Największe instrumenty astronomiczne na przestrzeni dziejów MAREK DRÓŻDŻ Katedra Astronomii Uniwersytetu Pedagogicznego w Krakowie Jak wyglądały instrumenty astronomiczne zanim wynaleziono teleskopy? Stonenehenge Obserwatorium w Stambule Astrolabium Kwadrant, sekstant, oktant, triquetrum Sfera armilarna.
Download ReportTranscript Największe instrumenty astronomiczne na przestrzeni dziejów MAREK DRÓŻDŻ Katedra Astronomii Uniwersytetu Pedagogicznego w Krakowie Jak wyglądały instrumenty astronomiczne zanim wynaleziono teleskopy? Stonenehenge Obserwatorium w Stambule Astrolabium Kwadrant, sekstant, oktant, triquetrum Sfera armilarna.
Największe instrumenty astronomiczne na przestrzeni dziejów MAREK DRÓŻDŻ Katedra Astronomii Uniwersytetu Pedagogicznego w Krakowie Jak wyglądały instrumenty astronomiczne zanim wynaleziono teleskopy? Stonenehenge Obserwatorium w Stambule Astrolabium Kwadrant, sekstant, oktant, triquetrum Sfera armilarna Stonenhenge Obserwatorium w Stambule XVI w. Pomiar odległości kątowej między dwoma ciałami niebieskimi Pomiar wysokości ciał niebieskich nad horyzontem Cyrkiel ? Sekstant Pomiar czasu Klepsydra Zegar mechaniczny Globus ziemski Astrolabium płaskie Sekstant Kwadrant Trójkąt paralaktyczny – triquetrum (w trakcie montażu) Obserwatorium w Stambule XVI w. Pomiar odległości kątowej między dwoma ciałami niebieskimi Pomiar wysokości ciał niebieskich nad horyzontem Cyrkiel ? Sekstant Pomiar czasu Klepsydra Zegar mechaniczny Globus ziemski Astrolabium płaskie Sekstant Kwadrant Trójkąt paralaktyczny – triquetrum (w trakcie montażu) Kwadrant, sekstant Tycho Brahe (1546-1601) Sekstant z Samarkandy (XV w.) promień 36 m, rozdzielczość 180 ” (sekund łuku) Sekstant z Samarkandy (XV w.) promień 36 m, rozdzielczość 180 ” (sekund łuku) Triquetrum Triquetrum (trójkąt, linijka paralaktyczna) wynaleziony w starożytności przyrząd służący do obserwacji astronomicznych, udoskonalony przez Klaudiusza Ptolemeusza w II wieku. Zbudowany z dwu przecinających się ramion podwieszonych do pionu. Służył do pomiaru odległości kątowej ciał niebieskich i ich ruchu na niebie. Rysunek triquetrum autorstwa Wilhelma Schickarda, Biblioteka Uniwersytecka w Bazylei Triquetrum Przed wykorzystaniem przez Galileusza w 1609 r. lunety do badań nieba, astronomia obserwacyjna polegała głównie na wyznaczaniu wzajemnych położeń gwiazd i planet na sferze niebieskiej, oraz czasu - zarówno w dzień, jak i w nocy. Sfera armilarna, Kraków, Collegium Maius astrolabium Sfera armilarna Kwadrant astrolabium torquetum Takimi instrumentami posługiwał się również Mikołaj Kopernik „Pokój Kopernika”, Collegium Maius Sala Komisji Edukacji Narodowej z kolekcją instrumentów astronomicznych, Collegium Maius Triquetrum Rekonstrukcja triquetrum Mikołaja Kopernika, Collegium Maius Takimi instrumentami posługiwał się również Mikołaj Kopernik triquetrum Jan Matejko, Astronom Kopernik, rozmowa z Bogiem Ale... Matejko nie ustrzegł się błędu i na szkicu do obrazu, M. Kopernik (1473 - 1543) ma ... lunetę ! Jan Matejko, Mikołaj Kopernik, szkic do obrazu Astronom Kopernik, rozmowa z Bogiem, olej na tekturze Tak było aż do wynalezienia lunety pod koniec XVI wieku (1580, Magia Naturalis), Giambattista della Porta ( Giovanni Battista Della Porta, John Baptist Porta ) [dwie