Методи та засоби астрономічних досліджень

Важливу інформацію про те, що діється далеко за межами Землі доносять до нас потоки космічних променів (протонів, електронів, ядер гелію, ядер важчих хімічних елементів) і нейтрино.

Пристрій, для спостереження за небесними обєктами, називається телескоп. В перекладі з грецької tele – далеко, scopeo – дивлюся.

Типи телескопів за розташуванням Наземні Наземні Орбітальні Орбітальні Підземні (детектори космічних променів) Підземні (детектори космічних променів)

Типи телескопів за будовою Оптичні: Оптичні: рефрактори(основна частина системи - лінза); рефрактори(основна частина системи - лінза); рефлектори(основна частина системи - дзеркало) рефлектори(основна частина системи - дзеркало) Радіотелескопи (основна частина системи – антени) Радіотелескопи (основна частина системи – антени)

Призначення телескопа: - Збирати випромінювання від небесних світил на приймаючий пристрій ( око, фотопластинку) - Будувати у своїй фокальній площині зображення обєктива чи певної ділянки неба - Збільшувати кут зору, під яким спостерігаються небесні тіла. Призначення телескопа: - Збирати випромінювання від небесних світил на приймаючий пристрій ( око, фотопластинку) - Будувати у своїй фокальній площині зображення обєктива чи певної ділянки неба - Збільшувати кут зору, під яким спостерігаються небесні тіла.

Будова оптичного телескопа Обєктив, який збирає світло і будує у фокусі зображення обєкта чи ділянки неба Обєктив, який збирає світло і будує у фокусі зображення обєкта чи ділянки неба Труба (тубус), яка зєднує обєктив з приймальним пристроєм Труба (тубус), яка зєднує обєктив з приймальним пристроєм Монтування – механічна конструкція, що тримає трубу і забезпечує її наведення на небо Монтування – механічна конструкція, що тримає трубу і забезпечує її наведення на небо Окуляр (у разі візуальних спостережень, коли приймачем світла є око). Окуляр (у разі візуальних спостережень, коли приймачем світла є око).

Телескопи, в яких використовуються лінзи називаються телескопами-рефракторами (від лат. рефракто – заломлюю Оптична схема телескопа-рефрактора

В 1609 р. Г.Галілей направив, створену ним зорову трубу на небо і здійснив перші телескопічні спостереження. Цей рік вважається початком нової ери в астрономії – ери телескопічних досліджень. З метою відзначення 400- річчя створення телескопа Генеральною Асамблеєю ООН 2009 рік було проголошено Міжнародним роком астрономії. Телескоп Г.Галілея

Найбільший у світі телескоп-рефрактор. Встановлений у 1897 р. на Йоркській обсерваторії (США), має діаметр об'єктива 102 см.

Телескопи, в яких використовують систему дзеркал називають телескопами-рефлекторами (від лат. рефлекто – відбиваю) Оптична схема телескопа-рефлектора

Телескоп Ньютона

Найбільші у світі телескопи-рефлектори КЕК-1 та КЕК -2 (діаметр дзеркал становить 9,82 м). Встановлені на горі Мауна-Кеа (висота 4120 м над рівнем моря) на Гавайських островах в 1993 і 1996 роках.

Наземні оптичні телескопи оптичні У липні 2007 р. розпочато роботу нового найбільшого наземного оптичного телескопа Gran Telescopio Canarias У липні 2007 р. розпочато роботу нового найбільшого наземного оптичного телескопа Gran Telescopio Canarias Має монолітне дзеркало діаметром 10, 4 м. Має монолітне дзеркало діаметром 10, 4 м. Збудовано його на території вже діючої обсерваторії на Канарських островах (Іспанія). Висота над рівнем моря – 2400 м Збудовано його на території вже діючої обсерваторії на Канарських островах (Іспанія). Висота над рівнем моря – 2400 м

Великий бінокулярний телескоп (LBT). Два Два дзеркала дзеркала по 8,4 м. по 8,4 м. Задача: пошук екзопла нет. Задача: пошук екзопла нет.

Радіотелескоп Великий міліметровий телескоп. Радіотелескоп Великий міліметровий телескоп. Збудовано у Мексиці на вершині згаслого вулкана Сєра Негра (висота 4500 м) Збудовано у Мексиці на вершині згаслого вулкана Сєра Негра (висота 4500 м) Діаметр антени - 50 м і розрахована вона на реєстрацію радіохвиль довжиною 1-3 мм. Діаметр антени - 50 м і розрахована вона на реєстрацію радіохвиль довжиною 1-3 мм. Задача: дослідження ранніх етапів розвитку Всесвіту. Задача: дослідження ранніх етапів розвитку Всесвіту.

