Одон орон судлалд дуран хэрхэн ажилладаг вэ
Дуран бол одон орон судлалын хамгийн чухал хэрэгслүүдийн нэг юм. Дурангийн ачаар хүмүүс нүднийхээ маш алслагдсан, бүдэг тэнгэрийн биетүүдийг харах чадварыг "томруулж" чаддаг - Сар, гаригууд, мананцараас эхлээд тэрбум тэрбум гэрлийн жилийн зайд орших галактикууд хүртэл. Гэсэн хэдий ч олон хүн дуранг зүгээр л аварга томруулдаг шил гэж боддог. Үнэндээ тэдний ажиллах зарчим нь илүү сонирхолтой байдаг: дуран нь голчлон гэрлийг (эсвэл бусад цахилгаан соронзон цацрагийг) цуглуулж, дараа нь төвлөрүүлж, боловсруулж, шинжилж болох зураг эсвэл өгөгдөл үүсгэдэг.
1. Телескопын үндсэн үүрэг: гэрэл цуглуулах
Од болон галактикууд нь үнэндээ жижиг учраас биш, харин маш хол байрладаг тул Дэлхийд маш бага гэрэл хүрдэг учраас жижиг мэт харагддаг. Хүний нүдний хүүхэн харааны диаметр хэдхэн миллиметр тул гэрэл цуглуулах чадвар нь хязгаарлагдмал байдаг. Дурангууд үүнийг илүү том "диафрагм" буюу том линз эсвэл том толь ашиглан даван туулдаг.
Нүх том байх тусам илүү их гэрэл цуглуулдаг. Тийм ч учраас мэргэжлийн дурангууд хэдэн метрийн диаметртэй тольтой байдаг. Үр нөлөө: өмнө нь харахад хэтэрхий бүдэг байсан объектууд ажиглагдахааргүй гэрэлтэй болж хувирдаг. Одон орон судлалд гэрэлтэлтийг нэмэгдүүлэх нь томруулахаас илүү чухал байдаг.
2. Нарийвчлал: дуран нь нарийн ширийн зүйлийг харахад тусалдаг
Дурангууд нь объектуудыг илүү тод болгохоос гадна нягтралыг сайжруулдаг бөгөөд жижиг нарийн ширийн зүйлийг ялгах чадварыг сайжруулдаг. Нарийвчлалд нүхний диаметр хүчтэй нөлөөлдөг: нүх том байх тусам тодорхойлж болох нарийн ширийн зүйлс илүү нарийн байдаг. Жишээлбэл, гаригийн ажиглалтад нягтрал нь бид Бархасбадь гаригийн үүлний зурвас, Санчир гаригийн цагираг эсвэл саран дээрх тогоонуудын нарийн ширийн зүйлийг харж чадах эсэхийг тодорхойлдог.
Гэсэн хэдий ч Дэлхий дээрх нягтрал нь ихэвчлэн агаар мандалаар хязгаарлагддаг. Агаарын турбулент байдал нь оддыг "анивчих" мэт харагдуулж, дүрсийг чичирхийлсэн мэт харагдуулдаг. Тийм ч учраас сансрын дуран (Хаббл эсвэл Жэймс Уэбб сансрын дуран гэх мэт) гайхалтай тод дүрс гаргаж чаддаг бөгөөд орчин үеийн газрын дурангууд нь агаар мандлын гажуудлыг бодит цаг хугацаанд засахын тулд дасан зохицох оптикийн техникийг ашигладаг.
3. Оптик дурангийн хоёр үндсэн төрөл: рефрактер ба тусгал
Харагдах гэрэл (оптик) дээр ажилладаг дурануудыг ерөнхийдөө хоёр хуваадаг:
а) Рефрактор дуран
Рефрактер нь гэрлийг хугалж (нугалж) нэг цэг дээр төвлөрүүлэхийн тулд урд талын линз ашигладаг. Зарчим нь нүдний шил эсвэл томруулдаг шилтэй адил боловч хамаагүй том, илүү нарийвчлалтай байдаг.
Рефракторын давуу тал нь харьцангуй тогтвортой, битүү хийцтэй бөгөөд хоолой доторх тоос шороо, агаарын урсгалыг багасгадаг. Гэсэн хэдий ч том рефракторуудыг үйлдвэрлэхэд хэцүү байдаг, учир нь том линз нь хүнд, үнэтэй бөгөөд хроматик гажуудал үүсгэж болзошгүй бөгөөд энэ нь гэрлийн долгионы уртыг өөр өөр цэгүүдэд төвлөрүүлснээс болж тод объектууд дээр өнгөний хүрээ үүсдэг.
