 두께, 곡률 및 사용되는 유리 종류의 렌즈를 선택하여 색수차와 함께 구면 수차를 필요한 한계까지 줄입니다.
[ 복잡한 렌즈 망원경 대물렌즈에서 보정되지 않은 구면 수차의 잔여물은 (위에 설명된 조리개, 고배율에서 밝은 별의 회절 패턴 관찰을 사용하여 감지할 수 있습니다. 시각 렌즈를 연구할 때는 황록색 필터를 사용해야 하고 사진 렌즈를 연구할 때는 , 파란색.
! 미러 포물선(보다 정확하게는 포물면) 렌즈에는 구면 수차가 없습니다. 렌즈 |가 광축에 평행하게 이동하는 전체 광선 빔을 한 지점으로 축소하기 때문입니다. 구면 거울은 구면 수차가 크면 클수록 거울 자체가 더 크고 밝습니다.
광도가 작은 작은 거울(상대 조리개가 1:8 미만)의 경우 구면은 포물면과 거의 다르지 않으므로 결과적으로 구면 수차가 작습니다.
잔류 구면 수차의 존재는 다른 조리개를 사용하여 위에서 설명한 방법으로 감지할 수 있습니다. 미러 렌즈는 색수차가 없지만 구면 수차를 더 잘 진단하려면 필터를 사용해야 합니다. 다른 조리개에서 관찰된 회절 패턴의 색상이 동일하지 않아 오해를 유발할 수 있기 때문입니다.
이제 광선이 대물렌즈의 광축에 대해 비스듬히 통과할 때 발생하는 수차를 살펴보겠습니다. 여기에는 혼수 상태, 난시, 상면 곡률, 왜곡이 포함됩니다.
육안 관찰을 통해 처음 두 수차인 혼수와 난시를 추적하고 별을 관찰하여 실제적으로 연구해야 합니다.
혼수 상태는 대물 렌즈의 광축에서 멀리 떨어진 별의 이미지가 변위된 코어와 특징적인 꼬리가 있는 흐릿한 비대칭 지점의 형태를 취한다는 사실에서 나타납니다(그림 6). 반면에 난시는 렌즈가 별의 경사진 광선을 하나의 공통 초점이 아니라 서로 다른 평면에 있고 렌즈에서 다른 거리에 있는 두 개의 서로 수직인 부분 AB와 CD로 모으는 사실로 구성됩니다. (그림 7).
쌀. 6. 비스듬한 광선에 혼수 상태의 형성. 원은 혼수 상태가 중요하지 않은 광축 근처의 필드를 설명합니다.
조리개가 낮은 대물렌즈의 망원경 튜브에 정렬이 잘 되어 있고 접안렌즈의 시야가 좁으면 위에서 언급한 두 수차를 모두 알아차리기 어렵습니다. 훈련 목적으로 망원경이 렌즈를 특정 각도로 돌려서 약간 어긋나면 분명히 볼 수 있습니다. 이러한 작업은 모든 관찰자, 특히 망원경을 만드는 사람들에게 유용합니다. 왜냐하면 조만간 정렬 문제에 직면하게 되며 의식적으로 행동하면 훨씬 더 나을 것이기 때문입니다.
반사경을 잘못 정렬하려면 거울을 고정하고 있는 반대쪽 나사 2개를 풀고 조이면 됩니다.
굴절기에서는 이 작업을 수행하기가 더 어렵습니다. 실을 망치지 않으려면 판지에서 비스듬히 잘린 전환 링을 붙이고 한쪽으로 망원경 튜브에 삽입하고 다른쪽에 렌즈를 넣어야합니다.
정렬되지 않은 망원경으로 별을 보면 모두 꼬리가 달린 것처럼 보입니다. 그 이유는 혼수 상태입니다(그림 6). 그러나 작은 중앙 구멍이 있는 조리개를 망원경 입구에 놓고 접안렌즈를 앞뒤로 움직이면 별들이 어떻게 밝은 부분 AB로 늘어나는지 볼 수 있습니다. 그런 다음 압축률이 다른 타원, 원, 그리고 다시 세그먼트 CD와 타원으로 나눕니다(그림 7).
