Instrumenty astronomiczne

W środę 11.12.2019  r. wykład pt. „Instrumenty astronomiczne” wyglosił wicedyrektor Planetarium Śląskiego w Chorzowie mgr Stefan Planta.

Jednym z najstarszych przyrządów astronomicznych (znanych w Egipcie,starożytnym Rzymie) była laska Jakuba. Miała kształt krzyża z przesuwaną poprzeczką.

Używana była przez żeglarzy do pomiaru kąta pomiędzy horyzontem, a jakimś ciałem niebieskim (Słońce, Księżyc, gwiazda). Służyła do określania kursu statku na podstawie położenia gwiazd.

Do końca XVI w. w asronomii i artylerii używany był kwadrant.

Laska Jakuba została wyparta w XVIII w. przez sekstant (1731 r. – kątomierz lusterkowy). Nazwa pochodzi od łacińskiego słowa sexta, co oznacza szóstą część, ponieważ kątomierz stanowi wycinek jednej szóstej koła.

Mikołaj Kopernik używał trójkąta paralaktycznego (trikwetrum) do wyznaczania odległości Księżyca od Z  iemi. Najbardziej skomplikowanym narzędziem obserwacyjnym Kopernika była sfera armilarna (astrolabium – Hipparch II w. p.n.e.). Składa się ona z 6 koncentrycznych obręczy drewnianych, zaopatrzonych w podziałki kątowe i przezierniki. Przy jego pomocy można było wyznaczać szerokość i długość ekliptyczną oberwowanego ciała niebieskiego.

W 1609 r. Galileusz wykonał pierwszy refraktor. Składa się onz jednosoczewkowego obiektywu i okularu będącego soczewką rozpraszającą, umieszczonych w tubie, w starannie dobranej odległości od siebie. Dzięki tej lunecie (nie odwraca obrazu) odkrył księżyce Jowisza, fazy Wenus, pierścienie Saturna, plamy na Słońcu.

Lepsza była luneta Keplera (obraz odwtócony) – ognisko obrazowe obiektywu pokrywa się z ogniskiem przedmiotowym okulara. Przysłonę aperturową stanowi oprawa obiektywu.

Jan Heweliusz (1611-1697 astronom, browarnik) posiadał najdłuższą lunetę długości 40 – 46m (łąka pod Gdańskiem) . Rzadko się nią posługiwał bo była bardzo niewygodna w obsłudze.

Podstawowym problemem trapiącym lunety była aberrecja chromatyczna i sferyczna.

Zbudowanie pierwszego działającego teleskopu (z gr. daleko widzący – ok. 1670 r.) zwierciadlanego przypisuje się Isaakowi Newtonowi. Do połowy XIX w. zwierciadła były wykonywane ze specjalnego brązu. Z takiego materiału wykonano w 1789 r. zwierciadło 126 cm Wiliama Herschela oraz w 1845 r. – 183 cm zwierciadło teleskopu Leviathan of Parsontown.

Po wynalezieniu technologii powlekania szkła warstwą srebra posiadającego znacznie lepszy współczynnik obijalności, zwierciadła metalowe straciły rację bytu. 

Przechodząc do współczesności, projekt naziemnego teleskopu optycznego ( Gigantyczny Teleskop Magellana – GMT) ma zostać ukończony do końca 2025 r. Jego główne zwierciadło będzie składało się z 7 segmentów, każdy o średnicy 8,4 m. Teleskop ten ma umożliwić obserwacji z rozdzielczością 10 razy lepszą niż Kosmiczny Teleskop Hubble’a. Koszt to ok. 1 miliard dolarów.

Zostanie on wybudowany w górach na wysokości 2500m w Oberwatorium Las Campanas, na terenie pustyni Atakama w Chile ( małe zanieczyszczenie powietrza i świetlne). Teleskop będzie wykorzystywał technikę adaptywną do poprawienia jakości obrazu. Optykę aktywną zapewnia

54 – 56 siłowników pod każdym lustrem (doginanie zwierciadeł).

Może rozpocząć funkcjonowanie już przy 4 zwierciadłach.

