Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Κοσμάς Γαζέας

Transcript

1 Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Κοσμάς Γαζέας

2 Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή Οι φακοί ήταν γνωστοί από την αρχαιότητα Οι πρώτες χρήσεις των φακών ήταν για την ανάφλεξη υλικών Χρησιμοποιήθηκαν για να διορθώσουν την όραση (13 ος -16 ος αι. μ.χ.) Η κατασκευή του τηλεσκοπίου έγινε (μάλλον) το 1608 μ.χ. από τον Ολλανδό οπτικό Hans Lipperhey. O Galileo Galilei κατασκεύασε τους δικούς του φακούς και το πρώτο αστρονομικό τηλεσκόπιο το 1609 μ.χ.

3

4 Κεφάλαιο 2 Η συλλεκτική ικανότητα των τηλεσκοπίων πρίσμα

5 επαλληλία πρισμάτων

6 φακός

7

8 Απλός φακός (χρωματικό σφάλμα) μήκος κύματος απόσταση

9 Διπλός φακός (αχρωματικό σύστημα) μήκος κύματος απόσταση

10 Τριπλός φακός (αποχρωματικό σύστημα) μήκος κύματος απόσταση

11 Σύγκλιση του φωτός με κάτοπτρο μήκος κύματος απόσταση

12 Κωνικές τομές έλλειψη παραβολή υπερβολή

13 Κεφάλαιο 3 Κατηγορίες τηλεσκοπίων 1) Διοπτρικά (αντικειμενικός φακός) 2) Κατοπτρικά (πρωτεύον κάτοπτρο) 3) Καταδιοπτρικά (συνδυασμός των δύο πρώτων)

14 Διοπτρικά τηλεσκόπια απλό αχρωματικό αποχρωματικό

15 Κατοπτρικά τηλεσκόπια κύρια εστία Newton Gregory Coudé/Nasmyth επίπεδο επίπεδο κοίλο ελλειψοειδές κυρτό υπερβολοειδές κοίλο παραβολοειδές κοίλο παραβολοειδές κοίλο παραβολοειδές κοίλο παραβολοειδές Cassegrain κυρτό υπερβολοειδές κοίλο παραβολοειδές κυρτό σφαιρικό κοίλο ελλειψοειδές Ritchey Chrétien κυρτό υπερβολοειδές κοίλο υπερβολοειδές

16 Καταδιοπτρικά τηλεσκόπια Maksutov-Cassegrain Schmidt-Cassegrain διορθωτικός μηνίσκος Maksutov κυρτό ασφαιρικό κοίλο σφαιρικό διορθωτικός φακός Schmidt κυρτό ασφαιρικό κοίλο σφαιρικό

17 Ιδιάζουσες περιπτώσεις Οπτικοί συνδυασμοί

18 Ιδιάζουσες περιπτώσεις Υγρά κάτοπτρα

19 Ιδιάζουσες περιπτώσεις Ψηφιδωτά κάτοπτρα (τηλεσκόπια πολλαπλών κατόπτρων) Μοντέλο του κατόπτρου 10 m των τηλεσκοπίων Keck I και Keck II (Hawaii) Το πρώτο τηλεσκόπιο πολλαπλών κατόπτρων ΜΜΤ (USA)

20 Μοντέλο του κατόπτρου του τηλεσκοπίου JWST

21 Το μεγαλύτερο κάτοπτρο τηλεσκοπίου μέχρι το 2012 (ΗΕΤ και SALT). Οι διαστάσεις του είναι 11 x 9.8m.

22 Τεχνολογία τηλεσκοπίων Gemini 8.1 m LBT 8.4m

23 Τμήμα του σύνθετου κατόπτρου του JWST

24

25 Τα τέσσερα 8.2 m τηλεσκόπια του Very Large Telescope (VLT) στη Χιλή

26 Συγκριτικά μεγέθη οπτικών τηλεσκοπίων Γεροσταθοπούλειο Αστρονομικός Σταθμός Αστεροσκοπείο Χελμού Διαστημικά Τηλεσκόπια Πανεπιστημιακό Αστεροσκοπείο Κρυονερίου Κορινθίας Αρίσταρχος Hubble JWST 0.4 m 1.2 m 2.3 m 2.4 m 6.5 m Palomar BTA (Caucasus) 5 m 6 m

27 Το υπό κατασκευή Ε-ΕLT με το γιγάντιο σύνθετο κάτοπτρο διαμέτρου 39 m

28 Κεφάλαιο 4 Προσοφθάλμιοι φακοί 1) Huygens 2) Ramsden 3) Kellner 4) Orthoscopic 5) Plössl 6) Erfle 7) Barlow 8) Focal Reducer Huygens: Πολύ απλό σύστημα δύο απλών φακών με ενδιάμεσο διάφραγμα. Μέτριο οπτικό πεδίο. Ramsden: Πολύ απλό σύστημα δύο απλών φακών χωρίς ενδιάμεσο διάφραγμα. Μικρό οπτικό πεδίο και εσωτερικές ανακλάσεις. Kellner: Πολύ απλός φακός με αχρωματικό σύστημα και απλό φακό. Βελτίωση του Ramsden με μεγαλύτερο οπτικό πεδίο. Orthoscopic: Συνδυασμός ενός απλού φακού και ενός απλού ή διπλού συστήματος φακών. Μικρό οπτικό πεδίο, αλλά πολύ καλή ποιότητα ειδώλου. Plössl: Συμμετρικό σύστημα δύο αχρωματικών φακών. Σχετικά μεγάλο οπτικό πεδίο, αλλά μικρό διάφραγμα παρατήρησης. Erfle: Σύνθετο σύστημα αχρωματικών φακών με αποτέλεσμα ευρύ και καθαρό πεδίο (ευρυγώνιος φακός). Barlow: Αχρωματικό αποκλίνον σύστημα φακών. Χρησιμοποιείται για την αύξηση της εστιακής απόστασης των τηλεσκοπίων (μεγέθυνση). Focal Reducer: Αχρωματικό συγκλίνον σύστημα φακών. Χρησιμοποιείται για την μείωση της εστιακής απόστασης των τηλεσκοπίων (σμίκρυνση).