soczewki: skupiająca - obiektyw i rozpraszająca - okular] Potem (około 1608 roku) lunety konstruowali (głównie dla zastosowań wojskowych): Hans Lippershey z Niemiec (1570 – 1619) Zachariasz Jansen z Danii (1580 – 1638) Jacob Metius z Danii (1571 – 1628) Hans Lippershey Lunety Aż wreszcie, w 1609 roku do celów astronomicznych lunety (teleskopu) użyli: Thomas Harriot (1560 – 1621) Galileo Galilei (1564 – 1642) Harriot obserwował Księżyc 26 lipca 1609 roku Luneta Harriota GALILEUSZ (Galileo Galilei) 1564 - 1642 Luneta Galileusza Była to tuba ołowiana, z osadzonymi w niej: obiektywem (soczewka płasko-wypukła o średnicy 1.5 cm) i okularem (soczewka płasko-wklęsła) dawała powiększenie 10X Galileusz zaprezentował swoją lunetę na publicznym pokazie w Wenecji 25 sierpnia 1609 roku Kolejne lunety miały już większe średnice obiektywów i większe powiększenia: czwarta luneta (1610) miała średnicę obiektywu ok. 4 cm i powiększenie 33 razy Galileusz obserwował m.in. Księżyc... Jowisza... Wenus... Saturna Po raz pierwszy dziwny wygląd Saturna obwieścił światu Galileusz. Relacjonując obserwacje, wykonane za pomocą lunety w lipcu 1610 roku, włoski uczony pisał z Padwy w liście do Belesario Vinty, sekretarza wielkiego księcia Toskanii: [...] gwiazda Saturn nie jest gwiazdą pojedynczą, lecz składa się z trzech, które niemal się dotykają, [...] przy czym środkowa jest trzy razy większa niż dwie pozostałe [...]. W liście do sekretarza Wielkiego Księcia informuje, że wygląda to następująco: oOo. Saturn ma z obu stron dwóch towarzyszy, lecz w odróżnieniu od satelitów Jowisza nie zmieniają one swego położenia. Niezbyt pewny, co zrobić z tą zagadkową sytuacją, Galileusz informację o odkryciu zaszyfrował w formie anagramu i przesłał go do kilku ośrodków naukowych: do jezuitów z Collegio Romano w Rzymie oraz do Keplera. Anagram wyglądał następująco: smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras Kepler zaintrygowany nowym odkryciem, a także od czasów uczniowskich uwielbiający zagadki, odczytał ten anagram jako Salve umbistineum geminatum Martia proles, co znaczy: “Witajcie bliźniacze kule, dzieci Marsa”. W rzeczywistości, jak się później okazało Galileusz napisał: Altissimum planetam tergeminum observavi, co znaczy: “Najwyższą planetę potrójną obserwowałem ”. Prawidłowego odczytania swego anagramu dostarczył skwapliwie w listopadzie 1610 roku, gdy zagadką zainteresował się cesarz i zapragnął poznać rozwiązanie. W roku 1611 Niemiec Johannes Kepler (1571 – 1630) usprawnił teleskop Galileusza, stosując jako okular soczewkę skupiającą zamiast rozpraszającej. Zabieg ten zwiększył pole widzenia, jednak spowodował, że obraz był odwrócony (co dla celów astronomicznych nie ma znaczenia. Teleskopy soczewkowe nazywamy refraktorami Luneta Galileusza Luneta Keplera Niska jakość wykonania ówczesnych soczewek, jak również fakt, że pojedyncze soczewki są obarczone dużymi aberracjami chromatycznymi i sferycznymi, wymusiła na astronomach budowanie stosunkowo dużych konstrukcji teleskopów aberracja chromatyczna aberracja sferyczna Teleskop Jana Heweliusza (1611-1687) 46 metrów długości, 12 cm średnicy obiektywu Teleskop Jana Heweliusza (1611-1687) 46 metrów długości, 12 cm średnicy obiektywu Heweliusz również obserwował m.in. Księżyc i Saturna