Teleskop

Für andere Verwendungen siehe Teleskop (Disambiguierung).
Die 100-Zoll-Nutte (2,54 m) Reflexionsteleskop bei Mount Wilson Observatory in der Nähe von Los Angeles, USA, benutzt von Edwin Hubble Messung von Galaxienrotverschiebungen und Entdeckung der allgemeinen Expansion des Universums.

A Teleskop (von dem Altgriechisch τῆλε, romanisiert Tele 'weit' und σκοπεῖν, Skopein 'schauen oder sehen'; τηλεσκόπος, Teleskopos 'weitsehens') ist ein optisches Gerät Verwenden von Linsen, gekrümmten Spiegeln oder einer Kombination aus beiden, um entfernte Objekte zu beobachten, oder verschiedene Geräte, die verwendet werden, um entfernte Objekte durch Emission, Absorption oder Reflexion der elektromagnetischen Strahlung zu beobachten.[1] Die ersten bekannten praktischen Teleskope waren Teleskope brechen mit Glas Linsen und wurden in der erfunden Niederlande Zu Beginn des 17. Jahrhunderts. Sie wurden für beide terrestrische Anwendungen verwendet und Astronomie.

Das Reflexionsteleskop, der Spiegel zum Sammeln und Fokussieren von Licht verwendet, wurde innerhalb weniger Jahrzehnte nach dem ersten brüchenden Teleskop erfunden. Im 20. Jahrhundert wurden viele neue Arten von Teleskopen erfunden, einschließlich Radioteleskope in den 1930er Jahren und Infrarot -Teleskope In den 1960ern. Das Wort Teleskop bezieht sich nun auf eine breite Palette von Instrumenten, die verschiedene Regionen der erkennen können elektromagnetisches Spektrumund in einigen Fällen andere Arten von Detektoren.

Etymologie

Teleskop des 17. Jahrhunderts

Das Wort Teleskop wurde 1611 vom griechischen Mathematiker geprägt Giovanni Demisiani für einen von Galileo Galilei's Instrumente, die auf einem Bankett am vorgestellt wurden Accademia dei Lincei.[2][3] In dem Sternenboten, Galileo hatte das benutzt Latein Begriff perspicillum.

Geschichte

Hauptartikel: Geschichte des Teleskops

Das früheste bestehende Aufzeichnung eines Teleskops war ein 1608 -Patent, das der Regierung in der vorgelegt wurde Niederlande von Middelburg Spectacle Maker Hans Lipperhey Für ein Teleskop brechen.[4] Der tatsächliche Erfinder ist unbekannt, aber das Wort davon hat sich in Europa verbreitet. Galileo hörte davon und baute 1609 seine eigene Version und machte seine teleskopischen Beobachtungen von himmlischen Objekten.[5][6]

Der 60-Zoll-Hale (debütierte 1908) als die erste moderne große Forschung, die Teleskop widerspiegelt.[7]

Die Idee, dass die Zielsetzungoder leuchtungsbezogenes Element könnte kurz nach der Erfindung des refraktiven Teleskops ein Spiegel sein, anstatt eine Linse zu untersuchen.[8] Die potenziellen Vorteile der Verwendung Parabolspiegel- Reduktion von sphärische Aberration und nein chromatische Abweichung- geführt an viele vorgeschlagene Entwürfe und mehrere Versuche zu bauen Reflexionsteleskope.[9] 1668, Isaac Newton baute das erste praktische reflektierende Teleskop eines Designs, das jetzt seinen Namen trägt, das Newtonsche Reflektor.

