Простейшие астрономические инструменты.

Интересно, что у почти у всех начинающих любителей астрономии бессознательно сложилось мнение, что первый прибор по астрономии, который они должны иметь — это хотя-бы небольшой телескоп, или нечто подобное, бинокль или монокуляр. Но астрономы знали и менее «примитивных» помощников в своем труде, чем бинокли и телескопы, и эти помощники и ныне могут сыграть свою полезную роль при любительских наблюдениях, пусть и своебразную и небольшую (да и сейчас профессионалы-астрономы все еще пользуются механизмами этих приборов, оснащают ими телескопы для точности, и используют все для того же — определения углов на небесной сфере).

До 1611 года, до знаменательного года изобретения телескопа всем достославным Галилео Галилеем (или кем-то еще раннее, но все равно он был первым, использавшим телескоп для серъезных астрономических наблюдений), астрономы пользовались всякими расчерченными на градусы в прямом смысле деревянными палочками и перекладинами, квадратиками и кружочками больших и малых размеров. Это были всякие там астрономические посохи, высотомеры, секстанты, квадранты и трикветры.

Ими пользовались древнегреческие астрономы (а они почти все эти инструменты впервые и создали), и Аристарх, и Гиппарх, и Птолемей, и в средние века арабские астрономы довели их до совершенства. Использовались эти приборы для решения задач самого раннего зародившегося раздела астрономии — астрометрии, занимающейся вопросами над небесными светилами «Где, когда, и что» — для расчета положений светил на небесной сфере, расстояний между звездами, определению по небу времени, и поэтому они и называются угломерными инструментами.

Как и все приборы они требовали большей точности, и их и делали для этого как можно большими, а у арабских астрономов они стали настоящими громадинами, так квадранты достигали радиуса 60 м, а Николай Коперник с помощью таких приборов определяющий координаты планет и рассчитывающий по ним уже свою гелиоцентрическую систему, пользовался приборами, намного превышающими его рост. Но не обязательно было всегда делать такие громадины, для многих задач подходили и маленькие приборы. И конечно же, такие приборы (пусть и станут они у вас самыми первыми — или новыми помощниками, если уже у вас есть бинокль или телескоп, делать их намного проще самого простого телескопа), по силу сделать их любому любителю астрономии, человеку.

Основные материалы для этого найдутся у всех: дерево, пила, и транспортир... И благо, с ними можно и делать много полезного, они хорошие помощники в тех же визуальных наблюдениях метеоров, они помогают точнее, лучше и удобнее определить координаты метеора, положения серебристых облаков (которые также наблюдаются в основном визуально), совсем новичкам в наблюдениях звездного неба помогут легче понять смысл эфемерид и найти самим на небе планеты, понять структуру и определения начальных теорий небесной сферы.

К тому же и просто приятно обнаружить себя в душе каким-то древним астрономом, ощутить на себе эхо далекого прошлого, посмотреть на небо глазами древнего грека, араба с жарких пустынь, Улугбека, Коперника или Тихо Браге! А ниже — пусть и некоторые угломерные инструменты, и как их делать, что я насобирал из всякой астролитературы, которой уже и не помню. Многое соорудил сам, видя лишь где-то картинку какого-то исторического угломерного инструмента.

Астролябия:

Естественно же более упрощенная, чем древний предок, решает намного меньше задач. Так, в трактате арабского астронома Х в. ас-Суфи перечислялось 1000 способов использования астролябии! Эта астролябия же поможет измерять горизонтальные углы азимутов светил. Для ее изготовления необходимо иметь: Диск из многослойной фанеры, текстолита или оргстекла. Диаметр диска такой, чтобы на нем разместилась круговая шкала (лимб) из транспортира и за ней оставалось бы свободное поле 2-3 см.
Транспортир, лучше из тех, что есть, побольше.

Визирная планка. Изготовляется из плоскости латуни или дюралюминия шириной 2-3 см, и длиной, превышающей поперечник диска на 5-6 см. Выступающие за край диска концы полоски изогните под прямым углом вверх и пропилите в них продолговатые или круговые отверстия. На горизонтальной планке симметрично центру проделайте две большие широкие прорези, чтобы чрез них была виден градуируемый лимб транспортира. Середину визирной планки прикрепите к центру диска, с помощью болта, шайб и гаек, чтоб она вращалась в горизонтальной плоскости. На визирную планку к центру прикрепите и компас.

При наблюдениях направляйте визирную планку на светило так, чтобы оно было видно сквозь боковые прорези планки. Отношение градусной меры транспортира к планке (видную через поперечную прорез планки, через ту, что «ближе» к светилу) к стрелке севера компаса и будет азимутом светила.

Как найти самому азимут, высоту и зенитное расстояние:

Да вообще, не трудно догадаться, что измерять самому высоту и азимут светила можно и при помощи транспортира. Но как его положить, чтобы он «видел» круги небесной сферы? Один из простейших инструментов для этого — высотомер, с которым мы и познакомимся сейчас. Высотомер состоит из как можно большего (ну, и не метрового конечно — трудно будет делать!) транспортира, содержащего 1800. Из центра окружности А транспортира и перпендикулярно его радиусу (разделяющего наш транспортир на две равные части) устанавливается линейка (или рейка) такой длины, чтобы она в 3-4 раза превосходила радиус транспортира. А в центр транспортира привинчивают шарнир, а к нему веревку с грузом, так, чтобы веревка была тонка, а груз ее не порвал.

Если веревка в точке скрепления проходит вдоль линейки, то значит она прикреплена верно. К транспортиру, выше линии 0-1800 его шкалы и параллельно ей устанавливают еще визиры, из трехизогнутой (как у астролябии) планки, средняя сторона которой равна диаметру транспортира, другие (боковые) равны друг другу, и в точке пересечения диагоналей этих квадратов или прямоугольников проделайте дырки-окружности диаметром 3-5 мм. Противоположный конец линейки перпендикулярно к центру прикрепите к не очень толстой дощечке так, чтобы она без колебаний держала линейку к своему креплению, и чтоб линейка вращалась вокруг своего центра, а этот центр вставляется в центр окружности еще одного транспортира, на этот раз на полную окружность (3600). Внизу к линейке прикрепите какую-нибудь стрелку, чтобы та исходила из этого центра транспортира и «доставала» до его внешнего края.

Так же к дощечке желательно прикрепить компас, для указания юга, от которого отсчитываются астрономические азимуты. Прибор перед началом наблюдений устанавливают так, чтобы дощечка находилась неподвижно и по горизонтали, а нижний транспортир на 00 шкалы по компасу направлен на юг, часть от 0 до 1800 направлена к востоку, другая к западу. При измерении азимута и высоты светила (измеряются одновременно!) мы направляем на него визиры так, чтобы сквозь них оно было видно, и конечно, центр вращения А (для отсчитывания высоты) направляется сверху вниз, а в месте крепления к доске вправо-влево. Таким образом, получив изображение искомого светила в визире мы увидем, что верхний транспортир наклонен под определенным углом, отмеченным на шкале веревкой, это и есть высота h светила, а стрелка к нижнему транспортиру покажет значение азимута. Зенитное расстояние z же можно легко узнать по формуле z+h = 900.

