Первый телескоп. Телескопы без глаз
Трудно сказать, кто первый изобрел телескоп. Известно, что еще древние употребляли увеличительные стекла. Дошла до нас и легенда о том, что якобы Юлий Цезарь во время набега на Британию с берегов Галлии рассматривал в подзорную трубу туманную британскую землю. Роджер Бэкон, один из наиболее замечательных ученых и мыслителей XIII века, в одном из своих трактатов утверждал, что он изобрел такую комбинацию линз, с помощью которой отдаленные предметы при рассматривании их кажутся близкими.
Так ли это было в действительности - неизвестно. Бесспорно, однако, что в самом начале XVII века в Голландии почти одновременно об изобретении подзорной трубы заявили три оптика - Липперсгей, Мециус и Янсен. Рассказывают, что будто бы дети одного из оптиков, играя с линзами, случайно расположили две из них так, что далекая колокольня вдруг показалась близкой. Как бы там ни было, к концу 1608 года первые подзорные трубы были изготовлены и слухи об этих новых оптических инструментах быстро распространились по Европе.
В Падуе в это время уже пользовался широкой известностью Галилео Галилей, профессор местного университета, красноречивый оратор и страстный сторонник учения Коперника. Услышав о новом оптическом инструменте, Галилей решил собственноручно построить подзорную трубу. Сам он рассказывает об этом так:
«Месяцев десять тому назад стало известно, что некий фламандец построил перспективу, при помощи которой видимые предметы, далеко расположенные от глаз, становятся отчетливо различимы, как будто они находятся вблизи. Это и было причиной, по которой я обратился к изысканию оснований и средств для изобретения сходного инструмента. Вскоре после этого, опираясь на учение о преломлении, я постиг суть дела и сначала изготовил свинцовую трубу, на концах которой я поместил два оптических стекла, оба плоских с одной стороны, с другой стороны одно стекло выпукло-сферическое, другое вогнутое».
Этот первенец телескопической техники давал увеличение всего в три раза. Позже Галилею удалось построить более совершенный инструмент, увеличивающий в 30 раз. И тогда, как пишет Галилей, «оставив дела земные, я обратился к небесным».
7 января 1610 года навсегда останется памятной датой в истории человечества. Вечером этого дня Галилей впервые направил построенный им телескоп на небо. Он увидел то, что предвидеть заранее было невозможно. Луна, испещренная горами и долинами, оказалась миром, сходным хотя бы по рельефу с Землей. Планета Юпитер предстала перед глазами изумленного Галилея крошечным диском, вокруг которого обращались четыре необычные звездочки - его спутники. Картина эта в миниатюре напоминала Солнечную систему по представлениям Коперника. При наблюдениях в телескоп планета Венера оказалась похожей на маленькую Луну. Она меняла свои фазы, что свидетельствовало о ее обращении вокруг Солнца. На самом Солнце (закрыв глаза темным стеклом) Галилей увидел черные пятна, опровергнув тем самым общепринятое учение Аристотеля о «неприкосновенной чистоте небес». Эти пятна смещались по отношению к краю Солнца, из чего Галилей сделал правильный вывод о вращении Солнца вокруг оси.
В темные прозрачные ночи в поле зрения галилеевского телескопа было видно множество звезд, недоступных невооруженному глазу. Некоторые туманные пятна на ночном небе оказались скопищами слабо светящихся звезд. Великим собранием скученно расположенных звездочек оказался и Млечный Путь - беловатая, слабо светящаяся полоса, опоясывающая все небо.
Несовершенство первого телескопа помешало Галилею рассмотреть кольцо Сатурна. Вместо кольца он увидел по обе стороны Сатурна два каких-то странных придатка и в своем «Звездном вестнике» - дневнике наблюдений - Галилей был вынужден записать, что «высочайшую планету» (то есть Сатурн) он «тройною наблюдал».
Открытия Галилея положили начало телескопической астрономии . Но его телескопы (рис. 11), утвердившие окончательно новое коперниканское мировоззрение, были очень несовершенны. Уже при жизни Галилея им на смену пришли телескопы несколько иного типа. Изобретателем нового инструмента был уже знакомый нам Иоганн Кеплер. В 1611 году в трактате «Диоптрика» Кеплер дал описание телескопа, состоящего из двух двояковыпуклых линз. Сам Кеплер, будучи типичным астрономом-теоретиком, ограничился лишь описанием схемы нового телескопа, а первым, кто построил такой телескоп и употребил его для астрономических целей, был иезуит Шейнер, оппонент Галилея в их горячих спорах о природе солнечных пятен.
