Андрієвський С.М. Климишин І.А. Курс загальної астрономії. Навчальний посібник

Подождите немного. Документ загружается.

181

øåííÿ åêâ³âàëåíòíî¿ øèðèíè ë³í³¿ áóëî äîñÿãíóòî øëÿõîì ïîåòàïíîãî çíè-

æåííÿ êîíöåíòðàö³¿ ïîãëèíàþ÷èõ àòîì³â êðåìí³þ ó 3,16 ðàçè.

Óçÿâøè äî óâàãè âñ³ ìåõàí³çìè ðîçøèðåííÿ ë³í³é òà ïðîàíàë³çóâàâøè

êîæíó ñïåêòðàëüíó ë³í³þ êîæíîãî õ³ì³÷íîãî åëåìåíòà, øëÿõîì ìàòåìàòè÷-

íîãî ìîäåëþâàííÿ âèçíà÷àþòü ê³ëüê³ñòü ïîãëèíàþ÷èõ àòîì³â îêðåìèõ õ³-

ì³÷íèõ åëåìåíò³â ó çîðÿí³é àòìîñôåð³ — ¿¿ õ³ì³÷íèé ñêëàä. Äåòàëüíî ïðî öå

ñêàçàíî ó ðîçä³ë³ 14 ³ â³äîáðàæåíî â òàá. 14.2.

8.10. Íåòåïëîâ³ ìåõàí³çìè âèïðîì³íþâàííÿ

Óïðîäîâæ ìàéæå ñòà ðîê³â àcòðîô³çèêà áàçóâàëàñÿ íà ïðèïóùåíí³, çà

ÿêèì ñïîñòåðåæóâàíå âèïðîì³íþâàííÿ ãåíåðóºòüñÿ òåïëîâèìè ìåõàí³çìà-

ìè — ïåðåõîäàìè åëåêòðîí³â ó ïîë³ àòîìíèõ ÿäåð. Îäíàê ó ñåðåäèí³ ÕÕ ñò.

âèÿâèëîñÿ, ùî â ãàëàêòè÷íèõ ïðîñòîðàõ º äæåðåëà åíåðã³¿, ³ñíóâàííÿ ÿêèõ

ó òîé ñïîñ³á ïîÿñíèòè íå ìîæíà. Íàïðèêëàä, ÿêùî âèïðîì³íþâàííÿ òåï-

ëîâå, òî ³íòåíñèâí³ñòü éîãî ó äîâãîõâèëüîâ³é ÷àñòèí³ ñïåêòðà çì³íþºòüñÿ ç

÷àñòîòîþ â³äïîâ³äíî äî çàêîíó Ðåëåÿ-Äæ³íñà (8.3), òîáòî ÷èì á³ëüøà äîâ-

æèíà õâèë³ λ, òèì ìåíøîþ ìàëà á áóòè çàðåºñòðîâàíà ³íòåíñèâí³ñòü: ó ðîç-

ðàõóíêó íà îäèíè÷íèé ³íòåðâàë äîâæèí õâèëü ∆λ = 1 Å ìàëî á áóòè ²

∼ 1/λ

Òèì ÷àñîì, íàïðèêëàä, ïåðø³ ñïîñòåðåæåííÿ Þï³òåðà â ðàä³îä³àïà-

çîí³ âèÿâèëè, ùî íà äîâæèí³ õâèë³ 70 ñì â³í âèïðîì³íþº â 60 ðàç³â á³ëü-

øó åíåðã³þ, í³æ íà äîâæèí³ λ = 10 ñì. Íàî÷íèì º ³ ðîçïîä³ë åíåðã³¿ ó

ñïåêòð³ Êðàáîïîä³áíî¿ òóìàííîñò³ ç ñóç³ð’ÿ Òåëüöÿ (ðèñ. 8.9). Òîæ «àíî-

Ð è ñ. 8.9. Ðîçïîä³ë åíåðã³¿ ó ñïåêòð³ Êðàáîïîä³áíî¿ òóìàííîñò³ (ïî îñ³

îðäèíàò â³äêëàäåíèé ïîò³ê, çàðåºñòðîâàíèé á³ëÿ ïîâåðõí³ Çåìë³)

Розділ8.Елементитеоретичної астрофізии

182

ìàëüíèé» ðîçïîä³ë åíåðã³¿ ñïîñòåð³ãàºòüñÿ ³ â ñïåêòðàõ áàãàòüîõ òàê çâà-

íèõ àêòèâíèõ ãàëàêòèê ³ êâàçàð³â (äèâ. ðîçä³ë 20). Òîìó é âèíèêëà ïî-

òðåáà ïðè ³íòåðïðåòàö³¿ òàêèõ äàíèõ ïðèéìàòè äî óâàãè íåòåïëîâ³ âèäè

âèïðîì³íþâàííÿ. Òóò êîðîòêî îïèøåìî äåê³ëüêà ìåõàí³çì³â òàêîãî âè-

ïðîì³íþâàííÿ.

Ñèíõðîòðîííå âèïðîì³íþâàííÿ. Ñèíõðîòðîííèì âèïðîì³íþâàííÿì íàçèâà-

ºòüñÿ åëåêòðîìàãí³òíå âèïðîì³íþâàííÿ ðåëÿòèâ³ñòñüêèõ åëåêòðîí³â, ùî ðó-

õàþòüñÿ ç ïðèñêîðåííÿì ïî êðèâîë³í³éíèõ òðàºêòîð³ÿõ â ìàãí³òíèõ ïîëÿõ.