Углы между светилами:

Т. н. астрономические грабли — простейший вариант угломерного прибора, состоит из двух деревянных линеек (например, по 60 см длиной), скрепленных в форме буквы Т. На конце линейки, противоположно перекладине, укрепляется визир. На перекладине по дуге окружности 57,3 см (построить можно с помощью шнура) с интервалом в 1 см (либо в 0,5 см) вбиваются гвоздики. Центром окружности является визир. При интервале разбития гвоздиков в 1 см соответствует угол в 1 градус на небесной сфере, при 0,5 см угол в полградуса. С помощью этого нехитрого инструмента можно проводить регулярные (скажем, каждый вечер в одно и то же время) измерения угловых расстояний планет и Луны относительно некоторых «опорных» звезд и тем самым устанавливать особенности движения упомянутых светил на небесной сфере.

Другой прибор так и называется угломерным инструментом. Состоит он из прямоугольного куска дерева 35×20 см. С одной из его сторон неподвижно прикреплена рейка (или линейка) длиной 60 см. В противоположном конце рейки прикрепляется другая такая же так, чтоб она вращалась вокруг центра крепления. По обеим концам реек параллельно прикрепляются визиры. На доске, аналогично астрономическим граблям, очерчена дуга радиусом 57,3 см, на ней нанесена шкала градусов.

При наблюдениях обычно визиры одной рейки направляют на звезду, неподвижной — на планету. Полученное на шкале расстояние концов реек и есть их угловое расстояние. С помощью этих приборов можно находить и горизонтальные координаты светила. Так, найдя юг (отметив его по компосу) мы от него отмерим расстояние до светила, и по градуируемой шкале получим его азимут. Отложив от светила прямое и точное направление на горизонт, получим его высоту, а от зенита — его зенитное расстояние. Подумайте, как тогда надо распложить приборы относительно горизонта и вертикали.

Небесные светила интересовали людей с незапамятных времён. Ещё до революционных открытий Галилея и Коперника астрономы предпринимали неоднократные попытки выяснить закономерности и законы движения планет и звёзд и использовали для этого специальные инструменты.

Инструментарий древних астрономов был настолько сложен, что современным учёным потребовались годы, чтобы разобраться в их устройстве.

Хотя странные углубления на поле Уоррен обнаружили с воздуха еще в 1976 году, только в 2004 году было определено, что это древний лунный календарь. Как полагают ученые, найденному календарю порядка 10 000 лет.

Он выглядит как 12 углублений, расположенных по дуге в 54 метра. Каждая лунка синхронизирована с лунным месяцем в календаре, причем с поправкой на лунную фазу.

Удивительно также то, что календарь в Уоррен Филд, который был построен за 6000 лет до Стоунхенджа, ориентирован на точку солнечного восхода в день зимнего солнцестояния.

2. Секстант Аль-Худжанди в росписи

Сохранилось очень мало сведений о Абу Махмуд Хамид ибн аль-Хидр Аль-Худжанди, кроме того, что он был математиком и астрономом, который жил на территории современных Афганистана, Туркменистана и Узбекистана. Также известно, что он создал один из крупнейших астрономических инструментов в 9-10 веках.

Его секстант был сделан в виде фрески, расположенной на 60-градусной дуге между двумя внутренними стенами здания. Эта огромная 43-метровая дуга была поделена на градусы. Мало того, каждый градус был с ювелирной точностью разделен на 360 частей, что сделало фреску потрясающе точным солнечным календарем.

Над дугой Аль-Худжанди располагался куполообразный потолок с отверстием посередине, сквозь которое солнечные лучи падали на древний секстант.

3. Вольвеллы и зодиакальный человек

В Европе на рубеже 14-го века учеными и врачами использовалась довольно странная разновидность астрономических инструментов – вольвеллы. Они выглядели, как несколько круглых листов пергамента с дыркой в центре, наложенные друг на друга.

Это позволяло перемещать круги, чтобы рассчитать все необходимые данные — от фаз Луны до положения Солнца в Зодиаке. Архаичный гаджет помимо своей основной функции также являлся символом статуса – только самые богатые люди могли обзавестись вольвеллой.

Также средневековые врачи верили, что каждая часть человеческого тела управляется своим созвездием. К примеру, за голову отвечал Овен, а за гениталии – Скорпион. Поэтому для диагностировки врачи использовали вольвеллы, чтобы рассчитать текущее положение Луны и Солнца.

К сожалению, вольвеллы были довольно хрупкими, поэтому сохранились лишь очень немногие из этих древних астрономических инструментов.

4. Древние солнечные часы

Сегодня солнечные часы служат разве что для украшения садовых лужаек. Но когда-то они были необходимы для отслеживания времени и движения Солнца по небу. Одни из старейших солнечных часов были найдены в Долине царей в Египте.

Они датируются 1550 — 1070 годами до н.э. и представляют собой круглый кусок известняка с нарисованным на нем полукругом (разделенным на 12 секторов) и отверстием в середине, в который вставлялся стержень, отбрасывающий тень.

Вскоре после обнаружения египетских солнечных часов, подобные были найдены в Украине. Они были захоронены с человеком, который умер 3200 — 3300 лет назад. Благодаря украинским часам ученые узнали, что цивилизация Зрубна обладала знаниями геометрии и умела высчитывать широту и долготу.

5. Небесный диск из Небры

Названный по имени немецкого города, где он был обнаружен в 1999 году, «небесный диск из Небры» является старейшим изображением космоса, когда-либо найденным человеком. Диск был захоронен рядом с долотом, двумя топорами, двумя мечами, и двумя кольчужными наручами около 3600 лет назад.

На бронзовом диске, покрытом слоем патины, были золотые вставки, изображающие Солнце, Луну и звезды из созвездий Орион, Андромеда и Кассиопея. Никто не знает, кто сделал диск, но расположение звезд говорит о том, что создатели были расположены на той же широте, что и Небра.

6. Астрономический комплекс Чанкильо

Древняя астрономическая обсерватория Чанкильо в Перу является настолько сложной, что ее истинное предназначение было обнаружено только в 2007 году с помощью компьютерной программы, предназначенной для выравнивания панелей солнечных батарей.

13 башен комплекса выстроены по прямой линии протяженностью 300 метров вдоль холма. Изначально ученые думали, что Чанкильо — фортификационные сооружения, но для форта это было невероятно плохое место, поскольку в нем не было ни оборонительных преимуществ, ни проточной воды, ни источников пропитания.

