Жаропонижающие средства для детей назначаются педиатром. Но бывают ситуации неотложной помощи при лихорадке, когда ребенку нужно дать лекарство немедленно. Тогда родители берут на себя ответственность и применяют жаропонижающие препараты. Что разрешено давать детям грудного возраста? Чем можно сбить температуру у детей постарше? Какие лекарства самые безопасные?
По своей оптической схеме делятся на:
- Линзовые (рефракторы или диоптрические) - в качестве объектива используется линза или система линз.
- Зеркальные (рефлекторы или катаптрические) - в качестве объектива используется вогнутое зеркало .
- Зеркально-линзовые телескопы (катадиоптрические) - в качестве объектива используется сферическое зеркало , а линза , система линз или мениск служит для компенсации аберраций .
Характеристики
- Разрешающая способность телескопа зависит от диаметра объектива. Предел разрешения накладывает явление дифракции - огибание световыми волнами краёв объектива, в результате чего вместо изображения точки получаются кольца. Для видимого диапазона он определяется по формуле
где r {\displaystyle r} - угловое разрешение в угловых секундах, а D {\displaystyle D} - диаметр объектива в миллиметрах. Эта формула выведена из определения предела разрешения двух звёзд по Рэлею . Если использовать другие определения предела разрешения, то численный коэффициент может быть меньше вплоть до 114 по Дове (Dawes" Limit).
На практике, угловое разрешение телескопов ограничивается атмосферным дрожанием - приблизительно 1 угловой секундой, независимо от апертуры телескопа.
- Угловое увеличение или кратность телескопа определяется отношением
где F {\displaystyle F} и f {\displaystyle f} - фокусные расстояния объектива и окуляра соответственно. В случае использования дополнительных оптических узлов между объективом и окуляром (оборачивающих систем, линз Барлоу , компрессоров и т. п.) увеличение должно быть умножено на кратность используемых узлов.
ω = Ω Γ {\displaystyle \omega ={\frac {\Omega }{\Gamma }}} ,где Ω {\displaystyle \Omega } - угловое поле зрения окуляра (Apparent Field Of View - AFOV), а Γ {\displaystyle \Gamma } - увеличение телескопа (которое зависит от фокусного расстояния окуляра - см. выше).
A = D F = 1 ∀ = ∀ − 1 {\displaystyle A={\frac {D}{F}}={\frac {1}{\forall }}={\forall }^{-1}} . ∀ = F D = 1 A = A − 1 {\displaystyle {\forall }={\frac {F}{D}}={\frac {1}{A}}={A}^{-1}} .A {\displaystyle A} и ∀ {\displaystyle {\forall }} являются важными характеристиками объектива телескопа. Это обратные друг другу величины. Чем больше относительное отверстие, тем меньше относительное фокусное расстояние и тем больше освещённость в фокальной плоскости объектива телескопа, что выгодно при фотоработах (позволяет уменьшить выдержку при сохранении экспозиции). Но при этом на кадре фотоприёмника получается меньший масштаб изображения.
- Масштаб изображения на приёмнике:
где u {\displaystyle u} - масштаб в угловых минутах на миллиметр ("/мм), а F {\displaystyle F} - фокусное расстояние объектива в миллиметрах. Если известны линейные размеры ПЗС-матрицы, её разрешение и размер её пикселов, то отсюда можно вычислить разрешение цифрового снимка в угловых минутах на пиксел.
Классические оптические схемы
Схема Галилея
Телескоп Галилея имел в качестве объектива одну собирающую линзу, а окуляром служила рассеивающая линза. Такая оптическая схема даёт неперевернутое (земное) изображение. Главными недостатками галилеевского телескопа являются очень малое поле зрения и сильная хроматическая аберрация . Такая система все ещё используется в театральных биноклях , и иногда в самодельных любительских телескопах.
