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

Подождите немного. Документ загружается.

191

ãàº â òîìó, ùîá çà äîïîìîãîþ ïîòóæíîãî êîìï’þòåðà ³ ñèñòåìè ç’ºäíàíèõ ç íèì

äàò÷èê³â, êîíòðîëþâàòè ðîçïîä³ë íàâàíòàæåííÿ íà çâîðîòí³é ïîâåðõí³ ãîëî-

âíîãî äçåðêàëà. Ïðè â³äõèëåíí³ ôîðìè äçåðêàëà â³ä ïðàâèëüíî¿ ïàðàáîë³÷íî¿

(àáî ñôåðè÷íî¿), ñïåö³àëüí³ ïðèñòðî¿ ëîêàëüíîãî ðîçâàíòàæåííÿ ãîëîâíîãî äçå-

ðêàëà — òàê çâàí³ àêòóàòîðè — ìèòòºâî êîðèãóþòü éîãî ôîðìó.

²íøà ïðîáëåìà, ÿêà ïîã³ðøóº ÿê³ñòü íàçåìíèõ îïòè÷íèõ ñïîñòåðåæåíü

— öå ìåðåõò³ííÿ çåìíî¿ àòìîñôåðè. Àäæå òóðáóëåíòíèé ðóõ ïîâ³òðÿ ñóïðî-

âîäæóºòüñÿ áåçïåðåðâíèìè ëîêàëüíèìè êîëèâàííÿìè êîåô³ö³ºíòà çàëîì-

ëåííÿ, à öå ñïðè÷èíÿº ñòîõàñòè÷íó çì³íó íàïðÿìó ðîçïîâñþäæåííÿ õâè-

ëüîâîãî ôðîíòó. ßê íàñë³äîê, çîáðàæåííÿ îá’ºêòà ó ôîêóñ³ ñòàº íå÷³òêèì.

Äëÿ óñóíåííÿ öüîãî íåäîë³êó çàñòîñîâóþòü àäàïòèâíó îïòèêó: çàâäÿêè êîì-

ï’þòåðíîìó êîíòðîëþ ç ÷àñòîòîþ ó ñîòí³ ðàç³â çà ñåêóíäó çì³íþºòüñÿ â³ä-

ïîâ³äíèì ÷èíîì ôîðìà ãîëîâíîãî àáî äîïîì³æíîãî äçåðêàëà, ùî ³ êîìïåí-

ñóº ìåðåõò³ííÿ àòìîñôåðè. Íà ðèñ. 9.7 ïîêàçàíî, ÿê â³äð³çíÿþòüñÿ ì³æ

Ð è ñ. 9.6. Ñõåìàòè÷íå çîáðàæåííÿ êîìá³íîâàíîãî äçåðêàëà îäíîãî ³ç

òåëåñêîï³â Êåê

Ð è ñ. 9.7. Çí³ìîê Ñàòóðíà ³ç Çåìë³: a — ç àäàïòèâíîþ îïòèêîþ,

á — çðîáëåíèé òðàäèö³éíèì ñïîñîáîì

Розділ9.Телесопи

192

ñîáîþ äâà çîáðàæåííÿ Ñàòóðíà, îòðèìàí³ çâè÷àéíèì çàñîáîì, à òàêîæ çà

äîïîìîãîþ àäàïòèâíî¿ îïòèêè.

9.3. Ñîíÿ÷í³ òåëåñêîïè

Âåëèêà ÿñêðàâ³ñòü Ñîíöÿ äàº çìîãó áóäóâàòè äîâãîôîêóñí³ òåëåñêîïè, ÿê³

äàþòü éîãî çîáðàæåííÿ ä³àìåòðîì 50 ñì ³ íàâ³òü ïîíàä 1 ì. Öå ïîòð³áíî äëÿ

äîñë³äæåííÿ ïîâåðõí³ Ñîíöÿ, ¿¿ îêðåìèõ äåòàëåé. Òîìó çà êîíñòðóêòèâíèì

âèð³øåííÿì ñîíÿ÷í³ òåëåñêîïè ³ñòîòíî â³äð³çíÿþòüñÿ â³ä çîðÿíèõ.

Âàæëèâîþ âèìîãîþ òóò º òå, ùîá çîáðàæåííÿ Ñîíöÿ ïðè ðóñ³ îïòè÷íî¿

ñèñòåìè òåëåñêîïà çàëèøàëîñÿ íåðóõîìèì. Öå äîñÿãàºòüñÿ çà äîïîìîãîþ

öåëîñòàòà, ÿêèé ñêëàäàºòüñÿ ç äâîõ ïëîñêèõ äçåðêàë — öåëîñòàòíîãî ³ äî-

äàòêîâîãî (ðèñ. 9.8). Öåëîñòàòíå äçåðêàëî îáåðòàºòüñÿ íàâêîëî ïîëÿðíî¿ îñ³

ç êóòîâîþ øâèäê³ñòþ îäèí îáåðò çà 48 ãîä. Çàâäÿêè öüîìó â³äáèòèé íèì

ïðîì³íü ñâ³òëà çáåð³ãàº ñâ³é íàïðÿì ó ïðîñòîð³. Äîäàòêîâå äçåðêàëî ñïðÿ-

ìîâóº öåé ïðîì³íü ó âëàñíå òåëåñêîï — îá’ºêòèâ àáî äçåðêàëî, ÿêå âñòàíîâ-

ëåíî íåðóõîìî.

