Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Κοσμάς Γαζέας

Transcript

1 Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Κοσμάς Γαζέας

2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η επιστήμη της Αστρονομίας βασίζεται σχεδόν αποκλειστικά στο φως και τις πληροφορίες που λαμβάνουμε από τα φωτόνια που συλλέγουμε και καταγράφουμε. Εξαίρεση αποτελεί η μελέτη μετεωριτών και η σύγχρονη πλανητική και διαστημική εξερεύνηση.

3 Όραση και οφθαλμός Το φυσικό μέσο αντίληψης της πραγματικότητας Ο αισθητήρας του φωτός του ανθρώπου, ο οφθαλμός, είναι το τελειότερο οπτικό όργανο, σε συνδυασμό με τις απέραντες δυνατότητες του εγκεφάλου. Ο άνθρωπος ενίσχυσε τον οφθαλμό με τρία απλά (αλλά υπέροχα) τεχνητά όργανα: το Μικροσκόπιο, το Τηλεσκόπιο και το Φασματοσκόπιο. Στην τριάδα αυτή των οπτικών οργάνων βασίζεται το σύνολο σχεδόν της επιστήμης.

4 ΦΩΣ Η όραση με τη βοήθεια του φωτός, φέρνει στον άνθρωπο ασυγκρίτως περισσότερες πληροφορίες, απ ότι όλες οι άλλες αισθήσεις μαζί. Είναι βέβαιο ότι εάν έλειπε η αίσθηση της όρασης, ο άνθρωπος δεν θα είχε αναπτύξει τον πολιτισμό που έχει σήμερα. Στην έννοια του ορατού φωτός μπορούμε να συμπεριλάβουμε και το υπόλοιπο απέραντο αόρατο φάσμα της Η/Μ ακτινοβολίας, το οποίο με διάφορα όργανα και ανιχνευτές μπορούμε να μελετήσουμε σήμερα.

5

6 Το Η/Μ φάσμα και τα ατμοσφαιρικά «παράθυρα»

7 ορατό φάσμα

8

9

10 Κοντά στον ορίζοντα, όλα τα ουράνια σώματα φαίνονται ερυθρά

11

12 Η γήινη ατμόσφαιρα αλλοιώνει τα αστρικά είδωλα Σε μορφή και σχήμα (διαστάσεις) Σε χρώμα Σε θέση Σε λαμπρότητα Τα φαινόμενα που παρατηρούνται οφείλονται κυρίως: Απορρόφηση Σκέδαση Διάθλαση

13 Ατμοσφαιρική Διαταραχή (seeing)

14 Επίπεδα μέτωπα κύματος Ζώνη διαταραχής στην ατμόσφαιρα Διαταραγμένα μέτωπα κύματος

15 Ατμοσφαιρική τύρβη / Ατμοσφαιρική διαταραχή Η ατμοσφαιρκή τύρβη ή ατμοσφαιρική διαταραχή (atmospheric turbulence ή απλά seeing) ονομάζεται η γρήγορη και τυχαία μεταβολή της λαμπρότητας και του χρώματος των αστέρων, σε συνδυασμό με φαινόμενα στίλβης και σπινθιρισμού, ως αποτέλεσμα της τυρβώδους ροής της γήινης ατμόσφαιρας. Οι τυρβώδεις κινήσεις του αέρα μεταβάλλουν ακανόνιστα το δείκτη διάθλασής του, με αποτέλεσμα τη φαινόμενη μεταβολή της λαμπρότητας των αστέρων. Το φαινόμενο γίνεται εντονότερο όταν φυσάει ισχυρός άνεμος, όταν υπάρχουν έντονα ρεύματα αέρα και όταν ο αστέρας παρατηρείται χαμηλά στον ορίζοντα. Όταν παρατηρείται έντονη στίλβη το seeing είναι κακό. Το αντίστροφο δε συμβαίνει πάντα.

