Гавайские острова, вершина горы Мауна-Кеа, 4145 метров над уровнем моря. Для пребывания на такой высоте требуется акклиматизация. На фоне меркнущей вечерней зари четкими силуэтами выделяются два огромных сферических купола. На одном из них медленно поднимается белое «забрало» шириной с трехполосное шоссе. Внутри - темнота. Вдруг прямо оттуда вверх бьет лазерный луч и зажигает в темнеющем небе искусственную звезду. Это включилась система адаптивной оптики на 10-метровом телескопе Кека. Она позволяет ему не чувствовать атмосферных помех и работать так, словно он находится в открытом космосе...
Впечатляющая картина? Увы, на самом деле если вы случайно окажетесь рядом, то не заметите ничего особенно эффектного. Луч лазера виден лишь на снимках с длительной экспозицией - 15-20 минут. Это в фантастических фильмах бластеры стреляют ослепительными лучами. А в чистом горном воздухе, где почти нет пыли, лазерному лучу не на чем рассеиваться, и он незамеченным пронизывает тропосферу и стратосферу. Лишь у самой границы космического пространства, на высоте 95 километров, он неожиданно встречает препятствие. Здесь, в мезосфере, есть 5-километровый слой с повышенным содержанием электрически нейтральных атомов натрия. Лазер как раз настроен на их линию поглощения, 589 нанометров. Возбужденные атомы начинают светиться желтым цветом, хорошо знакомым по уличному освещению больших городов, - это и есть искусственная звезда.
Ее тоже не видно простым глазом. При звездной величине 9,5m она в 20 раз слабее нашего порога восприятия. Но по сравнению с человеческим глазом телескоп Кека собирает в 2 миллиона раз больше света, и для него это ярчайшее светило. Среди триллионов видимых ему галактик и звезд столь ярких объектов лишь сотни тысяч. По виду искусственной звезды специальная аппаратура выявляет и корректирует искажения, вносимые земной атмосферой. Для этого служит особое гибкое зеркало, от которого по пути к приемнику излучения отражается собранный телескопом свет. По командам компьютера его форма меняется сотни раз в секунду, фактически синхронно с флуктуациями атмосферы. И хотя подвижки не превышают нескольких микрон, их достаточно для компенсации искажений. Звезды для телескопа перестают мерцать.
Такая адаптивная оптика, на ходу приспосабливающаяся к условиям наблюдений, - одно из последних достижений телескопостроения. Без нее рост диаметра телескопов свыше 1-2 метров не увеличивает
числа различимых деталей космических объектов: мешает дрожание земной атмосферы. Орбитальный телескоп Хаббла, запущенный в 1991 году, несмотря на скромный диаметр (2,4 метра), получил
удивительные снимки космоса и совершил множество открытий как раз потому, что не испытывал атмосферных помех.
Но «Хаббл» стоил миллиарды долларов - в тысячи раз дороже адаптивной оптики для куда
более крупного наземного телескопа. Вся дальнейшая история телескопостроения являет собой непрерывную гонку за размерами: чем больше диаметр объектива, тем больше света слабых объектов он
собирает и тем мельче детали, которые можно в них различить.
КАК БЫЛ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЕСКОП |
Часто говорят, что Галилей изобрел телескоп. Но хорошо документировано появление зрительной трубы в Голландии за год до работ Галилея. Нередко можно слышать, что Галилей первым использовал трубу
для астрономических наблюдений. И это тоже неверно. Однако анализ хронологии полутора лет (от появления зрительной трубы до публикации Галилеем своих открытий) показывает, что он был первым
телескопо-строителем, то есть первым создал оптический прибор специально для астрономических наблюдений (и разработал технологию шлифовки линз для него), и случилось это 400 лет назад, в
конце осени 1609 года. И, конечно, Галилею принадлежит честь первых открытий с помощью нового инструмента.
|
КАК БЫЛ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЕСКОП |
ЦВЕТНЫЕ КАЕМКИ
Но даже у лучшего из телескопов Галилея диаметр объектива составлял всего 37 миллиметров, и при фокусном расстоянии 980 миллиметров он давал очень бледное изображение. Это не мешало наблюдать Луну, планеты и звездные скопления, но увидеть в него туманности было затруднительно. Увеличить светосилу не позволяла хроматическая аберрация. Лучи разного цвета по-разному преломляются в стекле и фокусируются на разных расстояниях от объектива, отчего изображения объектов, построенные простой линзой, всегда окрашены по краям и тем сильнее, чем резче преломляются лучи в объективе. Поэтому с увеличением диаметра объектива астрономам приходилось увеличивать и его фокусное расстояние, а значит, длину телескопа. Предела разумного достиг польский астроном Ян Гевелий, построивший в начале 1670-х годов гигантский инструмент длиной 45 метров. Объектив и окуляр крепились к составным деревянным доскам, которые на канатах подвешивались на вертикальной мачте. Конструкция шаталась и вибрировала от ветра. Наводить ее на объект помогал ассистент-матрос, имевший опыт работы с корабельными снастями. Чтобы не отставать от суточного вращения неба и следить за выбранной звездой, наблюдатель должен был со скоростью 10 см/мин поворачивать свой конец телескопа. А на другом его конце стоял объектив диаметром всего 20 сантиметров. Еще немного дальше по пути гигантизма продвинулся Гюйгенс. В 1686 году он устанавливал объектив диаметром 22 сантиметра на высоком столбе, а сам располагался в 65 метрах позади него на земле и рассматривал построенное в воздухе изображение через окуляр, укрепленный на штативе.
БРОНЗА С МЫШЬЯКОМ
КАК БЫЛ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЕСКОП |
14-17 ОКТЯБРЯ 1608
|
КАК БЫЛ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЕСКОП |
Возрождение рефракторов началось после того, как математик Леонард Эйлер рассчитал в 1747 году конструкцию двухлинзового объектива из стекла разных сортов. Вопреки Ньютону такие объективы почти лишены хроматизма и до сих пор широко применяются в биноклях и подзорных трубах. С ними рефракторы становились гораздо привлекательнее. Во-первых, резко сокращалась длина трубы. Во-вторых, линзы были дешевле металлических зеркал - и по стоимости материала, и по сложности обработки. В-третьих, рефрактор был практически вечным инструментом, поскольку линзы не портились со временем, тогда как зеркало мутнело, и его приходилось полировать, а значит, заново придавать ему точную форму. Наконец, рефракторы были менее чувствительны к погрешностям в юстировке оптики, что было особенно важно в XIX веке, когда основные исследования велись в области астрометрии и небесной механики и требовали точных угломерных работ. Например, именно с помощью ахроматического Дерптского рефрактора диаметром 24 сантиметра Василий Яковлевич Струве, будущий директор Пулковской обсерватории, впервые измерил расстояние до звезд методом геометрического параллакса.
КАК БЫЛ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЕСКОП |
МАЙ 1609
|
КАК БЫЛ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЕСКОП |
ПОДСЛЕПОВАТЫЙ ЦАРЬ-ТЕЛЕСКОП
И все же Советский Союз решает перегнать Америку и в 1975 году строит рекордный Большой телескоп альт-азимутальный (БТА) с 6-метровым сферическим зеркалом толщиной 65 сантиметров. Это было весьма авантюрное предприятие, если учесть, что крупнейший советский телескоп того времени имел диаметр лишь 2,6 метра. Проект едва не закончился полным провалом. Качество изображения у нового гиганта оказалось не выше, чем у 2-метрового инструмента. Поэтому три года спустя главное зеркало пришлось заменить новым, после чего качество изображения заметно выросло, но все равно уступало паломарскому телескопу. Американские астрономы посмеивались над этой гигантоманией: у русских есть царь-колокол, который не звонит, царь-пушка, которая не стреляет, и царь-телескоп, который не видит.
