Астрономічні інструменти та прилади
Телескоп-рефлектор з діаметром дзеркала 2,6 м Кримської астрофізичної обсерваторії.
Вся історія астрономії пов'язана зі створенням нових інструментів, що дозволяють підвищити точність спостережень, можливість вести дослідження небесних світил в діапазонах електромагнітного випромінювання (див. Електромагнітне випромінювання небесних тіл), недоступних неозброєному людському оку.
Першими ще в далекій давнині з'явилися кутомірні інструменти. Найдавніший з них - це гномон, вертикальний стрижень, який відкидає сонячну тінь на горизонтальну площину. Знаючи довжину гномона і тіні, можна визначити висоту Сонця над горизонтом.
До старовинним кутомірним інструментів належать і квадранти. У найпростішому варіанті квадрант - плоска дошка у формі чверті кола, розділеного на градуси. Навколо його центру обертається рухлива лінійка з двома діоптріями.
Широке поширення в древньої астрономії отримали армілярні сфери - моделі небесної сфери з її найважливішими точками і колами: полюсами і віссю світу, меридіаном, горизонтом, небесним екватором і екліптикою. В кінці XVI ст. кращі за точністю і вишуканістю астрономічні інструменти виготовляв датський астроном Т. Бразі. Його армілярні сфери були пристосовані для вимірювання як горизонтальних, так і екваторіальних координат світил.
Корінний переворот в методах астрономічних спостережень стався в 1609 р коли італійський учений Г. Галілей застосував для огляду неба зорову трубу і зробив перші телескопічні спостереження. У вдосконаленні конструкцій телескопів-рефракторів. мають лінзові об'єктиви, великі заслуги належать І. Кеплеру.
Перші телескопи були ще вкрай недосконалі, давали нечітке зображення, забарвлене райдужним ореолом.
Позбутися від недоліків намагалися, збільшуючи довжину телескопів. Однак найбільш ефективними і зручними виявилися ахроматические телескопи-рефрактори, які почали виготовлятися з 1758 р.Д. Доллонд в Англії.
У 1668 р І. Ньютон побудував телескоп-рефлектор. який був вільний від багатьох оптичних недоліків, властивих рефракторах. Пізніше вдосконаленням цієї системи телескопів займалися М. В. Ломоносов і В. Гершель. Останній домігся особливо великих успіхів у спорудженні рефлекторів. Поступово збільшуючи діаметри виготовляються дзеркал, В. Гершель в 1789 р відшліфував для свого телескопа найбільше дзеркало (діаметром 122 см). У той час це був найбільший в світі рефлектор.
У XX ст. набули поширення дзеркально-лінзові телескопи. конструкції яких були розроблені німецьким оптиком Б. Шмідтом (1931 р) і радянським оптиком Д. Д. Максутовим (1941 р.)
У 1974 р закінчилося будівництво вітчизняного дзеркального телескопа з діаметром дзеркала 6 м. Він встановлений на Кавказі - в Спеціальної астрофізичної обсерваторії. Можливості цього інструменту величезні. Цьому телескопу доступні об'єкти 25-ї зоряної величини, т. Е. В мільйони разів слабші, ніж ті, які спостерігав Галілей в свій телескоп.
Сучасні астрономічні інструменти використовуються для вимірювання точних положень світил на небесній сфері (систематичні спостереження такого роду дозволяють вивчати руху небесних світил); для визначення швидкості руху небесних світил уздовж променя зору (променеві швидкості); для обчислення геометричних і фізичних характеристик небесних тіл; для вивчення фізичних процесів, що відбуваються в різних небесних тілах; для визначення їх хімічного складу і для багатьох інших досліджень небесних об'єктів, якими займається астрономія.
До числа астрометричних інструментів відносяться універсальний інструмент і близький до нього по конструкції теодоліт; меридіанний коло. використовуваний для складання точних каталогів положень зірок; пасажний інструмент. службовець для точних визначень моментів проходження зірок через меридіан місця спостережень, що потрібно для служби часу.
Для фотографічних спостережень використовуються астрографи.