ßêùî âåêòîð øâèäêîñò³ â³ëüíîãî åëåêòðîíà º ïåðïåíäèêóëÿðíèì äî ñèëîâî¿

ë³í³¿ ìàãí³òíîãî ïîëÿ, òî ï³ñëÿ âõîäæåííÿ ó ìàãí³òíå ïîëå â³í ïî÷èíàº ðó-

õàòèñÿ ïî êîëîâ³é òðàºêòîð³¿ íàâêîëî ñèëîâî¿ ë³í³¿. Ðàä³óñ òàêî¿ òðàºêòîð³¿

çàëåæèòü, çîêðåìà, â³ä íàïðóæåíîñò³ ìàãí³òíîãî ïîëÿ: ÷èì á³ëüøà íàïðóæå-

í³ñòü, òèì ìåíøèé ðàä³óñ. Ó çàãàëüíîìó âèïàäêó, êîëè êóò ì³æ âåêòîðîì

øâèäêîñò³ åëåêòðîíà ³ íàïðÿìîì ë³í³¿ ïîëÿ ìåíøå â³ä 90°, ðóõ çàðÿäæåíî¿

÷àñòèíêè â³äáóâàºòüñÿ ïî ãâèíòîâ³é ë³í³¿ íàâêîëî ñèëîâî¿ ë³í³¿. Íàãàäàºìî,

ùî òóò ó êîæåí ìîìåíò ÷àñó ÷àñòèíêà, ùî ðóõàºòüñÿ ç³ øâèäê³ñòþ, áëèçüêîþ

äî øâèäêîñò³ ñâ³òëà ñ, âèïðîì³íþº åíåðã³þ ó âóçüêîìó êîíóñ³ â íàïðÿì³ ñâî-

º¿ ìèòòºâî¿ øâèäêîñò³. Ñïîñòåðåæåííÿ ïîêàçóþòü, ùî â êîñì³÷íîìó ïðîñòî-

ð³ ðîçïîä³ë åëåêòðîí³â çà åíåðã³ÿìè Å ìîæíà çàïèñàòè ÿê:

dN(E) = KÅ

−γ

(mc

)

−

dE, (8.51)

òóò dN(E) — ê³ëüê³ñòü ðåëÿòèâ³ñòñüêèõ åëåêòðîí³â, ùî ìàþòü åíåðã³þ â³ä Å

äî E + dE; K ³ γ — ñòàë³. ²íòåíñèâí³ñòü ñóìàðíîãî âèïðîì³íþâàííÿ åëåêò-

ðîí³â ïîâ’ÿçàíà ç íàïðóæåí³ñòþ Í ìàãí³òíîãî ïîëÿ ³ ÷àñòîòîþ ν òàê:

I const H

γ+ γ−

−

=⋅ν

(8.52)

Ç³ ñïîñòåðåæåíü âèïëèâàº, ùî γ ≈ 2,6 ³, îòæå, ²

∼ ν

–0,8

, òîä³ ÿê çà çàêî-

íîì Ðåëåÿ-Äæ³íñà ²

∼ ν

Êîìïòîí³âñüêå ðîçñ³þâàííÿ. Ïðè ç³òêíåíí³ ôîòîíà ç åëåêòðîíîì ì³æ

íèìè ìîæå â³äáóòèñÿ îáì³í åíåðã³ºþ òà ³ìïóëüñîì. Öåé ïðîöåñ íàçèâàºòü-

ñÿ êîìïòîí³âñüêèì ðîçñ³þâàííÿì. ßêùî ïðè öüîìó åëåêòðîí îòðèìóº åíåð-

ã³þ, à ôîòîí ¿¿ âòðà÷àº, òî öå ïðÿìèé åôåêò Êîìïòîíà. ßêùî æ ôîòîí çá³-

ëüøóº ñâîþ åíåðã³þ çà ðàõóíîê åíåðã³¿ åëåêòðîíà, òî öåé ïðîöåñ íàçèâàºòüñÿ

çâîðîòíèì êîìïòîí-åôåêòîì.

Íåõàé ν

— ïî÷àòêîâà ÷àñòîòà ôîòîíà, Å — åíåðã³ÿ ðåëÿòèâ³ñòñüêîãî åëåê-

òðîíà. Ç òåîð³¿ êîìïòîí³âñüêîãî ðîçñ³þâàííÿ âèïëèâàº, ùî ÷àñòîòà ôîòîíà

ìîæå çá³ëüøóâàòèñÿ äî çíà÷åííÿ:



ν= ν >>ν





(8.53)

ЧастинаIV.Основитеоретичноїтапратичноїастрофізии

183

Òàêèì ÷èíîì, ÿêùî íà øëÿõó íèçüêî÷àñòîòíèõ êâàíò³â º õìàðà ðåëÿòè-

â³ñòñüêèõ åëåêòðîí³â, òî ñïîñòåð³ãà÷ çàðåºñòðóº ³íòåíñèâíå äæåðåëî âèäè-

ìîãî ³ íàâ³òü ðåíòãåí³âñüêîãî âèïðîì³íþâàííÿ. ßêùî ðîçïîä³ë åëåêòðîí³â

îïèñóºòüñÿ ñï³ââ³äíîøåííÿì (8.51), òî çàëåæí³ñòü ³íòåíñèâíîñò³ âèïðîì³-

íþâàííÿ â³ä ÷àñòîòè áóäå òàêîþ æ, ÿê ³ äëÿ ñèíõðîòðîííîãî âèïðîì³íþ-

âàííÿ:

γ−

−

. Òîìó äëÿ ç’ÿñóâàííÿ ñïðàâæíüî¿ ïðèðîäè äæåðåëà ïîòð³á-

í³ äîäàòêîâ³ äîñë³äæåííÿ, çîêðåìà ïîëÿðèçàö³¿ âèïðîì³íþâàííÿ.