Powietrzny teleskop Huygensa Obserwator trzyma w ręku okular połączony sznurkiem z obiektywem Teleskopy z obiektywami achromatycznymi Yerkes Observatory Lick Observatory Yerkes Observatory 102 cm średnicy obiektywu Lick Observatory 91 cm średnicy obiektywu Teleskopy zwierciadłowe (reflektory) Newton Schmidt - Cassegrain Cassegrain Maksutow - Cassegrain Isaac Newton (1643 - 1727) Aby rozwiązać problem z aberracją chromatyczną, poważnie obniżającą właściwości wszystkich refraktorów, w 1669 r. brytyjski naukowiec Isaac Newton zaprojektował pierwszy reflektor, zastępując soczewkowy obiektyw (wklęsłym) zwierciadłem skupiającym. Teleskop Newtona Średnica zwierciadła 33 mm ogniskowa 152 mm Teleskopy Gregory'ego Począwszy od Newtona rozpoczęła się era teleskopów zwierciadłowych. Do dziś największe teleskopy wykonuje się jako zwierciadłowe. Początkowo, oprócz konstrukcji Newtona stosowano konstrukcję Gregory'ego (1638 - 1675), która przypomina nieco system Cassegraina, z otworem w zwierciadle głównym, ale zamiast wypukłego, rozpraszającego zwierciadła wtórnego zastosowano zwierciadło wklęsłe, o krzywiźnie elipsoidalnej, a promienie światła ogniskują się najpierw przed zwierciadłem wtórnym. Teleskop Gregory'ego Teleskopy Gregory'ego Teleskop Herschela Największy teleskop astronomiczny przełomu XVIII/XIX w. został skonstruowany w 1789 r. przez angielskiego astronoma Williama Herschela (1738-1822), odkrywcę Urana. Instrument ten był wyposażony w zwierciadło o średnicy 4 stóp (122 cm), ważące niemal tonę. Ten długi na 12 metrów teleskop został zbudowany dzięki królewskiej dotacji - angielski król Jerzy III wyłożył nań dwa razy po 4000 funtów. Swe wielkie możliwości teleskop potwierdził już drugiej nocy obserwacji - Herschel dostrzegł za jego pomocą nowy księżyc Saturna, Enkeladosa. Niemniej trudności w obsłudze tak potężnego instrumentu sprawiły, że zaprzestano go używać w 1815 r. Rodzina Herschelów odprawiła wówczas wewnątrz teleskopu nabożeństwo żałobne w jego intencji. Teleskop Herschela Leviathan z Parsonstown Teleskop Herschela pozostawał największym instrumentem na świecie aż do lutego 1845 r., kiedy to William Parsons (1800-1867), znany także jako trzeci Earl of Rosse, zakończył budowę gigantycznego teleskopu ze zwierciadłem o średnicy 6 stóp (183 cm) i wadze blisko 4 ton. Leviathan z Parsonstown 100 calowy (2.5 m) teleskop Hooker'a Mount Wilson Observatory, 1742m n.p.m. w Kaliforni niedaleko Pasadeny na północny – wschód od Los Angeles. Budowany w latach 1906 – 1908; „pierwsze światło” w 1917 roku. Teleskop Hale na Mt. Palomar Teleskop Hale na Mt. Palomar Uruchomiony w 1948 roku, był największym teleskopem na świecie (5.1m średnicy zwierciadła, 14.5 tony masa), aż do 1975 roku, kiedy uruchomiono rosyjski teleskop BTA-6 w Zieleńczuku na Kaukazie. Jednakże rosyjski teleskop miał wady, tak że palomarski teleskop został w zasadzie „zdetronizowany” dopiero w 1993 przez Keck1. Teleskop Hale na Mt. Palomar BTA-6 Wielki Teleskop Altazymutalny 605 cm średnicy, 26 m ogniskowa. Umiejscowiony w miejscowości Zieleńczukskaja na Kaukazie. Uruchomiony w 1975 był formalnie największym teleskopem, ale dawał kiepskie wyniki. Przykryty olbrzymią kopułą 53 metrową, stanowczo za dużą, wewnątrz odstaje od teleskopu na ok 12 m . Большой