Die Erfindung der Achromatische Linse 1733 korrigierte Farbaberrationen, die im einfachen Objektiv vorhanden waren, und ermöglichte die Konstruktion kürzerer, funktionaler refraktierender Teleskope. Reflektierende Teleskope, obwohl sie nicht durch die Farbprobleme in Refraktoren beschränkt sind, wurden durch den Einsatz von schnellem Ablauf behindert Spekulummetall Spiegel, die im 18. und frühen 19. Jahrhundert eingesetzt wurden - ein Problem, das durch die Einführung von silberbeschichteten Glasspiegeln im Jahr 1857 und 1932 aluminisierte Spiegel lindert wurde.[10] Die maximale physikalische Größengrenze für das Beulen von Teleskopen beträgt etwa 1 Meter (39 Zoll), was vorschreibt, dass die überwiegende Mehrheit der seit der Wende des 20. Jahrhunderts gebauten großen optischen Teleskope Reflektoren waren. Die größten reflektierenden Teleskope haben derzeit Ziele von mehr als 10 Metern (33 Fuß), und an mehreren 30-40-m-Designs werden die Arbeiten durchgeführt.

Im 20. Jahrhundert wurde auch Teleskope entwickelt, die in einem weiten Bereich von Wellenlängen aus funktionierten Radio zu gamma Strahlen. Der erste Zweck wurde 1937 in Betrieb genommen. Seitdem wurde eine Vielzahl komplexer astronomischer Instrumente entwickelt.

Typen

Die primäre Spiegelanordnung von James Webb Space Telescope Bauarbeiten im Gange. Das ist ein Segmentierter Spiegel und es ist mit Gold beschichtet, um sichtbares Licht durch das Mitte des Infrarots zu reflektieren (orange-rot)

Der Name "Teleskop" deckt eine breite Palette von Instrumenten ab. Am meisten erkennen elektromagnetische StrahlungEs gibt jedoch große Unterschiede in der Art und Weise, wie Astronomen in verschiedenen Frequenzbändern Licht (elektromagnetische Strahlung) sammeln müssen.

Teleskope können durch die Wellenlängen des Lichts klassifiziert werden, die sie erkennen:

Wenn die Wellenlängen länger werden, wird es einfacher, die Antennen -Technologie mit elektromagnetischer Strahlung zu interagieren (obwohl es möglich ist, eine sehr winzige Antenne herzustellen). Das Nahinfrarot kann ähnlich wie sichtbares Licht gesammelt werden, aber im weitinfrarnen und im Submillimeterbereich können Teleskope eher wie ein Radio-Teleskop arbeiten. Zum Beispiel die James Clerk Maxwell Teleskop Beobachtet von Wellenlängen von 3 & mgr; m (0,003 mm) bis 2000 μm (2 mm), verwendet jedoch eine parabolische Aluminiumantenne.[11] Andererseits die Spitzer -WeltraumteleskopDie Beobachtung von etwa 3 & mgr; m (0,003 mm) bis 180 μm (0,18 mM) verwendet einen Spiegel (reflektierende Optik). Verwenden Sie auch die reflektierende Optik, die Hubble -Weltraumteleskop mit Breite Feldkamera 3 kann im Frequenzbereich von etwa 0,2 & mgr; m (0,0002 mm) bis 1,7 & mgr; m (0,0017 mm) (vom Ultra-Violett bis zum Infrarotlicht) beobachten.[12]

Bei Photonen der kürzeren Wellenlängen werden mit den höheren Frequenzen eine optimale glanzkindliche Optik verwendet, anstatt die Optik vollständig zu reflektieren. Teleskope wie VERFOLGEN und Soho Verwenden Sie spezielle Spiegel, um reflektiert zu werden Extreme ultraviolett, erzeugen eine höhere Auflösung und hellere Bilder als sonst möglich. Eine größere Blende bedeutet nicht nur, dass mehr Licht gesammelt wird, sondern auch eine feinere Winkelauflösung.

Teleskope können auch nach Ort eingestuft werden: Grundteleskop, Weltraumteleskop, oder fliegendes Teleskop. Sie können auch danach klassifiziert werden, ob sie von betrieben werden von professionelle Astronomen oder Amateurastronomen. Ein Fahrzeug oder ein dauerhafter Campus mit einem oder mehreren Teleskopen oder anderen Instrumenten wird als eine genannt Observatorium.