Ðîçñ³þâàííÿ ïëàçìîâèõ õâèëü íà ðåëÿòèâ³ñòñüêèõ åëåêòðîíàõ. Ó êîñì³÷-

íèõ óìîâàõ â ³îí³çîâàíîìó ãàç³ ìîæëèâ³ ð³çíîìàí³òí³ õâèëüîâ³ ðóõè — ïî-

çäîâæí³ ³ ïîïåðå÷í³ ïëàçìîâ³ õâèë³. Ñåðåä íèõ âàæëèâó ðîëü â³ä³ãðàþòü ïî-

çäîâæí³ ïëàçìîíè. Âîíè íàãàäóþòü çâè÷àéí³ çâóêîâ³ õâèë³ òèì, ùî çáóäæåí-

íÿ åëåêòðîííî¿ ãóñòèíè ñêëàäàºòüñÿ ç³ çãóùåíü ³ ðîçð³äæåíü. Ïðîòå ñàìå

çáóäæåííÿ ïåðåäàºòüñÿ íå ç³òêíåííÿì ÷àñòèíîê, ÿê öå áóâàº ó çâóêîâ³é õâè-

ë³, à âçàºìîä³ºþ åëåêòðè÷íèõ ïîë³â. Ðîçñ³þâàííÿ ïîçäîâæí³õ ïëàçìîí³â íà

ðåëÿòèâ³ñòñüêèõ ÷àñòèíêàõ ïðèçâîäèòü äî ãåíåðàö³¿ åëåêòðîìàãí³òíîãî âè-

ïðîì³íþâàííÿ. ßê âèïëèâàº ç òåîðåòè÷íîãî àíàë³çó,

γ+

−

Êðèâîòðàºêòîðíå (çãèííå) âèïðîì³íþâàííÿ âèíèêàº ï³ä ÷àñ ðóõó çàðÿäæå-

íèõ ÷àñòèíîê óçäîâæ âèêðèâëåíèõ ìàãí³òíèõ ñèëîâèõ ë³í³é. Âîíî â³äð³ç-

íÿºòüñÿ â³ä ñèíõðîòðîííîãî òèì, ùî ðàä³óñ êðèâèíè òðàºêòîð³¿ ÷àñòèíêè

çàëåæèòü â³ä ãåîìåòð³¿ ìàãí³òíîãî ïîëÿ ³ íå çàëåæèòü â³ä åíåðã³¿ ÷àñòèíêè.

Òîìó ïîòóæí³ñòü çãèííîãî âèïðîì³íþâàííÿ ç³ çá³ëüøåííÿì ö³º¿ åíåðã³¿ çðî-

ñòàº øâèäøå, í³æ ïðè ñèíõðîòðîííîìó.

Ïåðåõ³äíå âèïðîì³íþâàííÿ. ßê âèÿâèëîñÿ, ïðè ïåðåõîä³ åëåêòðîíà, ùî

ðóõàºòüñÿ ð³âíîì³ðíî, ç îäíîãî ñåðåäîâèùà â ³íøå (íàïðèêëàä, ç âàêóóìó

â ïèëîâó ÷àñòèíêó, à ïîò³ì ç ÷àñòèíêè ó âàêóóì) ñòâîðþâàíå íèì åëåêòðî-

ìàãí³òíå ïîëå ïåðåáóäîâóºòüñÿ ³ âèíèêàº åëåêòðîìàãí³òíå âèïðîì³íþâàí-

íÿ. Åíåðã³ÿ âèñâ³÷óºòüñÿ ïðàêòè÷íî â íàïðÿìêó ìèòòºâî¿ øâèäêîñò³ åëåêò-

ðîíà, à åíåðã³ÿ åëåêòðîíà çìåíøóºòüñÿ óäâ³÷³ ï³ñëÿ áàãàòüîõ ì³ëüéîí³â ç³ò-

êíåíü åëåêòðîíà ç ïèëèíêîþ. Õàðàêòåðíîþ îñîáëèâ³ñòþ ïåðåõ³äíîãî

âèïðîì³íþâàííÿ º ìîíîòîííå ³ äóæå ïîâ³ëüíå çìåíøåííÿ ³íòåíñèâíîñò³ âè-

ïðîì³íþâàííÿ ïðè ïåðåõîä³ â³ä ìàêñèìóìó â á³ê äîâãèõ õâèëü.

Óñ³ ö³ òà é ³íø³, äîñ³ íåâ³äîì³ ìåõàí³çìè, ³ ïðèçâîäÿòü äî âåëèêîãî ðîç-

ìà¿òòÿ ñïîñòåðåæóâàíèõ ñïåêòðàëüíèõ äàíèõ, ïðî ùî éäåòüñÿ ó íàñòóïíèõ

ðîçä³ëàõ.

Розділ8.Елементитеоретичної астрофізии

184

Ðîçä³ë 9

ÒÅËÅÑÊÎÏÈ

9.1. Çàãàëüí³ õàðàêòåðèñòèêè òåëåñêîï³â

Óïðîäîâæ áëèçüêî äâîõ òèñÿ÷ ðîê³â àñòðîíîìè âèçíà÷àëè ïîëîæåííÿ

ñâ³òèë íà íåáåñí³é ñôåð³ ³ îö³íþâàëè ¿õí³é áëèñê íåîçáðîºíèì îêîì. Ç ô³-

ç³îëîã³÷íî¿ òî÷êè çîðó áóäîâà îêà äóæå ñêëàäíà. Äëÿ ô³çèêà æ îêî — ïðîñ-

òèé îïòè÷íèé ïðèëàä. Éîãî ãîëîâíîþ ñêëàäîâîþ ÷àñòèíîþ º êðèøòàëèê —

ñêëîïîä³áíå ò³ëî, çäàòíå çì³íþâàòè ñâîþ òîâùèíó, ä³àìåòð ³ êðèâèíó. Êðè-

øòàëèê ïîä³áíèé äî ë³íçè ç³ çì³ííîþ ôîêóñíîþ â³äñòàííþ. Ä³àìåòð âõ³ä-

íîãî îòâîðó — ç³íèö³ — ìîæå çì³íþâàòèñÿ ó 10 ðàç³â, òèì ñàìèì ðåãóëþºòü-

ñÿ ñâ³òëîâèé ïîò³ê, ùî ïîòðàïëÿº â îêî. Êðèøòàëèê áóäóº çîáðàæåííÿ ïðåä-

ìåò³â íà äí³ î÷íîãî ÿáëóêà, íà ñ³òê³âö³.