Схема Кеплера
Схема Грегори
Эту конструкцию предложил в 1663 году Джеймс Грегори в книге Optica Promota . Главное зеркало в таком телескопе - вогнутое параболическое. Оно отражает свет на меньшее вторичное зеркало (вогнутое эллиптическое). От него свет направляется назад - в отверстие по центру главного зеркала, за которым стоит окуляр. Расстояние между зеркалами больше фокусного расстояния главного зеркала, поэтому изображение получается прямое (в отличие от перевёрнутого в телескопе Ньютона). Вторичное зеркало обеспечивает относительно большое увеличение благодаря удлинению фокусного расстояния .
Схема Кассегрена
Схема Ричи-Кретьена
Приемники излучения
CCD-матрицы
ПЗС-матрица (CCD, «Charge Coupled Device») состоит из светочувствительных фотодиодов , выполнена на основе кремния , использует технологию ПЗС - приборов с зарядовой связью. Долгое время ПЗС-матрицы единственным массовым видом фотосенсоров. Развитие технологий привело к тому, что к 2008 году КМОП-матрицы стали альтернативой ПЗС.
CMOS-матрицы
КМОП-матрица (CMOS, «Complementary Metal Oxide Semiconductor») выполнена на основе КМОП-технологии . Каждый пиксел снабжён усилителем считывания, а выборка сигнала с конкретного пиксела происходит, как в микросхемах памяти, произвольно.
Системы адаптивной оптики
- Система лазерной гидирующей звезды. Лазерный луч направляется в небо, чтобы создать на любом участке неба искусственную звезду в натриевом слое атмосферы Земли на высоте около 90 километров. Свет от такой искусственной звезды используется для деформации специального зеркала, которое устраняет мерцание и улучшает качество изображения.
Механика
Монтировка
Монтировка - это поворотная опора, которая позволяет наводить телескоп на нужный объект, а при длительном наблюдении или фотографировании - компенсировать суточное вращение Земли . Состоит из двух взаимно перпендикулярных осей для наводки телескопа на объект наблюдения, может содержать приводы и системы отсчёта углов поворота. Устанавливается монтировка на какое-либо основание: колонну, треногу или фундамент. Основная задача монтировки - обеспечение выхода трубы телескопа в указанное место и плавность ведения объекта наблюдений.
Основные факторы, влияющие на качество решения задачи, следующие :
- Сложность закона изменения атмосферной рефракции
- Дифференциальная рефракция
- Технологическая точность изготовления привода
- Точность подшипников
- Деформация монтировки
Экваториальная монтировка и её разновидности
- Деформации монтировки различны в зависимости от положения телескопа.
- При изменении положения телескопа изменяется и нагрузка на подшипники
- Сложность при синхронизации с куполом монтировки
Альт-азимутальная монтировка
Крупнейшие оптические телескопы
Телескопы-рефракторы
| Обсерватория | Местонахождения | Диаметр, см / дюйм | Год сооружения / демонтажа |
Примечания |
|---|---|---|---|---|
| Телескоп всемирной Парижской выставки 1900 года. | Париж | 125 / 49.21" | 1900 / 1900 | Самый крупный рефрактор в мире, из когда либо построенных. Свет от звёзд направлялся в объектив неподвижного телескопа с помощью сидеростата . |
| Йеркская обсерватория | Уильямс Бэй, Висконсин | 102 / 40" | 1897 | Крупнейший рефрактор в мире 1897-1900 гг. После демонтажа телескоп всемирной Парижской выставки 1900 года снова стал крупнейшим из эксплуатируемых рефракторов. Рефрактор Кларка . |
| Обсерватория Лика | гора Гамильтон, Калифорния | 91 / 36" | 1888 | |
| Парижская обсерватория | Медон , Франция | 83 / 33" | 1893 | Двойной, визуальный объектив 83 см, фотографический - 62 см. |
