انواع تلسکوپ ها

تِلِسکوپ وسیله‌ای برای دیدن اجرام آسمانی با استفاده از تابش الکترومغناطیس (مانند نور مرئی) بصورت واضح و دقیق است. اولین تلسکوپ کارا در ابتدای قرن هفدهم و با استفاده از لنزهای شیشه‌ای در هلند اختراع شد. در درازای چند دهه، تلسکوپ‌بازتابی که از آینه استفاده می‌کند اختراع شد، بسیاری از انواع نوتری از تلسکوپ‌ها در قرن ۲۰ام زاده شدند، رادیوتلسکوپ در دهه ۱۹۳۰ و تلسکوپ فرابنفش در سال ۱۹۶۰ از جملهٔ این اختراعات بودند. واژه تلسکوپ می‌تواند به تمام حیطهٔ وسایل عملیاتی درسرتاسر ناحیهٔ میدان الکترومغناطیس اشاره داشته باشد.

واژهٔ تلسکوپ، از دو واژهٔ یونانی تله به معنی دور و اسکوپین  به معنی دیدن، گرفته شده است، نخستین بار در سال ۱۶۱۱ به نام یک ریاضی‌دان ایتالیایی به نام جووانی دمیزیانی که برای یکی از ابزارهای گالیلئو گالیله که در آکادمی‌دلینچی  به نمایش گذاشته شده بود بکار گرفته شد.

انواع تلسکوپ :

تلسکوپ شکستی

در تلسکوپ شکستی ، یک عدسی ، نور را جمع می‌کند. و تصویری از جسم به وجود می‌آورد. این عدسی که در جلوی آن است، عدسی شیئی نامیده می‌شود. یک یا چند عدسی کوچک دیگر که چشمی نام دارد، برای دیدن تصویر بدست آمده از شی به کار می‌رود. در تلسکوپ شکستی ، عدسی شیئی تصویری از جسم به وجود می‌آورد و عدسی چشمی آن را درست می‌کند.

آنچه که در مورد تلسکوپ شکستی بدانیم:
شاید ندانید که اخترشناسان ، همیشه مایل به استفاده از درشتنمایی‌های بسیار زیاد نیستند. در یک تلسکوپ ، چشمیهای گوناگون ، درشتنمایی‌های گوناگون ایجاد می‌کنند. ولی هر قدر تصویر یک ستاره را درشت‌تر کنیم، باز هم چیزی جز یک نقطه نورانی نخواهیم دید! قطر شیئی بزرگترین تلسکوپ شکستی جهان ، 1.1 متر است. مسائل زیاد سبب می‌شوند که ساختن تلسکوپ‌های بزرگتر ، اخترشناسان از آینه خمیده استفاده می‌کنند و تصویر جسم را بعد از تابش نور آن ، به دست می‌آورند.

 تلسکوپ اشعه ایکس

در بالای جو ، تلسکوپ‌های دیگری زمین را دور می‌زنند، که مخصوص پرتوهای X و فرابنفش هستند. آنها برای تشریح منظره آسمان در پرتوهای X و فرابنفش ، یافته‌های خود را به صورت پیامهای رادیویی به زمین می‌فرستند.

  تلسکوپهای بازتابی  

نام نیوتون با اختراع این تلسکوپ قرین است. در تلسکوپ باز تابی کار عدسی شیی را یک آینه انجام می دهد. به جای عدسی آینه ای کاو موجب همگرایی نور ورودی می شود. تصویری که توسط آینه تشکیل می شود با یک چشمی که اساساً همان چشمی تلسکوپ نوع شکستی است مشاهده می شود.

 نقره اندود کردن آینه :

بر خلاف آینه های خانگی، نقره بر روی آینه تلسکوپ یعنی بر سطح کاو آن قرار داده می شود. و شیشه صرفاً تکیه گاه نقره به شمار می رود. قرار داشتن نقره بر سطح پیشین شیشه جذب نور را از میان می برد. نور از شیشه نمی گذرد و بر اثر جذب قسمتی از شدت خود را از دست نمی دهد. اشکال کار این است که لایه نقره ای بی حفاظ پس از مدتی کدر می شود و باید هراز چند گاه آینه را مجدداً نقره اندود کرد.