Сучасні радіотелескопи З початку ХХІ ст. відбувається інтенсивний розвиток електронної радіоінтерферометрії (e- VLBI) суть якої зводиться до роботи радіоінтерферометрів у квазі - реальному часі. З початку ХХІ ст. відбувається інтенсивний розвиток електронної радіоінтерферометрії (e- VLBI) суть якої зводиться до роботи радіоінтерферометрів у квазі - реальному часі. Таку можливість надає оптоволоконне зєднання радіотелескопів, за рахунок якого значно підвищено передачу даних. (Наприклад швидкість передачі даних в мережі e-MERLIN (Англія) складає 150 Г біт/с) Таку можливість надає оптоволоконне зєднання радіотелескопів, за рахунок якого значно підвищено передачу даних. (Наприклад швидкість передачі даних в мережі e-MERLIN (Англія) складає 150 Г біт/с) До роботи за принципом e- VLBI залучені також українські радіотелескопи в Євпаторії (на фото) та Симеїзі. До роботи за принципом e- VLBI залучені також українські радіотелескопи в Євпаторії (на фото) та Симеїзі.

Радіотелескоп – телескопи для реєстрації радіовипромінювання від космічних обєктів

Радіотелескоп в Аресібо (Пуерто-Ріко), з антеною-дзеркалом, розміщеною у кратері згаслого вулкана. Діаметр дзеркала 305 м.

Радіотелескоп УРТ-2, розташований поблизу Харкова, є одним із найбільших у світі багатоелементних радіотелескопів. Працює в декаметровому діапазоні (10-25 МГц).

Радіотелескопи дуже великих розмірів можуть бути побудовані з великої кількості окремих дзеркал, що фокусують випромінювання на один опромінювач. Прикладом є російський РАТАН-600 ("радіотелескоп Академії наук, діаметр 600 м"), встановлений на Північному Кавказі. Він являє собою замкнене кільце діаметром 600 м і складається з 900 плоских дзеркал розмірами 2х7,4 м, що утворюють сегмент параболоїда. В такому радіотелескопі може працювати як усе кільце, так і його частина.

У чилійській пустелі Атакама до 2011 р. має завершитись будівництво найбільшого у світі радіотелескопа ALMA (Atacama Large Millimeter Array Великий Міліметровий Радіотелескоп в Атакамі). Хоча телескоп споруджує Європейська південна обсерваторія (ESO, European Southern Observatory), однак через надзвичайно сприятливі для спостережень умови його розмістять у пустелі Атакама в чилійських Андах. Телескоп складатиметься з 64-х дванадцятиметрових антен-тарілок.

Радіоінтерферометр – радіотелескоп, що містить кількох приймачів

Нейтринний телескоп

З 1990 року на орбіті штучного супутника Землі перебуває Космічний телескоп ім. Е. Габбла. Діаметр його дзеркала 2,4 м.

Космічний телескоп «Хаббл» (англ. Космічний телескоп «Хаббл» (англ. Hubble Space Telescope, HST) Hubble Space Telescope, HST) автоматична обсерваторія на орбіті автоматична обсерваторія на орбіті довкола Землі, названа довкола Землі, названа на честь Едвіна Хаббла. на честь Едвіна Хаббла. Вигляд «Хаббла» з борту Вигляд «Хаббла» з борту космічного корабля космічного корабля «Атлантис» Sts-125 «Атлантис» Sts-125

Телескоп «Хаббл» зробив велику кількість фотографій

4 квітня 2002 р. Галактика.

12 грудня 2002 р. Картина зіткнення 6 галактик перед їх розпадом.

7 листапада 2002 г. Туманність «Маленький призрак»

6 березня 2002 г. Туманність Оріона.

2 червня 2001 г. Галактика ESO 510-G13.

31 травня 2001 г. Спіральна галактика NGC 1512.

24 квітня 2001 г. Туманність Кінська голова.

Космічна обсерваторія Чандра, запущена у 1999 р. - для дослідження Всесвіту у рентгенівському діапазоні

Космічні телескопи та обсерваторії Від серпня 2003 р. на орбіті перебуває Космічний телескоп ім. Спітцера (спершу мав назву Космічний інфрачервоний телескоп (SIRTF)), який працює в інфрачервоному діапазоні й розрахований на вивчення різноманітних обєктів Всесвіту.

Ультрафіолетовий телескоп Galaxy Evolution Explorer (Galex) Ультрафіолетовий телескоп Galaxy Evolution Explorer (Galex) З квітня 2003 р. на орбіті працює. За допомогою Galex вивчають не лише старі обєкти Всесвіту...

Космічний апарат Свіфт З листопада З листопада Працює 2004 р. на орбіті. Призначений для Дослідженнягамма-спалахів.