| Потсдам , Германия | 81 / 32" | 1899 | Двойной, визуальный 50 см, фотографический 80 см. | |
| Обсерватория Ниццы | Франция | 76 / 30" | 1880 | |
| Пулковская обсерватория | Санкт-Петербург | 76 / 30" | 1885 | |
| Обсерватория Аллегейни | Питтсбург , Пенсильвания | 76 / 30" | 1917 | Рефрактор Thaw |
| Гринвичская обсерватория | Гринвич , Великобритания | 71 / 28" | 1893 | |
| Гринвичская обсерватория | Гринвич , Великобритания | 71 / 28" | 1897 | Двойной, визуальный 71 см, фотографический 66 |
| Обсерватория Архенхольда | Берлин , Германия | 70 / 27" | 1896 | Самый длинный современный рефрактор |
Солнечные телескопы
| Обсерватория | Местонахождения | Диаметр, м | Год сооружения |
|---|---|---|---|
| Китт-Пик | Тусон, Аризона | 1,60 | 1962 |
| Сакраменто-Пик | Санспот, Нью-Мексико | 1,50 | 1969 |
| Крымская астрофизическая обсерватория | Крым | 1,00 | 1975 |
| Шведский солнечный телескоп | Пальма , Канары | 1,00 | 2002 |
| Китт-Пик , 2 штуки в общем корпусе с 1,6 метра | Тусон, Аризона | 0,9 | 1962 |
| Тейде | Тенерифе , Канары | 0,9 | 2001 |
| Саянская солнечная обсерватория , Россия | Монды , Бурятия | 0,8 | 1975 |
| Китт-Пик | Тусон, Аризона | 0,7 | 1973 |
| , Германия | Тенерифе , Канары | 0,7 | 1988 |
| Митака | Токио , Япония | 0,66 | 1920 |
Камеры Шмидта
| Обсерватория | Местонахождения | Диаметр коррекционной пластины - зеркала, м | Год сооружения |
|---|---|---|---|
| Обсерватория Карла Шварцшильда | Таутенбург , Германия | 1,3-2,0 | 1960 |
| Паломарская обсерватория | гора Паломар, Калифорния | 1,2-1,8 | 1948 |
| Обсерватория Сайдинг-Спринг | Кунабарабран , Австралия | 1,2-1,8 | 1973 |
| Токийская астрономическая обсерватория | Токио , Япония | 1,1-1,5 | 1975 |
| Европейская южная обсерватория | Ла-Силья, Чили | 1,1-1,5 | 1971 |
Телескопы-рефлекторы
| Название | Местонахождения | Диаметр зеркала, м | Год сооружения |
|---|---|---|---|
| Гигантский южно-африканский телескоп , SALT | Сатерленд , ЮАР | 11 | 2005 |
| Большой Канарский телескоп | Пальма , Канарские острова | 10,4 | 2002 |
| Телескопы Кек | Мауна-Кеа , Гавайи | 9,82 × 2 | 1993, 1996 |
| Телескоп Хобби-Эберли , HET | Джефф-Дэвис , Техас | 9,2 | 1997 |
Телескопы-рефлекторы, их достоинства и недостатки
Настало время разобраться в том, что же такое рефлектор и чем он принципиально отличается от рефрактора.
Само слово рефлектор произошло от английского «reflect» - отражать. Из этого ясно, что в качестве основного элемента схемы выступает зеркало. Отцом рефлектора стал Исаак Ньютон, который собрал первый такой телескоп в 1688 году. До этого существовала лишь одна схема – созданный Галилеем рефрактор, который сильно грешил хроматической аберрацией (будучи неахроматическим, неспособным собрать в фокус лучи с разной длиной волны, значительно изменяя картинку).
Оптическая схема
До сих пор схема Ньютона остается самой популярной для каждого, кто захочет купить зеркальный телескоп. Суть ее крайне проста: свет попадает на параболическое (иногда — сферическое) главное зеркало, которое, в свою очередь, направляет его на диагональное зеркало (плоское). И уже этот элемент выводит свет на окуляр.
Википедия утверждает, что существует еще 7 различных рефлекторных схем, но изучать их имеет смысл разве что из праздного любопытства. По большей части в промышленных телескопах используется именно схема Ньютона. Если кто-то говорит «рефлектор», то он имеет в виду именно «рефлектор Ньютона», все прочие схемы будут обозначаться по фамилии создателя. Это объясняется тем, что все они значительно менее удобны. Где-то требуется больше зеркал, где-то смотреть приходится под углом. Ньютон – это простая и нестареющая классика.