Z ciekawych inwestycji w Polsce można uznać 32-metrowy radiotelekop RT32 w Toruniu. Jest to w pełni sterowalny teleskop o montażu azymut- elewacja. Zwierciadło główne składa się z 336 paneli, każdy wykonany z dokładnością 0,35 mm.

Teleskop jest częścią ogólnoświatowej sieci interferometrycznej VLBI.

Obecnie największy radioteleskop w Europie (Effelsberg) znajduje się w pobliżu Bonn i ma 100 m średnicy. Polscy astronomowie często korzystają z możliwości pracy na tym obiekcie.

W obserwatorium Arecibo (Portoryko) znajduje się radioteleskop o średnicy czaszy 305 m. Czasza zbudowana jest  z 38778 aluminiowych paneli o rozmiarach 1x2m. Jej kształt jest sferyczny.

Radioteleskop pracuje od 1963 roku. Tutaj, profesor Aleksander Wolszczan w 1991 r. zmierzył okresy oscylacji pulsara, co pozwoliło mu odkryć krążące wokół niego trzy pierwsze planety pozasłoneczne.

W 2016 r. powstał większy od niego radioteleskop FAST w Chinach – ma pojedyńczą czaszę o średnicy 500 m. Już w rok po oddaniu do użytku , chińscy astronomowie namierzyli parę pulsarów znajdujących się od nas w odległości ok. 16000 i 4100 lat świetlnych.

Kosmos obserwowany jest również w podczerwieni (protogwiazdy).

 Teleskop kosmiczny Chandra (od imienia fizyka Chandrasekhara, który jako pierwszy obliczył maksymalną masę białego karła) pracujący w zakresie promieni rentgenowskich został wyniesiony na orbitę przez prom kosmiczny Columbia w 1999 roku. Pozwala on na obserwację białych karłów, gwiazd neutronowych i czarnych dziur.

Galaxy Evolution Explorer (GALEX) – teleskop kosmiczny agencji NASA przeznaczony do obserwacji kosmosu w zakresie promieniowania ultrafioletowego. Został wyniesiony w przestrzeń kosmiczną na pokładzie rakiety Pegasus w 2003 r. Teleskop przeprowadził obserwacje setek milionów galaktyk w zakresie UV, służące analizie ewolucji galaktyk oraz procesów formowania się gwiazd w początkowych etapach istnienia Wszechświata. Został wyłączony w 2013 r.

Teleskop kosmiczny Comptona wyniesiony na orbitę w 1991 r. na pokładzie promu Atlantis prowadził obserwacje w zakresie promieniowania gamma. W roku 2000 po awarii żyroskopu NASA podjęła decyzję o jego zniszczeniu.

High Energy Stereoscopic System (HESS -2004 r.) to obserwatorium astronomiczne znajdujące się w Namibii. System składa się z 4 teleskopów, z których każdy ma zwierciadło o powierzchni 107 m2 (382 okrągłe lustra). Do rejestracji promieniowania Czerenkowa służy detektor złożony z 960 fotopowielaczy. Prowadzi obserwacje w zakresie promieniowania gamma i służy do obserwacji pozostałości po wybuchach supernowych, pulsarów, mikrokwazarów i aktywnych jąder galaktyk.

Veritas- naziemne obserwatorium promieniowania gamma (2007 r.) znajduje się w USA (stan Arizona). Składa się z 412-metrowych teleskopów, rejestrujących promieniowanie Czerenkowa.

Obserwatoria buduje się w Afryce, Chile, na Hawajach, w Południowej Afryce ze względu na dużą ilość dni obserwacyjnych (310-355) i małą ilość zanieczyszczeń.

W Polsce mamy 28-30 dni obserwacyjnych.

Słuchacze UTW z dużym zainteresowaniem wysłuchali kolejnego „kosmicznego” wykładu wicedyrektora mgr Stefana Janty pracującego w Planetarium Śląskim w Chorzowie.

Na zakończenie wykładowca przekazał uczestnikom dwie informacje.

1) Planetarium Śląskie zostanie oddane do użytku dopiero w 2021r

2) Każdy z uczestników wykładu otrzyma kalendarz na 2020 r „Nasze nocne niebo” wydany przez Planetarium Śląskie. Wszyscy słuchacze mają nadzieję na wysłuchanie kolejnych wykładów w następnych semestrach.

Opracował: Henryk Duda