ФАСЕТОЧНЫЕ ГЛАЗА ЗЕМЛИ
КАК БЫЛ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЕСКОП |
ДЕКАБРЬ 1609 - МАРТ 1610
Анализируя хронологию появления и распространения телескопа, историк Энджел Слуитер из Университета Калифорнии в Беркли еще в 1997 году усомнился в том, что Галилей узнал о подзорной трубе лишь в июле 1609-го, как он сам пишет об этом в «Звездном вестнике». Информация о голландском изобретении быстро и широко распространялась по Европе с октября 1608 года. В том же году ее получил близкий друг Галилея, Паоло Сарпи. Через несколько месяцев прибор доставляют ученым-иезуитам в Риме, с которыми Галилей состоял в переписке. Наконец, рекомендация Сарпи не приобретать подзорную трубу у заезжего торговца, а подождать, пока Галилей сделает получше, плохо стыкуется с утверждением, будто сам Галилей только что узнал о существовании оптического прибора. Да и его быстрый успех в воспроизведении и совершенствовании голландской трубы наводит на мысль, что он знал о ней гораздо раньше, но по каким-то причинам ему было нежелательно об этом сообщать. |
КАК БЫЛ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЕСКОП |
ОТ ЖЕСТКОСТИ К УПРАВЛЯЕМОСТИ
А в рамках проекта «Магеллан» уже началось создание гигантского многозеркального телескопа, в котором будет семь зеркал, каждое диаметром 8,4 метра. Собирая свет в общий фокус, они будут
эквивалентны по площади зеркалу диаметром 22 метра, а по разрешению - 25-метровому телескопу. Интересно, что шесть зеркал, располагаемых, по проекту, вокруг центрального, будут иметь
асимметричную параболическую форму, чтобы собирать свет на оптической оси, проходящей заметно в стороне от самих зеркал. По планам этот Гигантский телескоп (Giant Magellan Telescope, GMT) должен
войти в строй к 2018 году. Но весьма вероятно, что к тому времени он уже не будет рекордным.
Дело в том, что другой консорциум американских и канадских университетов работает над проектом 30-метрового телескопа (Thirty Meter Telescope, ТМТ) с объективом из 492 шестиугольных зеркал
размером 1,4 метра каждое. Его ввод в строй также ожидается в 2018 году. Но опередить всех может еще более амбициозный проект по созданию Европейского чрезвычайно большого телескопа
(European Extremely Large Telescope, E-ELT) диаметром 42 метра. Предполагается, что его зеркало будет состоять из тысячи шестиугольных сегментов размером 1,4 метра и толщиной 5 сантиметров.
Форма их будет поддерживаться системой активной оптики. И, конечно, такой инструмент просто лишен смысла без адаптивной оптики, компенсирующей турбулентность атмосферы. Зато с ее использованием
он будет вполне способен непосредственно исследовать планеты у других звезд. Финансирование работ по этому проекту было одобрено Европейским союзом в 2009 году, после того как был отвергнут
слишком рискованный проект OWL (Overwhelmingly Large Telescope, Ошеломляюще большой телескоп), предполагавший создание сразу 100-метрового телескопа. В самом деле, пока просто непонятно, не
столкнутся ли создатели столь крупных установок с новыми принципиальными проблемами, которые не удастся преодолеть на существующем уровне технологий. Как-никак вся история телескопостроения
говорит о том, что рост инструментов должен быть постепенным.
Любой человек, который когда-либо интересовался астрономией, знает, что телескоп - это прибор, предназначенный для наблюдения небесных светил. В частности, под телескопом понимается оптическая телескопическая система, применяемая не обязательно для астрономических целей.
Существуют телескопы для всех диапазонов электромагнитного спектра: оптические телескопы, радиотелескопы, рентгеновские телескопы, гамма-телескопы. Кроме того, детекторы нейтрино часто называют нейтринными телескопами. Также, телескопами могут называть детекторы гравитационных волн.
Оптические телескопические системы используют в астрономии (для наблюдения за небесными светилами), в оптике для различных вспомогательных целей: например, для изменения расходимости лазерного излучения. Также, телескоп может использоваться в качестве зрительной трубы, для решения задач наблюдения за удалёнными объектами.
Первые шаги
Самые первые чертежи простейшего линзового телескопа были обнаружены в записях Леонардо Да Винчи датируемых 1509-м годом. Сохранилась его запись: «Сделай стекла, чтобы смотреть на полную Луну» («Атлантический кодекс»). В последнее время изобретение первого телескопа приписывают Гансу Липпершлею из Голландии. Но мало кто знает, что задолго до него Томас Диггес, астроном, который в 1450 году попытался увеличить звезды с помощью выпуклой линзы и вогнутого зеркала.
Однако у него не хватило терпения доработать устройство, и полу-изобретение вскоре было благополучно забыто. Сегодня Диггеса помнят за описание гелиоцентрической системы. Скорее всего, заслуга Липпершлея состоит в том, что он первый сделал новый прибор телескоп популярным и востребованным. А также именно он подал в 1608 году заявку на патент на пару линз, размещенный в трубке. Он назвал устройство подзорной трубой. Однако его патент был отклонен, поскольку его устройство показалось слишком простым.
К концу 1609 года небольшие подзорные трубы, благодаря Липпершлею, стали распространены по всей Франции и Италии. В августе 1609 года Томас Харриот доработал и усовершенствовал изобретение, что позволило астрономам рассмотреть кратеры и горы на Луне.
Время перемен.
Большой прорыв произошел, когда итальянский математик Галилео Галилей узнал о попытке голландца запатентовать линзовую трубу. Вдохновленный открытием, Галлей решил сделать такой прибор для себя. В августе 1609 года именно Галилео изготовил первый в мире полноценный телескоп.
Сначала, это была всего лишь зрительная труба - комбинация очковых линз, сегодня бы ее назвали рефрактор. До Галилео, скорее всего, мало кто догадался использовать на пользу астрономии эту развлекательную трубку. Благодаря прибору, сам Галилей открыл горы и кратеры на Луне, доказал сферичность Луны, открыл четыре спутника Юпитера, кольца Сатурна и сделал множество других полезных открытий.
Сегодняшнему человеку телескоп Галилео не покажется особенным, любой десятилетний ребенок может легко собрать гораздо лучший прибор с использованием современных линз. Но телескоп Галилео был единственным реальным работоспособным телескопом на тот день с 20-кртным увеличением, но с маленьким полем зрения, немного размытым изображением и другими недостатками. Именно Галилео открыл век рефрактора в астрономии -- 17 век.
Сами телескопы превратились в большие неподъемные трубы по размеру и, конечно, были не удобны в использовании. Тогда для них изобрели штативы. Телескопы постепенно улучшали, дорабатывали. Однако его максимальный диаметр не превышал нескольких сантиметров -- не удавалось изготавливать линзы большого размера.
Заслуга эта целиком и полностью принадлежит Исааку Ньютону, именно он сумел дать новую жизнь телескопам с помощью зеркала. Его первый рефлектор имел диаметр всего четыре сантиметра. А первое зеркало для телескопа диаметром 30 мм он сделал из сплава меди, олова и мышьяка в 1704 году. Изображение стало четким. Кстати, его первый телескоп до сих пор бережно хранится в астрономическом музее Лондона.
Но еще долгое время оптикам никак не удавалось делать полноценные зеркала для рефлекторов.