Но потом археологи поняли, что одна из башен смотрит на точку восхода солнца при летнем солнцестоянии, а другая – на точку восхода солнца при зимнем солнцестоянии. Построенные около 2300 лет назад башни являются старейшей солнечной обсерваторией в Америке. По этому древнему календарю до сих пор можно определить день года с максимум двухдневной погрешностью.

К сожалению, огромный солнечный календарь из Чанкильо — это единственный след цивилизации строителей этого комплекса, которые предшествовали инкам более чем на 1000 лет.

7. Звездный атлас Гигина

Звездный атлас Гигина, также известный как «Poetica Astronomica» был одним из первых сочинений с изображениями созвездий. Хотя авторство атласа спорно, он иногда приписывается Гаю Юлию Гигину (римскому писателю, 64 г. до н.э. — 17 г. н.э.). Другие утверждают, что работа имеет сходство с трудами Птолемея.

В любом случае, когда Poetica Astronomica была переиздана в 1482 году, она стала первым печатным произведением, в котором были показаны созвездия, а также мифы, связные с ними.

В то время как другие атласы предоставляли более конкретную математическую информацию, которая могла быть использована для навигации, Poetica Astronomica представляла собой более причудливую, литературную интерпретацию звезд и их историю.

8. Небесный глобус

Небесный глобус появился еще тогда, когда астрономы считали, что звезды перемещаются по небу вокруг Земли. Небесные глобусы, которые были созданы, чтобы отобразить эту небесную сферу, начали создавать еще древние греки, а первый глобус в форме, аналогичной современным глобусам, был создан немецким ученым Йоханнесом Шёнером.

На данный момент сохранились только два небесных глобуса Шёнера, которые являются настоящими произведениями искусства, изображающими созвездия в ночном небе. Старейший сохранившийся пример небесного глобуса датируется около 370 г. до н.э.

9. Армиллярная сфера.

Армиллярная сфера — астрономический инструмент, в котором несколько колец окружают центральную точку — была далеким родственником небесного глобуса.

Существовали два разных типа сфер — наблюдательная и демонстрационная. Первым из ученых, кто использовал подобные сферы, был Птолемей.

С помощью этого инструмента можно было определить экваториальные или эклиптические координаты небесных тел. Наряду с астролябией, армиллярная сфера использовалась моряками для навигации на протяжении многих веков.

10. Эль-Караколь, Чичен-Ица

Обсерватория Эль-Караколь в Чичен-Ице была построена между 415 и 455 г. н.э. Обсерватория была очень необычной — в то время как большинство астрономических инструментов были настроены на наблюдение за движением звезд или Солнца, Эль-Караколь (в переводе «улитка») была построена для наблюдения за движением Венеры.

Для майя Венера была священна – буквально все в их религии основывалось на культе этой планеты. Эль-Караколь помимо того, что был обсерваторией, также являлась храмом бога Кетцалькоатля.

АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Астрономические инструменты применялись с древнейших времён. С началом освоения земледелия, когда нужно было планировать сельскохозяйственные работы. Для этого нужно было определять моменты равноденствий и солнцестояний. Одновременно и нужды кочевого животноводства требовали освоения методов ориентирования. А для этого изучались звёзды, их движение. Движение Солнца и Луны. Примером древнейшей обсерватории может служить культово-астрономическое сооружение под Рязанью. Равноденствия и солнцестояния фиксировались по тени от Солнца и её совпадением с определёнными столбами.

Такие сооружения строились повсеместно, где селились первые земледельцы Арии. Но до нас дошли в наилучшем виде такие древние сооружения, как мегалиты Стоунхенжа.

Древняя астрономическая обсерватория Jantar-Mantar.

В принципе устройство этих обсерваторий одинаков - принцип визирования, то есть определение направления по двум точкам. Однако эти точки были направлены на горизонт. То есть древние обсерватории служили задачам календарного счёта дней.

Однако уже у скотоводов, а особенно с освоением мореплавания возникает потребность изучать и само небо. Так уже во времена древних восточных деспотий (Шумер, Ассирия, Вавилон, Египет) возникают принципы систематизации небесных объектов. Возникают идеи эклиптики. Она разбивается на 12 частей. Формируются созвездия и даются им названия. И строятся обсерватории. До нас они практически не дошли, но подобная им была обсерватория Улугбека. По сути это вырытая в земле дуга, на которой определялось положение звёзд.

Однако морякам такой инструмент был бесполезен. Потому появляются ручные астрономические инструменты. Из истории известно, что во втором тысячелетии до н.э. народы моря напали на Египет. Народы моря это Пеласги, Лелеги, Этруски и другие народы, которые относились к индоевропейцам Ариям. То есть наши родственники-предки. Они свободно ходили по Средиземному и Чёрному морям. И их умение ориентироваться, в том числе и по Солнцу и звёздам, перешло к грекам.

Так появились: Астрономические инструменты или приборы: гномон, армиллярная сфера, астролябия, квадрант, октант, секстант, хронометр...

Старинные астрономические инструменты
и инструменты навигации

Армиллярная сфера	Астролябия		Гномон	Квадрант
Октант	Секста́нт	Хронометр морской	Морской компас	Универсальный инструмент

Армиллярная сфера есть собрание кругов, изображающих важнейшие дуги небесной сферы. Она имеет целью изобразить относительное положение экватора, эклиптики, горизонта и других кругов.

Астролябия (от греческих слов: άστρον - светило и λαμβάνω - беру), планисфера , аналемма - угломерный снаряд, употребляющийся для астрономических и геодезических наблюдений. А. применялась Гиппархом для определения долгот и широт звезд. Она состоит из кольца, которое устанавливалось в плоскости эклиптики, и перпендикулярного к нему кольца, на котором отсчитывалась широта наблюдаемого светила, после того как на него были наведены диоптры инструмента. По горизонтальному кругу отсчитывалась разность долгот между данным светилом в каким-нибудь другим. В позднейшее время А. была упрощена, в ней был оставлен только один круг, посредством которого мореплаватели отсчитывали высоту звезд над горизонтом. Круг этот подвешивался на кольце в вертикальной плоскости, и посредством алидады, снабженной диоптрами, наблюдались звезды, высота которых отсчитывалась на лимбе, к которому впоследствии приделывался нониус. Позднее вместо диоптр стали употреблять зрительные трубы, и, постепенно совершенствуясь, А. перешла в новый тип инструмента - теодолит, который и употребляется теперь во всех тех случаях, когда требуется некоторая точность измерений. В землемерном искусстве А. еще продолжает применяться, где при достаточно тщательной градуировке она позволяет измерять углы с точностью до минут дуги.

Гномон (др.-греч. γνώμων - указатель) - древнейший астрономический инструмент, вертикальный предмет (стела, колонна, шест), позволяющий по наименьшей длине его тени (в полдень) определить угловую высоту солнца.