Moderne Teleskope verwenden normalerweise CCDs anstelle von Film zum Aufnehmen von Bildern. Dies ist das Sensorarray in der Kepler -Raumschiff.
Lichtvergleich
Name Wellenlänge Frequenz (Hz) Photonenergie (EV)
Gamma Ray weniger als 0,01 nm mehr als 10 EHz 100 kev - 300+ Gev X
Röntgen 0,01 bis 10 nm 30 EHz - 30 PHZ 120 eV bis 120 kev X
Ultraviolett 10 nm - 400 nm 30 PHZ - 790 THZ 3 ev bis 124 eV
Sichtbar 390 nm - 750 nm 790 THz - 405 THz 1,7 eV - 3.3 eV X
Infrarot 750 nm - 1 mm 405 THz - 300 GHz 1.24 michV - 1,7 ev X
Mikrowelle 1 mm - 1 Meter 300 GHz - 300 MHz 1,24 MeV - 1,24 μeV
Radio 1 mm - km 300 GHz – 3 Hz 1,24 MeV - 12,4 feV X

Optische Teleskope

Ein 1,2-Meter-Teleskop reflektiert
Hauptartikel: Optisches Teleskop

Ein optisches Teleskop sammelt und Fokus Licht hauptsächlich aus dem sichtbaren Teil der elektromagnetisches Spektrum (Obwohl einige in der Arbeit arbeiten Infrarot und Ultraviolett).[13] Optische Teleskope erhöhen die offensichtlichen Winkelgröße von entfernten Objekten sowie ihrer offensichtlichen Helligkeit. Damit das Bild beobachtet, fotografiert, studiert und an einen Computer gesendet werden kann, arbeiten Teleskope, indem sie ein oder mehrere gekrümmte optische Elemente verwenden, die normalerweise aus Glas hergestellt werden Linsen und/oder Spiegel, um Licht und andere elektromagnetische Strahlung zu sammeln, um diese Licht oder Strahlung auf einen Brennpunkt zu bringen. Optische Teleskope werden für verwendet Astronomie und in vielen nicht astronomischen Instrumenten, einschließlich: Theodoliten (einschließlich Transits), Scopes erkennen, Monokulare, Fernglas, Kameraobjektive, und Spyglassen. Es gibt drei optische Haupttypen:

Fernglas

A Fresnel -Imager ist ein vorgeschlagenes Ultra-Lightweight-Design für ein Weltraumteleskop, das a verwendet Fresnel-Linse Licht konzentrieren.

Über diese grundlegenden optischen Typen hinaus gibt es viele Untertypen unterschiedlicher optischer Design Astographien, Kometensuchende und Solarteleskope.

Das Fünfhundert-Meter-Blenden sphärische Radioteleskop In Guizhou ist China der weltweit größte Funk-Apertur-Radio-Teleskop

Radioteleskope

Das Sehr großes Array in Socorro, New Mexico, USA.
Hauptartikel: Radioteleskop und Radioastronomie

Radio -Teleskope sind RICHTIONAL Radioantennen Das sammelt in der Regel ein großes Gericht, um Radiowellen zu sammeln. Die Gerichte werden manchmal aus einem leitenden Drahtnetz gebaut, dessen Öffnungen kleiner sind als die Wellenlänge beobachtet werden.

Im Gegensatz zu einem optischen Teleskop, das ein vergrößertes Bild des beobachteten Himmels erzeugt, enthält eine herkömmliche Radioteleskopschale einen einzelnen Empfänger und zeichnet ein einzeln variierendes Signal auf, das für den beobachteten Bereich charakteristisch ist. Dieses Signal kann bei verschiedenen Frequenzen abgetastet werden. In einigen neueren Radio -Teleskop -Designs enthält ein einzelnes Gericht eine Reihe mehrerer Empfänger. Dies ist als a bekannt Fokusebene-Array.