Рассмотрим оптические схемы и принцип действия галилеевского и кеплеровского телескопов . Линза А , обращенная к объекту наблюдения, называется объективом , а та линза В , к которой прикладывает свой глаз наблюдатель - окуляром . Если линза толще посередине, чем на краях, она называется собирательной или положительной, в противном случае - рассеивающей или отрицательной. Заметим, что в телескопе самого Галилея объективом служила плосковыпуклая линза, а окуляром - плоско-вогнутая. По существу, галилеевский телескоп был прообразом современного театрального бинокля, в котором используются двояковыпуклые и двояковогнутые линзы. В телескопе Кеплера и объектив и окуляр были положительными двояковыпуклыми линзами.
Представим себе простейшую двояковыпуклую линзу, сферические поверхности которой имеют одинаковую кривизну. Прямая, соединяющая центры этих поверхностей, называется оптической осью линзы. Если на такую линзу падают лучи, идущие параллельно оптической оси, они, преломляясь в линзе, собираются в точке оптической оси, называемой фокусом линзы. Расстояние от центра линзы до ее фокуса называют фокусным расстоянием. Нетрудно сообразить, что чем больше кривизна поверхностей собирательной линзы, тем меньше ее фокусное расстояние. В фокусе такой линзы всегда получается действительное изображение предмета.
Иначе ведут себя рассеивающие, отрицательные линзы. Падающий на них параллельно оптической оси пучок света они рассеивают и в фокусе такой линзы сходятся не сами лучи, а их продолжения. Потому рассеивающие линзы имеют, как говорят, мнимый фокус и дают мнимое изображение.
На рис. 12 показан ход лучей в галилеевском телескопе. Так как небесные светила, практически говоря, находятся «в бесконечности», то изображения их получаются в фокальной плоскости , то есть в плоскости, проходящей через фокус F и перпендикулярной к оптической оси. Между фокусом и объективом Галилей поместил рассеивающую линзу, которая давала мнимое, прямое и увеличенное изображение MN .
Главным недостатком галилеевского телескопа было очень малое поле зрения - так называют угловой поперечник кружка неба, видимого в телескоп. Из-за этого наводить телескоп на небесное светило и наблюдать его Галилею было очень трудно. По той же причине галилеевские телескопы после смерти их изобретателя в астрономии не употреблялись и их реликтом можно считать современные театральные бинокли.
В кеплеровском телескопе (см. рис. 12) изображение CD получается действительное, увеличенное и перевернутое . Последнее обстоятельство, неудобное при наблюдениях земных предметов, в астрономии несущественно - ведь в космосе нет какого-то абсолютного верха или низа, а потому небесные тела не могут быть повернутыми телескопом «вверх ногами».
Первое из двух главных преимуществ телескопа - это увеличение угла зрения, под которым мы видим небесные объекты. Как уже говорилось, человеческий глаз способен в отдельности различать две части предмета, если угловое расстояние между ними не меньше одной минуты дуги. Поэтому, например, на Луне невооруженный глаз различает лишь крупные детали, поперечник которых превышает 100 км . В благоприятных условиях, когда Солнце затянуто облачной дымкой, на его поверхности удается рассмотреть самые крупные из солнечных пятен. Никаких других подробностей невооруженный глаз на небесных телах не видит. Телескопы же увеличивают угол зрения в десятки и сотни раз.
Второе преимущество телескопа по сравнению с глазом заключается в том, что телескоп собирает гораздо больше света, чем зрачок человеческого глаза, имеющий даже в полной темноте диаметр не больше 8 мм . Очевидно, что количество света, собираемого телескопом, во столько раз больше того количества, которое собирает глаз, во сколько площадь объектива больше площади зрачка. Иначе говоря, это отношение равно отношению квадратов диаметров объектива и зрачка.
Собранный телескопом свет выходит из его окуляра концентрированным световым пучком. Наименьшее его сечение называется выходным зрачком . В сущности, выходной зрачок - это изображение объектива, создаваемое окуляром. Можно доказать, что увеличение телескопа (то есть увеличение угла зрения по сравнению с невооруженным глазом) равно отношению фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра. Казалось бы, увеличивая фокусное расстояние объектива и уменьшая фокусное расстояние окуляра, можно достичь любых увеличений. Теоретически это так, но практически все выглядит иначе. Во-первых, чем больше употребляемое в телескопе увеличение, тем меньше его поле зрения. Во-вторых, с ростом увеличения становятся все заметнее движения воздуха. Неоднородные воздушные струи размазывают, портят изображение и иногда то, что видно при малых увеличениях, пропадает для больших. Наконец, чем больше увеличение, тем бледнее, тусклее изображение небесного светила (например, Луны). Иначе говоря, с ростом увеличения хотя и видно больше подробностей на Луне, Солнце и планетах, но зато уменьшается поверхностная яркость их изображений. Есть и другие препятствия, мешающие применять очень большие увеличения (например, в тысячи и в десятки тысяч раз). Приходится искать некоторый оптимум и потому даже в современных телескопах, как правило, наибольшие увеличения не превосходят нескольких сотен раз.