در سالهای اخیر، فرایند آلومینیومی کردن به تدریج جانشین نقره اندود کردن شده است اخیراً پی برده اند که بخار آلومینیوم چون بر شیشه بنشیند سطح درخشانی را پدید می آورد که از بسیاری لحاظ بر سطح نقره ای برتری دارد. اندودن باید در خلاء انجام گیرد آلومینیومی که به این طریق اندود شود کدر نمی شود. در نخستین برخورد با هوا روی آن را لایه نازک شفاف و بسیار سختی از اکسید آلومینیوم می پوشاند که آلومینیوم زیری را از هر کنش متقابلی با هوا مانع می شود. خصیصه برتر دیگر اندود آلومینیوم آن است که نور فرا بنفش را منعکس می کند. نقره منعکس کننده بسیار بدی برای این اشعه که طول موج آن کوتاه است به شمار می رود. ولی نقره نور فرو سرخ را بهتر منعکس می کند. نقره به طور کلی از نظر بازتاب تا حدی بهتر است نقره در بهترین شرایط 95 درصد کل نور و آلومینیوم فقط 90 درصد آن را منعکس می کند.

 طرح نور شناختی تلسکوپ

آینه در انتهای تحتانی لوله سوار می شود. نور بازتاب تصویر را در وسط اشعه ورودی تشکیل می دهند. برای آنکه بتوان این تصویر را مشاهده کرد باید آن را نقل مکان داد. معمولاً این کار به یکی از دو راه که به وسیله نیوتون و همصر فرانسویش کاسگرن ابداع شده اند انجام می شود.

در روش نیوتون اشعه همگرای نور پیش از رسیدن به صفحه کانونی بوسیله آینه ای تخت قطع می شود. این اینه اشعه را از بدنه لوله به چشمی هدایت می کند. در پاره ای موارد به جای آینه، منشور منعکس کننده به کار می رود.
در روش کاسگرن آینه ای کوژ کار منحرف کردن نور را انجام می دهد . اشعه همگرا توسط آینه ای کوژ قطع می شود و از سوراخی که در شی ایجاد شده به کانون آورده می شود یکی از امتیازات این روش قابلیت انعطاف در فاصله کانونی شیئ است. چون مجموعه کاملی از آینه های کوژ به همراه شیئ به کار می رود فواصل کانونی متعددی در اختیار ما قرار می گیرد. به
برخی از منعکس کننده ها هم به سیستم نیوتونی و هم به سیستم کاسگرن مجهز است.

آینه یا منشور کوچک لاجرم مانع قسمتی از نور ورودی می شود. این کاهش نور، نسبتاً کوچک است و کسر بسیار کوچکی از کل نوری را که بر شیئ می تابد تشکیل می دهد. این مانع را نمی توان در چشمی دید و همانطور که می توان حدس زد مزاحم تصویر نمی شود.

 مقایسه تلسکوپ شکستی با بازتابی

جز شیئ و روش تغییر مسیر نور منعکس شده تفاوت عمده ای میان تلسکوپ شکستی و تلسکوپ بازتابی وجود ندارد. توان جمع آوری نور،توان تفکیک و توان بزرگنمایی و فرمولهای آنها در هر دو مورد یکسان است. استقرار پایه ها نیز برای هر دو به یک صورت است.
هر تلسکوپ مزایا و اشکالات خود را دارد. هر کدام از این دو برای پژوهش خاصی که مناسب آن است به کار می رود.
از نظر تاریخی، ابتدا تلسکوپ شکستی اختراع شد. در عمل نیز هنوز به دلایل زیر مورد استفاده بسیار است:

1-داشتن وضوح در تصویری که از عدسی ها به دست می آید.

2-داشتن دید وسیعتر.

3-به هنگام کار کمتر در معرض صدمه دیدن بودن.

4-آمادگی برای استفاده فوری.

 

ولی تلسکوپ بازتابی که شیئ آن به جای عدسی آینه است، روز به روز متداول تر می شود. این محبوبیت به علل زیر است:

1-عاری بودن از کجنمایی رنگی.

2-کوتاه تر بودن لوله تلسکوپ در تلسکوپ های شکستی برای اجتناب از بازمانده قابل ایراد کجنمایی رنگی باید نسبت کانونی 15به کار رود.تلسکوپهای بازتابی با نسبت کانونی 5 نتایج قابل قبولی به دست می دهند. در حالیکه طولشان فقط یک سوم است .