Квадрант (лат. quadrans, -antis, от quadrare - сделать четырехугольным) - астрономический инструмент, для определения зенитальных расстояний светил.

Октант (в морском деле - октан) - угломерный астрономический инструмент. Шкала октанта составляет 1/8 часть окружности. Октант применялся в мореходной астрономии; практически вышел из употребления.

Секстант (секстан) - навигационный измерительный инструмент, используемый для измерения высоты светила над горизонтом с целью определения географических координат той местности, в которой производится измерение.

Квадрант, октант и секстант отличаются только долей окружности (четвёртая, восьмая и шестая часть соответственно). В остальном это тот же прибор. Современный секстант имеет оптический визир.

Астрономический компендиум представляет собой набор небольших инструментов для математических расчетов в едином футляре. Он обеспечивал пользователю множество вариантов в готовом формате. Это был не дешевый набор и, очевидно, указывал на богатство владельца. Этот сложный экспонат был изготовлен Джеймсом Кинвином для Роберта Деверю, второго графа Эссекса (1567 – 1601), чье оружие, гребень шлема и девиз выгравированы на внутренней стороны крышки. В компендиум входят пассажный инструмент для определения времени ночи по звездам, перечень широт, магнитный компас, перечень портов и гаваней, вечный календарь и лунный указатель. Компендиум мог использоваться для определения времени, высоты прилива в портах, а также календарных расчетов. Можно сказать, что это древний миникомпьютер.

Оптические инструменты

Подлинная революция в астрономии началась с изобретением Галилеем оптического рефракторного телескопа. Слово «телескоп» образовано из двух греческих корней и может быть переведено на русский язык как «смотрю вдаль». Действительно, это оптическое устройство представляет собой мощную зрительную трубу, предназначенную для наблюдения весьма удаленных объектов – небесных светил. Созданный около четырехсот лет назад, телескоп является своеобразным символом современной науки, воплощая в себе извечное стремление человечества к познанию. Гигантские телескопы и грандиозные обсерватории вносят немалый вклад в развитие целых областей науки, посвященных исследованию структуры и законов нашей Вселенной. Впрочем, сегодня телескоп все чаще можно встретить не в научной обсерватории, а в обычной городской квартире, где живет обычный астроном-любитель, который ясными звездными ночами отправляется приобщаться к захватывающим красотам космоса.

Хотя существуют косвенные свидетельства того, что оптические устройства, предназначенные для изучения звезд, были известны уже некоторым древним цивилизациям, официальной датой рождения телескопа принято считать 1609 год. Именно в этом году Галилео Галилей, экспериментируя с линзами для создания очков, нашел комбинацию, которая обеспечивала многократное приближение. Построенная же учёным первая зрительная труба стала прародительницей современных рефракторов и впоследствии получила название телескопа.

Телескоп Галилея представлял собой свинцовую трубу с двумя линзами: плосковыпуклой, которая служила объективом и плосковогнутой, служившей окуляром. Первая зрительная труба Галилея обеспечивала прямое изображение и лишь трёхкратное увеличение, однако впоследствии учёному удалось создать устройство, которое приближало предметы в 30 раз. При помощи своего телескопа Галилей обнаружил четыре спутника Юпитера, фазы Венеры, неровности (горы, долины, трещины, кратеры) на поверхности Луны, пятна на Солнце. Впоследствии схема галилеевского телескопа была усовершенствована Кеплером, который создал инструмент, предлагающий перевернутое изображение, но зато имеющий значительно большее поле зрения и увеличение. Линзовый телескоп совершенствовался и дальше: чтобы улучшить качество изображения, астрономы использовали новейшие технологии стекловарения, а также увеличивали фокусное расстояние телескопов, что, естественно приводило к увеличению и их физических размеров (например, в конце XVIII века длина телескопа Яна Гевелия достигала 46 м).

Первый зеркальный телескоп также появился в XVII веке. Этот прибор был изобретён сэром Исааком Ньютоном, который, посчитав хроматизм неустранимой проблемой телескопов-рефракторов, решил двигаться в другом направлении. В 1668 году, после долгих экспериментов со сплавами и технологиями полировки зеркал, Ньютон продемонстрировал первый зеркальный телескоп, который, при длине всего 15 см и диаметре зеркала 25 мм действовал ничуть не хуже длинного телескопа-рефрактора. Хотя изображение, создаваемое первым телескопом Ньютона, было тусклым и недостаточно ярким, впоследствии ученому удалось значительно улучшить характеристики своего устройства.

Стремясь усовершенствовать конструкцию телескопа таким образом, чтобы добиться максимально высокого качества изображения, учёные создали несколько оптических схем, использующих как линзы, так и зеркала. Среди таких телескопов наибольшее распространение получили катадиоптрические системы Ньютона, Максутова-Кассегрена и Шмидта-Кассегрена, о которых более подробно будет сказано ниже.

Конструкция телескопа

Телескоп – это оптическая система, которая, «выхватывая» из пространства небольшую область, зрительно приближая расположенные в ней объекты. Телескоп улавливает параллельные своей оптической оси лучи светового потока, собирает их в одну точку (фокус) и увеличивает при помощи линзы или, чаще, системы линз (окуляра), которая одновременно снова преобразует расходящиеся лучи света в параллельные.

По типу элемента, используемого для сбора световых лучей в фокусе, все современные потребительские телескопы подразделяются на линзовые (рефракторы), зеркальные (рефлекторы) и зеркально-линзовые (катадиоптрические). Возможности телескопов каждой группы несколько отличаются, поэтому, чтобы выбрать оптимальный для своих нужд оптический инструмент, начинающий астроном-любитель должен иметь некоторое представление о его устройстве.

Линзовые телескопы (рефракторы)

Вслед за своим созданным Галилеем прародителем, телескопы этой группы фокусируют свет при помощи одной или нескольких линз, вследствие чего называются линзовыми, или рефракторами.

Перед телескопами других систем рефракторы имеют целый ряд преимуществ. Так, закрытая труба телескопа предотвращает проникновение внутрь трубы пыли и влаги, которые оказывают негативное воздействие на полезные свойства телескопа. Кроме того, рефракторы просты в обслуживании и эксплуатации – положение их линз зафиксировано в заводских условиях, что избавляет пользователя от необходимости самостоятельно производить юстировку, то есть тонкую подстройку. Наконец, у линзовых телескопов отсутствует центральное экранирование, которое уменьшает количество поступающего света и ведет к искажению дифракционной картины. Рефракторы обеспечивают высокую контрастность и превосходное разрешение изображений при наблюдении планет. Однако есть у телескопов этой системы и минусы, основным из которых является эффект, известный как хроматическая аберрация. Он возникает вследствие того, что световые лучи разной длины имеют неодинаковую сходимость, то есть точки фокуса для разных составляющих спектра будут находиться на различном расстоянии от преломляющей линзы. Зрительно хроматическая аберрация проявляется как цветные ореолы вокруг ярких объектов. Для устранения этого дефекта должны использоваться дополнительные линзы и оптические элементы из особых видов стекла. А ведь конструкция рефракторов и сама по себе предполагает не менее двух линз, все четыре поверхности которых должны иметь хорошо выверенную кривизну, быть тщательно отполированы и покрыты как минимум одним просветляющим слоем. Другими словами, хороший рефрактор – устройство, достаточно сложное в производстве, а потому, как правило, весьма недешевое.