Ï³ñëÿ òðèâàëîãî ïåðåáóâàííÿ ó ïîâí³é òåìðÿâ³, êîëè íàñòóïàº òåìíîâà

àäàïòàö³ÿ, â³çóàëüíî ìîæíà çàðåºñòðóâàòè ïîòîêè ñâ³òëà, ùî éäóòü â³ä ç³ð

ïðèáëèçíî 7-¿ âåëè÷èíè. Îòæå, ÿêáè íå ïîòóæí³ òåëåñêîïè, í³êîëè íå áóëè

á âèÿâëåí³ ³ âèâ÷åí³ ì³ëüéîíè, ì³ëüÿðäè äàëåêèõ ç³ð ³ ãàëàêòèê, à íàøå óÿâ-

ëåííÿ ïðî íàâêîëèøí³é Âñåñâ³ò áóëî á äóæå óáîãèì.

Îáðàçíî êàæó÷è, ïî÷àòêîâèì çàâäàííÿì òåëåñêîïà áóëî çá³ëüøèòè ïëî-

ùó ç³íèö³ îêà, ùîá çá³ëüøèòè ê³ëüê³ñòü êâàíò³â, ÿê³ ïîòðàïëÿþòü íà ñ³òê³â-

êó. Òîìó ïåðåäóñ³ì òåëåñêîï ìîæíà õàðàêòåðèçóâàòè ä³àìåòðîì âõ³äíîãî

îòâîðó D (ä³àìåòðîì îá’ºêòèâà — ë³íçîâîãî àáî äçåðêàëüíîãî) àáî àïåðòó-

ðîþ (â³ä ëàò. apertura — îòâ³ð).

Äðóãîþ âàæëèâîþ õàðàêòåðèñòèêîþ òåëåñêîïà º ôîêóñíà â³äñòàíü F

îá’ºêòèâà. Â³äíîøåííÿ:

A = D/F (9.1)

íàçèâàºòüñÿ â³äíîñíèì îòâîðîì, à âåëè÷èíà À

— ãåîìåòðè÷íîþ ñâ³òëîñè-

ëîþ îá’ºêòèâà. Â³ä íå¿ çàëåæèòü îñâ³òëåí³ñòü ó ôîêàëüí³é ïëîùèí³, ÿêó

185

ñòâîðþº ïðîòÿæíèé îá’ºêò. Â³äíîñíèé îòâ³ð ñòàðîâèííèõ òåëåñêîï³â áóâ

äóæå ìàëèé (äåñü 1/100 ³ ìåíøå). Ó ñó÷àñíèõ òåëåñêîï³â â³í çâè÷àéíî á³ëü-

øèé çà 1/10.

Íàéïðîñò³øèé òåëåñêîï äëÿ â³çóàëüíèõ ñïîñòåðåæåíü ñêëàäàºòüñÿ ç

îá’ºêòèâà (ë³íçîâîãî, äçåðêàëüíîãî àáî äçåðêàëüíî-ë³íçîâîãî) ³ îêóëÿðà.

Îá’ºêòèâ áóäóº çîáðàæåííÿ ïåâíîãî îá’ºêòà (Ì³ñÿöÿ ÷è ïëàíåòè) àáî ä³ëÿí-

êè çîðÿíîãî íåáà ó ôîêàëüí³é ïëîùèí³. Îêóëÿð, ÿêèé âèêîíóº ðîëü ëóïè,

äàº çìîãó íàáëèçèòèñÿ äî çîáðàæåííÿ öüîãî îá’ºêòà áëèæ÷å, í³æ íà â³äñòàíü

íàéë³ïøîãî áà÷åííÿ (25 ñì), ³ ðîçãëÿäàòè éîãî ï³ä á³ëüøèì êóòîì çîðó.

Òîìó, ÿêùî çà äîïîìîãîþ îêóëÿðà ³ç ôîêóñíîþ â³äñòàííþ f ðîçãëÿäàòè â

òåëåñêîï äâ³ çîð³, ÿê³ íà íåá³ ïåðåáóâàþòü íà êóòîâ³é â³äñòàí³ α îäíà â³ä îä-

íî¿, òî ¿õ áóäå âèäíî íà êóòîâ³é â³äñòàí³:

β= α=Γα

(9.2)

Â³äíîøåííÿ Ã = F/f — êóòîâå çá³ëüøåííÿ òåëåñêîï³÷íî¿ ñèñòåìè. Éîãî çà-

ïèñóþòü ÿê ÷èñëî ç íàâñê³ñíèì õðåñòîì ó âèãëÿä³ ³íäåêñó ñïðàâà çâåðõó, íà-

ïðèêëàä 70

, 250

Çäàòí³ñòü òåëåñêîïà ðîçä³ëÿòè äâ³ ñâ³òí³ òî÷êè õàðàêòåðèçóºòüñÿ ðîçä³ëü-

íîþ çäàòí³ñòþ. Óíàñë³äîê îãèíàííÿ ñâ³òëîâîþ õâèëåþ îïðàâè îá’ºêòèâà

(äèôðàêö³¿) ó ôîêàëüí³é ïëîùèí³ òåëåñêîïà óòâîðþºòüñÿ ñêëàäíà äèôðàê-

ö³éíà êàðòèíà — ÿñêðàâèé äèñê, îòî÷åíèé òåìíèìè ³ ñâ³òëèìè ê³ëüöÿìè.