29

30 Κεφάλαιο 5 Στήριξη τηλεσκοπίων 1) Μεσημβρινή Τηλεσκόπια διαβάσεων 2) Αλταζιμουθιακή (alt-az) Dobson 3) Ισημερινή Γερμανικού τύπου (στήριξη σε ένα σημείο) Διχαλωτή Αγγλικού τύπου (στήριξη σε δύο σημεία) 4) Σταθερή (ακλόνητη) Πεταλοειδής 5) Σταθερού ύψους 6) Alt-alt (τροποποιημένη Αγγλικού τύπου)

31 Μεσημβρινή στήριξη Τηλεσκόπια διαβάσεων Carlsberg Meridian Circle (UK) Τηλεσκόπιο A. Συγγρός (GR) Rapsold Meridian Transit (USA)

32 Αλταζιμουθιακή στήριξη Στήριξη τύπου Dobson Το τηλεσκόπιο «Αρίσταρχος» διαμέτρου 2.3 m στο Χελμό

33 Ισημερινή στήριξη Αλταζιμουθιακή Ισημερινή

34 Ισημερινή στήριξη Γερμανικού τύπου Διχαλωτή Αγγλικού τύπου Πεταλοειδής

35 Κεφάλαιο 6 Χαρακτηριστικά τηλεσκοπίων 1) Κατηγορία 2) Διάμετρος 3) Εστιακή απόσταση 4) Εστιακός λόγος 5) Κλίμακα ειδώλου 6) Διακριτική ικανότητα 7) Μεγέθυνση 8) Οπτικό πεδίο 9) Προσοφθάλμιοι φακοί 10) Στήριξη Διοπτρικό, Κατοπτρικό, Καταδιοπτρικό D [mm] F [mm] F f D K F D 1 M 2 M F F (μεγάλη ποικιλία) (μεγάλη ποικιλία) για λ = 480 nm: [arcsec/mm] [arcsec] 12 D cm [arcsec] (F π : εστιακή απόσταση προσοφθ. φακού) (α: οπτικό πεδίο προσοφθάλμιου φακού)

36 Κεφάλαιο 7 Μόνιμη εγκατάσταση τηλεσκοπίων (Αστεροσκοπεία) επιθυμητές τιμές τυπικές τιμές 1) Καιρικές συνθήκες (διαύγεια) 2) Υγρασία 3) Υψόμετρο 4) Ατμοσφαιρική διαταραχή (seeing) 5) Φωτορρύπανση 6) Θερμοκρασιακές μεταβολές 7) Άνεμοι μεγάλη μικρή μεγάλο μικρή μικρή μικρή μικρή νύχτες το χρόνο < 30% > 2000 m < 1 arcsec απόλυτα σκοτεινό < 1 C/hour < km/h 8) Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος, καυσίμων, νερού 9) Εύκολη πρόσβαση (δρόμος)

37 Αθροιστικά οπτικά σφάλματα

38 Οι παρατηρήσεις του πλανήτη Κρόνου Galileo ( ) Galileo, Scheier, Hevelius ( ) Huygens ( )

39 Τα μεγάλα διοπτρικά τηλεσκόπια του 17 ου αι.

40 Τα μεγάλα διοπτρικά τηλεσκόπια του 20 ου αι. Yerkes (40-in, 102 cm) Lick (36-in, 91 cm) Pittsburgh (30-in, 76 cm)

41 Σύγκριση τηλεσκοπίων Διοπτρικά Κατοπτρικά Καταδιοπτρικά ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Είδωλα υψηλής αντίθεσης Χαμηλό κόστος κατασκευής (μικρό βάρος και όγκος) Ευρύ πεδίο παρατήρησης Δεν απαιτείται ευθυγράμμιση των οπτικών στοιχείων Αποδίδουν σε μεγαλύτερη φασματική περιοχή ακτινοβολίας Μικρό βάρος και όγκος Προστατευμένος κλειστός σωλήνας Κατάλληλα για αμυδρά αντικείμενα Κατάλληλα για αμυδρά αντικείμενα Χρήση πλήρους ανοίγματος (χωρίς κεντρικό εμπόδιο) Υψηλό κόστος κατασκευής Απουσία χρωματικών σφαλμάτων ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Κεντρικό εμπόδιο (χαμηλή αντίθεση και περιθλαστικοί σχηματισμοί) Προστατευμένος κλειστός σωλήνας Κεντρικό εμπόδιο (χαμηλή αντίθεση και περιθλαστικοί σχηματισμοί) Μεγάλο μήκος (όγκος-βάρος) Απαιτείται συχνή ευθυγράμμιση οπτικών Απαιτείται συχνή ευθυγράμμιση οπτικών Χρωματικά σφάλματα Απαιτείται καλή θερμική ισορροπία του κατόπτρου με το περιβάλλον Απαιτείται καλή θερμική ισορροπία του κατόπτρου με το περιβάλλον Ακατάλληλα για αμυδρά αντικείμενα Ανοικτός σωλήνας (σκόνη-υγρασία) Σχετικά μεγάλο κόστος κατασκευής