Достоинства рефлектора
Его создавали для того, чтобы избавиться от хроматических аберраций, которые давали линзовые телескопы. Было бы странно полагать, что они у него остались. Полное отсутствие этого дефекта – главное достоинство рефлекторов. К тому же, они обладают высокой светосилой (до 1:4 в серийных моделях), которая рефракторам не может и присниться. Именно зеркальная схема сделала телескопы с большим диаметром доступными простому обывателю. Из-за большого фокусного расстояния рефрактору с большим диаметром понадобилась бы очень длинная (около 7 метров) труба. К ней, естественно, нужна огромная монтировка. Стоимость такого устройства исчислялась бы, наверное, в миллионах. То, что мы можем купить телескоп с большим диаметром за гораздо меньшие деньги – заслуга исключительно рефлекторов.
Недостатки зеркального телескопа
Формально к ним относятся световые потери из-за наличия второго зеркала (в рефракторе свет идет сразу вам в глаз, а в рефлекторе ему нужно «попутешествовать» между зеркалами), воздушные потоки внутри открытой трубы и прочее. На практике же вам будет портить жизнь лишь одна вещь – необходимость настройки зеркал (юстировки) после любой перевозки. Юстировка отнимает малую часть драгоценного времени наблюдений. При наличии опыта она занимает не более 5 минут.Впрочем, юстировки не нужно бояться – она совсем не сложна, научиться сможет любой.
Вердикт
Начиная с диаметра 110мм, имеет смысл купить рефлектор. Рефрактор, который вы сможете купить за эти деньги, будет иметь значительно меньший диаметр (в районе 90мм). Рефлекторы просты и удобны в настройке, их рекомендуется брать всем, за исключением тех, кому необходимы наземные объекты.
Основные оптические системы зеркальных телескопов
11 октября 2005 года в эксплуатацию был запущен телескоп Southern African Large Telescope в ЮАР с главным зеркалом размером 11 x 9.8 метров, состоящим из 91 одинакового шестиугольника.
13 июля 2007 года первый свет увидел телескоп Gran Telescopio Canarias на Канарских островах с диаметром зеркала 10,4 м, который является самым большим оптическим телескопом в мире по состоянию на первую половину 2009 года .
В современных составных рефлекторах с середины 1990-х годов используются деформируемые зеркала (англ. ) и адаптивная оптика , что позволяет компенсировать атмосферные искажения. Это стало прорывом в телескопостроении и позволило значительно повысить качество работы наземных телескопов.
См. также
Примечания
Литература
- Чикин А. А. «Отражательные телескопы» , Петроград, 1915
- Навашин М. С. Телескоп астронома-любителя. - М .: Наука, 1979.
- Сикорук Л. Л. Телескопы для любителей астрономии.
- Максутов Д. Д. Астрономическая оптика. - М.-Л.: Наука, 1979.
Ссылки
- Анимационные оптические схемы: Максутова-Касегрена, Максутова - Ньютона, Грегори-Максутова
Wikimedia Foundation . 2010 .
В фокальную плоскость объектива вместо окуляра может помещаться фотоплёнка или матричный приёмник излучения . В таком случае объектив телескопа, с точки зрения оптики, является фотообъективом . Оптические системы зеркальных телескопов разделяются по типам используемых объективов.
Система Ньютона
Система Кассегрена
Система Ричи - Кретьена
Система Ричи - Кретьена является усовершенствованием системы Кассегрена. Главное зеркало тут не параболическое, а гиперболическое. Поле зрения этой системы - около 4° .