У березні 2009 р. здійснено запуск космічного телескопа «Кеплер», головним завданням якого є пошук у Галактиці планет, придатних для життя. Діаметр головного дзеркала телескопа становить 1,4 м (55 дюймів). У 2015 р. ESA планує розвернути на орбіті невелику флотилію інфрачервоних телескопів «Дарвін» (Darwin), які матимуть достатнью чутливість для проведення спектрального аналізу відбитого екзопланетами випромінювання на предмет наявності у ньому спектральних ліній кисню.

Космічний телескоп «Гершель» (англ. Herschel Space Observatory) астрономічний супутник для дослідження Всесвіту в інфрачервоному діапазоні. Запуск відбувся 14 травня 2009 року. "Гершель" є найбільшим телескопом, запущений за межі Землі. Діаметр його головного дзеркала однієї з найважливіших компонентів оптичної системи складає 3,5 метра.

Космічний телескоп Джеймс Вебб NASA планує у 2013 р. вивести на орбіту Космічний телескоп Джеймс Вебб (JWST). Він має замінити телескоп ім. Габбла. NASA планує у 2013 р. вивести на орбіту Космічний телескоп Джеймс Вебб (JWST). Він має замінити телескоп ім. Габбла. Новий телескоп NASA матиме дзеркало діаметром 6,5 м, що майже у тричі перевищує розміри дзеркала Космічного телескопа ім. Габбла. Новий телескоп NASA матиме дзеркало діаметром 6,5 м, що майже у тричі перевищує розміри дзеркала Космічного телескопа ім. Габбла.

Наземний оптичний Гігантський телескоп Магеллан Обєктив телескопа складуть з семи дзеркал діаметром 8,4 м кожне, що в еквіваленті відповідає монолітному дзеркалу діаметром 21 м. Роздільна здатність GMT буде на порядок вищою, ніж у Космічного телескопа ім. Габбла. Обєктив телескопа складуть з семи дзеркал діаметром 8,4 м кожне, що в еквіваленті відповідає монолітному дзеркалу діаметром 21 м. Роздільна здатність GMT буде на порядок вищою, ніж у Космічного телескопа ім. Габбла. Телескоп створюють на замовлення консорціуму американських університетів і планують ввести у дію в 2016 р. Телескоп створюють на замовлення консорціуму американських університетів і планують ввести у дію в 2016 р.

Недоліки телескопів-рефракторів? Світлові промені різних довжин хвиль заломлюються по-різному, і окрема лінза дає забарвлене забарвлення. Світлові промені різних довжин хвиль заломлюються по-різному, і окрема лінза дає забарвлене забарвлення. Обмеження розмірів (найбільший лінзовий обєктив має діаметр лише 102 см) Обмеження розмірів (найбільший лінзовий обєктив має діаметр лише 102 см) Використовуються, як правило, в астрометрії. Використовуються, як правило, в астрометрії.

Які переваги радіоінтерферометрів над телескопами? Радіоінтерферометри дають можливість розділення дуже тісних обєктів порядку 0,0001, що набагато краще, ніж дають оптичні телескопи

Які властивості мають нейтрино? Не мають електричного заряду Не мають електричного заряду Майже не взаємодіють з речовиною Майже не взаємодіють з речовиною Мають велику проникаючу здатність Мають велику проникаючу здатність

Улітку 2009 р. на о. Пальма (Канарські острови) став до ладу найбільший у світі телескоп для видимого й інфрачервоного діапазонів електромагнітного спектра. Обєктив телескопа має діаметр 10,4 м і складається з 36 частин. Його площа становить 82 кв. метра. Телескоп належить Інституту астрофізики Канарських островів.

У серпні 2004 р. NASA відправило до Меркурія автоматичну станцію «Мессенджер» (Messenger, MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging), яка 14 січня того ж року зробила перший проліт біля планети. «Мессенджер» ще двічі наближався до Меркурія (6 жовтня 2008 і 29 вересня 2009 року), а 18 березня 2011 року стане його штучним супутником. Під час першого прольоту «Мессенджер» пройшов на висоті 200 км. від поверхні Меркурія. Було отримано 1200 фотознімків, які допомогли вперше розгледіти зблизька 21% площі Меркурія.

NASA планує досліджувати астероїди, які рухаються в головному поясі між Марсом і Юпітером, у рамках програми «Discovery», а це передбачає польоти порівняно невеликих і недорогих космічних зондів. Восени 2007 р. NASA спрямувало до карликової планети космічний зонд «Світанок» (Dawn), який, оминувши 2009 р. Марс, відвідає спочатку крупний астероїд Весту, а у 2015 р. дістанеться до Церери. У разі успіху цієї експедиції ми отрмаємо нову інформацію про Цереру й роздивимось її поверхню в деталях.