Ñîíÿ÷í³ òåëåñêîïè áóâàþòü ãîðèçîíòàëüí³ ³ âåðòèêàëüí³. Ãîðèçîíòà-

ëüí³ ñîíÿ÷í³ òåëåñêîïè áóäóâàòè ëåãøå. Îäíàê òàêó ñèñòåìó ìîæíà âè-

êîðèñòàòè íà âèñîêèõ øèðîòàõ, äå óïðîäîâæ äíÿ ãðóíò ïðîãð³âàºòüñÿ

Ð è ñ. 9.8. Öåëîñòàò ñîíÿ÷íîãî òåëåñêîïà

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

193

ìàëî, ³ ñïîòâîðåííÿ çîáðàæåííÿ êîíâåêòèâíèìè ïîòîêàìè ïîð³âíÿíî

íåçíà÷íå.

Îäèí ³ç íàéá³ëüøèõ áàøòîâèõ ñîíÿ÷íèõ òåëåñêîï³â º â íàóêîâî-äîñë³ä-

íèöüêîìó ³íñòèòóò³ «Êðèìñüêà àñòðîô³çè÷íà îáñåðâàòîð³ÿ». Òóò íà âåðõí³é

ïëîùàäö³, íà âèñîò³ 25 ì âñòàíîâëåíå öåëîñòàòíå äçåðêàëî ä³àìåòðîì 120

ñì ³ äîïîì³æíå äçåðêàëî ä³àìåòðîì 110 ñì. Ñîíÿ÷í³ ïðîìåí³, â³äáèò³ â³ä

äîäàòêîâîãî äçåðêàëà, ñïðÿìîâóþòüñÿ ÷åðåç òðóáó âíèç â îïòè÷íó ñèñòåìó.

Ãîëîâíå äçåðêàëî òåëåñêîïà òà äâà êàñåãðåí³âñüêèõ äçåðêàëà äàþòü çìîãó

îòðèìàòè ó ôîêàëüíèõ ïëîùèíàõ çîáðàæåííÿ Ñîíöÿ ä³àìåòðîì 48 àáî 70

ñì. Òåëåñêîï îñíàùåíèé ïðèéìàëüíèìè ïðèñòðîÿìè (ñïåêòðîãðàô, ìàãí³-

òîãðàô, ñïåêòðîãåë³îãðàô òà ³í.), ÿê³ äàþòü çìîãó äåòàëüíî âèâ÷àòè îêðåì³

ä³ëÿíêè ñîíÿ÷íî¿ ïîâåðõí³, âèì³ðþâàòè ¿õí³ ìàãí³òí³ ïîëÿ, ÿñêðàâ³ñòü, ïðî-

ìåíåâ³ øâèäêîñò³ ðóõó ãàçó òîùî. Áàãàòî ïàðàìåòð³â òóò ðåºñòðóºòüñÿ îä-

íî÷àñíî.

Ïðîòå îòðèìàòè ³äåàëüíå çîáðàæåííÿ Ñîíöÿ ç ïîâåðõí³ Çåìë³ íå ìîæ-

íà. Òîìó çàðàç ñîíÿ÷í³ òåëåñêîïè ï³äí³ìàþòü ó âåðõí³ øàðè çåìíî¿ àòìîñ-

ôåðè àáî æ âèíîñÿòü çà ¿¿ ìåæ³, çîêðåìà çà äîïîìîãîþ ñòðàòîñòàò³â àáî îð-

á³òàëüíèõ êîñì³÷íèõ îáñåðâàòîð³é.

Ðàí³øå ñîíÿ÷íó êîðîíó ìîæíà áóëî ïîáà÷èòè ëèøå ï³ä ÷àñ ïîâíîãî ñî-

íÿ÷íîãî çàòåìíåííÿ. Ó íàø ÷àñ ¿¿ ñïîñòåð³ãàþòü òàêîæ çà äîïîìîãîþ ïîçà-

çàòåìíþâàíèõ êîðîíîãðàô³â. Ùîá îòðèìàòè çîáðàæåííÿ êîðîíè, ó ôîêóñ³

îäíîë³íçîâîãî îá’ºêòèâà âñòàíîâëþþòü «øòó÷íèé ì³ñÿöü» — êðóãëèé äèñê,

ä³àìåòð ÿêîãî äåùî ïåðåâèùóº ðîçì³ð çîáðàæåííÿ Ñîíöÿ. Ñòâîðþâàíå öèì

äèñêîì øòó÷íå ñîíÿ÷íå çàòåìíåííÿ ôîòîãðàôóþòü ñïåö³àëüíîþ êàìåðîþ.

Äëÿ ðåãóëÿðíèõ ñïîñòåðåæåíü çà Ñîíöåì òà âèâ÷åííÿ ïðîöåñ³â, ùî â³ä-

áóâàþòüñÿ íà éîãî ïîâåðõí³, âèêîðèñòîâóþòü ôîòîãåë³îãðàôè ³ õðîìîñôåðí³

òåëåñêîïè. Ö³ äðóã³ îñíàùåí³ ñïåö³àëüíèìè âóçüêîñìóãîâèìè ñâ³òëîô³ëüò-

ðàìè, â ÿêèõ øèðèíà ñìóãè ïðîïóñêàííÿ íå ïåðåâèùóº 0,5 Å. Ñàìå òàê,

íàïðèêëàä, íà äîâæèíàõ õâèë³ ë³í³³ Hα âèâ÷àþòü àêòèâí³ ïðîöåñè, çîêðå-

ìà ñîíÿ÷í³ ñïàëàõè, ùî òðàïëÿþòüñÿ ó âåðõí³õ øàðàõ ñîíÿ÷íî¿ àòìîñôåðè.