Êóòîâèé ðàä³óñ öåíòðàëüíîãî äèôðàêö³éíîãî çîáðàæåííÿ:

α = 1,22λ/D, (9.3)

äå êóò α âèì³ðþþòü ó ðàä³àíàõ. Ïåðåõîäÿ÷è äî ñåêóíä äóãè, äëÿ âèäèìèõ

äîâæèí õâèëü ïðè λ = 5500 Å = 0,000055 ñì, îá÷èñëþºìî:

α" = 14/D, (9.4)

D ó ñì.

ßêùî êóòîâà â³äñòàíü ì³æ äâîìà îá’ºêòàìè ìåíøà â³ä α, òî ¿õí³ äèôðàê-

ö³éí³ äèñêè áóäóòü íàêëàäàòèñÿ îäèí íà îäèí. Òîä³ ç òåëåñêîïîì òàêîãî ä³-

àìåòðà íå ìîæíà âèÿâèòè, îäèíàðíèé öåé îá’ºêò ÷è ïîäâ³éíèé.

Ðîçä³ëüíà çäàòí³ñòü îêà îö³íþºòüñÿ â 1', à òåëåñêîïà ç ä³àìåòðîì îá’ºêòèâà D

= 10 ì — áëèçüêî 0,01". Çàóâàæèìî, ùî íàâåäåíèé âèùå âèðàç äëÿ ðîçä³ëüíî¿

çäàòíîñò³ äàº òåîðåòè÷íó îö³íêó α", íà ïðàêòèö³ öÿ âåëè÷èíà íå äîñÿãàºòüñÿ.

Ãðàíè÷íà âåëè÷èíà çîð³ m

, ÿêó ùå âèäíî â òåëåñêîï ó çåí³ò³, âèçíà÷àº

éîãî ïðîíèêíó ñèëó. Çàãàëîì äëÿ òåëåñêîïà ç ä³àìåòðîì âõ³äíîãî îòâîðó D ¿¿

ìîæíà çíàéòè çà ôîðìóëîþ:

≈ 7,0

+ 5lgD, (9.5)

Розділ9.Телесопи

186

ÿêùî D âèì³ðþºòüñÿ ó ñàíòèìåòðàõ.

Âñòàíîâèâøè ó ôîêàëüí³é ïëîùèí³ òåëåñêîïà ôîòîïëàñòèíêó, ìîæíà

îòðèìàòè çí³ìîê ä³ëÿíêè íåáà. Ó öüîìó âèïàäêó õàðàêòåðèñòèêîþ º ìàñø-

òàá çîáðàæåííÿ. ßêùî êóòîâà â³äñòàíü ì³æ äâîìà îá’ºêòàìè íà íåá³ α, òî

¿é â³äïîâ³äàº ë³í³éíà â³äñòàíü íà ïëàñòèíö³:

57,3

=α°

àáî

206265"

l =α

(9.6)

äå F ³ l âèì³ðÿí³ â ì³ë³ìåòðàõ. Ìàñøòàá çîáðàæåííÿ:

[]

3438'

' мм

ξ=

àáî

[]

206265"

" мм .

ξ=

(9.7)

ßêùî â òåëåñêîï³÷í³é ñèñòåì³ âèêîðèñòîâóþòü äåê³ëüêà äçåðêàë, òî ãî-

âîðÿòü ïðî ¿¿ åêâ³âàëåíòíó ôîêóñíó â³äñòàíü. ×èñåëüíî âîíà äîð³âíþº ôî-

êóñí³é â³äñòàí³ ïðîñòî¿ ñèñòåìè (îäíîãî äçåðêàëà), ïðè ÿê³é ë³í³éí³ ìàñø-

òàáè îáîõ ñèñòåì ó ôîêàëüí³é ïëîùèí³ îäíàêîâ³.

Äëÿ çðó÷íîñò³ ïðè ñïîñòåðåæåííÿõ çà ñâ³òèëàìè, ÿê³ çì³íþþòü ñâîº ïî-

ëîæåííÿ â³äíîñíî ñïîñòåð³ãà÷à âíàñë³äîê äîáîâîãî îáåðòàííÿ íåáåñíî¿ ñôå-

ðè, òåëåñêîï âñòàíîâëþþòü íà ñïåö³àëüíå ìîíòóâàííÿ. Öå — ìåõàí³÷íà ñè-

Ð è ñ. 9.1. Ñõåìè òèï³â ìîíòóâàííÿ òåëåñêîï³â

ЧастинаIV.Основитеоретичноїтапратичноїастрофізии

187

ñòåìà, ùî çàáåçïå÷óº ìîæëèâ³ñòü íàâåäåííÿ òðóáè òåëåñêîïà íà äîâ³ëüíó

ä³ëÿíêó íåáà ³ ïîâåðòàííÿ òðóáè óñë³ä çà ñâ³òèëîì. Âèä³ëÿþòü äåê³ëüêà òè-

ï³â ìîíòóâàíü (ðèñ. 9.1), êîæíå ç ÿêèõ ìàº äâ³ âçàºìíî ïåðïåíäèêóëÿðí³ îñ³.

Â àçèìóòàëüíîìó ìîíòóâàíí³ (1) îäíà ç îñåé âåðòèêàëüíà (à), äðóãà (á) ãî-

ðèçîíòàëüíà. Â åêâàòîð³àëüíîìó ìîíòóâàíí³ (2–5) îäíà â³ñü ñïðÿìîâàíà íà

ïîëþñ ñâ³òó (ïîëÿðíà â³ñü, â), äðóãà ëåæèòü ó ïëîùèí³ íåáåñíîãî åêâàòîðà

(â³ñü ñõèëåíü, ã). Ïîð³âíÿíî íåâåëèê³ òåëåñêîïè âñòàíîâëþþòü íà í³ìåöüêîìó

ìîíòóâàíí³ (2). Â àíãë³éñüêîìó ìîíòóâàíí³ ïîëÿðíà â³ñü çàêð³ïëåíà îáîìà

ê³íöÿìè (3), ïðè÷îìó ³íîä³ ¿¿ âèãîòîâëÿþòü ó âèãëÿä³ ÷îòèðèêóòíî¿ ðàìè,

óñåðåäèí³ ÿêî¿ çàêð³ïëåíà ñàìà òðóáà (4). Â àìåðèêàíñüêîìó àáî âèëêîâîìó

ìîíòóâàíí³ (5) ðàìà çàêð³ïëåíà ëèøå îäíèì ê³íöåì.