Телескоп Альт-азимутальный, Специальная Астрофизическая Обсерватория (SAO) BTA-6 Wielki Teleskop Altazymutalny Keck I, Keck II Obserwatorium W.M. Kecka usytuowane jest na górze Mauna Kea na Hawajach, na wysokości 4145 metrów. Zwierciadło każdego teleskopu ma 10 m „średnicy”, złożone jest z 36 ściśle przylegających segmentów o grubości 8 cm. Teleskopy pracują od 1993, 1996. Keck I, Keck II Keck - zwierciadło główne Keck - zwierciadło główne - tył Keck I, Keck II Subaru, Keck I, Keck II Subaru Subaru Japoński, 8.3 m, od 1999 Porównanie zwierciadeł teleskopów z Mauna Kea Gran Telescopio Canarias (GTC) 10.4 m. Wyspy Kanaryjs kie, La Palma, 2006, 2007 Gran Telescopio Canarias (GTC) Large Binocular Telescope (LBT) Dwa 8.4 m teleskopy, pracujące razem, Arizona Wielki Teleskop Lornetkowy Large Binocular Telescope (LBT) Large Binocular Telescope (LBT) Large Binocular Telescope (LBT) Large Binocular Telescope (LBT) Large Binocular Telescope (LBT) Large Binocular Telescope (LBT) ESO Europejskie Obserwatorium Południowe (ang. European Southern Observatory - ESO) jest międzynarodową organizacją powołaną w 1962 roku w celu budowy i utrzymywania obserwatoriów astronomicznych na półkuli południowej. Główna siedziba organizacji mieści się w niemieckiej miejscowości Garching niedaleko Monachium, zaś większość urządzeń obserwacyjnych znajduje się w Chile. Do ESO należą trzy obserwatoria w rejonie tamtejszej pustyni Atacama: * Obserwatorium La Silla (teleskopy 2,2 m, 3,6 m oraz 3,6 metrowy NTT) * Obserwatorium Paranal (2,5 m, 4 m oraz Bardzo Duży Teleskop VLT) * obserwatorium na górze Llano de Chajnatar (zespoły radioteleskopów) Jednym z projektów koncepcyjnych ESO był Przeogromnie Duży Teleskop (ang. Overwhelmingly Large Telescope - OWL) o średnicy zwierciadła głównego 100m. Ze wględu na koszty ESO zdecydowało się jednak na pomniejszoną wersję nazwaną E-ELT - Europejski Ekstemalnie Duży Teleskop, który ze zwierciadłem o średnicy 42m też będzie największym teleskopem na świecie. ESO: państwa członkowskie Kraj Data przystąpienia Belgium 1962 Germany 1962 France 1962 Netherlands 1962 Sweden 1962 Denmark 1967 Switzerland 1981 Italy 1982, 24 May Portugal 2000, 27 June United Kingdom 2002, 8 July Finland 2004, 1 July Spain 2006, 1 July Czech Republic 2007, 1 January Austria 2008, 1 July ESO VLT European Southern Observatory (ESO) Very Large Telescope (VLT) ESO VLT Cztery 8.2 m teleskopy, Paranal Observatory, 2635 m n.p.m. ESO VLT Very Large Telescope (VLT, Bardzo Duży Teleskop) – należący do ESO zespół czterech teleskopów optycznych z optyką adaptatywną i optyką aktywną (Antu telescope, Kueyen telescope, Melipal telescope i Yepun telescope) o średnicy zwierciadła 8,2 m, które w badaniach interferometrycznych są uzupełniane przez trzy przestawne teleskopy optyczne o średnicy 1,8 m. Poszczególne teleskopy mogą prowadzić obserwacje niezależnie lub też prowadzić obserwacje interferometryczne przy pomocy VLTI. VLT jest zlokalizowany w Obserwatorium Paranal na wzgórzu Cerro Paranal (2635 m n.p.m.), na pustyni Atakama w północnej części Chile. Paranal Observatory La Silla Observatory La Silla Observatory Obserwatorium La Silla jest obserwatorium astronomicznym położonym w chilijskich Andach na południowym krańcu pustyni Atakama na wysokości 2400 