3-نیازی نیست که شیشه آینه کامل و بی نقص باشد زیرا نور از سطح اندوده منعکس می شود.

4-فقط یک سطح باید با دقت تمام شکل داده شود.

5-هیچ نوری به خاطر عبور از شیشه جذب نمی شود.

6-هزینه آن کمتر است.

تلسکوپ رادیویی      

ستارگان تنها اشعه مرئی نور گسیل نمی کنند. بلکه تشعشعاتی با طول موج کوتاهتر «پرتوx ) و بلند تر (گرما، موج رادیویی) نیز از آنها ساطع می شود. در حقیقت ستارگان نیز چون همه اجسام داغ در همه قسمتهای طیف الکترومغناطیسی اشعه گسیل می کنند. اما جو زمین فقط نسبت به نور و موج رادیویی شفاف است. تمام اشعه دیگری که توسط ستارگان گسیل می شود به ما نمی رسد زیرا که بخش اعظم آن بوسیله جو جذب می گردد.

طول موج های نوری که می توانند از جو بگذرند (دریچه نوری) تقریباً بین 410^-7 متر(بنفش) تا ^7- 710متر (سرخ) قرار دارد.

موج رادیویی که جو اجازه عبور به آنها می دهد (دریچه رادیویی ) دارای طول موجهایی بین10² تا 30 متر است. تلسکوپهای نوری مطالعه جهان را با استفاده از اشعه ای که از دریچه نوری می گذرد میسر می سازد. تلسکوپهای رادیویی اطلاعات دیگری از جهان حول و حوش را به کمک اشعه ای که از دریچه رادیویی جو می گذرد، فراهم می آورند.

شباهتها و تفاوتهای تلسکوپ رادیویی با تلسکوپ بازتابی

مشابهت های میان تلسکوپ رادیویی با تلسکوپ بازتابی عبارتند از:
1-هر دو دارای آینه ای هستند که معمولاً به شکل سهمیوار است.
2-در هر دو از استقرار معدل النهاری استفاده می شود.
3-هر دو برای جمع آوردن انرژی اجرام سماوی مورد مطالعه بکار می رود.
4-هر دو چنان طرح می شوند که تا حد امکان توان تفکیک بزرگی داشته باشند.

تفاوتها عبارتند از :

آ.آینه نوری که یک تلسکوپ بازتابی از شیشه ای ساخته شده که لایه نازکی از آلومینیوم بر آن اندود شده است در حالی که آینه رادیویی از شبکه ای سیمی یا از ورقه های فلزی که به دقت بریده شده اند ساخته شده است.

ب.بعضی از تلسکوپهای رادیویی (از جمله تلسکوپ رادیویی به قطر 305 متر در آره سی بو ، پوئر ریکو) پایه ندارند. و تنها در مواقعی می توانند مورد استفاده قرار گیرند که شی مورد مطالعه در موضعی مناسب برای رصد باشد. تلسکوپهای رادیویی دیگر (مثلا تلسکوپی به قطر 91 متر در گرین بنک،ویرجینیای غربی) را تنها می توان از حیث ارتفاع از افق تغییر جهت داد و فقط موقعی قابل استفاده است که شی در نصف النهار مکان یا نزدیک به آن باشد.

پ.زمین کلاً توانی در حدود یکصد وات را از چشمه های رادیویی قوی دریافت می کند. از این مقدار فقط وات را تلسکوپهای رادیویی غول پیکر دریافت می کنند. توانی که یک تلسکوپ رادیویی جمع می کند باید یک تریلیون مرتبه یا بیشتر تقویت شود تا ثبات بتواند آن را ثبت کند.
 

ت.کمترین زاویه ای که تلسکوپهای رادیویی می توانند از هم تفکیک کنند (توان تفکیک ) بسیار بزرگتر از این زاویه در تلسکوپهای نوری است (یعنی نمی توان به جزئیاتی در حد تلسکوپهای نوری دست یافت).
توان تفکیک یک تلسکوپ رادیویی 180 متری برای موج 20 سانتیمتری عبارت است از:

یعنی برابر با 4 دقیقه و 40 ثانیه.