Нову інформацію про Сатурн отримали за допомогою автоматичної міжпланетної станції «Кассіні» (Cassini), яку спрямували до планети в 1997 р. Місія «Кассіні» спільний проект космічних агентства США (NASA), Європи (ESA) та Італії (ASI). Спочатку передбачали, що апарат виконуватиме спостереження на орбіті Сатурна протягом 4 років. Однак, на втіху вченим, «Кассіні» продовжує працювати й зараз (літо 2009 р.), надсилаючи на Землю інформацією про газового гіганта та його околиці.

Дослідження Урана нині здійснюють за допомогою потужних наземних та космічних телескопів, які час від часу отримують зображення цього небесного тіла. З останніх відкриттів величезна темна хмара, що зявилась в атмосфері Урана. Спостереження за допомогою Космічного телескопа ім. Габбла показали: яскравість Нептуна збільшується в південній півкулі, що свідчить про суттєві сезонні зміни. На знімках (серія спостережень в 1996, 1998 і 2002 роках) добре видно розвиток яскравих світлих ліній, що оточують південну півкулю. Ці дані підтверджують факт збільшення яскравості Нептуна, починаючи з 1980 р.

Навесні 2004 р. Європейське космічне агентство відправило до комети Чурюмова–Герасименко космічний зонд «Розетта» (Rosetta), який у листопаді 2014 р. має висадити на поверхню комети модуль з устаткуванням для хімічного аналізу речовини ядра, а сам перетвориться на її штучний супутник.

Улітку 2009 р. закінчив свою майже 19-річну роботу КА «Улісс» (Ulysses), що стартував у 1990 р. Великий обсяг інформації про Сонце отримано за допомогою європейського космічного апарата «Сохо» (SOlar and Heliospheric Observatory, SOHO). Наукове обладнання для нього розробляли також у США, Росії та Японії. Узимку 2009 р. здійснено запуск російського космічного апарата «КОРОНАС - фотон» (Комплексні Орбітальні Навколоземні спостереження активності Сонця), метою якого є дослідження Сонця.

Французький супутник «КОРОТ» (COnvection, ROtation and planetary Transits, Конвекція, ротація і походження планет, CoRoT), спостерігаючи далекі зорі на предмет існування поблизу них екзопланет, зумів зареєструвати явище «зоретрусів». Їх викликають акустичні хвилі, що зявляються глибоко в надрах, виходять на поверхню і впливають на світність зорі. Інформація про зоретруси дозволяє астрономам визначити масу, вік і навіть хімічний склад зорі. Фактично «на наших очах» зявився новий метод визначення фізичних характеристик зір.

Скомбінувавши дані, отримані телескопами, розміщеними на Гаваях, в Арізоні й Каліфорнії, учені заглянули в центр Молочного Шляху й розгледіли там структури з роздільною здатністю трохи меншою 40 кутових мікросекунд (так із Землі можна спосерігати на Місяця бейсбольний мяч). Це досягнення не має аналогів! Водночас за 16 років спостережень у найпотужніші телескопи група німецьких учених отримала найдетальнішу картину «серця нашої Галактики» надмасивної чорної діри в її центрі. Для цього астрономи спостерігали за рухом 28-ми найближчих до чорної діри зір, одна з яких за цей час встигла зробити повний оберт навколо діри.

Орбітальний рентгенівський телескоп «Свіфт» (Swift) упродовж 9-ти місяців від початку роботи цілеспрямовано розшукував масивні чорні діри. За цей короткий час космічний апарат відкрив більше 200 таких обєктів на відстані до 400 млн. світлових років від Землі. Зауважимо, що номінальна кількість чорних дір враховуючи ті, які ще не вдалося виявити, має бути більшою як мінімум у декілька разів.

Наукові установи для проведення астрономічних спостережень та досліджень називаються астрономічними обсерваторіями Обсерваторія на горі Мауна - Кеа одна з найсучасніших обсерваторій світу. Тут розміщено найбільші оптичні телескопи КЕК 1 та КЕК 2, "Субару", "Джеміні" та інші. За свій унікальний астроклімат гора Мауна - Кеа оголошена науковим заповідником.

СТОУНХЕНДЖ Побудована у третьому тисячолітті до нашої ери

КАРАУНДЖ (АРМЕНіЯ) Побудована 7500 років потому

Обсерваторія АРКАІМ (Челябінськ) років потому

УЛУГБЕГ (1394 – 1449) Частина ОБСЕРВАТОРії УЛУГБЕКА В САМАРКАНДі

Національна обсерваторія США Китт – Пік (Оризона); телескоп 6м

Північний Кавказ, 2100 м над рівнем моря; діаметр дзеркала – 6м.