m n.p.m.. Znajduje się tu dziewięć teleskopów zbudowanych przez Europejskie Obserwatorium Południowe (ang. European Southern Observatory - ESO), a kilka innych jest przez tę instytucję obsługiwanych. Jest to jedno z największych obserwatoriów na południowej półkuli i pierwsze obserwatorium w Chile zbudowane przez ESO. Ulokowane jest około 160 km na północ od miasta La Serena, 27 km na południe od Obserwatorium Las Campanas i 100 km na północ od Obserwatorium Cerro Tololo. Położenie na odludnym terenie pozwala na zminimalizowanie wpływu zanieczyszczenia sztucznym światłem na obserwacje astronomiczne. Pierwotnie góra nosiła nazwę Cinchado, ale ze względu na jej kształt przemianowano ją na La Silla (hiszp. siodło). La Silla Observatory La Silla Observatory Teleskopy * NTT (3,5 m) - zbudowany i obsługiwany przez ESO * 3,6 m - zbudowany i obsługiwany przez ESO * 2,2 m - zbudowany i obsługiwany przez ESO * ESO 1,5 m - zbudowany przez ESO, obecnie nie funkcjonuje * ESO 1 m - zbudowany przez ESO, obecnie nie funkcjonuje * ESO 0,5 m - zbudowany przez ESO, obecnie znajduje się w Observatorio UC w Santiago de Chile. * DENIS 1 m * MARLY 1 m (projekt EROS) * Geneva 1,2 m * Duński 1,5 m * Duński 50 cm * Holenderski 90 cm * SEST 15 m - zbudowany przez ESO, obecnie nie funkcjonuje * Marseille 40 cm * Bochum 61 cm * CAT 1,4 m - zbudowany przez ESO, obecnie nie funkcjonuje * IRIS * Schmidt 1,2 m - zbudowany przez ESO, obecnie nie funkcjonuje * GPO - zastąpiony przez Marly 1 m La Silla Observatory widok z 3.6 m teleskopu Obserwatorium Las Campanas Obserwatorium Las Campanas jest amerykańskim obserwatorium astronomicznym należącym do Carnegie Institution of Washington, położonym w chilijskich Andach w pobliżu miasta La Serena. W odległości 27 kilometrów na południe znajduje się Obserwatorium La Silla. Teleskopy: * Teleskopy Magellana — bliźniacze teleskopy, każdy o średnicy zwierciadła 6,5 metra, ochrzczone imionami Waltera Baadego i Landona Claya * Teleskop Irénée du Pont o średnicy zwierciadła 2,5 metra * Teleskop Henrietty Swope o średnicy zwierciadła 1 metr Dzięki staraniom prof. Bohdana Paczyńskiego został tu także postawiony polski teleskop Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego o średnicy zwierciadła 1,3 metra. Obserwatorium Las Campanas Dzięki staraniom prof. Bohdana Paczyńskiego został tu także postawiony polski teleskop Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego o średnicy zwierciadła 1,3 metra. Obserwatorium Las Campanas Dzięki staraniom prof. Bohdana Paczyńskiego został tu także postawiony polski teleskop Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego o średnicy zwierciadła 1,3 metra. SALT Southern African Large Telescope (SALT) SALT 11.1 m średnicy, zwierciadło z 91 segmentów Obserwatorium Astronomiczne na Suhorze Nasz teleskop http://www.as.up.krakow.pl Teleskopy słoneczne Teleskop McMath-Pierce (161 cm) Kitt Peak National Observatory, Arizona Teleskopy słoneczne Teleskop Swedish Solar Telescope (100 cm) La Palma Przepuszczalność atmosfery ziemskiej Radioteleskopy Radioteleskop – teleskop do obserwacji odległych obiektów astronomicznych z wykorzystaniem fal radiowych. Replika radioteleskopu Jansky-ego Pierwszę antenę do celów astronomicznych skonstruował w sierpniu 1931 roku