به این ترتیب دو چشمه رادیویی را که موج رادیویی 20سانتیمتری گسیل می کنند تنها در صورتی می توان به دو گسیلنده مجزا تفکیک کرد که فاصله زاویه ای بین آنها 4 دقیقه و 40 ثانیه باشد.
راههای چندی برای بهتر کردن توان تفکیک یعنی برای کوچکتر کردن آن، وجود دارد . دو تا از این راهها عبارتند از:

      

2.ردیفهایی متشکل از چندین آنتن دو قطبی ثابت نظیر تلسکوپ رادیویی میلزکراس دانشگاه سیدنی استرالیا با چنین تلسکوپی می توان با هزینه نسبتاً کم به توان تفکیک خوبی دست یافت.

تفاوتهایی میان تلسکوپهای نوری و رادیویی عبارت است از:
  1-نور ستارگان را فقط در هنگام شب می توان مطالعه کرد ولی موج رادیویی را در بیست و چهار ساعت شبانه روز می توان مورد بررسی قرار داد. این امواج تقریباً بی آنکه با مانعی روبرو شوند. از ابر های جو زمین و نیز از خلال گاز و غبار میان ستاره ای که نواحی وسیعی از کیهان را فرا گرفته است می گذرد.

2-در حالی که محصول نهایی تلسکوپ نوری عکس یا رصد بصری است. اطلاعاتی که از تلسکوپ رادیویی به دست می آید به صورت جریانهای متوج الکتریکی است که با دستگاه سنجی خوانده می شود موج رادیویی که از کاسه سهمیوار منعکس می شود به گیرنده ای که در کانون سهمیوار قرار دارد می رسد. علامت دریافت شده پس از تقویت به دستگاه سنجش منتقل می گردد.

3-در حالی که رصدخانه نوری را معمولاً در قله کوهها می سازند تا بالاتر از لایه بزرگی از جو باشد نکته اصلی در تعیین محل استقرار رصد خانه رادیویی دور بودن آن است. از علائم رادیو و تلویزیون و نویزی که منشاء آن سیستم احتراق اتومبیل ها و هواپیما است.

تلسکوپ پنج متری

منجمان در جستجوی دایم خود برای دانش، تلسکوپهایی هر چه بزرگتر طرح می کنند این تلسکوپها آنان را به روئیت ستارگانی قادر می سازد که به علت نور کمشان با دستگاههای کوچکتر دیده نمی شوند.
تلسکوپهای بزرگتر جزئیات بیشتری از کهکشان های دور دست را آشکار می سازد که مطالعه آنها به فهم کهکشان ما کمک می کند. به این ترتیب منجم امیدوار است که مسائل بنیادی علم خود را پاسخ گوید.
این دانش شواهد با اهمیتی از تاریخ گذشته و نیز از آینده محتمل جهان در اختیار ما می گذارد.
بزرگترین تلسکوپ نوری در ایالات متحده که در سال 1948 تکمیل شد، بر کوه پالومار که در ایالت کالیفرنیا واقع است شیئ آن آینه ایست به قطر 5 متر. اصول فیزیکی یک تلسکوپ 5 متری همان اصول فیزیکی تلسکوپهای کوچک که در مجموع نزدیک به 500 تن وزن دارد، بسیار عظیم است.

مسایل اساسی طرح و ساخت آن عبارتست از:
 آ . انتخاب جنس آینه
ب. فرایند قالب ریزی و سرد کردن تدریجی آن
پ. تراشیدن صیقل زدن و اندون آلومینیوم
ت. طرح و ساخت پایه
ث. انتخاب مکان مناسب

آ) ماده ای که برای آینه بکار می رود باید سخت، سنگی و همگن باشد:
باید به آسانی صیقل پذیر باشد و بتواند تا مدتی دراز این صیقل را حفظ کند و با تغییرات معمولی دما فقط اندکی منبسط شود. همه این عوامل بسیار با اهمیتند زیرا که سطح آینه باید دقتی در حدود یک میلیونیم سانتیمتر داشته باشد.
پس از آزمون مصالح بسیار انتخاب به دو مورد محدود شد: کوارتز گداخته و نوع خاصی از شیشه پیرکس ضریب انبساط گرمایی کوارتز گداخته بسیار کم، پنج مرتبه کمتر از پیرکس است. ولی تلاش برای قالبریزی یک قرص کوارتزی دو سال طول کشید و از آن صرف نظر شد. انتخاب نهایی نوعی شیشه پیرکس بود که برای این منظور ساخته شده بود.