Зеркальные телескопы (рефлекторы)

Телескопы другой большой группы собирают световой пучок при помощи зеркала, поэтому называются зеркальными телескопами, рефлекторами. Самая популярная конструкция зеркального телескопа называется по имени своего изобретателя, телескопом системы Ньютона.

Зеркало как элемент оптической системы рефлектора представляет собой вогнутую пластину стекла параболической формы, передняя поверхность которого покрыта отражающим материалом. При использовании в подобных конструкциях сферических зеркал, свет, отражаемый их поверхностью, не сходится в одной точке, формируя в фокусе немного размытое пятно. В результате этого изображение теряет контраст, то есть возникает эффект, известный как сферическая аберрация.

Предотвратить ухудшение качества изображения, помогают зеркала параболической формы. На левой картинке, отражаемый сферическими зеркалами свет не сходится в одной точке, что приводит к ухудшению резкости На правой картинке, параболоидные зеркала собирают все лучи в единую точку фокуса.

Проникающий в телескоп свет попадает на зеркало, которое отражает лучи вверх. В точку фокуса свет отражается при помощи
плоского вторичного зеркала эллиптической формы, укрепленного в центре трубы под углом 45 градусов. Разумеется, само вторичное зеркало в окуляр увидеть нельзя, однако оно является препятствием на пути светового потока и экранирует свет, что может изменять дифракционную картину и приводить к небольшой потере контрастности. Среди плюсов рефлекторов – отсутствие хроматизма, ведь лучи света в силу самой конструкции отражаются от стекла, а не проходят сквозь него. К тому же, по сравнению с рефракторами зеркальные телескопы менее дороги в производстве: в конструкции рефлектора присутствуют всего две нуждающиеся в полировке и специальных покрытиях поверхности.

Катадиоптрические телескопы - оптические системы которых комбинируют линзы и зеркала. Здесь представлены катадиоптрические телескопы системы Ньютона, телескопы Шмидта-Кассегрена и Максутова-Кассегрена.

Зеркально-линзовые телескопы системы Ньютона отличаются от классических представителей своего класса наличием на пути светового потока к точке фокуса корректирующей линзы, которая, при сохранении компактных размеров телескопа, позволяет добиваться большего увеличения. Например, при использовании корректирующей линзы с двукратным увеличением и физической длине системы 500 мм, фокусное расстояние составит 1000 мм. Подобные рефлекторы значительно легче и компактнее «нормальных» телескопов Ньютона того же фокусного расстояния, а, кроме того, просты в
эксплуатации, легки в установке и менее подвержены воздействию ветра. Положение корректирующей линзы фиксируется в процессе производства, но зеркала, так же как и в случае с телескопом Ньютона стандартной конструкции, нуждаются в регулярной юстировке.

Оптические схемы телескопов Шмидта-Кассегрена включают тонкие асферические коррекционные пластинки, которые направляют свет на первичное вогнутое зеркало, обеспечивая исправление сферической аберрации. После этого световые лучи попадают на вторичное зеркало, которое, в свою очередь, отражает их вниз, направляя через отверстие

в центре первичного зеркала. Непосредственно за первичным зеркалом находится окуляр или диагональное зеркало. Фокусировка производится посредством перемещения первичного зеркала или окуляра. Главным достоинством телескопов подобной конструкции является сочетание портативности и большого фокусного расстояния. Основной минус телескопов Шмидта-Кассегрена – сравнительно большое вторичное зеркало, которое сокращает количество света и может вызывать некоторую потерю контрастности.

Телескопы системы Максутова-Кассегрена имеют схожую конструкцию. Так же, как системы Шмидта-Кассегрена, эти модели исправляют сферическую аберрацию при помощи корректора, в качестве которого, вместо пластинки Шмидта, используется толстая выпукло-вогнутая линза (мениск). Проходя через вогнутую сторону мениска, свет попадает на первичное зеркало, которое отражает его вверх на вторичное зеркало (как правило, покрытую зеркальным слоем область на выпуклой стороне мениска). Дальше, так же, как и в конструкции Шмидта-Кассегрена, лучи света проходят через отверстие в первичном зеркале и попадают в окуляр. Телескопы системы Максутова-Кассегрена менее сложны в производстве, чем модели Шмидта-Кассегрена, однако использование в оптической схеме толстого мениска увеличивает их вес.

Современные телескопы

Большинство современных телескопов являются рефлекторами.

На данный момент крупнейшими в мире телескопами-рефлекторами являются два телескопа Кека, расположенные на Гавайях. Keck-I и Keck-II введены в эксплуатацию в 1993 и 1996 соответственно и имеют эффективный диаметр зеркала 9,8 м. Телескопы расположены на одной платформе и могут использоваться совместно в качестве интерферометра, давая разрешение, соответствующее диаметру зеркала 85 м.

Крупнейшим в мире телескопом с цельным зеркалом является Large Binocular Telescope, расположенный на горе Грэхэм (США, штат Аризона). Диаметр обоих зеркал составляет 8,4 метра.

11 октября 2005 года в эксплуатацию был запущен телескоп Southern African Large Telescope в ЮАР с главным зеркалом размером 11 x 9.8 метров, состоящим из 91 одинаковых шестиугольников.

Очень Большой Телескоп	Канарский телескоп	Телескоп Хобби-Эберли	Джемини	СУБАРУ	SALT

Радиотелескопы

До конца Великой отечественной войны астрономические исследования велись только в оптическом диапазоне с помощью оптических телескопов. Однако уже во время Второй мировой войны для нужд обнаружения врвжеских самолётов стали разрабатываться радиолокационные станции. После войны было обнаружено, что радиолокационные станции ПВО обнаруживают и какие-то странные сигналы. Было обнаружено, что эти сигналы приходят из космоса. И так началось использование радиоустройств для исследования вселенной. Такие устройства назвали радиотелескопами. С помощью их открыли радиозвёзды - квазары, так открыли реликтовое излучение, излучение от Солнца, центра галлактики и т.д. и т.п. Радиотелескопы стали мощным орудием познания вселенной. И построено их великое множество.