9.4. Ðàä³îòåëåñêîïè ³ ðàä³î³íòåðôåðîìåòðè

×åðåç àòìîñôåðó Çåìë³ äî ¿¿ ïîâåðõí³ äîõîäÿòü õâèë³ ðàä³îä³àïàçîíó ç

äîâæèíîþ â³ä 1 äî 4 ìì ³ â³ä 8 ìì äî 20 ì. Óâåñü öåé ³íòåðâàë äîâæèí

õâèëü ïðèéíÿòî ä³ëèòè íà ø³ñòü ä³àïàçîí³â: äåêàìåòðîâèé (λ > 10 ì),

ìåòðîâèé (1 ì < λ < 10 ì), äåöèìåòðîâèé (10 ñì < λ < 1ì), ñàíòèìåòðî-

âèé (1 ñì < λ < 10ñì), ì³ë³ìåòðîâèé (1 ìì < λ < 1ñì) ³ ñóáì³ë³ìåòðîâèé

(λ < 1 ìì). Êîñì³÷íå ðàä³îâèïðîì³íþâàííÿ ðåºñòðóþòü çà äîïîìîãîþ ðà-

ä³îòåëåñêîï³â, ùî ³ñòîòíî â³äð³çíÿþòüñÿ ì³æ ñîáîþ çàëåæíî â³ä òîãî, â

ÿêèõ ä³àïàçîíàõ ¿õ âèêîðèñòîâóþòü.

Розділ9.Телесопи

194

Ñêëàäîâèìè ÷àñòèíàìè ðàä³îòåëåñêîïà º àíòåíà, ô³äåðíà ë³í³ÿ (åëåêòðè÷-

íà ë³í³ÿ, ïî ÿê³é ïåðåäàºòüñÿ åíåðã³ÿ), ðàä³îïðèéìà÷ òà ðåºñòðàòîð. Çàëåæíî

â³ä âèð³øóâàíèõ ïðîáëåì ó ðàä³îàñòðîíîì³¿ âèêîðèñòîâóþòü ð³çí³ òèïè àí-

òåí: äèïîëüí³ àíòåíè, ïàðàáîë³÷í³ ðåôëåêòîðè, ðóïîðè, ñï³ðàë³ òîùî.

Íàéïðîñò³øèì ïðèêëàäîì äèïîëüíî¿ àíòåíè º äâà ìåòàëåâ³ ñòðèæí³, çà-

ãàëüíà äîâæèíà ÿêèõ äîð³âíþº ïîëîâèí³ äîâæèíè λ ðåºñòðîâàíî¿ õâèë³.

Ïîòðàïëÿþ÷è íà àíòåíó, åëåêòðîìàãí³òíà õâèëÿ çáóäæóº â í³é çì³ííèé

ñòðóì, ÿêèé ïî ô³äåðí³é ë³í³¿ ïåðåäàºòüñÿ ó ïðèéìà÷. ×óòëèâ³ñòü àíòåíè

³ñòîòíî çàëåæèòü â³ä ¿¿ îð³ºíòàö³¿ â³äíîñíî ôðîíòó ïàäàþ÷î¿ õâèë³. Ãðàô³÷-

íå çîáðàæåííÿ ö³º¿ çàëåæíîñò³ íàçèâàºòüñÿ ä³àãðàìîþ íàïðàâëåííîñò³ àí-

òåíè (ðèñ. 9.9). Íàïðèêëàä, ÿêùî äèïîëü âñòàíîâëåíî âåðòèêàëüíî, òî

ïîòóæí³ñòü ñèãíàëó áóäå íàéá³ëüøîþ òîä³, êîëè äæåðåëî ïåðåáóâàº á³ëÿ ãî-

ðèçîíòó (ϕ = 0°). ßêùî æ êóò ϕ ì³æ ïåðïåíäèêóëÿðîì äî îñ³ àíòåíè ³ íà-

ïðÿìîì ïîøèðåííÿ õâèë³ 45°, òî ïîòóæí³ñòü ïðèéíÿòîãî ñèãíàëó óäâ³÷³ ìå-

íøà, à ïðè ϕ = 90° — äîð³âíþº íóëþ. Îäíàê ³íòåíñèâí³ñòü çàðåºñòðîâàíîãî

ñèãíàëó íå çàëåæèòü â³ä àçèìóòà äæåðåëà.