ب) قالب ریزی نخستین قرص 5 متری در 25 مارس 1934 صورت گرفت که کمک ملاقه هایی بزرگ بیست تن شیشه گداخته در قالبهای آماده ریخته شد و این کار خود یک روز تمام طول کشید. جریان سریع گاز ملتهب شیشه را هم در کوره و هم در قالب در دمای 2000 درجه فارنهایت نگه می داشت.
به رغم همه احتیاط و توجهی که در طرح بکار رفته بود حادثه کوچکی نخستین قالبریزی قرص را ضایع کرد.
قرص دوم در دوم دسامبر بدون اشکال ریخته شد و کار پس از ده ساعت با موفقیت پایان یافت سپس در اجاق تبرید قرار داده شد تا به تا‏‏‎‎‎‎‎نی بسیار سرد شود. این طریقه خنک کردن برای جلوگیری از تنش ها و تغییر شکل هایی که ممکن است از تبرید سریع حاصل شود بسیار مهم است.
دمای اجاق به طور الکتریکی کنترل و با دقت تمام به میزان معینی در هر بیست و چهار ساعت یک بار کاهش داده می شود. پس از ده ماه قرص تا حد دمای معمولی سرد شده و آشکار شد که از نظر ساخت به همان کمالی است که مورد نظر بود.

پ) تراش و صیقل دادن با ماشینی انجام شد که مخصوص این کار ساخته شده بود و در آن سنباده ای سطح قرص را سایید.
برای تراش اولیه، که به قرص شکل کروی کاوی می داد از سایای کاربید زبری به نام ناتالون، مخلوط با آب استفاده شد. بعداً به ترتیب سایای ظریفتری به کار برده شد تا سطح سهمیوار کامل حاصل آمد .
برای آنکه اثر گرمای حاصل از اصطکاک به هنگام تراش به حداقل رسانده شود، جریان تراش به کندی انجام شد. چهار سال تراشیدن و صیقل زدن مدام لازم بود تا آینه سرانجام برای اندودن آلومینیوم آماده بشود.


ت) طرح و ساختن پایه استقرار آن حاکی از پیشترفتهای بزرگی است که در سالهای اخیر در مهندسی حاصل شده است.
آینه صیقل زده را که نزدیک به 15 کیلو وزن دارد می توان بدون کمترین افتادگی یا خمیدن به هر امتدادی قراول رفت.
لوله تلسکوپ که آینه را چنین به کمال جابجا می کند، متجاوز از یکصد تن وزن دارد و از لحاظ طراحی سازه کار شایان توجهی به شمار می رود. این لوله در حقیقت بخش مرکزی مربع شکل میان تهی و صلبی دارد با حلقه هایی صلب در هر انتها و چنان متوازن است که به آسانی می توان آن را با دست به هر سمتی حرکت داد هر چند که معمولاً توسط موتور الکتریکی کوچکی حرکت داده شود.

ث) پژوهشی دقیق به انتخاب مکان مناسب انجامید.
منطقه ای که در حد فاصل 30 و 35 درجه عرض جغرافیایی شمالی قرار دارد مکان مطلوب است از این عرضهای جغرافیایی می توان نواحی مهمی از نیم کره جنوبی آسمان را رصد کرد و در عین حال ستارگان دور قطبی شمالی به ارتفاع قابل ملاحظه ای بالای افق خواهند بود این ملاحظات جستجوی مکان را به قسمتهایی از کالیفرنیا ،نیومکزیکو و آریزونا و ایالتهای دیگری که در این منطقه قرار دارند محدود کرد.

عوامل دیگری نیز در این انتخاب موثر بودند:
 آ . ارتفاعی بین 1800 تا 2400 متر از سطح دریا.
ب. تعداد زیاد شبهای بی ابر در سال.
پ. فقدان مطلق زلزله حتی لرزه های خفیف زمین.
ت. دسترسی آسان به یک شهر بزرگ.