렌즈를 돌려 혼수와 난시를 제거합니다. 이해하기 쉽도록 조정 중 회전축은 방향과 수직이 됩니다. 미러 조절 나사를 돌렸을 때 테일이 길어지면 나사를 반대 방향으로 돌려야 합니다. 조정 중 최종 미세 조정은 회절 고리가 명확하게 보이도록 고배율에서 단초점 접안렌즈로 수행해야 합니다.
망원경 렌즈의 품질이 높고 광학 장치가 올바르게 정렬되어 있으면 굴절기를 통해 볼 때 별의 초점이 맞지 않는 이미지가 색이 있는 동심 회절 고리 시스템으로 둘러싸인 작은 광 디스크처럼 보일 것입니다( 도 8, 알). 이 경우 prefocal 및 extrafocal 이미지의 패턴은 정확히 동일합니다(그림 8, a 2, 3).
별의 초점이 맞지 않은 이미지는 반사경을 통해 볼 때 동일한 모양을 갖지만 중앙의 밝은 디스크 대신 보조 거울이나 대각선 전반사 프리즘의 그림자인 어두운 점이 보일 것입니다.
망원경 정렬의 부정확성은 회절 고리의 동심도에 영향을 미치며 자체적으로 길쭉한 모양을 취합니다(그림 8, b 1, 2, 3, 4). 초점을 맞출 때 별은 선명하게 정의된 밝은 원반이 아니라 약한 꼬리가 옆으로 던져진 약간 흐릿한 밝은 점으로 나타납니다(코마 효과). 표시된 효과가 망원경의 정말 부정확한 조정으로 인해 발생한 경우 문제를 쉽게 수정할 수 있습니다. 렌즈(거울) 프레임의 조정 나사를 사용하여 원하는 방향으로 위치를 약간 변경하면 충분합니다. 그 이유가 렌즈 자체의 비점수차에 있거나 (뉴턴 반사경의 경우) 보조 대각선 거울의 품질이 좋지 않은 경우에는 훨씬 더 나쁩니다. 이 경우 결함이 있는 광학 표면을 연마하고 다시 연마해야만 단점을 제거할 수 있습니다.
별의 초점이 맞지 않는 이미지에서 망원경 렌즈의 다른 단점이 있는 경우 쉽게 감지할 수 있습니다. 예를 들어, 별의 prefocal 및 extrafocal 이미지의 해당 회절 고리 크기의 차이는 구면 수차가 있음을 나타내고 색도의 차이는 상당한 색도를 나타냅니다(선형의 경우
통화 렌즈); 링의 불균일한 분포 밀도와 서로 다른 강도는 렌즈의 구역화를 나타내며, 링의 불규칙한 모양은 광학 표면이 이상에서 국부적으로 다소 유의한 편차를 나타냅니다.
별의 초점이 맞지 않는 이미지의 패턴으로 드러난 나열된 모든 단점이 작으면 감수할 수 있습니다. 예비 Foucault 그림자 테스트를 성공적으로 통과한 아마추어 망원경의 경면 대물렌즈는 원칙적으로 완벽한 광학 표면을 가지며 초점이 맞지 않는 별 이미지에 대한 테스트를 완벽하게 견뎌냅니다.
계산과 실습에 따르면 광학 장치가 완벽하게 정렬되면 낮은 조리개 대물렌즈(1:10 미만)를 사용할 때 혼수와 난시가 시각적 관찰에 거의 영향을 미치지 않습니다. 이것은 상대적으로 작은 각도 크기(행성, 태양, 달)를 가진 발광체를 동일한 렌즈로 촬영할 때 사진 관찰에도 동일하게 적용됩니다.
포물면 거울이나 이중 렌즈 렌즈로 별이 빛나는 하늘의 넓은 영역을 촬영할 때 혼수 상태와 난시는 이미지를 크게 손상시킵니다. 빠른 렌즈를 사용하면 왜곡이 급격히 증가합니다.
아래 표는 광도가 다른 포물선 반사경의 광축으로부터의 각도 편차에 따른 혼수 상태와 난시의 성장에 대한 아이디어를 제공합니다.
쌀. 9. 시야의 곡률 및 초점면에 있는 별 이미지(다른 모든 수차는 수정됨).
그러나 필드의 곡률이 있습니다. 이러한 렌즈로 별이 빛나는 하늘의 넓은 영역을 촬영하고 동시에 중앙 영역에 초점을 맞추면 필드 가장자리로 후퇴함에 따라 별 이미지의 선명도가 저하됩니다 . 그리고 그 반대로 필드 가장자리에 있는 별에 초점을 맞추면 중앙에 있는 별 이미지의 선명도가 떨어집니다.