Прорыв в телескопостроении
Годом рождения нового типа телескопа принято считать 1720 год, когда англичане построили первый функциональный рефлектор диаметром в 15 сантиметров. Это был прорыв. В Европе появился спрос на удобоносимые, почти компактные телескопы в два метра длиной. О 40-метровых трубах рефракторов стали забывать.
А фундаментальный принцип Ньютона с применением одного вогнутого зеркала использовался в Специальной астрофизической обсерватории в России с 1974 года. Расцвет рефракторной астрономии произошел в 19 веке, тогда диаметр ахроматических объективов постепенно рос. Если в 1824 году диаметр был еще 24 сантиметра, то в 1866 году его размер вырос вдвое, в 1885 году диаметр стал составлять 76 сантиметров (Пулковская обсерватория в России), в к 1897 году изобретен йеркский рефрактор. Можно посчитать, что за 75 лет линзовый объектив увеличивался со скоростью одного сантиметра в год.
Другой, ставший не менее известным, астроном-любитель английский землевладелец лорд Росс изобрел рефлектор с зеркалом с диаметром в 182 сантиметра. Благодаря телескопу, он открыл ряд неизвестных спиральных туманностей. Телескопы Гершеля и Росса обладали множеством недостатков. Объективы из зеркального металла оказались слишком тяжелыми, отражали лишь малую часть падающего на них света и тускнели. Требовался новый совершенный материал для зеркал. Этим материалом оказалось стекло. Французский физик Леон Фуко в 1856 году попробовал вставить в рефлектор зеркалом из посеребренного стекла. И опыт удался. Уже в 90-х годах астроном-любитель из Англии построил рефлектор для фотографических наблюдений со стеклянным зеркалом в 152 сантиметра в диаметре. Очередной прорыв в телескопостроении был очевиден.
Этот прорыв не обошелся без участия русских ученых. Я.В. Брюс прославился разработкой специальных металлических зеркал для телескопов. Ломоносов и Гершель, независимо друг от друга, изобрели совершенно новую конструкцию телескопа, в которой главное зеркало наклоняется без вторичного, тем самым уменьшая потери света.
Немецкий оптик Фраунгофер поставил на конвейер производство и качество линз. И сегодня в Тартуской обсерватории стоит телескоп с целой, работающей линзой Фраунгофера. Но рефракторы немецкого оптика также были не без изъяна - хроматизма.
Лишь к концу 19 века изобрели новый метод производства линз. Стеклянные поверхности начали обрабатывать серебряной пленкой, которую наносили на стеклянное зеркало путем воздействия виноградного сахара на соли азотнокислого серебра.
Эти принципиально новые линзы отражали до 95% света, в отличие от старинных бронзовых линз, отражавших всего 60% света. Л. Фуко создал рефлекторы с параболическими зеркалами, меняя форму поверхности зеркал. В конце 19 века Кросслей, астроном-любитель, обратил свое внимание на алюминиевые зеркала.
Купленное им вогнутое стеклянное параболическое зеркало диаметром 91 см сразу было вставлено в телескоп. Сегодня телескопы с подобными громадными зеркалами устанавливаются в современных обсерваториях. В то время как рост рефрактора замедлился, разработка зеркального телескопа набирала обороты. С 1908 по 1935 года различные обсерватории мира соорудили более полутора десятков рефлекторов с объективом, превышающих йеркский. Самый большой телескоп установлен в обсерватории Моунт-Вильсон, его диаметр 256 сантиметров. И даже этот предел совсем скоро был превзойден вдвое. В Калифорнии смонтирован американский рефлектор-гигант, на сегодня его возраст более пятнадцати лет.
Более 30 лет назад в 1976 году ученые СССР построили 6-метровый телескоп БТА - Большой Телескоп Азимутальный. До конца 20 века БРА считался крупнейшим в мире телескопом Изобретатели БТА были новаторами в оригинальных технических решениях, таких как альт-азимутальная установка с компьютерным ведением. Сегодня это новшества применяются практически во всех телескопах-гигантах. В начале 21 века БТА оттеснили во второй десяток крупных телескопов мира. А постепенная деградация зеркала от времени - на сегодня его качество упало на 30% от первоначального - превращает его лишь в исторический памятник науке.
К новому поколению телескопов относятся два больших телескопа 10-метровых близнеца KECK I и KECK II для оптических инфракрасных наблюдений. Они были установлены в 1994 и 1996 году в США. Их собрали благодаря помощи фонда У. Кека, в честь которого они и названы. Он предоставил более 140 000 долларов на их строительство. Эти телескопы размером с восьмиэтажный дом и весом более 300 тонн каждый, но работают они с высочайшей точностью. Принцип работы - главное зеркало диаметром 10 метров, состоящее из 36 шестиугольных сегментов, работающих как одно отражательное зеркало. Установлены эти телескопы в одном из оптимальных на Земле мест для астрономических наблюдений - на Гаваях, на склоне потухшего вулкана Мануа Кеа высотой 4 200 метра.
В эти дни мы отмечаем 400-летие создания оптического телескопа - самого простого и самого эффективного научного прибора, распахнувшего перед человечеством дверь во Вселенную. Честь создания первых телескопов по праву принадлежит Галилею.
Как известно, Галилео Галилей занялся экспериментами с линзами в середине 1609 г., после того как узнал, что в Голландии для потребностей мореплавания была изобретена зрительная труба. Ее изготовили в 1608 году, возможно, независимо друг от друга голландские оптики Ганс Липперсгей, Яков Мециус и Захария Янсен. Всего за полгода Галилею удалось существенно усовершенствовать это изобретение, создать на его принципе мощный астрономический инструмент и сделать ряд изумительных открытий.
Успех Галилея в совершенствовании телескопа нельзя считать случайным. Итальянские мастера стекла уже основательно прославились к тому времени: еще в XIII в. они изобрели очки. И именно в Италии была на высоте теоретическая оптика. Трудами Леонардо да Винчи она из раздела геометрии превратилась в практическую науку. «Сделай очковые стекла для глаз, чтобы видеть Луну большой», - писал он в конце XV в. Возможно, хотя и нет этому прямых подтверждений, Леонардо удалось осуществить телескопическую систему.
Оригинальные исследования по оптике провел в середине XVI в. итальянец Франческо Мавролик (1494-1575). Его соотечественник Джованни Батиста де ла Порта (1535-1615) посвятил оптике два великолепных произведения: «Натуральная магия» и «О преломлении». В последнем он даже приводит оптическую схему телескопа и утверждает, что ему удавалось видеть на большом расстоянии мелкие предметы. В 1609 г. он пытается отстаивать приоритет в изобретении зрительной трубы, но фактических подтверждений этому оказалось недостаточно. Как бы то ни было, работы Галилея в этой области начались на хорошо подготовленной почве. Но, отдавая должное предшественникам Галилея, будем помнить, что именно он сделал из забавной игрушки работоспособный астрономический инструмент.
Свои опыты Галилей начал с простой комбинации положительной линзы, в качестве объектива, и отрицательной линзы, в качестве окуляра, дающей трехкратное увеличение. Сейчас такая конструкция называется театральным биноклем. Это самый массовый оптический прибор после очков. Разумеется, в современных театральных биноклях в качестве объектива и окуляра применяются высококачественные просветленные линзы, иногда даже сложные, составленные из нескольких стекол. Они дают широкое поле зрения и отличное изображение. Галилей же использовал простые линзы как для объектива, так и для окуляра. Его телескопы страдали сильнейшими хроматической и сферической аберрациями, т.е. давали размытое на краях и не сфокусированное в различных цветах изображение.