amerykański inżynier Karl Guthe Jansky. Radioteleskopy Pierwszy radioteleskop z czaszą Grote Weber's original Radio Antenna - 1937 Wheaton Potem były kolejne konstrukcje składające się z parabolicznej czaszy, czyli reflektora skupiającego fale radiowe w ognisku, w którym umieszczony jest odbiornik radiowy. Obserwatorium Arecibo (Puerto Rico) Czasza radioteleskopu o Radioteleskop działa nieprzerwanie od 1 listopada 1963 roku. średnicy 305 m jest zbudowana w leju krasowym z 38 778 aluminiowych paneli o rozmiarach 1x2 metry, podtrzymywanych przez stalowe zbrojenia. Jej kształt jest sferyczny (a nie, jak w przypadku większości radioteleskopów, paraboliczny); czasza jest nieruchoma, a przemieszczany jest odbiornik. Sam odbiornik umieszczony jest na 900-tonowej konstrukcji, zawieszonej na wysokości 150 metrów na 18 kablach podczepionych do trzech żelbetowych słupów. Zawiera drugą oraz trzecią czaszę skupiającą odbite fale na antenie. Mobilność odbiornika umożliwia nakierowywanie radioteleskopu na dowolny punkt w stożku o rozwartości 40 stopni wokół zenitu. Obserwatorium Arecibo Very Large Array Obserwatorium składa się z 27 niezależnych anten, każdej o średnicy 25 metrów i masie 209 ton. Ułożone są w trzech rzędach, tworzących kształt litery Y, której każde ramię ma 21 kilometrów długości. Anteny zamocowane są na podstawach jeżdżących po szynach, co umożliwia zmienianie ich pozycji i wykorzystywanie ich do interferometrii. Wspólnie mogą działać jak jedna antena o średnicy 36 kilometrów. Rozdzielczość kątowa obserwatorium sięga 0,05 sekundy. Radioteleskop w Effelsbergu (Niemcy) The Effelsberg 100-m Radio Telescope Radioteleskop w Piwnicach W Polsce największy radioteleskop znajduje się w Piwnicach, niedaleko Torunia. Ma on średnicę 32 metrów i do badań wykorzystuje go Katedra Radioastronomii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika. Przepuszczalność atmosfery ziemskiej Teleskopy kosmiczne Obecnie działające satelity do obserwacji astronomicznych w różnych zakresach promieniowania to: * satelity gamma: o Swift o Integral o AGILE o HETE-2 * satelity rentgenowskie o SUZAKU o XMM-Newton o Chadra o Rossi-XTE * satelity w podczerwieni o Kosmiczny Teleskop Spitzera * satelity optyczne o Kosmiczny Teleskop Hubble'a * satelity w nadfiolecie o Kosmiczny Teleskop Hubble'a Teleskop Kosmiczny Hubble'a (HST) Zwierciadło 2.4 m średnicy wypolerowane z dokładnością do 10 nm Został wyniesiony na orbitę przez prom kosmiczny Discovery podczas misji STS-31 dnia 24 kwietnia 1990 roku Kosmiczny Teleskop Spitzera (ang. SST Spitzer Space Telescope) Teleskop został wystrzelony w przestrzeń kosmiczną na pokładzie rakiety Delta 7920 ELV w poniedziałek 25 sierpnia 2003 roku z przylądka Canaveral. SST został umieszczony na nietypowej, orbicie heliocentrycznej obiegając Słońce w przeciwieństwie do zazwyczaj nadawanej satelitom orbity geocentrycznej (obiegającej Ziemię). SST podąża za Ziemią w swojej orbicie i oddala się on od niej o mniej więcej 0,1 jednostkę astronomiczną rocznie. Na pokładzie SST znajdują się urządzenia przeznaczone do obserwacji promieniowania podczerwonego, średnica zwierciadła głównego teleskopu wynosi 85 cm, jest ono wykonane z berylu i w czasie pracy schładzane jest do temperatury 5,5` K. Per aspera, ad astra...