Сначала это были небольшие параболические антенны:

Затем побольше на башнях с азимутальными установками:

Затем огромные, с поворачивающимися на рельсах фермах:

Секторные, где прямо на земле монтировалась часть параболоида антенны:

Радиотелескопы стали использовать совместно, когда суммарная мощность отдельных телескопов складывалась, давая мощность и разрешение большего телескопа:

Из отдельных телескопов стали создавать решётки,
что повышало разрешающую способность системы:

Кроме параболических антенн стали делать решётчатые антенны:

Космические радиотелескопы:

Самый большой в мире радио-телескоп

Радиотелескоп, установленный в Аресибо, - в настоящее время, крупнейший в мире (из использующих одну апертуру). Телескоп используется для исследований в области радиоастрономии, физики атмосферы и радиолокационных наблюдений объектов Солнечной системы. Астрономическая обсерватория Аресибо расположена в Пуэрто Рико, в 15 км от Аресибо, на высоте 497 мнад уровнем моря. Исследования проводятся Корнельским университетом в кооперации с Национальным научным фондом.

Особенности конструкции:Рефлектор телескопа расположен в естественной карстовой воронке и покрыт 38778 перфорированными алюминиевыми пластинами (от 1 до 2 м), уложенными на сетку из стальных тросов. Облучатель антенны подвижный, подвешен на 18 тросах к трём башням. Для проведения исследований по программе радиолокационной астрономии в обсерватории имеется передатчик мощностью 0,5 МВт. Строительство радиотелескопа было начато в 1960 году. Первоначальным назначением телескопа были исследования ионосферы Земли. Автор идеи строительства: профессор Корнельского университета Уильям Гордон. Официальное открытие обсерватории Аресибо состоялось 1 ноября 1963 года.

Выход за пределы оптического диапазона радиоастрономией сразу же поставил вопрос об использовании и других диапазонов электромагнитного излучения. Вообще информацию о космосе мы можем получать двумя путями - через электромагнитное излучение и корпускулярные потоки (потоки элементарных частиц). Были попытки улавливать и гравитационные волны, но пока безуспешно.

Электромагнитное излучение подразделяют на:

радиоволны,

инфракрасное излучение,

световой диапазон,

ультрафиолетовое излучение,

рентгеновское излучение,

гамма-излучение.

Инфракрасное (тепловое) и ультрафиолетовое излучения могут отражаться обычным зеркалом, поэтому используются обычные рефлекторные телескопы, но воспринимается изображение специальными термочувствительными датчиками и датчиками ультрафиолетового излучения.

Иное дело рентгеновское и гамма излучения. Рентгеновские и гамма- телескопы это особые приборы:

Астрономия и космонавтика.

Главной проблемой наблюдательной астрономии является земная атмосфера. Она не полностью прозрачна. Она движется, в том числе за счёт тепла. Часты облака и атмосферные осадки. В атмосфере много пыли, насекомые и пр. Поэтому мечтой астрономов всегда была возможность размещать свои приборы как можно выше. Как можно выше в горы, на самолёты и аэростаты. Но подлинный переворот в этой проблемы произошёл с запуском Советским Союзом искусственного спутника Земли. Едва ли не сразу астрономы и астрофизики бросились использовать представившуюся возможность. Прежде всего запуском космических зондов к Луне, Венере, Марсу и далее, и далее.

Кратко об исследовании Луны советскими учёными изложено на странице посвящённой Луне.

Исследование Солнечной системы при помощи автоматических зондов отдельная тема. Здесь приведём наиболее известные астрономические приборы выведенные на орбиты вокруг Земли.

Хаббл	Гершель	Чандра	WISE	Спектр-Р	Гранат

(источник http://grigam.narod.ru)

Вся история астрономии связана с созданием все новых инструментов, позволяющих повысить точность наблюдений, возможность вести исследования небесных светил в диапазонах, недоступных невооруженному человеческому глазу.

В истории астрономии можно отметить 4 основных этапа, характеризующихся различными средствами наблюдений. На 1-м этапе, относящемся к глубокой древности, люди с помощью специальных приспособлений научились определять время и измерять углы между светилами на небесной сфере. Повышение точности отсчётов достигалось главным образом увеличением размеров инструментов, 2-й этап относится к началу 17 в. и связан с изобретением телескопа и повышением с его помощью возможностей глаза при астрономических наблюдениях. С введением в практику астрономических наблюдений спектрального анализа и фотографии в середине 19 в. начался 3-й этап. Астрографы и спектрографы дали возможность получить сведения о химических и физических свойствах небесных тел и их природе. Развитие радиотехники, электроники и космонавтики в середине 20 в. привело к возникновению радиоастрономии и внеатмосферной астрономии, ознаменовавших 4-й этап.

Первым астрономическим инструментом можно считать вертикальный шест, закрепленный на горизонтальной площадке, - гномон, позволявший определять высоту Солнца, многих столетий. Зная длину гномона и тени, можно определить не только высоту Солнца над горизонтом, но и направление меридиана, устанавливать дни наступления весеннего и осеннего равноденствий и зимнего и летнего солнцестояний.

Развитие конструкций астрономических инструментов в Китае с древнейших времён шло, по-видимому, независимо от аналогичных работ на Бл. и Ср. Востоке и на Западе. Так, в 7 в. до н.э. в Китае в царстве Лу уже применяли гномон. В древней Греции на несколько десятилетий позже гномон использует Анаксимандр (610-540 гг. до н. э). Древнекитайский гномон представлял собой вертикально установленный шест высотой около 1,5-2 м с вытянутой прямоугольной площадкой в основании, на которой были нанесены деления, необходимые для измерений. По длине полуденной тени на этой площадке определяли моменты солнцестояний, равноденствий

Древнекитайский гномон

Достоверные сведения о древнегреческих астрономических инструментах стали достоянием последующих поколений благодаря "Альмагесту", в котором наряду с методикой и результатами астрономических наблюдений К. Птолемей приводит описание астрономических инструментов - гномона, армиллярной сферы, астролябии, квадранта, параллактической линейки, - применявшихся как его предшественниками (особенно Гиппархом), так и созданных им самим. Многие из этих инструментов были в дальнейшем усовершенствованы и ими пользовались на протяжении многих столетий.

К старинным угломерным инструментам принадлежат и квадранты. В простейшем варианте квадрант - плоская доска в форме четверти круга, разделенного на градусы. Около центра этого круга вращается подвижная линейка с двумя диоптрами.

Широкое распространение в древней астрономии получили армиллярные сферы - модели небесной сферы с ее важнейшими точками и кругами: полюсами и осью мира, меридианом, горизонтом, небесным экватором и эклиптикой. В конце XVI в. лучшие по точности и изяществу астрономические инструменты изготовлял датский астроном Т. Браге. Его армиллярные сферы были приспособлены для измерения как горизонтальных, так и экваториальных координат светил. Самая ранняя из известных наиболее полных армиллярных сфер - это созданный в Александрии в 140 г. н.э. метеороскоп с девятью кольцами. Однако более простые типы армиллярных сфер существовали на Западе и раньше. Птолемей говорит о трех таких инструментах. Установлено, что в 146-127 гг. до н.э. армиллярную сферу из четырех колец использовал Гиппарх.