Однако Галилей не остановился, подобно голландским мастерам, на «театральном бинокле», а продолжил эксперименты с линзами и к январю 1610 г. создал несколько инструментов с увеличением от 20 до 33 раз. Именно с их помощью он совершил свои замечательные открытия: обнаружил спутники Юпитера, горы и кратеры на Луне, мириады звезд в Млечном Пути, и т. д. Уже в середине марта 1610 г. в Венеции на латинском языке тиражом 550 экземпляров вышел труд Галилея «Звездный вестник», где были описаны эти первые открытия телескопической астрономии. В сентябре 1610 г. ученый открывает фазы Венеры, а в ноябре обнаруживает признаки кольца у Сатурна, хотя и не догадывается об истинном смысле своего открытия («Высочайшую планету тройною наблюдал», - пишет он в анаграмме, пытаясь закрепить за собой приоритет открытия). Пожалуй, ни один телескоп последующих столетий не дал такого вклада в науку, как первый телескоп Галилея.
Однако те любители астрономии, кто пытался собирать телескопы из очковых стекол, нередко удивляются малым возможностям своих конструкций, явно уступающих по «наблюдательным возможностям» кустарному телескопу Галилея. Нередко современные «Галилеи» не могут обнаружить даже спутники Юпитера, не говоря уже о фазах Венеры.
Во Флоренции, в Музее истории науки (рядом со знаменитой картинной галереей Уффици) хранятся два телескопа из числа первых, построенных Галилеем. Там же находится и разбитый объектив третьего телескопа. Эта линза использовалась Галилеем для многих наблюдений в 1609-1610 гг. и была подарена им Великому герцогу Фердинанду II. Позже линза была случайно разбита. После смерти Галилея (1642 г.) эта линза хранилась у принца Леопольда Медичи, а после его смерти (1675 г.) была присоединена к коллекции Медичи в галерее Уффици. В 1793 г. коллекция передали Музею истории науки.
Очень интересна декоративная фигурная рамка из слоновой кости, изготовленная для галилеевской линзы гравером Витторио Кростеном. Богатый и причудливый растительный орнамент перемежается с изображениями научных инструментов; в узор органично включены несколько латинских надписей. Вверху ранее находилась лента, ныне утраченная, с надписью «MEDICEA SIDERA» («Звезды Медичи»). Центральную часть композиции венчает изображение Юпитера с орбитами 4 его спутников, окруженное текстом «CLARA DEUM SOBOLES MAGNUM IOVIS INCREMENTUM» («Славное [молодое] поколение богов, великое потомство Юпитера»). Слева и справа - аллегорические лики Солнца и Луны. Надпись на ленте, оплетающей венок вокруг линзы, гласит: «HIC ET PRIMUS RETEXIT MACULAS PHEBI ET IOVIS ASTRA» («Он первым открыл и пятна Феба (т.е. Солнца), и звезды Юпитера»). На картуше внизу текст: «COELUM LINCEAE GALILEI MENTI APERTUM VITREA PRIMA HAC MOLE NON DUM VISA OSTENDIT SYDERA MEDICEA IURE AB INVENTORE DICTA SAPIENS NEMPE DOMINATUR ET ASTRIS» («Небо, открытое зоркому разуму Галилея, благодаря этой первой стеклянной вещи показало звезды, до сих пор невидимые, по праву названные их первооткрывателем Медицейскими. Ведь мудрец властвует и над звездами»).
Информация об экспонате содержится на сайте Музея истории науки: ссылка №100101 ; ссылка №404001 .
В начале ХХ века хранящиеся во флорентийском музее телескопы Галилея были изучены (см. табл.). С ними были даже проведены астрономические наблюдения.
Оказалось, что первая труба имела разрешающую способность 20" и поле зрения 15". А вторая, соответственно, 10" и 15". Увеличение первой трубы было 14-кратным, а второй 20-кратным. Разбитый объектив третьей трубы с окулярами от первых двух труб давал бы увеличение в 18 и 35 раз. Итак, мог ли Галилей сделать свои изумительные открытия, используя столь несовершенные инструменты?
Именно таким вопросом задался англичанин Стивен Рингвуд и, чтобы выяснить ответ, создал точную копию лучшего телескопа Галилея (Ringwood S. D. A Galilean telescope // The Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, 1994, vol. 35, 1, p. 43-50). В октябре 1992 года Стив Рингвуд воссоздал конструкцию третьего телескопа Галилея и в течение года проводил с ним всевозможные наблюдения. Объектив его телескопа имел диаметр 58 мм и фокусное расстояние 1650 мм. Как и Галилей, Рингвуд диафрагмировал свой объектив до диаметра апертуры D = 38 мм, чтобы получить лучшее качество изображения при сравнительно небольшой потере проницающей способности. Окуляром служила отрицательная линза с фокусным расстоянием -50 мм, дающая увеличение в 33 раза. Поскольку в такой конструкции телескопа окуляр размещается перед фокальной плоскостью объектива, полная длина трубы составила 1440 мм.
Самым большим недостатком телескопа Галилея Рингвуд считает его малое поле зрения - всего 10", или третья часть лунного диска. Причем на краю поля зрения качество изображения очень низкое. При использовании простого критерия Рэлея, описывающего дифракционный предел разрешающей способности объектива, можно было бы ожидать качества изображения в 3,5-4,0". Однако хроматическая аберрация снизила его до 10-20". Проницающая сила телескопа, оцененная по простой формуле (2 + 5lg D ), ожидалась около +9,9 m . Однако в действительность не удалось обнаружить звезд слабее +8 m .
При наблюдении Луны телескоп показал себя неплохо. В него удалось разглядеть даже больше деталей, чем было зарисовано Галилеем на его первых лунных картах. «Возможно, Галилей был неважный рисовальщик, или его не очень интересовали детали лунной поверхности?» - удивляется Рингвуд. А может быть, опыт изготовления телескопов и наблюдения с ними был у Галилея еще недостаточно велик? Нам кажется, что причина именно в этом. Качество стекол, отполированных собственными руками Галилея, не могло соперничать с современными линзами. Ну и, конечно, Галилей не сразу научился смотреть в телескоп: визуальные наблюдения требуют немалого опыта.
Кстати, а почему создатели первых зрительных труб - голландцы - не совершили астрономических открытий? Предприняв наблюдения с театральным биноклем (увеличение 2,5-3,5 раза) и с полевым биноклем (увеличение 7-8 раз), вы заметите, что между их возможностями пролегает пропасть. Современный высококачественный 3-кратный бинокль позволяет (при наблюдении одним глазом!) с трудом заметить крупнейшие лунные кратеры; очевидно, что голландская труба с таким же увеличением, но более низким качеством, не могла и этого. Полевой бинокль, дающий приблизительно те же возможности, что и первые трубы Галилея, показывает нам Луну во всей красе, со множеством кратеров. Усовершенствовав голландскую трубу, добившись в несколько раз более высокого увеличения, Галилей перешагнул через «порог открытий». С тех пор в экспериментальной науке этот принцип не подводит: если вам удастся улучшить ведущий параметр прибора в несколько раз, вы обязательно сделаете открытие.
Безусловно, самым замечательным открытием Галилея явилось обнаружение четырех спутников Юпитера и диска самой планеты. Вопреки ожиданиям, низкое качество телескопа не сильно помешало наблюдениям системы юпитеровых спутников. Рингвуд ясно видел все четыре спутника и смог, как и Галилей, каждую ночь отмечать их перемещение относительно планеты. Правда, не всегда удавалось одновременно хорошо сфокусировать изображение планеты и спутника: очень мешала хроматическая аберрация объектива.