Çâè÷àéíî âèêîðèñòîâóþòü íå îäèí, à äåê³ëüêà äèïîë³â, ðîçòàøîâàíèõ

â îäí³é ïëîùèí³ íà â³äñòàí³ λ/2 îäèí â³ä îäíîãî. Äèïîë³ ïîºäíóþòü ç

ïðèéìà÷åì òàê, ùîá êîëèâàííÿ ñòðóìó, ÿêèé òóäè íàäõîäèòü â³ä êîæíîãî

ç íèõ, ìàëè îäíó ³ òó æ ôàçó. Òàêà ñèíôàçíà àíòåíà, ÿê ³ äçåðêàëî òåëå-

ñêîïà, çáèðàº ó ïðèéìà÷³ âñþ åíåðã³þ, ùî íà íå¿ ïîòðàïëÿº. Ñèíôàçíà áà-

ãàòîäèïîëüíà àíòåíà íàé÷óòëèâ³øà äî âèïðîì³íþâàííÿ, ÿêå ïàäàº ïåðïå-

íäèêóëÿðíî äî ïëîùèíè ðîçòàøóâàííÿ äèïîë³â. Ä³àãðàìà, ùî ïîêàçóº çà-

ëåæí³ñòü çàðåºñòðîâàíî¿ ïîòóæíîñò³ â³ä êóòà ϕ, — ä³àãðàìà íàïðàâëåííîñò³

— äëÿ áàãàòîäèïîëüíî¿ àíòåíè ìàº ôîðìó ïåëþñòêè, ùî çâåòüñÿ ãîëîâíîþ,

çáîêó â³ä íå¿ º ùå íåâåëè÷ê³ áîêîâ³ ïåëþñòêè, ïîÿâà ÿêèõ çóìîâëåíà äè-

ôðàêö³ºþ ðàä³îõâèëü. ßêùî ñèíôàçíà àíòåíà ñêëàäàºòüñÿ ç N äèïîë³â, òî

Ð è ñ. 9.9. Ï³âõâèëüîâèé äèïîëü ³ éîãî ä³àãðàìà íàïðÿìëåíîñò³

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

195

øèðèíà ãîëîâíî¿ ïåëþñòêè ó íàïðÿì³, ïåðïåíäèêóëÿðíîìó äî îñåé äèïî-

ë³â, ϕ

≈ 120°/N. Öåé êóò âèçíà÷àº ðîçä³ëüíó çäàòí³ñòü ðàä³îòåëåñêîïà: äâà

òî÷êîâ³ îá’ºêòè íà íåá³ ìîæíà ðîçð³çíèòè ëèøå ó âèïàäêó, ÿêùî êóòîâà

â³äñòàíü ì³æ íèìè á³ëüøà â³ä ϕ

Ïàðàáîë³÷íà àíòåíà (ðèñ. 9.10) çáèðàº ó ôîêóñ³ âèïðîì³íþâàííÿ óñ³õ äîâ-

æèí õâèëü ðàä³îä³àïàçîíó. Ïðèíöèï ä³¿ òàêî¿ àíòåíè òàêèé ñàìèé, ùî ³ â

ãîëîâíîãî äçåðêàëà îïòè÷íîãî òåëåñêîïà. Ó ôîêóñ³ àíòåíè (ïðÿìîìó ÷è êàñ-

ñåãðåí³âñüêîìó) âñòàíîâëåíèé îïðîì³íþâà÷ — ï³âõâèëüîâèé äèïîëü àáî ðó-

ïîð, ÿêèé ³ ïðèéìàº âèïðîì³íþâàííÿ ïåâíî¿ äîâæèíè õâèë³, â³äáèòå àíòå-

íîþ. Ùîá çàðåºñòðóâàòè âèïðîì³íþâàííÿ ³íøî¿ äîâæèíè õâèë³, äîñèòü çà-

ì³íèòè öåé îïðîì³íþâà÷. Ðîçä³ëüíà çäàòí³ñòü ïàðàáîë³÷íîãî ðàä³îòåëåñêîïà

õàðàêòåðèçóºòüñÿ êóòîì:

≈ λ/D ðàä³àí ≈ 57,3° λ/D. (9.8)

×èì á³ëüøèé ä³àìåòð ïàðàáîë³÷íî¿ àíòåíè ðàä³îòåëåñêîïà, òèì êðàùà éîãî

ðîçä³ëüíà çäàòí³ñòü. Òîìó ñó÷àñí³ ðàä³îòåëåñêîïè ìàþòü ä³àìåòð àíòåíè,

ÿêèé ïåðåâèùóº 25 ì.

Íàïðèêëàä, ïðè D = 60 ì ³ λ = 1 ì ðîçä³ëüíà çäàòí³ñòü ðàä³îòåëåñêîïà

≈ 1°. Ïðèáëèçíî ç òàêîþ æ òî÷í³ñòþ áóäóòü âèçíà÷åí³ êîîðäèíàòè ðàä³î-

äæåðåëà.

Ðîçä³ëüíà çäàòí³ñòü ³ñòîòíî ï³äâèùóºòüñÿ ïðè çàñòîñóâàíí³ ðàä³î³íòåð-

ôåðîìåòð³â (ðèñ. 9.11). Ôàêòè÷íî ðàä³î³íòåðôåðîìåòðîì º âæå çãàäàíà ñèí-

ôàçíà àíòåíà, áî ïðè çíà÷í³é ê³ëüêîñò³ äèïîë³â ðîçä³ëüíà çäàòí³ñòü óçäîâæ

äîâæèíè àíòåíè ìîæå áóòè ÿê çàâãîäíî âèñîêîþ (òîáòî êóò ϕ

ìîæå áóòè

Ð è ñ. 9.10. Ïàðàáîë³÷íà àíòåíà

Розділ9.Телесопи

196

äóæå ìàëèé). Íå îáîâ’ÿçêîâî âêëþ÷àòè óñ³ N àíòåí. Äîñòàòíüî âçÿòè äâà

äèïîë³ àáî äçåðêàëà, â³ääàëèòè ¿õ íà â³äñòàíü à ³ ç’ºäíàòè ç ïðèéìà÷åì ô³-

äåðíèìè ë³í³ÿìè îäíàêîâî¿ äîâæèíè. Òàêèé òèï ðàä³îòåëåñêîïà íàçèâàºòüñÿ

äâîõàíòåííèì àáî äâîïðîìåíåâèì ³íòåðôåðîìåòðîì.