Â àçèìóòàëüíîìó ìîíòóâàíí³, ïîâåðòàþ÷è òðóáó òåëåñêîïà íàâêîëî âåð-

òèêàëüíî¿ îñ³, âèçíà÷àþòü àçèìóò À ñâ³òèëà, à ïîâåðòàþ÷è òðóáó íàâêîëî ãî-

ðèçîíòàëüíî¿ îñ³, — éîãî êóòîâó âèñîòó íàä ãîðèçîíòîì h. Ïðè åêâàòîð³-

àëüíîìó ìîíòóâàíí³ ïîâîðîò íàâêîëî îñ³ ñâ³òó çàáåçïå÷óº â³äë³ê ãîäèííî-

ãî êóòà ñâ³òèëà t, òîä³ ÿê ïîâîðîò íàâêîëî îñ³ ñõèëåíü — âèçíà÷åííÿ

ñõèëåííÿ ñâ³òèëà δ.

9.2. Ñèñòåìè îïòè÷íèõ òåëåñêîï³â

Ñüîãîäí³øí³ ñèñòåìè îïòè÷íèõ òåëåñêîï³â îá’ºäíóþòü ó òðè ãðóïè: ë³í-

çîâ³ òåëåñêîïè àáî ðåôðàêòîðè, äçåðêàëüí³ àáî ðåôëåêòîðè ³ äçåðêàëüíî-

ë³íçîâ³. Ó ðåôðàêòîðàõ ðîëü îá’ºêòèâà âèêîíóº ñèñòåìà ë³íç, ó ðåôëåêòî-

ðàõ — óâ³ãíóòå (ãîëîâíå) äçåðêàëî.

ßê çãàäàíî, ïåðøèé òåëåñêîï-ðåôðàêòîð ïîáóäóâàâ Ãàë³ëåé. Îäíàê éîãî

îïòè÷íà ñèñòåìà ìàëà ðÿä íåäîë³ê³â. Äóæå øâèäêî Êåïëåð çàïðîïîíóâàâ

³íøèé âàð³àíò îïòè÷íî¿ ñõåìè (ðèñ. 9.2). Ä³àìåòð íàéá³ëüøî¿ ç ë³íç òåëå-

Ð è ñ. 9.2. Îïòè÷í³ ñõåìè òåëåñêîï³â Ãàë³ëåÿ (à) ³ Êåïëåðà (á)

Розділ9.Телесопи

188

ñêîï³â Ãàë³ëåÿ — 5,8 ñì, ôîêóñíà â³äñòàíü — 169 ñì, çá³ëüøåííÿ — 34,6

Äçåðêàëüíèé òåëåñêîï Íüþòîíà ìàâ ä³àìåòð äçåðêàëà óñüîãî 2,5 ñì.

Îïòè÷íèì òåëåñêîïàì âëàñòèâ³ âíóòð³øí³ íåäîë³êè — àáåðàö³¿ (ñïîòâî-

ðåííÿ çîáðàæåííÿ). Ïåðåäîâñ³ì öå — ñôåðè÷íà ³ õðîìàòè÷íà àáåðàö³¿. ²ñòî-

òíî çìåíøèòè ö³ íåäîë³êè âäàëîñÿ ëèøå òîä³, êîëè ðîçðîáèëè ñèñòåìè ç äå-

ê³ëüêîõ ë³íç, âèãîòîâëåíèõ ç³ ñòåêîë ç ð³çíèìè êîåô³ö³ºíòàìè çàëîìëåííÿ.

Îäíàê âèíèêàëè ³íø³ òðóäíîù³, ïîâ’ÿçàí³ ç ïðîãèíàííÿì ë³íç, îñê³ëüêè â

òðóá³ òåëåñêîïà âîíè êð³ïëÿòüñÿ ëèøå çà êðàé. Òîìó íàéá³ëüøèé ç ³ñíóþ-

÷èõ ó ñâ³ò³ ë³íçîâèõ îá’ºêòèâ³â ìàº ä³àìåòð ëèøå 102 ñì (Éºðêñüêà îáñåð-

âàòîð³ÿ, ÑØÀ).

ßê³ñòü äçåðêàëüíèõ òåëåñêîï³â, ÿêùî ìàòè íà óâàç³ àáåðàö³¿, ñóòòºâî ïî-

ë³ïøèëàñÿ ï³ñëÿ òîãî, ÿê ïî÷àëè øë³ôóâàòè ïàðàáîë³÷í³ äçåðêàëà (ðèñ. 9.3).

Îäíàê òóò áóëà ùå îäíà íå ìåíø âàæëèâà ïðîáëåìà. Ñïî÷àòêó òåëåñêîï³÷-

í³ äçåðêàëà âèãîòîâëÿëè ç äçåðêàëüíî¿ áðîíçè, ïîâåðõíÿ ÿêî¿, ñâ³æî â³äøë³-

ôîâàíà, â³äáèâàëà äî 90% ñâ³òëà, àëå âîíà äóæå øâèäêî òüìÿí³ëà (áóêâàëü-

íî ÷åðåç äåê³ëüêà ì³ñÿö³â), ¿¿ êîåô³ö³ºíò â³äáèâàííÿ ð³çêî çìåíøóâàâñÿ íà-

â³òü äî 10% (ÿê ïðèéíÿòî ãîâîðèòè, äçåðêàëî «ñë³ïëî»).