А вот что касается самого Юпитера, то Рингвуд, как и Галилей, не смог обнаружить никаких деталей на диске планеты. Слабоконтрастные широтные полосы, пересекающие Юпитер вдоль экватора, оказались полностью замыты в результате аберрации.
Очень интересный результат получил Рингвуд при наблюдении Сатурна. Как и Галилей, при увеличении в 33 раза он увидел лишь слабые вздутия («загадочные придатки», как писал Галилей) по бокам планеты, которые великий итальянец, конечно же, не мог интерпретировать как кольцо. Однако дальнейшие эксперименты Рингвуда показали, что при использовании других окуляров с большим увеличением, все же можно различить более ясные признаки кольца. Сделай это в свое время Галилей - и открытие колец Сатурна состоялось бы почти на полстолетия раньше и не принадлежало бы Гюйгенсу (1656 г.).
Впрочем, наблюдения Венеры доказали, что Галилей быстро стал искусным астрономом. Оказалось, что в наибольшей элонгации фазы Венеры не видны, ибо слишком мал ее угловой размер. И только когда Венера приблизилась к Земле и в фазе 0,25 ее угловой диаметр достиг 45", стала заметна ее серпообразная форма. В это время ее угловое удаление от Солнца уже было не так велико, и наблюдения затруднены.
Самым же любопытным в исторических изысканиях Рингвуда, пожалуй, явилось разоблачение одного старого заблуждения по поводу наблюдений Галилеем Солнца. До сих пор считалось общепринятым, что в телескоп системы Галилея невозможно наблюдать Солнце, спроецировав его изображение на экран, ибо отрицательная линза окуляра не может построить действительного изображения объекта. Только изобретенный немного позже телескоп системы Кеплера из двух положительных линз дал такую возможность. Считалось, что впервые наблюдал Солнце на экране, помещенном за окуляром, немецкий астроном Кристоф Шейнер (1575-1650). Он одновременно и независимо от Кеплера создал в 1613 г. телескоп аналогичной конструкции. А как наблюдал Солнце Галилей? Ведь именно он открыл солнечные пятна. Долгое время существовало убеждение, что Галилей наблюдал дневное светило глазом в окуляр, пользуясь облаками как светофильтрами или подкарауливая Солнце в тумане низко над горизонтом. Считалось, что потеря Галилеем зрения в старости частично была спровоцирована именно его наблюдениями Солнца.
Однако Рингвуд обнаружил, что и телескоп Галилея может давать вполне приличную проекцию солнечного изображения на экран, причем солнечные пятна видны очень отчетливо. Позже, в одном из писем Галилея, Рингвуд обнаружил подробное описание наблюдений Солнца путем проекции его изображения на экран. Странно, что этого обстоятельства не отмечали раньше.
Думаю, что каждый любитель астрономии не откажет себе в удовольствии на несколько вечеров «стать Галилеем». Для этого нужно всего лишь сделать Галилеев телескоп и попытаться повторить открытия великого итальянца. В детстве один из авторов этой заметки делал из очковых стекол кеплеровы трубы. А уже в зрелом возрасте не удержался и соорудил инструмент, похожий на телескопа Галилея. В качестве объектива была использована насадочная линза диаметром 43 мм силой в +2 диоптрии, а окуляр с фокусным расстоянием около -45 мм был взят от старинного театрального бинокля. Телескоп получился не очень мощный, с увеличением всего в 11 раз, но и у него поле зрения оказалось маленькое, диметром около 50", а качество изображения неровное, значительно ухудшающееся к краю. Однако изображения стали значительно лучше при диафрагмировании объектива до диаметра 22 мм, и еще лучше - до 11 мм. Яркость изображений, разумеется, понизилась, но наблюдения Луны от этого даже выиграли.
Как и ожидалось, при наблюдении Солнца в проекции на белый экран этот телескоп действительно давал изображение солнечного диска. Отрицательный окуляр увеличил эквивалентное фокусное расстояние объектива в несколько раз (принцип телеобъектива). Поскольку не сохранилось сведений о том, на каком штативе Галилей устанавливал свой телескоп, автор наблюдал, удерживая трубу в руках, а в качестве опоры для рук использовал ствол дерева, забор или раму открытого окна. При 11-кратном увеличении этого было достаточно, но при 30-кратном, очевидно, у Галилея могли быть проблемы.
Можно считать, что исторический эксперимент по воссозданию первого телескопа удался. Теперь мы знаем, что телескоп Галилея был довольно неудобным и скверным прибором с точки зрения современной астрономии. По всем характеристикам он уступал даже нынешним любительским инструментам. У него было лишь одно преимущество - он был первым, а его создатель Галилей «выжал» из своего инструмента все, что возможно. За это мы чтим Галилея и его первый телескоп.
Нынешний 2009 год был объявлен Международным годом астрономии в честь 400-летия рождения телескопа. В компьютерной сети, вдобавок к существующим, появилось много новых замечательных сайтов с изумительными снимками астрономических объектов.
Но как бы ни были насыщены интересной информацией сайты Интернета, главной целью МГА было продемонстрировать всем желающим реальную Вселенную. Поэтому в числе приоритетных проектов оказался выпуск недорогих телескопов, доступных любому желающему. Самым массовым стал «галилеоскоп» - маленький рефрактор, спроектированный высокопрофессиональными астрономами-оптиками. Это не точная копия телескопа Галилея, а скорее - его современная реинкарнация. У «галилеоскопа» двухлинзовый стеклянный ахроматический объектив диаметром 50 мм и фокусным расстоянием 500 мм. Четырехлинзовый пластиковый окуляр дает увеличение 25x, а 2x линза Барлоу доводит его до 50x. Поле зрения телескопа 1,5 o (или 0,75 o с линзой Барлоу). С таким инструментом легко можно «повторить» все открытия Галилея.
Впрочем, сам Галилей с таким телескопом сделал бы их значительно больше. Цена инструмента в 15-20 долл. США делает его действительно общедоступным. Любопытно, что со штатным положительным окуляром (даже с линзой Барлоу) «галилеоскоп» в действительности представляет собой трубу Кеплера, но при использовании в качестве окуляра одной лишь линзы Барлоу он оправдывает свое название, становясь 17x трубой Галилея. Повторить открытия великого итальянца в такой (оригинальной!) конфигурации - задача не из легких.
Это весьма удобный и вполне массовый инструмент, пригодный для школ и начинающих любителей астрономии. Его цена значительно ниже, чем у существовавших ранее телескопов с аналогичными возможностями. Было бы весьма желательно приобрести такие инструменты для наших школ.
– планеты Солнечной системы. Описание для всех регулярных и нерегулярных спутников с фото, спутники Галилея, расстояние от планеты и орбита.
Многим интересно узнать, сколько спутников у Юпитера. Что ж, ранее считали, что Юпитер обладает 53 спутниками. Но на 2019 год их количество возросло до 79. Спутники Юпитера разнообразны и привлекают к себе внимание. Но особенно выделяются первые 4 спутника, найденные Галилеем.
Он заметил их в свой телескоп в 1610 году. Симон Мария также утверждал, что заметил их, просто не опубликовал своих отчетов. Как бы там ни было, но все заслуги достались Галилею. Однако имя дал именно Мария.
В 1610 году Галилео Галилей усовершенствовал телескоп и создал собственную разновидность, с которой наблюдал за Юпитером. На определенном расстоянии от планеты заметил 4 ярких точки, которые оказались крупными спутниками.
Это был важный момент в астрономии, который продемонстрировал значимость телескопов и поддержал идею Коперника. Галилей сначала хотел наименовать луны в честь своего покровителя Козимо-де-Медичи. Но одновременно за лунами также наблюдал Симон Мариус, который назвал их Ио, Европой, Ганимедом и Каллисто.