Ïðèíöèï ðîáîòè ³íòåðôåðîìåòðà â³äîìèé. ßêùî ðàä³îäæåðåëî ïåðåáó-

âàº íà êóòîâ³é â³äñòàí³ ϕ â³ä îñ³ ³íñòðóìåíòà, òî âèíèêàº ð³çíèöÿ õîäó ïðî-

ìåí³â d = asinϕ. Îñê³ëüêè ïðè âåëèêèõ â³äñòàíÿõ à (áàç³ ³íòåðôåðîìåòðà)

ð³çíèöÿ õîäó d = λ/2 äîñÿãàºòüñÿ âæå ïðè äóæå ìàëèõ êóòàõ ϕ, òî ìîæíà

ïðèéíÿòè, ùî sinϕ≈ϕ ³ d = aϕ. Îòæå, ïðè ϕ = λ/2a (ðàä³àí) ð³çíèöÿ ôàç

äîð³âíþâàòèìå λ/2. Òóò ñòðóìè â³ä îáîõ àíòåí áóäóòü ó ïðîòèôàç³, ³ âíà-

ñë³äîê ³íòåðôåðåíö³¿ ³íòåíñèâí³ñòü ñóìàðíîãî ñèãíàëó ñòàíîâèòèìå íóëü.

Ïðè ϕ, ùî äîð³âíþº àáî êðàòíå λ/a, ôàçè ñòðóì³â çá³ãàþòüñÿ. Òîìó ä³àã-

ðàìà íàïðàâëåííîñò³ ³íòåðôåðîìåòðà ñêëàäàºòüñÿ ç âóçüêèõ ïåëþñòîê øè-

ðèíîþ ϕ

= λ/a.

Ïðè ìàëèõ áàçàõ ÿê ô³äåðíó ë³í³þ âèêîðèñòîâóþòü êîàêñ³àëüíèé àáî

æ åêðàíîâàíèé äâîïðîâ³äíèé êàáåëü. Äëÿ ïåðåäà÷³ åíåðã³¿ õâèëü, êîðîò-

øèõ â³ä 10 ñì, çàñòîñîâóþòü õâèëåâîäè. ßêùî æ áàçà ³íòåðôåðîìåòðà

ñÿãàº äåê³ëüêîõ äåñÿòê³â ê³ëîìåòð³â, òî çàñòîñîâóþòü ðàä³îðåëåéí³ ë³-

í³¿. Ó íàø ÷àñ äëÿ âèâ÷åííÿ Âñåñâ³òó òà éîãî îêðåìèõ îá’ºêò³â âèêî-

ðèñòîâóþòü ìåòîäè ðàä³î³íòåðôåðîìåòð³¿ ç íàääîâãîþ áàçîþ. Ïðè öüî-

ìó ñèãíàëè â³ä êîæíî¿ ç àíòåí, ðîçòàøîâàíèõ íà ïðîòèëåæíèõ òî÷êàõ

Çåìë³, çàïèñóþòü â åëåêòðîííîìó ôîðìàò³, à çãîäîì ¿õ ç³ñòàâëÿþòü çà

äîïîìîãîþ ñïåö³àëüíîãî êîðåëÿòîðà. Òàê äîñÿãàþòü ðîçä³ëüíî¿ çäàòíî-

ñò³ äî 0,0001", ùî íàáàãàòî ïåðåâèùóº ñó÷àñí³ ìîæëèâîñò³ îïòè÷íî¿ àñ-

òðîíîì³¿.

Ð è ñ. 9.11. Ñõåìà äâîõàíòåííîãî ðàä³î³íòåðôåðîìåòðà

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

197

Ç 1957 ð. íàéá³ëüøèì ïàðàáîë³÷íèì ðåôëåêòîðîì áóâ ðàä³îòåëåñêîï îá-

ñåðâàòîð³¿ Äæîäðåëë Áåíê (Àíãë³ÿ). Éîãî äçåðêàëî ìàº ä³àìåòð 76 ì ³ ìàñó

750 ò. Ñüîãîäí³ âæå º ðóõîì³ äçåðêàëà ä³àìåòðîì 100 ì (íàïðèêëàä, ðàä³î-

òåëåñêîï â îáñåðâàòîð³¿ Ãð³í Áåíê, (ðèñ. 9.12), à íàéá³ëüøà ç ïàðàáîë³÷íèõ

àíòåí — íåðóõîìèé òåëåñêîï, âñòàíîâëåíèé â Àðåñ³áî ó êðàòåð³ çãàñëîãî

âóëêàíà íà îñòðîâ³ Ïóåðòî-Ð³êî (ä³àìåòð äçåðêàëà — 305 ì).