이러한 렌즈로 필드 전체에 선명한 사진을 얻으려면 렌즈 자체의 선명한 이미지 필드의 곡률에 따라 필름을 구부려야 합니다.
필드의 곡률은 평면 볼록 Piazzi-Smith 렌즈의 도움으로 제거됩니다. 이 렌즈는 곡선 파면을 평평한 파면으로 바꿉니다.
필드의 곡률은 렌즈의 조리개에 의해 가장 간단하게 줄일 수 있습니다. 사진 실습에서 조리개가 감소하면 피사계 심도가 증가한다는 것이 알려져 있습니다. 결과적으로 평판의 전체 필드에서 별의 선명한 이미지를 얻을 수 있습니다. 그러나 조리개는 망원경의 광출력을 크게 감소시키고 희미한 별이 판에 나타나려면 노출 시간을 크게 늘려야한다는 점을 기억해야합니다.
왜곡은 렌즈가 원본에 비례하지 않지만 약간의 편차가 있는 이미지를 구축한다는 사실에서 나타납니다. 결과적으로 정사각형을 촬영할 때 이미지가 측면이 안쪽으로 오목하거나 바깥쪽으로 볼록하게 나타날 수 있습니다(핀쿠션 및 배럴 왜곡).
렌즈의 왜곡을 검사하는 것은 매우 간단합니다. 이렇게 하려면 아주 작은 중앙 부분만 덮이지 않도록 크게 조리개를 열어야 합니다. 이러한 조리개를 사용하면 혼수, 난시 및 필드 만곡이 제거되고 왜곡이 가장 순수한 형태로 관찰될 수 있습니다.
이러한 렌즈가 있는 직사각형 그릴, 창 개구부, 문을 사진으로 촬영하면 네거티브를 검사하여 이 렌즈 고유의 왜곡 유형을 쉽게 확인할 수 있습니다.
완성된 렌즈의 왜곡은 제거하거나 줄일 수 없습니다. 특히 천체 측정 작업을 수행 할 때 사진 연구에서 고려됩니다.

§ 4. 접안렌즈 및 망원경의 배율 제한
접안렌즈 세트는 망원경에 필요한 추가품입니다. 이전에 우리는 이미 확대 망원경 시스템에서 접안렌즈의 목적을 명확히 했습니다(§ 2). 이제 다양한 접안 렌즈의 주요 특성과 디자인 기능에 대해 숙고할 필요가 있습니다. 오랫동안 천문학에서 사용되지 않은 발산 렌즈 하나에서 갈릴리 접안 렌즈를 제외하고 즉시 특수 천문 접안 렌즈로 눈을 돌리십시오.
역사적으로 갈릴레이 접안렌즈를 즉시 대체한 최초의 천문 접안렌즈는 단일 단초점 렌즈의 케플러 접안렌즈였습니다. 갈릴레오의 접안렌즈에 비해 훨씬 넓은 화각을 가지고 있고 당시에 흔히 사용되었던 장초점 굴절기와 결합하여 상당히 선명하고 약간 색이 있는 이미지를 생성했습니다. 그러나 나중에 Kepler 접안렌즈는 오늘날에도 여전히 발견되는 보다 발전된 Huygens 및 Ramsden 접안렌즈로 대체되었습니다. 현재 가장 많이 사용되는 천체 접안렌즈는 Kellner achromatic eyepiece와 Abbe orthoscopic 접안렌즈입니다. 그림 11은 이러한 접안렌즈의 배열을 보여줍니다.
Huygens와 Ramsden 접안렌즈는 가장 간단하게 배열됩니다. 그들 각각은 두 개의 평면 볼록 수렴 렌즈로 구성됩니다. 전면(대물렌즈를 향하는)을 필드 렌즈라고 하고 후면(관찰자의 눈을 향하는)을 아이 렌즈라고 합니다. Huygens 접안렌즈(그림 12)에서 두 렌즈는 볼록한 표면으로 대물렌즈를 향하고 f \ 및 / 2가 렌즈의 초점 거리이고 d가 렌즈 사이의 거리이면 관계가 충족되어야 합니다. (...)