Галилей отказался пользоваться этими обозначениями и просто пронумеровал спутники римскими цифрами. Поэтому во многих каталогах можно заметить два значения.
После обнаружения этих спутников об остальных не знали следующие три столетия. Но в 1892 году Э. Э. Барнарду удалось зафиксировать Альматею. Большая часть спутников нашлась лишь в телескопических наблюдениях ученых 20-го века.
Были найдены: Гималия (1904), Элара (1905), Пасифа (1908), Синопе (1914), Лиситея и Карме (1938), Ананке (1951) и Леда (1974). Вояджер отыскал Метис, Адрастеи и Теба.
С 1999-2003 гг. чувствительные детекторы показали еще 34 спутника, а с 2003 года – 16 лун, среди которых некоторые не получили официального названия. Их общее число подошло к 67.
До 1970-х гг. другие спутники просто подписывали римскими цифрами. Первые названия получили объекты с V-XIII в 1975 году от Международного астрономического союза. Они хотели связать имена с любовниками и любимчиками Юпитера. А с 2004 года названия включали и их потомков.
Спутник Ио считается наиболее вулканическим телом во всей Солнечной системе. Поверхностный слой щедро устелен серой. По мере путешествия по орбитальному пути планета активирует приливы, изгибающие поверхность на 100 м. Это вызывает достаточный тепловой объем для вытеснения воды и активации вулканов.
Спутник Юпитера Европа укрыта льдами и может располагать подземным океаническим миром. Расчеты показывают, что количество воды должно превышать земное. Поэтому объект считается потенциальным источником жизни.
Спутник Ганимед выступает крупнейшей луной Юпитера (превосходит Меркурий) и единственная с магнитным полем. Более того, Ганимед - самый большой спутник в Солнечной системе.
Спутник Каллисто избит кратерами и наделен древней поверхностью, сохранившейся еще с времен ранней Солнечной системы.
Структуры этих спутников Юпитера напоминают земное разделение. Ио обладает ядром и мантией. Европа и Ганимед – ядром, плотным ледяным слоем и тонкой корой из льда и породы. У Европы стоит еще прибавить масштабный океан. О слоях Каллисто известно мало, но может быть сочетание изо льда и камней.
У спутников Юпитера интересная связь: Ио соперничает с Европой и Ганимедом. Пока Ганимед выполняет один орбитальный проход, Европа – 2, а Ио – 4. Все они пребывают в гравитационном блоке.
К спутникам наведывались космические аппараты Пионер 10 (1973) и 11 (1974), а также Вояджеры 1 и 2 (1979), предоставившие яркие цветные снимки. Галилео начал вращаться на орбите планеты в 1995-2003 гг., пролетая над поверхностями четверки на удаленности в 261 км.
Приближенные кадры Европы показывают трещины и смещение льда, что может намекать на присутствие жидкости ниже. Об этом говорит и небольшое количество кратерных формирований, так как поверхностный слой может обновляться. Ниже можете изучить все спутники Юпитера с описанием характеристики, расположения, расстояния от планеты и фото из космоса.
Астроном Владимир Бусарев о галилеевых спутниках, возможности зарождения внеземной жизни и истории формирования Юпитера:
Основные спутники Юпитера |
| № | Имя | Размеры (км) | Масса (кг) | Большая полуось | Орбитальный период | e | Год открытия |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 60×40×34 | ~3,6·10 16 | 127 690 км | +7 ч 4 м 29 с | 0,00002 | 1980 | |
| 2 | 20×16×14 | ~2·10 15 | 128 690 км | +7 ч 9 м 30 с | 0,0015 | 1979 | |
| 3 | 250× 146×128 | 2,08·10 18 | 181 366 км | +11 ч 57 м 23 с | 0,0032 | 1892 | |
| 4 | 116× 98×84 | ~4,3·10 17 | 221 889 км | +16 ч 11 м 17 с | 0,0175 | 1980 | |
| 5 | 3660,0× 3637,4× 3630,6 |
8,9·10 22 | 421 700 км | +1,77 | 0,0041 | 1610 | |
| 6 | 3121,6 | 4,8·10 22 | 671 034 км | +3,55 | 0,0094 | 1610 | |
| 7 | 5262,4 | 1,5·10 23 | 1 070 412 км | +7,15 | 0,0011 | 1610 | |
| 8 | 4820,6 | 1,1·10 23 | 1 882 709 км | +16,69 | 0,0074 | 1610 | |
| 9 | 8 | 6,9·10 14 | 7 393 216 км | +129,87 | 0,2115 | 1975/ 2000 | |
| 10 | 10 | 1,1·10 16 | 11 187 781 км | +241,75 | 0,1673 | 1974 | |
| 11 | 170 | 6,7·10 18 | 11 451 971 км | +250,37 | 0,1513 | 1904 | |
| 12 | 36 | 6,3·10 16 | 11 740 560 км | +259,89 | 0,1322 | 1938 | |
| 13 | 86 | 8,7·10 17 | 11 778 034 км | +261,14 | 0,1948 | 1905 | |
| 14 | 4 | 9,0·10 13 | 12 570 424 км | +287,93 | 0,2058 | 2000/ 2012 | |
| 15 | 3 | 4,5·10 13 | 17 144 873 км | +458,62 | 0,2735 | 2003 | |
| 16 | 1 | 1,5·10 12 | 17 739 539 км | −482,69 | 0,4449 | 2003 | |
| 17 | 2 | 1,5·10 13 | 19 088 434 км | −538,78 | 0,0960 | 2002 | |
| 18 | 2 | 1,5·10 13 | 19 621 780 км | −561,52 | 0,2507 | 2003 | |
| 19 | 2 | 1,5·10 13 | 19 812 577 км | −569,73 | 0,1569 | 2003 | |
| 20 | 1 | ? | 20 101 000 км | −580,7 | 0,296 | 2011 | |
| 21 | 1 | ? | 20 307 150 км | −588,82 | 0,3076 | 2010 | |
| 22 | 2 | 1,5·10 13 | 20 453 753 км | −597,61 | 0,2684 | 2004 | |
| 23 | 3 | 4,5·10 13 | 20 464 854 км | −598,09 | 0,2000 | 2002 | |
| 24 | 4 | 9,0·10 13 | 20 540 266 км | −601,40 | 0,1374 | 2003 | |
| 25 | 2 | 1,5·10 13 | 20 567 971 км | −602,62 | 0,2433 | 2002 | |
| 26 | 5 | 1,9·10 14 | 20 722 566 км | −609,43 | 0,2874 | 2001 | |
| 27 | 2 | 1,5·10 13 | 20 743 779 км | −610,36 | 0,3184 | 2003 | |
| 28 | 7 | 4,3·10 14 | 20 823 948 км | −613,90 | 0,1840 | 2001 | |
| 29 | 4 | 1,2·10 14 | 21 063 814 км | −624,54 | 0,2440 | 2001 | |
| 30 | 2 | 1,5·10 13 | 21 129 786 км | −627,48 | 0,3169 | 2003 | |
| 31 | 4 | 9,0·10 13 | 21 182 086 км | −629,81 | 0,2290 | 2002 | |
| 32 | 4 | 9,0·10 13 | 21 405 570 км | −639,80 | 0,2525 | 2002 | |
| 33 | 28 | 3,0·10 16 | 21 454 952 км | −642,02 | 0,3445 | 1951 | |
| 34 | 2 | 1,5·10 13 | 22 134 306 км | −672,75 | 0,2379 | 2003 | |
| 35 | 3 | 4,5·10 13 | 22 285 161 км | −679,64 | 0,3927 | 2002 | |
| 36 | 2 | 1,5·10 13 | 22 409 207 км | −685,32 | 0,2011 | 2002 | |
| 37 | 5 | 1,6·10 14 | 22 438 648 км | −686,67 | 0,3678 | 2001 | |
| 38 | 2 | 1,5·10 13 | 22 709 061 км | −699,12 | 0,1961 | 2003 | |