Система Гершеля (Ломоносова)
Ещё в 1616 году Н. Цукки предложил заменить линзу вогнутым зеркалом, наклонённым к оптической оси телескопа. Подобный телескоп-рефлектор был сконструирован Уильямом Гершелем в 1772 году (на 10 лет раньше данную оптическую схему реализовал М. В. Ломоносов). В нём первичное зеркало имеет форму внеосевого параболоида и наклонено так, что фокус находится вне главной трубы телескопа, и наблюдатель не закрывает собой поступающий свет. Недостатком такой схемы является большая кома , но при малом относительном отверстии она почти незаметна.
Сэр Исаак Ньютон (1643-1727) - английский ученый
Зеркальный телескоп знаменитого английского ученого-исследователя Исаака Ньютона не принадлежит к числу бесценных сокровищ, которые могут вызвать всеобщее восхищение. Телескоп — научный прибор. Но сегодня это бесценная реликвия, потому что Ньютон смастерил его сам. С его помощью он обогатил науку и все человечество новыми знаниями о звездах, о движении света. Добытые им научные данные трудно переоценить.
Интерес к созданию научных приборов, с помощью которых можно было вести исследования, появился у Ньютона еще в школьные годы. Мальчишкой он любил наблюдать, как трудятся плотники, как они возводят дом, как мастерят крылья ветряной мельницы, как создают колеса для водяной мельницы. Он не просто смотрел, он запоминал, а дома зарисовывал, создавал подобие чертежей, по которым изготовлял действующие модели ветряной и водяной мельниц. Но он не просто копировал,- он вносил в каждую модель определенное новшество.
Его увлечение моделированием отмечали учителя в школе, на это обратили внимание родственники и знакомые семьи Ньютона. Однажды он смастерил часы, которые действовали под напором стекавшей из резервуара воды. Она попадала в воронку и затем вращала колеса. К удивлению взрослых, он изготовил миниатюрную мельницу для помола зерна. В роли же двигателя у него выступила мышка, которая вращала колесо. Добился он этого не дрессировкой, а естественным желанием мышки полакомиться, и подвесил над ней мешочек с зерном.
Ньютон не был изобретателем. Ни один из создаваемых им приборов он не придумал. Он брал готовые, но в каждый вносил усовершенствования. Телескоп ему нужен был, чтобы, наблюдая за звездами, определить свойства света, узнать его скорость, разгадать тайны мироздания.
Первые телескопы, или подзорные трубы, появились в Голландии в XVII веке, хотя увеличительное свойство вогнутых стеклянных линз было известно еще за 2500 лет до нашей эры. В 1610 году итальянский ученый Галилео Галилей при помощи сконструированного им прибора наблюдал за звездами и сделал Ошеломляющий вывод, что Вселенная бесконечна. До Галилея многие природные явления описывались умозрительно, редко на основе опытов. Но Галилей оказался первым, кто на основе наблюдений в телескоп сделал вывод о движении звезд, о бесконечности мироздания. Его сравнивали с Колумбом, открывателем неизвестных ранее земель. Его деятельность стала примером для подражания.
В Голландии, Германии, Англии ученые стали изготавливать свои подзорные трубы. Не избежал этого соблазна и Ньютон. Университетская наука в Кембридже требовала новых приборов, и 22-летний студент Ньютон приступил к созданию своего телескопа. Он собственноручно полировал линзы. Это была тяжелейшая работа. В своих «Лекциях по оптике» он описал суть созданного им прибора и его возможности. Только через несколько лет ему удалось, наконец, реализовать свои идеи в новом телескопе.
В 1б71 году весть о том, что в Кембридже никому не известный молодой изобретатель создал особый телескоп с отражающим сферическим зеркалом, с помощью которого можно приблизить небо и наблюдать за звездами, дошла до Лондона. Ньютона попросили прислать прибор в столицу. Его действие хотели продемонстрировать перед монархом. На престоле находился Карл II, в период правления которого Англия переживала экономический расцвет. Телескоп придирчиво осматривали самые видные ученые того времени, которые являлись членами созданного в 1662 году Королевского математического общества. И все признали большую полезность созданного в Кембридже телескопа. Король согласился с мнением ученых, и в том же году 29-летний Ньютон был принят в члены Королевского математического общества.