Òåëåñêîï-ðåôëåêòîð í³áè çàíîâî íàðîäèâñÿ â äðóã³é ïîëîâèí³ X²X ñò., êîëè

ðîçðîáèëè ìåòîä çîâí³øíüîãî ñð³áëåííÿ ñêëÿíèõ äçåðêàë. Ñâ³æà ñð³áíà ïë³-

âêà ó âèäèìèõ ïðîìåíÿõ â³äáèâàº äî 96% âèäèìîãî ñâ³òëà, ¿¿ ìîæíà â³äíîâ-

ëþâàòè ïî äåê³ëüêà ðàç³â. À ç 1930 ð. ñêëÿí³ äçåðêàëà ïî÷àëè àëþì³í³þâàòè.

Çàëåæíî â³ä ïîñòàâëåíîãî çàâäàííÿ âèêîðèñòîâóþòü äåê³ëüêà îïòè÷íèõ

ñèñòåì. Íàïðèêëàä, îêðåì³ ä³ëÿíêè íåáà, ãàëàêòèêè ³ òóìàííîñò³ ó äçåðêàëü-

íèõ òåëåñêîïàõ ñïîñòåð³ãàþòü çà äîïîìîãîþ ðåºñòðàö³éíèõ ïðèëàä³â áåçïî-

Ð è ñ. 9.3. Â³äáèâàííÿ ïàðàëåëüíèõ ïðîìåí³â â³ä äçåðêàëà: à —ïàðàáîë³÷íîãî,

á — ñôåðè÷íîãî äçåðêàëà

ЧастинаIV.Основитеоретичноїтапратичноїастрофізии

189

ñåðåäíüî ó ôîêóñ³ ãîëîâíîãî äçåðêàëà. Äëÿ âèêîíàííÿ ³íøèõ äîñë³äæåíü

âèêîðèñòîâóþòü ñèñòåìè, ùî ñêëàäàþòüñÿ ç ãîëîâíîãî ³ äîïîì³æíîãî äçåð-

êàëà. Íàéâ³äîì³øèìè º ñèñòåìà Íüþòîíà ³ ñèñòåìà Êàññåãðåíà (ðèñ. 9.4).

Ó äðóã³é ñèñòåì³ ãîëîâíå äçåðêàëî — óâ³ãíóòå ïàðàáîë³÷íå, à äîïîì³æíå —

îïóêëå ã³ïåðáîë³÷íå.

Ñèñòåìà êóäå (ç ôð. coude — ëàìàíèé) — öå êîìá³íàö³ÿ ñèñòåìè Êàññåã-

ðåíà ç äåê³ëüêîìà ïëîñêèìè äçåðêàëàìè, âñòàíîâëåíèìè âñåðåäèí³ òðóáè ³

íà ïåðåòèí³ îñåé îáåðòàííÿ òåëåñêîïà, çàâäÿêè ÿêèì çîáðàæåííÿ îá’ºêòà

ñïðÿìîâóºòüñÿ âçäîâæ ïîëÿðíî¿ îñ³ òà ðåºñòðóºòüñÿ íåðóõîìèì ïðèëàäîì,

íåçâàæàþ÷è íà çì³íó íàïðÿìó òðóáè òåëåñêîïà ïðîòÿãîì åêñïîçèö³¿. Öå —

âàæëèâà ïåðåâàãà ö³º¿ ñèñòåìè.

Â îñòàíí³ ðîêè ïðè ïîáóäîâ³ âåëèêèõ òåëåñêîï³â-ðåôëåêòîð³â óñï³øíî

âèêîðèñòîâóþòü ñèñòåìó Ð³÷³-Êðåòüºíà. Òóò ãîëîâíå äçåðêàëî çà ôîðìîþ

äåùî â³äð³çíÿºòüñÿ â³ä ïàðàáîëî¿äà, à äîïîì³æíå — â³ä ã³ïåðáîëî¿äà. Öå äàº

çìîãó ³ñòîòíî çìåíøèòè äîâæèíó òðóáè òåëåñêîïà, âîäíî÷àñ çá³ëüøóþ÷è ó

äåê³ëüêà ðàç³â éîãî ïîëå çîðó.

Çàñòîñîâóþòü òàêîæ øèðîêîêóòí³ ñâ³òëîñèëüí³ ñèñòåìè Øì³äòà ³ Ìàêñó-

òîâà (ðèñ. 9.5). Ó òåëåñêîïàõ ñèñòåìè Øì³äòà ïåðåä ñôåðè÷íèì äçåðêàëîì ïî-

ì³ùàþòü ñïåö³àëüíó ñêëÿíó êîðåêö³éíó ïëàñòèíêó, âíóòð³øíÿ ïîâåðõíÿ ÿêî¿

ìàº ñêëàäíèé ðîçðàõîâàíèé ïðîô³ëü äëÿ óñóíåííÿ ñôåðè÷íî¿ àáåðàö³¿. Ó ìå-

í³ñêîâ³é ñèñòåì³ Ä. Ä. Ìàêñóòîâà (1896–1964) ïåðåä ôîêóñîì äçåðêàëà âñòà-

íîâëþþòü ñôåðè÷íèé ë³íçîâèé ìåí³ñê (ðèñ. 9.5). Íà éîãî öåíòðàëüí³é ÷àñ-

òèí³ ðîçòàøîâàíå îïóêëå äçåðêàëî, â³äáèâàþ÷èñü â³ä ÿêîãî ïðîìåí³ ñâ³òëà

çì³íþþòü ñâ³é íàïðÿì ³ ôîêóñóþòüñÿ ïîçàäó ãîëîâíîãî äçåðêàëà, ïðîéøîâ-

øè ÷åðåç îòâ³ð ó íüîìó. Îäíèì ç âàð³àíò³â ö³º¿ ñèñòåìè º øê³ëüíèé òåëåñêîï.