Для астрофізичних досліджень потрібні телескопи із спеціальними пристосуваннями, призначеними для спектральних (об'єктивна призма. Астроспектрографів), фотометричні (Астрофотометр), поляриметричних і інших спостережень.
Підвищити проницающую силу телескопа вдається шляхом застосування в спостереженнях телевізійної техніки (див. Телевізійний телескоп), а також фотоелектронні помножувачі.
Створено інструменти, що дозволяють вести спостереження небесних тіл в різних діапазонах електромагнітного випромінювання, в тому числі і в невидимому діапазоні. Це радіотелескопи і радіоінтерферометри. а також інструменти, що застосовуються в рентгенівської астрономії. гамма-астрономії. інфрачервоної астрономії.
Для спостережень деяких астрономічних об'єктів розроблені спеціальні конструкції інструментів. Такі сонячний телескоп. коронограф (для спостережень сонячної корони), кометоіскатель, метеорний патруль. супутникова фотографічна камера (для фотографічних спостережень супутників) і багато інших.
В ході астрономічних спостережень отримують ряди чисел, астрофотографії, спектрограми та інші матеріали, які для остаточних результатів повинні бути піддані лабораторної обробки. Така обробка ведеться за допомогою лабораторних вимірювальних приладів.
Для вимірювання положень зображень зірок на астрофотографія і зображень штучних супутників щодо зірок на спутнікограммах служать координатно-вимірювальні машини. Для вимірювання почернений на фотографіях небесних світил, спектрограмах служать мікрофотометри.
Важливий прилад, необхідний для спостережень, - астрономічний годинник.
При обробці результатів астрономічних спостережень використовуються суперкомп'ютери.
Істотно збагатила наші уявлення про Всесвіт радіоастрономія. зародилася на початку 30-х рр. нашого століття. У 1943 радянські вчені Л. І. Мандельштам і Н. Д. Папалексі теоретично обгрунтували можливість радіолокації Місяця. Радіохвилі, послані людиною, досягли Місяця і, відбившись від неї, повернулися на Землю. 50-е рр. XX ст. - надзвичайно швидкого розвитку радіоастрономії. Щорічно радіохвилі приносили з космосу нові дивовижні відомості про природу небесних тіл.
Сьогодні радіоастрономія використовує найчутливіші прийомні пристрої і найбільші антени. Радіотелескопи проникли в такі глибини космосу, які поки залишаються недосяжними для звичайних оптичних телескопів. Перед людиною розкрився радіокосмос - картина Всесвіту в радіохвилях.
Астрономічні інструменти для спостережень встановлюють на астрономічних обсерваторіях. Для будівництва обсерваторій вибирають місця з хорошим астрономічним кліматом, де дуже багато кількість ночей з ясним небом, де атмосферні умови сприяють отриманню хороших зображень небесних світил в телескопах.
Атмосфера Землі створює істотні перешкоди при астрономічних спостереженнях. Постійний рух повітряних мас розмиває, псує зображення небесних тіл, тому в наземних умовах доводиться застосовувати телескопи з обмеженим збільшенням (як правило, не більше ніж в кілька сотень разів). Через поглинання земною атмосферою ультрафіолетових і більшої частини довжин хвиль інфрачервоного випромінювання втрачається величезна кількість інформації про об'єкти, які є джерелами цих випромінювань.
У горах повітря чистіше, спокійніше, і тому умови для вивчення Всесвіту там більш сприятливі. З цієї причини ще з кінця XIX в. всі великі астрономічні обсерваторії споруджувалися на вершинах гір або високих плоскогір'ях. У 1870 р французький дослідник П. Жансен використовував для спостережень Сонця повітряна куля. Такі спостереження проводяться і в наш час. У 1946 р група американських вчених встановила спектрограф на ракету і відправила її в верхні шари атмосфери на висоту близько 200 км. Наступним етапом заатмосферних спостережень було створення орбітальних астрономічних обсерваторій (ВАТ) на штучних супутниках Землі. Такими обсерваторіями, зокрема, були радянські орбітальні станції «Салют». В даний час успішно експлуатується космічний телескоп «Хаббл».
Орбітальні астрономічні обсерваторії різних типів і призначень міцно увійшли в практику сучасних досліджень космічного простору.