б) Тусгал (толь) дуран
Гэрэл ойлгогч нь гэрлийг тусгаж, төвлөрүүлэхийн тулд хотгор толь ашигладаг. Хамгийн түгээмэл төрөл нь Ньютоны болон Кассегрейны гэрэл ойлгогч юм. Хроматик гажуудлын асуудалгүйгээр толийг маш том болгож чаддаг тул мэргэжлийн дурангийн хувьд гэрэл ойлгогч нь илүүд үздэг сонголт юм.
Ньютоны загварт гэрэл нь анхдагч толиор хоолойн урд хэсэгт тусч, дараа нь хажуу талын нүдний шил буюу камер руу чиглэсэн жижиг диагональ толиор дахин тусдаг. Кассегрейн загварт гэрэл нь анхдагч толины нүхээр дамжин урагш хойш тусч, системийг илүү нягт болгодог.
4. Дурангийн чухал хэсгүүд: фокус, нүдний шил, томруулалт
Гэрлийг цуглуулж, төвлөрүүлсний дараа дуран нь дүрсийг "бэлгүүлэх" шаардлагатай. Харааны дуранд дүрсийг нүдний шил ашиглан томруулдаг. Дуран нь нүдийг хардаг жижиг линз юм. Дурангийн томруулалтыг ихэвчлэн дараах байдлаар тооцдог.
Томруулалт = дурангийн фокусын урт / дурангийн фокусын урт
Жишээлбэл, 1000 мм фокусын урттай дуран болон 10 мм-ийн нүдний шил нь 100 дахин томруулдаг.
Гэхдээ томруулалт бол бүх зүйл биш юм. Хэрэв томруулалт нь диафрагмын хэмжээ болон агаар мандлын нөхцөлтэй харьцуулахад хэт өндөр байвал зураг бараан, бүдэг харагдах болно. Олон шинэхэн гэрэл зурагчид диафрагм, оптик чанар, бэхэлгээний тогтвортой байдал илүү чухал байдаг ч өндөр томруулалтын тоог хөөцөлдөж сэтгэл дундуур байдаг.
5. Уул: тэнгэрийн биетүүдийг мөрдөх түлхүүр
Дэлхийн эргэлтийн улмаас тэнгэрийн биетүүд тэнгэрт хөдөлж байгаа мэт санагддаг. Хэрэв дуранг зөв суурилуулаагүй бол биетүүд, ялангуяа өндөр томруулалтаар харах талбайгаас хурдан холдох болно.
Суулгацын хоёр үндсэн төрөл байдаг:
– Альт-азимут: дээш доош (өндөр) болон зүүн баруун тийш (азимут) хөдөлдөг. Анхан шатны хүмүүст ашиглахад хялбар боловч астрофотографийн хувьд харах талбар эргэлддэг тул залруулгын систем шаардлагатай.
– Экватор: тэнхлэгүүдийн нэг нь дэлхийн эргэлтийн тэнхлэгтэй зэрэгцдэг. Энэ нь дуранг оддын хөдөлгөөнийг дагахын тулд нэг тэнхлэгийн дагуу хөдөлгөх боломжийг олгодог. Энэхүү суурь нь ноцтой ажиглалт болон тэнгэрийн гэрэл зураг авахад маш хэрэгтэй.
Орчин үеийн суурь нь ихэвчлэн координат дээр үндэслэн объектуудыг автоматаар олох боломжтой мотор болон GoTo системтэй байдаг.
6. Орчин үеийн мэдрэгчүүд: нүднээс камер болон мэдрэгч хүртэл
Орчин үеийн одон орон судлал нь зөвхөн харааны ажиглалтад тулгуурладаггүй. Өнөөдөр олон дуран нь CCD эсвэл CMOS камертай байдаг. Эдгээр мэдрэгчүүд нь фотонуудыг барьж аваад цахилгаан дохио болгон хувиргадаг. Энэ нь мэдэгдэхүйц давуу талтай: камерууд нь удаан хугацаанд (удаан хугацаанд) гэрэл цуглуулж, маш бүдэг объектуудыг харагдахуйц болгодог бол бичигдсэн өгөгдлийг боловсруулж, тодосгогчийг сайжруулж, нарийн ширийн зүйлийг илчилж чаддаг.