ارزیابی نقاط مختلف به انتخاب مونت پالومار در 130 کیلومتری شمال شرقی سان دیه گو در کالیفرنیا انجامید. در آنجا تلسکوپی که بزرگترین چشم نامیده شده به کار پر عظمت کاویدن اسرار جهان مشغول بوده است.

 

عظمت تلسکوپ پنج متری

توانهای این تلسکوپ عظیم هستند. به اندازه یک میلیون چشم آدمی نور جمع می کند. با آن می توان نور یک شمع را از فاصله 16،000 کیلومتری دید. دو برابر تلسکوپ 5/2 متری کوه ویلسون، یعنی تا فاصله 2،000 میلیون سال نوری در فضا نفوذ می کند.

منظور از این وسیله مطالعه سه حوزه از مسائل عمده بوده است: تکامل ستارگان، ساختمان جهان و سرشت ماده آن.
در نخستین سالهای بهره برداری از این تلسکوپ نتیجه مهمی عاید آمد.
تلسکوپ جدید نشان داد که خط کش قبلی فواصل نجومی نادرست بوده است اصله کهکشان بزرگ امراة المسلسله که تا آن زمان 750،000 سال نوری برآورد می شد. در سال 1952 به مقدار 1،500،000 سال نوری و بعداً به 2 میلیون سال نوری افزایش یافت.
در سالهای 1960 از تلسکوپ 5 متری برای مطالعه تغییر مکان های سرخ بسیار بزرگ طیف نوری اختر نماها «کوازارها) اجسام ستاره مانندی که به عنوان چشمه های گسیل موج رادیویی شناسایی شدند، استفاده شد.

 عکسبرداری :

بخش بزرگی از کار رصد کردن با عکسبرداری انجام می گیرد. منجم، چشمی را از روی تلسکوپ بر می دارد و به جای آن یک صفحه عکاسی می گذارد و از شی تلسکوپ مورد نظر عکس می گیرد بدین ترتیب از شی تلسکوپ برای تشکیل تصویر بر صفحه عکاسی استفاده می شود. عکسبرداری مزایای بسیار نسبت به دیدن مستقیم دارد این مزایا عبارتند از :

آ)صفحات عکاسی می توانند ستارگانی را ردیابی کنند که روشنی آنها کمتر از یک ششم کم نورترین ستاره ای است که با همان تلسکوپ قابل روئیت است. دلیل اصلی این است که تغییر در مواد شیمیایی صفحه عکاسی اثری است جمعی یعنی جمع کل نوری که در مدت نور دادن به صفحه عکاسی می رسد اثر می کند چشم نوری را که در یک لحظه دریافت می کند.می بیند انرژی بر شبکیه جمع نمی شود.

ب)نور دادن دراز مدت، در نتیجه اثر جمعی نور بر شیمیایی صفحه عکاسی، جزئیاتی را آشکار می سازد که با رصد بصری دیده نمی شود. بخش اعظم دانش ما نسبت به کهکشان های دور دست از جزئیاتی حاصل شده که با عکسبرداری به دست آمده اند.

پ)دائمی بودن مدرک حاصل در مطالعه تغییرات روشنی و جابچایی نسبی ستارگان دارای اهمیت خاص است ممکن است ستاره ای بی اهمیت به ناگهان برجسته شود برای تاریخ گذشته آن می توان مدارک موجود را بررسی کرد.

ت)مطالعه در سر فرصت برخی از ستارگان به مدتی کوتاه بالای افق هستند منجم می تواند عکس بگیرد و سپس در سر فرصت آن را مطالعه کند.

ث)بزرگ کردن: عکس را می توان به کمک یک میکروسکوپ بزرگ کرد. این عمل مخصوصاً برای کار مکانیکی شمردن ستارگان ، خاصه در خوشه های کروی ستارگان مفید است.

ج)در مطالعه منظومه شمسی استفاده زیادی از عکسبرداری می شود. از این راه بود که برای نخستین بار پلوتو، جدید ترین عضو این منظومه سیاره ای کشف شد. ستارگان چون نقاطی منفرد می نمایند، ولی اجرام متحرک نظیر سیارکها، حتی در نور دادنهای چند ساعته به صورت خطوطی کوتاه پدیدار می شوند.