Прибор, который представляет собой следующий шаг в развитии астрономического инструментария по сравнению с армиллярной сферой, - это торкветум, изобретенный арабами. В этом приборе кольца не вложены друг в друга, а установлены на отдельных стойках, что является более удобным и совершенным, чем в армиллярной сфере, в которой все кольца концентричны.

Знаменитый “Упрощенный прибор” - торкветум Гоу Шоуцзина, изготовленный в 1270 г. и находящийся в настоящее время в обсерватории на Пурпурной горе в Нанкине (Китай).

Дж. Нидэм указывал, что "Упрощенный прибор" - цзяньи Го Шоуцзина является предвестником всех экваториальных установок современных телескопов. По его мнению, знание устройства этого прибора тремя столетиями позже попало к датскому астроному Тихо Браге и привело его к экваториальной астрономии и конструированию соответствующих приборов. Что касается самой передачи идеи экваториального торкветума из Китая, то Дж. Нидэм полагает, что она происходила через посредство арабов к известному фламандскому математику, врачу и астроному Гемме Фризиусу в 1534, а от него - к Тихо Браге. И через последнего и его преемника, Иоганна Кеплера, современная европейская астрономия пришла к тому, чтобы стать экваториальной на китайский манер. При этом следует отметить, что со времен Го Шоуцзина в устройствах наших современных экваториальных установок не сделано никакого дальнейшего существенного продвижения.

В период раннего средневековья достижения древнегреческих астрономов были восприняты учёными Ближнего и Среднего Востока и Средней Азии, которые усовершенствовали их инструменты и разработали ряд оригинальных конструкций. Известны труды о применении астролябий и о их конструкциях, о солнечных часах и гномонах, написанные аль-Хорезми, аль-Фергани, аль-Ходженди, аль-Бируни и др. Существенный вклад в развитие астрономических инструментов внесли астрономы Марагинской обсерватории (Насирэддин Туей, 13 в) и Самаркандской обсерватории (Улугбек, 15 в), на которой был установлен гигантский секстант радиусом около 40 м.

Через Испанию и Южную Италию достижения этих астрономов стали известны в Северной Италии, Германии, Англии и Франции. В 15-16 вв. европейские астрономы использовали наряду с инструментами собственной конструкции также и описанные учёными Востока. Широкую известность получили инструменты Г. Пурбаха, Региомонтана (И. Мюллера) и особенно Тихо Браге и Я. Гевелия, которые создали много оригинальных инструментов высокой точности.

- 197.21 Кб

ДРЕВНЕЙШИЕ АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Вся история астрономии связана с созданием инструментов, позволяющих повысить точность астрономических наблюдений. Первыми появились угломерные инструменты.

Самый древний угломерный инструмент - это гномон. Он использовался для определения высоты Солнца над горизонтом и представлял собой вертикальный столб на горизонтальной площадке. С помощью такого простейшего приспособления можно было отмечать дни солнцестояний, а значит, фиксировать продолжительность года. Чем гномон выше, тем длиннее отбрасываемая им тень, тем точнее измерения.

Астрономический посох использовался для определения положения светил над горизонтом. Он представлял собой две скрещенные линейки с укрепленными на концах одной из них стержнями - визирами. Эта линейка перемещалась вдоль делений относительно глаза наблюдателя, и по ее положению можно было судить о высоте светила и угле между направлениями на две звезды.

Армилла - древний астрономический инструмент для измерения углов на небесной сфере, состоявший из подвижных колец, изображавших различные круги небесной сферы.

Наибольшую точность измерений давал квадрант - четверть градуированного круга с подвижной линейкой. Если вместо четверти использовали шестую часть круга, то инструмент назывался секстант, а если восьмую - октант. Чем крупнее был инструмент, чем точнее была его градуировка и установка в вертикальной плоскости, тем более точные измерения можно было с ним выполнить.

Астролябия относится к тому же типу инструментов. Моделью небесной сферы с ее важнеишими точками и кругами, меридианом, горизонтом, полюсами и осью мира, эклиптикой служила армиллярная сфера, или попросту армилла. Ее как наглядное пособие используют до сих пор на учебных занятиях по астрономии.

Древние астрономы умели измерять не только координаты светил, но и время их нахождения в той или иной точке небесной сферы.

Самые древние часы - солнечные. Они состоят из стержня, направленного к Полярной звезде, и циферблата, разделенного на часы и минуты. Тень от стержня выполняла роль стрелки. С помощью таких часов можно было определять время с точностью до минуты, но, к сожалению, в пасмурную погоду они "не работали". Поэтому употребляли песочные и водяные часы, где время измерялось равномерным движением песка или воды.

ПЕРВЫЕ ТЕЛЕСКОПЫ

Телескопы - это астрономические оптические приборы, предназначенные для наблюдения небесных тел. Первые из них были двух видов - линзовые, или рефракторы, и зеркальные, или рефлекторы. У рефракторов объектив, собирающий световые лучи, изготовлен из стеклянных линз, а у рефлекторов объективом служит вогнутое зеркало.

К настоящему времени имя первого изобретателя телескопа доподлинно не установлено. На этот счет существует две версии. Некоторые исследователи отдают пальму первенства голландскому оптику и торговцу стеклянными линзами для очков Захарию Янсену, правда, с оговоркой, что тот, создавая в начале XVII века прибор-дальновидец (так с греческого переводится слово "телескоп"), всего лишь воспользовался идеей неизвестного итальянского изобретателя, сняв с оригинала копию. Другие считают, что первые упоминания о приборе, позднее названном телескопом, встречаются у английского мыслителя, доктора богословия Парижского университета РоЭ-жера Бэкона (1214-1292), и что именно он является его первооткрывателем.

Первым ученым, который провел астрономические исследования с помощью телескопа- рефрактора, был итальянский ученый Галилео Галилей (1564-1642). Узнав в 1609 году об изобретенном в Голландии приборе-дальновидце, он самостоятельно сконструировал зрительную трубу из свинца с двумя стеклянными линзами - плоско-выпуклым объективом и плоско-вогнутым окуляром. Она давала прямое мнимое изображение. Увеличение трубы (первоначально в 3 раза) ученый довел до 32-х раз и в том же году впервые применил этот инструмент для наблюдения неба.

Первые телескопы-рефракторы, имевшие линзовые объективы, давали нечеткое изображение, окрашенное радужным ореолом. В их совершенствовании большая заслуга принадлежит немецкому астроному и математику Иоганну Кеплеру (1571 - 1630). В своем сочинении "Диоптрика" (1611) он разработал схему астрономической трубы с двояковыпуклым объективом и окуляром (труба Кеплера, дающая действительное обратное изображение предмета). Эта схема лежит в основе современных рефракторов.