Durch das Sammeln und Korrelieren von Signalen, die gleichzeitig von mehreren Gerichten empfangen werden, können hochauflösende Bilder berechnet werden. Solche multi-dish-Arrays sind als bekannt als astronomische Interferometer und die Technik heißt Blendensynthese. Die "virtuellen" Öffnungen dieser Arrays sind in der Größe zwischen den Teleskopen ähnlich. Ab 2005 beträgt die Rekordarray-Größe um ein Vielfaches der Durchmesser der Erde. Halca (Hoch fortschrittliches Labor für Kommunikation und Astronomie) VSOP (VLBI Space Observatory Program) Satellit.

Die Apertur -Synthese wird jetzt auch auf optische Teleskope verwendet Optische Interferometer (Arrays von optischen Teleskopen) und Interferometrie der Aperturmaskierung bei einzelnen reflektierenden Teleskopen.

Radio -Teleskope werden auch zum Sammeln verwendet Mikrowellenstrahlung, was den Vorteil hat, die Atmosphäre und interstellare Gas- und Staubwolken durchlaufen zu können.

Einige Radioteleskope werden von Programmen wie verwendet, z. B. Seti und die Arecibo Observatory nach außerirdischem Leben zu suchen.

Röntgen-Teleskope

Einstein Observatorium war ein raumbasiertes fokussierendes optisches Röntgen-Teleskop von 1978.[14]
Hauptartikel: Röntgen-Teleskop

Röntgenaufnahmen sind viel schwerer zu sammeln und zu fokussieren als die elektromagnetische Strahlung längerer Wellenlängen. Röntgenteleskope können verwenden Röntgenoptik, wie zum Beispiel Wolter -Teleskope bestehend aus ringförmigen "glanzenden" Spiegeln aus Schwermetalle das können die Strahlen nur wenige widerspiegeln Grad. Die Spiegel sind normalerweise ein Teil eines gedrehten Abschnitts Parabel und ein Hyperbel, oder Ellipse. 1952, Hans Wolter Umrissen 3 Möglichkeiten, wie ein Teleskop nur mit dieser Art von Spiegel erstellt werden kann.[15][16] Beispiele für Observatorien mit dieser Teleskop -Art sind die Einstein Observatorium, Rosat, und die Chandra Röntgen-Observatorium. Bis 2010 sind Wolter-Fokussierungs-Röntgen-Teleskope bis zu Photonenenergien von 79 keV möglich.[14]

Gammasteleskope

Das Compton Gamma Ray Observatory wird 1991 vom Space Shuttte in den Orbit freigesetzt und würde bis zum Jahr 2000 funktionieren

Röntgen mit höherer Energie und Gammastray Teleskope unterlassen nicht die Fokussierung und verwenden Sie Codierte Blende Masken: Die Muster des Schattens, die die Maske erzeugt, können rekonstruiert werden, um ein Bild zu bilden.

Röntgen- und Gammastrahlenteleskope werden normalerweise auf erdorbitierend installiert Satelliten oder hochfliegende Luftballons seit dem Erdatmosphäre ist für diesen Teil des elektromagnetischen Spektrums undurchsichtig. Ein Beispiel für diese Art von Teleskop ist das Fermi Gammastray-Weltraumteleskop.

Der Nachweis von Gammastrahlen mit sehr hoher Energie mit kürzerer Wellenlänge und höherer Frequenz als normale Gammastrahlen erfordert eine weitere Spezialisierung. Ein Beispiel für diese Art von Observatorium ist Veritas.