Çðîçóì³ëî, ùî ÷èì á³ëüøà â³äñòàíü ì³æ òåëåñêîïàìè, ÿê³ ïîºäíàí³ ºäèíîþ

êîìï’þòåðíîþ ìåðåæåþ, òèì ÷³òê³øèì º ðàä³îçîáðàæåííÿ äîñë³äæóâàíîãî äæå-

ðåëà. Ïðèêëàäîì åôåêòèâíîãî ³íòåðôåðîìåòðà º ñèñòåìà ç 27 ïàðàáîë³÷íèõ àí-

òåí â Íüþ-Ìåêñèêî — VLA (Very Large Array). Ä³àìåòð êîæíî¿ àíòåíè 25 ì, à ðîç-

ì³ð óñ³º¿ ñèñòåìè äîñÿãàº 30 êì. Ðîçä³ëüíà çäàòí³ñòü öüîãî ³íòåðôåðîìåòðà — 0,1".

Íàáàãàòî êðàùó ðîçä³ëüíó çäàòí³ñòü ìàº ñèñòåìà VLBI (Very Long Baseline

Interferometry), ÿêà ïîºäíóº ì³æ ñîáîþ äåñÿòü ðàä³îòåëåñêîï³â ç ä³àìåòðîì

àíòåíè 25 ì, êîæíèé ç ÿêèõ çíàõîäèòüñÿ íà â³äñòàí³ â òèñÿ÷³ ê³ëîìåòð³â, ùî

³ çàáåçïå÷óº ñïîñòåðåæåííÿ ðàä³îäæåðåë ç ðîçä³ëüíîþ çäàòí³ñòþ α = 0,0001",

à öå ìàéæå â 100 ðàç³â ïåðåâèùóº çíà÷åííÿ ðîçä³ëüíî¿ çäàòíîñò³ ïîòóæíèõ

îïòè÷íèõ òåëåñêîï³â. Àëå íàâ³òü öå çíà÷åííÿ íå º ãðàíè÷íèì. Òàê, êîñì³÷-

íèé ðàä³îòåëåñêîï íà ÿïîíñüê³é ñòàíö³¿ HALCA, âèâåäåíèé íà íàâêîëîçåì-

íó îðá³òó â 1997 ð., ìàº áàçó 56 000 êì ³ äîçâîëÿº äîñÿãíóòè ùå âèùî¿ ðîç-

ä³ëüíî¿ çäàòíîñò³, í³æ VLBI.

Â Óêðà¿í³ º äâà äîñèòü âåëèêèõ ïàðàáîë³÷íèõ ðàä³îòåëåñêîïè — ÐÒ-22

(D = 22 ì), ÿêèé çíàõîäèòüñÿ ïîáëèçó Ñ³ìå¿çà, ³ ðàä³îòåëåñêîï ç D = 70 ì,

âñòàíîâëåíèé íåäàëåêî â³ä ªâïàòîð³¿.

Ð è ñ. 9.12. Ðàä³îòåëåñêîï îáñåðâàòîð³¿ Ãð³í Áåíê

Розділ9.Телесопи

198

9.5. Òåëåñêîïè ²×-, ÓÔ- òà Õ-ä³àïàçîíó

Ó íàø ÷àñ ðåºñòðóþòü ³ âèâ÷àþòü âèïðîì³íþâàííÿ óñ³õ ÷àñòîò, çîêðåìà

â ³íôðà÷åðâîíîìó (²×), óëüòðàô³îëåòîâîìó (ÓÔ) òà ðåíòãåí³âñüêîìó (Õ) ä³à-

ïàçîíàõ. Äëÿ êîæíîãî âèïàäêó ðîçðîáëåí³ ïåâí³ òèïè òåëåñêîï³â òà ìåòîäè

ðåºñòðàö³¿.

²íôðà÷åðâîíà àñòðîíîì³ÿ. ²íòåðâàë õâèëü â³ä 7500 Å äî 1 ìì íàçèâàºòüñÿ

³íôðà÷åðâîíîþ ÷àñòèíîþ ñïåêòðà. Â³í ïîä³ëÿºòüñÿ íà ÷îòèðè îêðåì³ ä³ëÿ-

íêè: áëèçüêà (0,75–1,50 ìêì), ñåðåäíÿ (1,5–20,0 ìêì), äàëåêà (20–300 ìêì)

³ äóæå äàëåêà (300–1000 ìêì). Îñòàííþ ùå íàçèâàþòü ñóáì³ë³ìåòðîâîþ ä³-

ëÿíêîþ ñïåêòðà ³ âèâ÷àþòü òàêîæ çà äîïîìîãîþ ðàä³îàñòðîíîì³÷íèõ ïðè-

ëàä³â (äèâ. ï³äðîçä³ë 9.4).

Ïðè äîñë³äæåííÿõ ó áëèçüê³é ³ ñåðåäí³é ³íôðà÷åðâîíèõ ä³ëÿíêàõ âèêî-

ðèñòîâóþòü çâè÷àéí³ òåëåñêîï³÷í³ ñèñòåìè — ðåôðàêòîðè ³ ðåôëåêòîðè.

Ïðîòå îá’ºêòèâè âèãîòîâëÿþòü ç³ ñïåö³àëüíèõ ñîðò³â ñêëà, ÿê³ º äîñòàòíüî

ïðîçîðèìè äëÿ ²×-âèïðîì³íþâàííÿ.