16 Δείκτης διάθλασης αέρα: n P T

17 Ατμοσφαιρική τύρβη / Ατμοσφαιρική διαταραχή

18 Ατμοσφαιρική τύρβη / Ατμοσφαιρική διαταραχή Αστέρας κοντά στο ζενίθ Αστέρας κοντά στον ορίζοντα

19 Ατμοσφαιρική τύρβη / Ατμοσφαιρική διαταραχή Μικρό τηλεσκόπιο (< 10 cm) Επικρατεί η άτακτη κίνηση του ειδώλου Μεγάλο τηλεσκόπιο (> 40 cm) Επικρατεί η διάχυση/αναβρασμός του ειδώλου Γίνεται άθροιση όλων των φαινομένων

20 Η στίλβη παρατηρείται εύκολα σε αστέρες και όχι σε πλανήτες

21 Ατμοσφαιρική τύρβη / Ατμοσφαιρική διαταραχή Η διαταραχή των ειδώλων αποτελεί το σοβαρότερο πρόβλημα των αστρονομικών παρατηρήσεων. Το πρόβλημα επιλύεται εν μέρει: Τα αστεροσκοπεία εγκαθίστανται σε μεγάλο υψόμετρο Τεχνικές προσαρμοστικής οπτικής (adaptive optics) Οριστική εξάλειψη του προβλήματος: αποστολή τηλεσκοπίων στο διάστημα

22 Σπειροειδής γαλαξίας Μ81 Επίγειο τηλεσκόπιο Διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble

23 Σπειροειδής γαλαξίας Μ81 Επίγειο τηλεσκόπιο Διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble

24 Σύγκριση παρατηρήσεων από τη Γη και το διάστημα Επίγειο τηλεσκόπιο Διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble

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

26 Η τεχνική του τεχνητού αστέρα για την ακριβή οδήγηση των τηλεσκοπίων και τη διόρθωση του παρατηρούμενου μετώπου κύματος (τηλεσκόπια VLT στη Χιλή)

27

28

29 Ενεργά Οπτικά - (Active Optics)

30 Ενεργά Οπτικά - (Active Optics)

31

32 Προσαρμοστικά Οπτικά - (Adaptive Optics)

33 Προσαρμοστικά Οπτικά - (Adaptive Optics)

34

35 Micro-mirror Adaptive Optics MOEMS: Micro-Opto-Electro-Mechanical Systems

36 Διόρθωση του παρατηρούμενου μετώπου κύματος t

37 Οπτικό αποτέλεσμα με σύστημα ενεργών οπτικών απενεργοποιημένο ενεργοποιημένο

38 Οπτικό αποτέλεσμα με σύστημα ενεργών οπτικών απενεργοποιημένο ενεργοποιημένο

39 Παράδειγμα προσαρμοστικών οπτικών

40 Οπτικό αποτέλεσμα με σύστημα ενεργών οπτικών απενεργοποιημένο ενεργοποιημένο

41 Η επίδραση των ρευμάτων αέρα στην ποιότητα των αστρικών ειδώλων ε γ β α δ α) θερμό ρεύμα αέρα από το τηλεσκόπιο β) εσωτερικά θερμά ρεύματα από το θόλο γ) τυρβώδης ροή εξωτερικού αέρα λόγω του θόλου δ) κίνηση αερίων μαζών από το τοπικό ανάγλυφο γύρω από το αστεροσκοπείο ε) ατμοσφαιρική διαταραχή από τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας

42 Barnard 68 Credits: ESO

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52 ΓΕΝΙΚΗ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ Ι Ύλη του μαθήματος "Το Σύμπαν που αγάπησα-εισαγωγή στην Αστροφυσική" Μ. Δανέζη και Ε. Θεοδοσίου, Εκδόσεις Δίαυλος Γήινη Ατμόσφαιρα Οι παραπάνω διαφάνειες αναπτύσσονται στο παραπάνω βιβλίο στις σελίδες???-???.