Оптические и инфракрасные телескопы
Оптические и инфракрасные телескопы собирают и фокусируют видимый и ближний/средний инфракрасный свет, определяя светосилу, угловое разрешение и поле зрения, которые регулируют то, что астрономы могут наблюдать.
Definition
Оптический или инфракрасный телескоп — это прибор, который использует линзы или зеркала для сбора электромагнитного излучения в диапазоне примерно от 0,3 до 30 микрон и фокусирует его для получения изображения, дисперсии или фотометрических измерений.
Scope
Эта область охватывает оптические конфигурации отражающих и преломляющих телескопов, производство и поддержку больших первичных зеркал, особые требования инфракрасных наблюдений, включая тепловой фон и охлаждение детекторов, а также механические монтировки и приводы, которые наводят и отслеживают телескопы, компенсируя вращение Земли.
Sub-topics
Core questions
- Что определяет светосилу и угловое разрешение телескопа?
- Как изготавливаются большие, точные зеркала и как они сохраняют форму под действием гравитации и температурных изменений?
- Что отличает инфракрасные наблюдения от наблюдений в видимом свете?
- Как телескопы точно наводятся и отслеживаются по небу?
Key theories
- Апертура, разрешение и дифракционный предел
- Площадь сбора света пропорциональна квадрату диаметра апертуры, в то время как угловое разрешение, ограниченное дифракцией, обратно пропорционально диаметру, поэтому более крупные телескопы видят как более слабые, так и более мелкие детали.
- Оптические конфигурации телескопов-рефлекторов
- Конструкции, такие как Кассегрен, Ричи-Кретьен и Грегори, располагают первичное и вторичное зеркала для контроля аберраций, таких как кома и астигматизм, в пределах полезного поля зрения.
- Активная поддержка больших зеркал
- Большие современные первичные зеркала являются тонкими или сегментированными и поддерживаются в форме с помощью управляемых компьютером актуаторов, которые компенсируют гравитационные и тепловые деформации при движении телескопа.
Clinical relevance
Оптические и инфракрасные телескопы лежат в основе почти каждой отрасли наблюдательной астрономии, от обзоров далеких галактик до характеристики экзопланет; достижения в технологии зеркал и инфракрасной аппаратуре напрямую расширяют диапазон доступных для исследований яркостей и длин волн.
History
Рефрактор Галилея открыл телескопическую астрономию в 1609 году, а рефлектор Ньютона решил проблему хроматической аберрации. Двадцатый век принес все более крупные стеклянные зеркала, кульминацией которых стал 5-метровый телескоп Хейла, после чего технология сегментированных и тонкоменисковых зеркал и активная поддержка позволили создать нынешнее поколение 8-10-метровых телескопов и строящиеся в настоящее время чрезвычайно большие телескопы.
Key figures
- Isaac Newton
- George Willis Ritchey
- Henri Chretien
- Roger Angel
Related topics
Seminal works
- kitchin2013
- schroeder2000
- bely2003
Frequently asked questions
- Почему почти все крупные современные телескопы являются рефлекторами, а не рефракторами?
- Большие линзы прогибаются под собственным весом, страдают хроматической аберрацией и могут поддерживаться только по краям, тогда как зеркала могут поддерживаться по всей задней поверхности и одинаково хорошо отражают все длины волн. Эти практические ограничения фактически ограничивают размер рефракторов примерно одним метром, поэтому все крупные телескопы используют зеркала.
- Почему многие инфракрасные телескопы располагаются на высоких, сухих горах или летают над атмосферой?
- Водяной пар и теплая атмосфера сильно поглощают и излучают в инфракрасном диапазоне, заглушая слабые сигналы. Высокие сухие места, воздушные платформы и космические телескопы уменьшают этот фон, а инфракрасные приборы также охлаждаются, чтобы собственное тепло телескопа не подавляло наблюдение.