Îñê³ëüêè çåìíà àòìîñôåðà ³ñòîòíî ïîãëèíàº ³íôðà÷åðâîíå âèïðîì³íþ-

âàííÿ (òóò º óñüîãî ø³ñòü ä³ëÿíîê, äå ïðîçîð³ñòü äîñÿãàº 70–80%), òî äëÿ

ñïîñòåðåæåíü, çîêðåìà â ä³àïàçîíàõ ç λ > 13 ìêì, ³íñòðóìåíòè ï³ä³éìàþòü

ó âåðõí³ øàðè àòìîñôåðè çà äîïîìîãîþ áàëîí³â àáî âèâîäÿòü çà ¿¿ ìåæ³ ðà-

êåòíî-êîñì³÷íîþ òåõí³êîþ. Òðóäíîù³ òóò ùå é ó òîìó, ùî á³ëüø³ñòü ïðèé-

ìà÷³â ²×-âèïðîì³íþâàííÿ (äèâ. ðîçä³ë 10) ïðàöþº ïðè òåìïåðàòóð³ çð³äæå-

íîãî ãåë³þ (4,2 Ê). Öå º íåîáõ³äíèì äëÿ òîãî, ùîá òåïëîâå âèïðîì³íþâàí-

íÿ ìàòåð³àëó ñàìîãî ïðèéìà÷à íå çàâàæàëî ðåºñòðàö³¿ ñëàáêîãî ñèãíàëó â³ä

êîñì³÷íîãî ³íôðà÷åðâîíîãî äæåðåëà.

Ñüîãîäí³ ó ñâ³ò³ àêòèâíî ïðàöþþòü äåê³ëüêà âåëèêèõ íàçåìíèõ òåëåñêî-

ï³â, ÿê³ ñïåö³àëüíî áóëè ñïðîåêòîâàí³ äëÿ ²× ñïîñòåðåæåíü. Óñ³ âîíè âñòà-

íîâëåí³ âèñîêî â ãîðàõ, ùîá óíèêàòè ñèëüíîãî ïîãëèíàííÿ ²× âèïðîì³íþ-

âàííÿ âîäÿíîþ ïàðîþ, ÿêà º â ãóñòèõ ïðèçåìíèõ øàðàõ àòìîñôåðè. Ïðîòå

íàéêðàù³ ðåçóëüòàòè îäåðæóþòü, âñòàíîâëþþ÷è òåëåñêîïè çà ìåæàìè çåì-

íî¿ àòìîñôåðè. Ïåðøèé êîñì³÷íèé ²× òåëåñêîï (ä³àìåòð äçåðêàëà 57 ñì,

ñòàíö³ÿ IRAS), ðîçïî÷àâ ñâîþ ðîáîòó íà íàâêîëîçåìí³é îðá³ò³ â 1983 ð. Ïî-

÷èíàþ÷è ç 1995 ð., óïðîäîâæ äâîõ ðîê³â òàê³ ñïîñòåðåæåííÿ ïðîâîäèëè çà

äîïîìîãîþ ºâðîïåéñüêî¿ êîñì³÷íî¿ îáñåðâàòîð³¿ ISO çà äîïîìîãîþ òåëåñêî-

ïà ç ä³àìåòðîì äçåðêàëà 60 ñì.

Óëüòðàô³îëåòîâà àñòðîíîì³ÿ. Äëÿ ñïîñòåðåæåíü ó ñåðåäíüîìó òà áëèçüêî-

ìó óëüòðàô³îëåò³ (1200 Å ≤ λ ≤ 3900 Å) âèêîðèñòîâóþòü çâè÷àéí³ òåëåñêîïè

ç àëþì³í³éîâàíèìè äçåðêàëàìè, àëå òîìó, ùî ïðè çìåíøåíí³ äîâæèíè õâèë³

êîåô³ö³ºíò â³äáèâàííÿ àëþì³í³ºâîãî øàðó ð³çêî çìåíøóºòüñÿ, âèïðîì³íþ-

âàííÿ ç äîâæèíàìè õâèëü λ < 1600 Å ðåºñòðóþòüñÿ çà äîïîìîãîþ ë³÷èëüíè-

ê³â Ãåéãåðà-Ìþëëåðà. Äëÿ âèä³ëåííÿ îêðåìèõ ñïåêòðàëüíèõ ä³àïàçîí³â ïå-

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

199

ðåä ë³÷èëüíèêîì ôîòîí³â âñòàíîâëþþòü ñïåö³àëüíèé ô³ëüòð ç ôòîðèñòîãî

ë³ò³þ àáî ôòîðèñòîãî êàëüö³þ.

Äëÿ ñïîñòåðåæåíü â ÓÔ ä³àïàçîí³ íà äîâæèíàõ 100 Å ≤ λ ≤ 3000 Å òåëå-

ñêîï íåîáõ³äíî âèíîñèòè çà ìåæ³ àòìîñôåðè. Òàê, ó 1999 ð. êîñì³÷íà îáñå-

ðâàòîð³ÿ FUSE ðîçïî÷àëà îáñòåæåííÿ íåáà â ³íòåðâàë³ äîâæèí õâèëü 900–

1200 Å. À ïåðøèé êîñì³÷íèé óëüòðàô³îëåòîâèé òåëåñêîï âèâåäåíî íà îðá³-

òó ó 1962 ð.