Ð è ñ. 9.4. Äåÿê³ îïòè÷í³ ñõåìè òåëåñêîï³â: à — ðåôðàêòîð, á — ðåôëåêòîð ç ïðÿ-

ìèì (ãîëîâíèì) ôîêóñîì; â — ðåôëåêòîð ñèñòåìè Íüþòîíà; ã — ðåôëåêòîð

ñèñòåìè Êàññåãðåíà, ä — ðåôëåêòîð ñèñòåìè êóäå

Розділ9.Телесопи

190

Äëÿ òîãî, ùîá ìàòè çìîãó ç³áðàòè ÿêîìîãà á³ëüøå êâàíò³â ñâ³òëà â³ä ñëàá-

êèõ êîñì³÷íèõ äæåðåë, òðåáà áóäóâàòè òåëåñêîïè ç âåëèêîþ ïëîùåþ ïîâå-

ðõí³ ãîëîâíîãî äçåðêàëà (á³ëüøîãî ä³àìåòðà). Äî 1980 ð. îïòè÷í³ òåëåñêîïè

ç ä³àìåòðîì ãîëîâíîãî äçåðêàëà D â³ä äâîõ äî øåñòè ìåòð³â áóëè íàéïîòó-

æí³øèìè. Âèãîòîâëåííÿ òàêèõ äçåðêàë áóëî âêðàé ñêëàäíîþ ñïðàâîþ, îñê³-

ëüêè îïòè÷í³ ñïîñòåðåæåííÿ ïîòðåáóþòü äóæå âèñîêî¿ ÿêîñò³ îáðîáêè ðî-

áî÷î¿ ïîâåðõí³ äçåðêàëà. Òîìó ê³ëüê³ñòü âåëèêèõ òåëåñêîï³â áóëà íåâåëèêîþ.

Ïîáóäîâà òåëåñêîï³â íàñòóïíîãî ïîêîë³ííÿ ñòàëà ìîæëèâîþ çàâäÿêè âäîñ-

êîíàëåííþ ìàòåð³àë³â ³ òåõíîëîã³é. Òåïåð òåëåñêîï³÷í³ äçåðêàëà âèãîòîâëÿ-

þòü íå ç³ ñêëà, à ç êâàðöó ³ ñ³òàëó. Ìàñà äçåðêàë ³ñòîòíî çìåíøèëàñÿ. ßêùî

ðàí³øå äëÿ çáåðåæåííÿ ì³öíîñò³ äçåðêàëà â³äíîøåííÿ éîãî ä³àìåòðà D äî

òîâùèíè d ïîâèííî áóëî äîð³âíþâàòè 5–8, òî òåïåð, íàïðèêëàä, ïðè D = 2

ì äîñÿãàþòü òîâùèíè d = 7,5 ñì, à çàãàëîì D/d = 10–20.

Çàðàç ó ñâ³ò³ âæå íàë³÷óþòüñÿ äåñÿòêè òåëåñêîï³â ç D ≥ 2 ì. Ñåðåä íèõ îäè-

íàäöÿòü ìàþòü ä³àìåòð äçåðêàëà â³ä 8 äî 11 ì. Ê³ëüê³ñòü âåëèêèõ òåëåñêîï³â

áåçóìîâíî áóäå çðîñòàòè ó íàñòóïí³ ðîêè, ÿê áóäå çðîñòàòè ä³àìåòð ãîëîâíîãî

äçåðêàëà. Âæå º ïðîåêòè ïîáóäîâè îïòè÷íèõ òåëåñêîï³â ç D ≈ 20–100 ì. Äëÿ

òîãî, ùîá çìåíøèòè âèòðàòè íà âèãîòîâëåííÿ âåëèêèõ òåëåñêîï³÷íèõ äçåðêàë,

¿õ ìîæíà çðîáèòè êîìá³íîâàíèìè. Äçåðêàëî òóò ñêëàäàºòüñÿ ç íåâåëèêèõ ôðàã-

ìåíò³â ãåêñàãîíàëüíî¿ ôîðìè, ï³ä³ãíàíèõ îäíå äî îäíîãî ³ ðîçòàøîâàíèõ ó

ôîðì³ áäæîëèíèõ ñîò³â. Íàïðèêëàä, òåëåñêîïè Êåê ² ³ Êåê ²² â îáñåðâàòîð³¿

Ìàóíà-Êåà (Ãàâàé¿) ìàþòü ãîëîâí³ äçåðêàëà ä³àìåòðîì 10 ì, àëå êîæíå ç íèõ

ñêëàäàºòüñÿ ç 36 ôðàãìåíò³â çãàäàíî¿ ôîðìè (ðèñ. 9.6).

Ï³ä ÷àñ ðîáîòè òåëåñêîï ïîâåðòàºòüñÿ, à ïðîñòîðîâà îð³ºíòàö³ÿ éîãî ãîëîâ-

íîãî äçåðêàëà áåçïåðåðâíî çì³íþºòüñÿ. Öå, â ñâîþ ÷åðãó, ñïðè÷èíÿº äåÿêó éîãî

âíóòð³øíþ äåôîðìàö³þ, ùî âïëèâàº íà ÿê³ñòü çîáðàæåííÿ îá’ºêòà. Òàêèé æå

åôåêò âèíèêàº ïðè çì³í³ òåìïåðàòóðíîãî ðåæèìó óïðîäîâæ ñïîñòåðåæåíü. Äëÿ

ïîäîëàííÿ öèõ ïðîáëåì âèêîðèñòîâóþòü àêòèâíó îïòèêó. Ñóòü ìåòîäó ïîëÿ-

Ð è ñ. 9.5. Ñõåìà ìåí³ñêîâî¿ ñèñòåìè Ìàêñóòîâà: S — ñôåðè÷íèé ìåí³ñê;

s — îïóêëå äçåðêàëî

ЧастинаIV.Основитеоретичноїтапратичноїастрофізии