| 39 | 4 | 7,5·10 13 | 22 713 444 км | −699,33 | 0,2916 | 2001 | |
| 40 | 2 | 1,5·10 13 | 22 720 999 км | −699,68 | 0,0932 | 2003 | |
| 41 | 2 | 1,5·10 13 | 22 730 813 км | −700,13 | 0,3438 | 2003 | |
| 42 | 2 | 1,5·10 13 | 22 739 654 км | −700,54 | 0,3930 | 2004 | |
| 43 | 3 | 4,5·10 13 | 22 986 266 км | −711,96 | 0,2552 | 2001 | |
| 44 | 4 | 9,0·10 13 | 23 044 175 км | −714,66 | 0,6011 | 2003 | |
| 45 | 2 | 1,5·10 13 | 23 111 823 км | −717,81 | 0,2041 | 2003 | |
| 46 | 5 | 1,9·10 14 | 23 180 773 км | −721,02 | 0,2139 | 2001 | |
| 47 | 46 | 1,3·10 17 | 23 197 992 км | −721,82 | 0,2342 | 1938 | |
| 48 | 9 | 8,7·10 14 | 23 214 986 км | −722,62 | 0,2582 | 2000 | |
| 49 | 3 | 4,5·10 13 | 23 230 858 км | −723,36 | 0,3769 | 2002 | |
| 50 | 1 | ? | 23 267 000 км | −726,8 | 0,387 | 2011 | |
| 51 | 2 | 1,5·10 13 | 23 307 318 км | −726,93 | 0,3288 | 2002 | |
| 52 | 2 | ? | 23 314 335 км | −724,34 | 0,3200 | 2010 | |
| 53 | 2 | 1,5·10 13 | 23 345 093 км | −776,02 | 0,1951 | 2003 | |
| 54 | 2 | 1,5·10 13 | 23 396 269 км | −737,80 | 0,4115 | 2003 | |
| 55 | 4 | 9,0·10 13 | 23 483 694 км | −735,20 | 0,2828 | 2003 | |
| 56 | 2 | 1,5·10 13 | 23 570 790 км | −739,29 | 0,3003 | 2003 | |
| 57 | 60 | 3,0·10 17 | 23 609 042 км | −741,09 | 0,3743 | 1908 | |
| 58 | 3 | 4,5·10 13 | 23 702 511 км | −745,50 | 0,4077 | 2003 | |
| 59 | 3 | 4,5·10 13 | 23 717 051 км | −746,19 | 0,1492 | 2002 | |
| 60 | 4 | 7,5·10 13 | 23 800 647 км | −750,13 | 0,1775 | 2001 | |
| 61 | 1 | 1,5·10 12 | 23 857 808 км | −752,84 | 0,2761 | 2003 | |
| 62 | 4 | 9,0·10 13 | 23 973 926 км | −758,34 | 0,3070 | 2003 | |
| 63 | 38 | 7,5·10 16 | 24 057 865 | −762,33 | 0,2750 | 1914 | |
| 64 | 2 | 1,5·10 13 | 24 252 627 км | −771,60 | 0,4431 | 2002 | |
| 65 | 4 | 9,0·10 13 | 24 264 445 км | −772,17 | 0,3690 | 2002 | |
| 66 | 5 | 2,1·10 14 | 24 687 239 км | −792,44 | 0,3077 | 2001 | |
| 67 | 2 | 1,5·10 13 | 30 290 846 км | −1077,02 | 0,1882 | 2003 |
Регулярные спутники Юпитера называются так, потому что их орбиты совершают обороты в той же направленности, что и планета. Орбитальные пути практически круглые, наделены низким наклоном и вращаются возле экваториальной линии планеты. Самые крупные – луны Галилея.
Эти спутники вмещают примерно 99.999% общей массы на орбитальном пути вокруг планеты и отдалены на 400000 – 2000000 км. Это также одни из массивнейших тел в системе, превосходящие по радиусам карликов.
В список входят Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Имена дал Симон Мариус. Наиболее интересное – Ио, которая была жрицей Геры и стала любовницей Зевса.
Ио простирается в диаметре на 3642 км и занимает 4-е место среди лун по величине в системе. Это настоящее вулканическое царство, где насчитывают примерно 400 активных формирований. По большей части состоит из расплавленного железа. Луна наделена крайне тонким атмосферным слоем (двуокись серы).
Европу наименовали в честь финикийской дворянки, за которой ухаживал Зевс. Она стала королевой Крита. Охватывает 31216 км и выступает наименьшей в группе Галилея. Поверхность состоит из водяного слоя, окружающего мантию (100 км). Наиболее верхний слой – лед, а дно – вода в жидком состоянии. Если все так, то это перспективное место для поиска жизни.
Поверхностный покров Европы лишен кратеров, потому что луна молодая и тектонически активна. Состоит из силикатных материалов, железного ядра и слабого атмосферного слоя (кислородный).
С диаметром в 5262 км Ганимед стоит на первом месте по масштабности среди спутников Солнечной системы. Он превосходит Меркурий, но это ледяной мир, поэтому достигает лишь половины его массы. Это также единственная луна, располагающая магнитосферой, сформированной путем конвекции в железном ядре.
Спутник состоит из силикатной породы и водяного льда. Полагают, что на глубине в 200 км скрывается океан соленой воды. На поверхности много кратеров, большая часть из которых укрыта льдом. В атмосфере присутствуют О, О 2 и озон.
Каллисто выступает наиболее отдаленной среди четверки спутников Галилея. Простирается на 4820.6 км и занимает третье место по величине в системе. Имя получила в честь дочери короля Ликаона. Представлена в равных частях горными породами и льдами. Не обладает высокой плотностью и может вмещать океан на глубине в 100 км.
Поверхность усыпана кратерами, где наибольший (Валгалла) вытягивается в ширину на 3000 км. Атмосфера тонкая и вмещает двуокись углерода и молекулярный кислород. Каллисто отдалена от Юпитера, поэтому сильнее защищена от излучения.
Во внутреннюю группу входит 4 спутника, чей диаметр меньше 200 км, удалены менее чем на 200000 км, а орбитальные наклоны – 0.5 градусов. Здесь присутствуют Метис, Адрастея, Альматея и Фива.
Ближе всех находится Метис (128000 км). В диаметре простирается на 40 км и крайне ассиметричный по форме. Его сумели отыскать только в 1979 году во время прохода Вояджер-1. Наименовали в честь первой жены Зевса.
На удаленности в 129000 км от планеты находится Адрастея с шириной в 20 км. Это наименьшая луна в этой группе, найденная Вояджером в 1979 году.
В 1892 году нашли Альматею. Это сделал Э. Э. Барнард, который наименовал ее в честь нимфы. Представлена пористым водным льдом с неопределенными материалами. На поверхности много кратерных формирований.
Фива обладает неправильной формой и красноватым цветом. На поверхности также много кратеров, есть высокие горы.
Система Юпитера
Астроном Дмитрий Титов об особенностях спутников Юпитера, возможности появления на них жизни и космической экспедиции JUICE:
Нерегулярные спутники - значительно меньшие небесные тела, расположенные намного дальше от планеты и наделены эксцентрическими орбитами. Разделены на группки, выделенные по орбитальным или структурным характеристикам. Они были притянуты планетарной гравитацией или сформировались при ударах.