Ç 1990 ð. ³ñíóº óí³âåðñàëüíèé ³íñòðóìåíò, çà äîïîìîãîþ ÿêîãî ïðîâîäÿòü

îïòè÷í³, ÓÔ ³ ²× ñïîñòåðåæåííÿ. Öå HST — êîñì³÷íèé òåëåñêîï Õàááëà, ä³à-

ìåòð äçåðêàëà 2.4 ì. Áîðòîâà ïðèéìàëüíà àïàðàòóðà çàáåçïå÷óº ïðîâåäåí-

íÿ ñïîñòåðåæåíü íà äîâæèíàõ õâèëü â³ä 1150 Å äî 1 ìì.

Ðåíòãåí³âñüêà àñòðîíîì³ÿ. Çîáðàæåííÿ ðåíòãåí³âñüêèõ äæåðåë ó ä³àïàçîí³

â³ä 120 Å äî 0,1 Å îòðèìóþòü çà äîïîìîãîþ êàìåðè-îáñêóðè àáî äçåðêàëü-

íîãî òåëåñêîïà ç êîâçíèìè ïðîìåíÿìè (ðèñ. 9.13), â ÿêîìó ïîãëèíàííÿ ðåíò-

ãåí³âñüêèõ ïðîìåí³â ìàòåð³àëîì äçåðêàëà ïîð³âíÿíî íåâåëèêå. Òàêèé òåëå-

ñêîï º ïîºäíàííÿì äâîõ äçåðêàë — ïàðàáîëî¿äà îáåðòàííÿ ³ ã³ïåðáîëî¿äà

îáåðòàííÿ. Ïðîì³íü â³äáèâàºòüñÿ â³ä ïåðøîãî äçåðêàëà ï³ä êóòîì óñüîãî

áëèçüêî 1° äî â³äáèâíî¿ ïîâåðõí³, ïîòðàïëÿº íà äðóãå äçåðêàëî, à ï³ñëÿ öüîãî

— ó ôîêàëüíó ïëîùèíó, äå ³ áóäóºòüñÿ çîáðàæåííÿ (íàïðèêëàä, Ñîíöÿ). Óñ³

æ ³íø³ ïðîìåí³, ùî ³äóòü áëèæ÷å äî ãîëîâíî¿ îñ³ äçåðêàëà, çàòðèìóþòüñÿ

ä³àôðàãìîþ (íåïðîçîðèì åêðàíîì).

Ð è ñ. 9.13. Ñõåìà êîìá³íîâàíîãî äçåðêàëà ðåíòãåí³âñüêîãî òåëåñêîïà-ðåô-

ëåêòîðà; L

³ L

— ãåîìåòðè÷í³ ðîçì³ðè ïàðàáîë³÷íî¿ ³ ã³ïåðáîë³÷íî¿ ÷àñòèí

äçåðêàëà â³äïîâ³äíî

Розділ9.Телесопи

200

Åôåêòèâíèì ïðèéìà÷åì ðåíòãåí³âñüêîãî âèïðîì³íþâàííÿ º òðóá÷àñòèé

êîë³ìàòîð. Òóò ïåðåä ë³÷èëüíèêîì ðåíòãåí³âñüêèõ êâàíò³â âñòàíîâëþþòü

áàòàðåþ òîíêèõ òðóáîê, ñò³íêè ÿêèõ â³ä³ãðàþòü ðîëü åêðàí³â, ùî îáìåæó-

þòü äîñë³äæóâàíó ä³ëÿíêó íåáà. ² ÿêùî äîâæèíà òðóáêè ó 57 ðàç³â á³ëüøà

â³ä ¿¿ ä³àìåòðà, òî êîë³ìàòîð âèä³ëÿº íà íåáåñí³é ñôåð³ ïîëå ðàä³óñîì 1°.

Ðåíòãåí³âñüêå âèïðîì³íþâàííÿ Ñîíöÿ òà ³íøèõ êîñì³÷íèõ îá’ºêò³â ³í-

òåíñèâíî âèâ÷àþòü, ïî÷èíàþ÷è ç 1970 ð., çà äîïîìîãîþ îäèíàäöÿòè êîñ-

ì³÷íèõ ðåíòãåí³âñüêèõ îáñåðâàòîð³é. Óïåðøå ðåíòãåí³âñüêå âèïðîì³íþâàí-

íÿ Ñîíöÿ çàðåºñòðîâàíî ó 1948 ð.

Ä³àïàçîí λ < 0,1 Å (åíåðã³ÿ êâàíò³â E > 0,12 ÌåÂ) — öàðèíà ãàììà-àñ-

òðîíîì³¿. Ðåºñòðàö³ÿ êîñì³÷íèõ ãàììà-êâàíò³â — äóæå ñêëàäíà ïðîáëåìà,

îñê³ëüêè äåòåêòîðè γ-êâàíò³â çäàòí³ òàêîæ ðåºñòðóâàòè ³ ïîòîêè çàðÿäæå-

íèõ ÷àñòèíîê — êîñì³÷íèõ ïðîìåí³â, ôîí ÿêèõ ó 10

ðàç³â ïåðåâèùóº ôîí

γ-âèïðîì³íþâàííÿ. Òóò âèêîðèñòîâóþòü òðè òèïè äåòåêòîð³â γ-âèïðîì³-

íþâàííÿ: ñöèíòèëÿö³éí³ ³ ÷åðåíê³âñüê³ ë³÷èëüíèêè, ÿäåðí³ åìóëüñ³¿ òà ³ñêðî-

â³ êàìåðè.

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