Судалгаанд мэдрэгчийн өгөгдлийг тоон үзүүлэлтээр шинжилж болно: гэрэлтэлтийг хэмжих (фотометр), байрлал ба хөдөлгөөнийг зураглах (астрометр), эсвэл гэрлийн спектрийг шинжлэх.
7. Спектроскопи: гэрлээс мэдээлэл "унших"
Дуран нь зөвхөн дүрс үүсгэх төхөөрөмж төдийгүй спектрограф гэх мэт шинжлэх ухааны багаж хэрэгслийн "гэрэл цуглуулагч" юм. Спектрографууд гэрлийг солонго шиг өнгөний спектр болгон задалдаг бөгөөд одон орон судлаачид дараах спектрийн шугамуудыг шинжилж дараах зүйлийг тодорхойлдог.
– од эсвэл мананцаруудын химийн найрлага,
- гадаргуугийн температур,
– ойртох/хөдлөх хурд (Доплерийн эффект),
– соронзон орон болон бусад олон физик үзүүлэлтүүд.
Спектроскопийн тусламжтайгаар бид дуран руу орж буй гэрлээс шууд хүрэх боломжгүй объектуудыг судалж чадна.
8. Үзэгдэх гэрлээс цааш дуран: радио долгионоос рентген туяа хүртэл
Орчлон ертөнц зөвхөн харагдах гэрлээр бус, олон долгионы уртаар энерги ялгаруулдаг. Тиймээс тэдний ажигладаг спектр дээр үндэслэн олон төрлийн "дурангийн дуран" байдаг:
– Радио дурангууд радио долгионыг барьж авдаг; тэдгээр нь ихэвчлэн том аяга хэлбэртэй байдаг. Эдгээр нь пульсар, од хоорондын хий, сансрын богино долгионы дэвсгэр зургийг судлахад тохиромжтой.
– Хэт улаан туяаны дурангууд нь оддын төрсөн газар гэх мэт хүйтэн эсвэл тоос шороогоор бүрхэгдсэн объектуудыг ажигладаг. Олон хэт улаан туяаны дурангууд сансарт эсвэл өндөр, хуурай газарт байрладаг.
– Хэт ягаан туяа, рентген болон гамма туяаны дурангууд нь агаар мандлын гадна байрлах шаардлагатай байдаг, учир нь агаар мандал нь өндөр энергийн цацрагийг шингээдэг. Эдгээр дурангууд нь хар нүх, хэт шинэ од, нейтрон од зэрэг хэт туйлшралын үзэгдлийг судлахад зайлшгүй шаардлагатай.
Эдгээр "дуран" бүр нь ижил төстэй ерөнхий зарчим дээр ажилладаг: цацрагийг цуглуулах, түүний ирэх чиглэлийг фокуслах эсвэл зураглах, дараа нь тусгай детектороор тэмдэглэх.
9. Дүгнэж хэлэхэд: дуран яагаад ийм чухал вэ?
Одон орон судлалд дурангийн ажиллах арга барилыг гурван үндсэн үүрэгт нэгтгэн дүгнэж болно: аль болох их гэрэл цуглуулах, нарийвчлалын хурц байдлыг (нягтрал) нэмэгдүүлэх, спектрограф зэрэг камер, багаж хэрэгслээр дамжуулан гэрлийг мэдээлэл болгон хувиргах. Нарийвчлалтай оптик, хянах төхөөрөмж, орчин үеийн мэдрэгчийн хослолоор дуран нь хүмүүст орчлон ертөнцийн бүтэц, галактикийн түүх, тэр ч байтугай оддын физик нөхцөл байдлыг судлах боломжийг олгодог.
Дуран бол хүний мэдрэхүйн өргөтгөл бөгөөд зөвхөн ойроос харах хэрэгсэл төдийгүй тэнгэр дэх гэрлийн цэгүүдийг мэдлэг болгон хувиргадаг шинжлэх ухааны багаж хэрэгсэл юм. Хэрэв та Санчир гаригийн цагиргийг жижиг дурангаар ч гэсэн харж байсан бол уулын орой дээрх аварга том дурантай адил зарчмыг харсан байх: хол зайд туулсан гэрлийг барьж аваад сансар огторгуй руу цонх болгон хувиргадаг.