Eine Entdeckung im Jahr 2012 kann es ermöglichen, Gammasteleskope zu fokussieren.[17] Bei Photonenenergien von mehr als 700 keV steigt der Brechungsindex erneut an.[17]

Andere Arten von Teleskopen

Die Reflektoren von Hegra Lichtblitze in der Atmosphäre erfassen und so Partikel mit hoher Energie erkennen

Die Astronomie ist nicht auf die Verwendung elektromagnetischer Strahlung beschränkt. Zusätzliche Informationen können durch Erkennung anderer Signale mit Detektoren erhalten werden, die zu Teleskopen analog sind. Diese sind:

  • Cosmic-Ray-Teleskope erkennen kosmische Strahlung und bestehen normalerweise aus einer Reihe verschiedener Detektorentypen, die sich über einen großen Bereich ausbreiten.
  • Energiegelnen neutrales Atom Instrumente studieren die Magnetosphäre von verschiedenen Körpern durch Erkennung von schnell bewegenden elektrisch neutralen Atomen durch die Sonnenwind.
  • Neutrino -Detektorendas Äquivalent von Neutrino Teleskope, verwendet für Neutrino -Astronomie. Sie bestehen aus einer großen Masse von Wasser und Eis, umgeben von einer Reihe empfindlicher Lichtdetektoren Fotomultiplier Röhrchen. Die ursprüngliche Richtung der Neutrinos wird durch Rekonstruktion des Weges der sekundären Partikel bestimmt, die durch Neutrino -Auswirkungen aus ihrer Wechselwirkung mit mehreren Detektoren verstreut sind.
  • Gravitationswellendetektorendas Äquivalent von Gravitationswelle Teleskope werden für verwendet Gravitationswellenastronomie. Gravitationswellen, die durch gewalttätige Kollisionen im Weltraum verursacht werden, werden durch extrem genaue Messungen der Veränderung der Länge der großen erdgebundenen Strukturen erkannt.

Arten des Reittiers

Keplerianische Teleskop mit Äquatorialmontage
Hauptartikel: Teleskop -Berg

Eine Teleskophalterung ist eine mechanische Struktur, die ein Teleskop unterstützt. Teleskophalterungen sind so konzipiert, dass sie die Masse des Teleskops unterstützen und das genaue Zeigen des Instruments ermöglichen. Im Laufe der Jahre wurden viele Arten von Reittieren entwickelt, wobei der größte Teil der Anstrengungen in Systeme gesteckt wurde, die die Bewegung der Sterne während der Erde verfolgen können. Die beiden Haupttypen von Tracking Mount sind:

Bis zum 21. Jahrhundert, obwohl keine Struktur eine Art Kontrollsystem namens a Gehe zu Teleskop war beliebter. In diesem Fall kann ein Computer -Softwaresystem das Teleskop teilweise auf eine bestimmte Koordinate am Himmel leiten.

Atmosphärische elektromagnetische Opazität

Siehe auch: Luftmasse

Da die Atmosphäre für den größten Teil des elektromagnetischen Spektrums undurchsichtig ist, können nur wenige Bänder von der Erdoberfläche beobachtet werden. Diese Bänder sind sichtbar-nahe Infrarot und ein Teil des Funkwellenteils des Spektrums. Aus diesem Grund gibt es keine röntgen- oder weitinfrarot-basierten Teleskope, da diese aus der Umlaufbahn beobachtet werden müssen. Selbst wenn eine Wellenlänge vom Boden aus beobachtbar ist, kann es dennoch vorteilhaft sein, ein Teleskop auf einen Satelliten zu legen astronomisches Sehen.

Ein Diagramm der elektromagnetisches Spektrum mit der atmosphärischen Durchlässigkeit der Erdung (oder der Deckkraft) und den Arten von Teleskopen, die zum Bild von Teilen des Spektrums verwendet werden.

Teleskopbild aus verschiedenen Teleskoptypen

Verschiedene Arten von Teleskop, die in verschiedenen Wellenlängenbändern arbeiten, liefern verschiedene Informationen über dasselbe Objekt. Zusammen bieten sie ein umfassenderes Verständnis.