Первый телескоп-рефлектор появился в 1668 году. Его конструкцию разработал английский ученый Исаак Ньютон (1643-1727), до этого делавший неоднократные попытки усовершенствовать объективы для телескопов-рефракторов. Рефлектор Ньютона (длина - 15 см, диаметр гладкого зеркала - 2,5 см) был свободен от многих оптических недостатков, свойственных рефракторам; с его помощью можно было видеть спутники Юпитера. За свое изобретение ученый был избран членом Лондонского королевского общества (1672).

Совершенствованием телескопов- рефлекторов занимался русский ученый- энциклопедист Михаил Васильевич Ломоносов (1711 - 1765). Он изобрел отражательный телескоп-рефлектор с наклонным (на 4°) зеркалом, дававшим яркое изображение объекта. Наряду с этим, Ломоносов был первым астрономом, который сконструировал и создал прообраз современного горизонтального телескопа с сидеростатом (подвижным зеркалом, с помощью которого свет от небесных объектов направляется в неподвижную астрономическую трубу). Изобретательность помогала русскому ученому создавать приборы для ориентации по звездам при точном измерении времени. Он сам обучал моряков и штурманов. Изобрел даже "ночезрительную трубу" для наблюдения за кораблями ночью и различными небесными явлениями.

Особенно больших успехов в сооружении телескопов-рефлекторов добился великий английский астроном и конструктор Вильям Гершелъ (1738 - 1822). Постепенно увеличивая диаметры изготавливаемых зеркал, он в 1789 году отшлифовал для своего телескопа самое большое зеркало с рабочим диаметром 122 см (полный диаметр зеркала был равен 147 см, а вес - 2 т). В то время это был величайший в мире рефлектор. Конструкция рефлектора Гершеля, сооруженного на открытой площадке, была также весьма внушительной: гигантская труба длиной 12 м приводилась в движение с помощью системы канатов и блоков. Наблюдатель поднимался по приставной лестнице к верхнему концу трубы и, стоя на маленькой площадке, терпеливо ловил слабые лучи, прилетавшие из далекой Вселенной. Уникальный рефлектор Гершеля оставался непревзойденным почти до середины XIX века, когда появился еще более крупный зеркальный телескоп (с фокусным расстоянием более 18 м и диаметром зеркала 183 см) английского астронома Вильяма Пар-сонса (1800-1867).

ПЕРВЫЕ АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ОБСЕРВАТОРИИ

Создание первых астрономических обсерваторий (т. е. учреждений, в которых ведутся систематические наблюдения за небесными светилами и явлениями) теряется в глубокой древности. Они существовали в Египте, Вавилоне, Ассирии, Персии, Индии и некоторых других государствах еще за несколько тысячелетий до нашей эры.

Древнейшая обсерватория обнаружена на территории Республики Армения у холма Мецамор близ Еревана. По мнению археологов, обсерватория эта была построена более пяти тысяч лет назад, задолго до образования Урарту - мощного государства древнего мира.

К числу древнейших обсерваторий в мире специалисты относят комплекс сооружений, расположенный на территории американского штата Луизиана в средней части реки Миссисипи (II тыс. до н. э.). Он состоит из шести восьмигранников правильной формы, разделенных четырьмя радиальными проходами, причем две постройки расположены на местах, соответствующих направлениям заката Солнца в дни зимнего и летнего солнцестояния.

По мнению многих специалистов, к числу самых древних обсерваторий относятся и знаменитые на весь мир развалины Стоунхенджа. Это сооружение было построено примерно во II - III тысячелетии до нашей эры в местечке, расположенном посередине Солсберийского плоскогорья в 128 км от Лондона. По внешней окружности Стоунхенджа (что в буквальном смысле слова означает "висящие камни") возвышаются 30 каменных столбов голубоватого цвета высотой около 5,5 м каждый, верхние грани которых связаны между собой мощной каменной цепью. Внутри этой древней крепости находится огромная глыба, выстроенная из еще более гигантских столбов (высота их - 8,5 м, а масса - 50 т). По форме она напоминает подкову. Кроме внешнего "кольца" и главной "подковы" во внутренней части сооружения выложены еще несколько более мелких, расположенных в строгой последовательности одна внутри другой. Принято считать, что в Стоунхендже древние наблюдатели могли определять дни весеннего и осеннего равноденствия, а также зимнего и летнего солнцестояния.

Одна из самых первых постоянно действующих обсерваторий была построена в Китае (XII век до н. э.). Она представляла собой башню с площадкой наверху, предназначенной для размещения переносных угломерных инструментов. Астрономы Древнего Китая ввели в употребление солнечные и лунные календари, составляли звездные каталоги, изготовили звездный глобус, аккуратно регистрировали появление комет, вспышки ярких звезд. Эти наблюдения, сведения о которых пришли из глубины веков, ценны и для современной астрономии. Кроме того, древние китайские астрономы первыми открыли пятна на Солнце, о чем сделана запись в одной из китайских летописей.

Грандиозное сооружение представляла собой великолепная обсерватория, построенная на окраине древнего Самарканда султаном Улуг-беком (1394-1449). Это было цилиндрическое трехэтажное здание с множеством окон и помещений. В центре здания находился широкий проем, расположенный по меридиану, в котором располагался главный угломерный инструмент обсерватории - исполинский секстант. Размеры его огромны - радиус дуги больше 40 м. Визиры инструмента передвигались по специальным рельсам, и с их помощью фиксировалось направление на небесное светило. Наряду с основным измерительным инструментом Улугбек и его помощники использовали при астрономических наблюдениях и переносные угломерные приборы. В обсерватории Улугбека впервые была измерена важнейшая астрономическая величина - наклон эклиптики к экватору, составлен знаменитый звездный каталог, содержащий положения на небе 1018 звезд (в течение долгого времени он считался лучшим в мире), определены географические координаты различных мест в Средней Азии. Улугбеком написана теория затмений. Про него Алишер Навои говорил, что он "протянул руку к наукам и добился много. Перед его глазами небо стало близким и опустилось вниз". Просветительская и научная деятельность столь необычного для средневекового Востока правителя вызывала ненависть мусульманских фанатиков. Улугбек был убит, погибла и его прекрасная обсерватория. В настоящее время она частично восстановлена и превращена в музей.

Астрономические обсерватории современного типа появились в XVII веке после изобретения телескопа. Самыми первыми среди них были Парижская (1667) и Гринвичская (1675), до сих пор считающаяся одной из самых крупных обсерваторий мира. Наряду с угломерными инструментами в этих обсерваториях использовались большие телескопы-рефракторы. К концу XVIII века государственные обсерватории функционировали по всему миру и их число достигло 100, а к концу XIX века таких обсерваторий было уже около 400.

Краткое описание

Вся история астрономии связана с созданием инструментов, позволяющих повысить точность астрономических наблюдений.