Группа получает свое имя в честь наибольшего члена. К примеру, есть группа Гималии, где луна достигает в диаметре 85 км. Ранее была астероидом и притянулась гравитацией Юпитера.
Группа Карме следует за 23-километровым спутником. Все объекты наделены ретроградными орбитами (совершают обороты в противоположной планетарной направленности).
Ананке простирается на 14 км. Также ранее был астероидом, который притянули гравитацией. Наделены ретроградными орбитальными проходами.
В Пасифе находится много различных по цвету объектов. Все они сформировались после череды ударов. По радиусу достигают 30 км и вращаются ретроградно. Есть также спутники, которые не входят в другие группы. Это S/2003 J 12 и S/2011 J 1, где первый – самый удаленный спутник.
Средняя плотность сокращается с дистанцией от планеты. Наименее плотной выступает Каллисто, состоящая из льда и камня. У Ио – камень и железо. Кратерная поверхность характерна для Каллисто, что говорит об отсутствии каменистого или металлического ядра.
Дистанция от планеты также соотносится со значительными переменами в поверхностной структуре спутников. Ганимед демонстрирует тектоническую активность в прошлом. У Европы присутствует ледяной покров, а Ио – наиболее внутренний спутник с серой и действующими вулканами.
Можно отметить: чем ближе объект к планете, тем раскаленнее поверхность. Полагают, что все луны обладали внутренней структурой, напоминающей современный Каллисто. То есть, у всех спутников кроме Каллисто внутри растаял лед, позволив камням и железу углубиться в интерьер и воду, чтобы укрыть поверхность.
История телескопа Телескопы Галилея В 1609, узнав об изобретении голландскими оптиками зрительной трубы, Галилей самостоятельно изготовил телескоп с плосковыпуклым объективом и плосковогнутым окуляром, который давал трехкратное увеличение. Через некоторое время им были изготовлены телескопы с 8 - и 30 -кратным увеличением. В 1609, начав наблюдения с помощью телескопа, Галилей обнаружил на Луне темные пятна, названные им морями, горы и горные цепи. 7 января 1610 открыл четыре спутника планеты Юпитер, установил, что Млечный Путь является скоплением звезд. Эти открытия описаны им в сочинении «Звездный вестник, открывающий великие и в высшей степени удивительные зрелища…» (вышел в свет 12 марта 1610).
Современные телескопы Возможности современных телескопов Первым приемником изображений в телескопе, изобретенным Галилеем в 1609 году, был глаз наблюдателя. С тех пор не только увеличились размеры телескопов, но и принципиально изменились приемники изображения. В начале ХХ века в астрономии стали употребляться фотопластинки, чувствительные в различных областях спектра. Затем были изобретены фотоэлектронные умножители (ФЭУ), электроннооптические преобразователи (ЭОП).
Современные телескопы Год Диаметр D, мм Угловое Приёмник излучения изготовления разрешение δ 1610 50 15 Глаз 1800 1200 4 Глаз 1920 2500 1, 5 Фотопластинка 1960 5000 1, 0 Фотопластинка 1980 6000 1, 0 ПЗС 2000 10000 0, 02 ПЗС
Эволюция параметров оптических телескопов В современных телескопах в качестве приемников излучения используют ПЗС-матрицы. ПЗС состоит из большого количества (1000× 1000 и более) полупроводниковых чувствительных ячеек размером в несколько микрон каждая, в которых кванты излучения освобождают заряды, накапливаемые в определенных местах – элементах изображения. Изображения обрабатываются в цифровом виде при помощи ЭВМ. Матрица должна охлаждаться до температур – 130°С. *ПЗС-матрицы -светочувствительная матрица, выполненная на основе ПЗС - «приборов с зарядовой связью» .
Устройство телескопа Телескоп любого типа имеет объектив и окуляр. Линза, обращенная к объекту наблюдения, называется Объективом, а линза, к которой прикладывает свой глаз наблюдатель – Окуляр. Может быть дополнительная лупа, которая позволяет приблизить глаз к фокальной плоскости и рассматривать изображение с меньшего расстояния, т. е. под большим углом зрения. Таким образом, телескоп можно изготовить, расположив на одной оси одна за другой две линзы - объектив и окуляр. Для наблюдений близких земных предметов суммарное расстояние фокусов должно быть увеличено. Меняя окуляры, можно получить различные увеличения при одном и том же объективе. Если линза толще посередине, чем на краях, она называется Собирающей или Положительной, в противном случае – Рассеивающей или Отрицательной.
Прямая, соединяющая центры этих поверхностей, называется Оптической осью линзы. Если на такую линзу попадают лучи, идущие параллельно оптической оси, они, преломляясь в линзе, собираются в точке оптической оси, называемой Фокусом линзы. Расстояние от центра линзы до её фокуса называют фокусным расстоянием. Чем больше кривизна поверхностей собирающей линзы, тем меньше фокусное расстояние. В фокусе такой линзы всегда получается действительное изображение предмета.
Tелескоп принято характеризовать угловым увеличением γ. В отличие от микроскопа, предметы, наблюдаемые в телескоп, всегда удалены от наблюдателя
Назначение телескопа Телескопы бывают самыми разными – оптические (общего астрофизического назначения, коронографы, телескопы для наблюдения искусственных спутников Земли), радиотелескопы, инфракрасные, нейтринные, рентгеновские. При всем своем многообразии, все телескопы, принимающие электромагнитное излучение, решают две основных задачи
Первая задача телескопа создать максимально резкое изображение и при визуальных наблюдениях увеличить угловые расстояния между объектами (звездами, галактиками и т. п.); собрать как можно больше энергии излучения; увеличить освещенность изображения объектов.
Вторая задача телескопа увеличивать угол, под которым наблюдатель видит объект. Способность увеличивать угол характеризуется увеличением телескопа. Оно равно отношению фокусных расстояний объектива и окуляра
Принцип работа телескопа Принцип работы телескопа заключается не в увеличении объектов, а в сборе света. Чем больше у него размер главного светособирающего элемента линзы или зеркала, тем больше света он собирает. Важно, что именно общее количество собранного света в конечном счете определяет уровень детализации видимого - будь то удаленный ландшафт или кольца Сатурна. Хотя увеличение, или сила для телескопа тоже важно, оно не имеет решающего значения в достижении уровня детализации.
Рефракторы Преломляющие телескопы, или рефракторы, в качестве главного светособирающего элемента используют большую линзу-объектив. Рефракторы всех моделей включают ахроматические (двухэлементные) объективные линзы - таким образом сокращается или практически устраняется ложный цвет, который влияет на получаемый образ, когда свет проходит через линзу. При создании и установке больших стеклянных линз возникает ряд трудностей; кроме того, толстые линзы поглощают слишком много света. Самый большой рефрактор в мире, имеющий объектив с линзой диаметром в 101 см, принадлежит Йеркской обсерватории.
рефлекторы Все большие астрономические телескопы представляют собой рефлекторы. Рефлекторные телескопы популярны и у любителей, поскольку они не так дороги, как рефракторы. Это отражающие телескопы, и для сбора света и формирования изображения в них используется вогнутое главное зеркало. В рефлекторах ньютоновского типа, маленькое плоское вторичное зеркало отражает свет на стенку главной трубы.
Зеркально-линзовые Зеркально-линзовые (катадиоптрические) телескопы используют как линзы, так и зеркала, за счет чего их оптическое устройство позволяет достичь великолепного качества изображения с высоким разрешением, при том, что вся конструкция состоит из очень коротких портативных оптических труб.