Sechs Ansichten der Krabbennebel Supernova -Überreste, die von verschiedenen Teleskopen bei verschiedenen Lichtwellenlängen betrachtet werden

Nach Spektrum

Teleskope, die in der operieren elektromagnetisches Spektrum:

Name Teleskop Astronomie Wellenlänge
Radio Radioteleskop Radioastronomie
(Radarastronomie)		 mehr als 1 mm
Submillimeter Submillimeter -Teleskope* Submillimeter -Astronomie 0,1 mm - 1 mm
Weit infrarot – Weitinfrarotische Astronomie 30 μm - 450 μm
Infrarot Infrarot -Teleskop Infrarot -Astronomie 700 nm - 1 mm
Sichtbar Sichtbare Spektrum -Teleskope Astronomie sichtbarer Licht 400 nm - 700 nm
Ultraviolett Ultraviolette Teleskope* Ultraviolette Astronomie 10 nm - 400 nm
Röntgen Röntgen-Teleskop Röntgenastronomie 0,01 nm - 10 nm
Gammastray – Gammastray-Astronomie weniger als 020 nm

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Listen von Teleskopen

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Firma, Houghton Mifflin Harcourt Publishing. "The American Heritage Dictionary -Eintrag: Teleskop". www.ahdictionary.com.
  2. ^ Sobel (2000, S. 43), Drake (1978, S. 196)
  3. ^ Rosen, Edward, Die Benennung des Teleskops (1947)
  4. ^ Galileo.rice.edu Das Galileo -Projekt> Wissenschaft> Das Teleskop von Al van Held: Den Haag diskutierte die Patentanwendungen zuerst von Hans Lipperhey aus Middelburg und dann von von Jacob Metius von Alkmaar ... ein weiterer Staatsbürger von Middelburg, Zacharias Janssen wird manchmal mit der Erfindung verbunden
  5. ^ "NASA - Teleskopgeschichte". www.nasa.gov.
  6. ^ Loker, Aleck (20. November 2017). Profile in der Kolonialgeschichte. Aeck Loker. ISBN 978-1-928874-16-4 - über Google Books.
  7. ^ Patrick Moore, Jahrbuch der Astronomie 2008, W.W. Norton. - 2007, Seite 201
  8. ^ Watson, Fred (20. November 2017). Stargazer: Das Leben und die Zeiten des Teleskops. Allen & Unwin. ISBN 978-1-74176-392-8 - über Google Books.
  9. ^ Versuche von Niccolò Zucchi und James Gregory und theoretische Entwürfe von Bonaventura Cavalieri, Marin Mersenneund Gregory unter anderem
  10. ^ Bakich, Michael E. (10. Juli 2003). "Kapitel zwei: Ausrüstung". Die Cambridge -Enzyklopädie der Amateurastronomie (PDF). Cambridge University Press. p. 33. ISBN 9780521812986. Archiviert von das Original (PDF) am 10. September 2009.
  11. ^ Astrolab du Parc National du Mont-Mégantic (Januar 2016). "Das James-Clerk-Maxwell Observatory". Kanada unter den Sternen. Abgerufen 16. April 2017.
  12. ^ "Hubble's Instrumente: WFC3 - Wide Field Camera 3". www.spacetelescope.org. Abgerufen 16. April 2017.
  13. ^ Jones, Barrie W. (2. September 2008). Die Suche nach Leben wurde fortgesetzt: Planeten um andere Sterne. Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-387-76559-4.
  14. ^ a b "NUSTAR: Instrumentierung: Optik". Archiviert von das Original am 1. November 2010.
  15. ^ Wolter, H. (1952), "Glanze Inzidenzspiegelsysteme als Bildgebungsoptik für Röntgenaufnahmen", Annalen der Physik, 10 (1): 94–114, Bibcode:1952anp ... 445 ... 94W, doi:10.1002/und P.19524450108.
  16. ^ Wolter, H. (1952), "Verallgemeinerte Schwarzschildsche Spiegelsystem Stutzender Reflexion Als Optiken für Röntgenstrahlen", Annalen der Physik, 10 (4–5): 286–295, Bibcode:1952anp ... 445..286w, doi:10.1002/und P.19524450410.
  17. ^ a b "Silicon 'Prism' biegt Gammastrahlen - Physikwelt". 9. Mai 2012.

Weitere Lektüre

Externe Links