При создании телескопов со времен Галилея придерживаются следующего правила: выходной зрачок телескопа не должен быть больше выходного зрачка наблюдателя. Легко сообразить, что в противном случае часть света, собранного объективом, будет напрасно потеряна. Очень важной величиной, характеризующей объектив телескопа, является его относительное отверстие , то есть отношение диаметра объектива телескопа к его фокусному расстоянию. Светосилой объектива называется квадрат относительного отверстия телескопа. Чем «светосильнее» телескоп, то есть чем больше светосила его объектива, тем более яркие изображения объектов он дает. Количество же света, собираемого телескопом, зависит лишь от диаметра его объектива (но не от светосилы!). Из-за явления, именуемого в оптике дифракцией, при наблюдениях в телескопы яркие звезды кажутся небольшими дисками, окруженными несколькими концентрическими радужными кольцами. Разумеется, к настоящим дискам звезд дифракционные диски никакого отношения не имеют.
В заключение сообщим читателю основные технические данные о первых галилеевских телескопах. Меньший из них имел диаметр объектива 4 см при фокусном расстоянии 50 см (его относительное отверстие было равно 4/50 = 0,08). Он увеличивал угол зрения всего в три раза. Второй, более совершенный телескоп, с помощью которого Галилей совершил свои великие открытия, имел объектив диаметром 4,5 см при фокусном расстоянии 125 см и давал увеличение в 34 раза. При наблюдениях в этот телескоп Галилеи различал звезды до 8-й звездной величины, то есть в 6,25 раз более слабые, чем те, которые еле видит на ночном небе невооруженный глаз.
Таково было скромное начало развернувшегося позже «чемпионата» телескопов - длительной борьбы за усовершенствование этих главных астрономических инструментов.
Примечания
Цитирую по книге Б.Г. Кузнецова «Галилей», «Наука», 1964, стр. 71.
Название «телескоп» было присвоено новому инструменту по решению итальянской Академии наук.
Зеркальным телескопам - рефлекторам посвящен особый раздел.
У галилеевской трубы выходного зрачка нет.
Человечество и по сей день продолжают создавать все более усовершенствованные модели. Оно позволяет рассмотреть каждую частичку всех небесных тел земли, находящихся за пределами земной жизни. Но все равно вопрос о том, кто — же всё-таки является создателем все равно остается актуальным и для современного общества.
По некоторым историческим справкам первый телескоп был изобретен ученым Иоанном Липперсгейским в 1608 году. Как подумают, что это человек, который занимался изучением астрономии, в действительности же он являлся обычным мастером по производству очков для коррекции зрения.
Изобретение было придумано совершенно случайно, а идея о создании возникла во время проведения общего досуга с детьми, которые с помощью луп рассматривали расположенные вдалеке строения домов. Сделав соответствующие выводы, он принялся, к изготовлению подзорной трубы. Данный прибор был предназначен для рассмотрения удаленных предметов в пространстве.
Далее он отвез для показа в Гаагу для получения соответствующего документа на подтверждения своего изобретения. В чем ему был сделан отказ. Но по истечению некоторого времени после смерти, данный документ был дан другому ученому Янсену, но позже было выяснено, что первый телескоп был изобретен именно голландским ученым Иоанном Липперсгейским.
Несмотря на это были и другие ученые, которые тоже пытались создавать подобного рода изделия. Сюда можно отнести такого великого ученого астронома как Галилео Галилей, именно его можно считать первым конструктором и создателем устройства большого размера, предназначенного для рассмотрения именно небесных тел. Оптическая сила линз обладала наиболее улучшенной системой наблюдения за неземными телами.
Чуть позже в 1656 году ученый Христиан Гюйенс разработал оборудование, у которого сила линз по сравнению с предыдущими произведениями обладала повышенной силой увеличительных стекол.
Исаак Ньютон, который тоже занимался подобного рода занятиями, предложил использовать зеркальные стекла совместно с оптическими линзами. Данная технология производства подзорных труб используется, и по сей день.
Новое поколение
Большое количество космических данных ученые получают, благодаря современной технике изготовления телескопов. Особенно востребованными модели является и Спидзер, работающий с использованием инфракрасного луча. И совсем недавно для этой же цели был придуман другой телескоп подобного действия - это знаменитый Вебба, который на данный момент занимает первое место среди своих вышеперечисленных предшественников.
Является относительно новым изобретением нашего времени, которым планируют воспользоваться в сентябре 2015 года. Его хотят отправить в космос при помощи космического корабля «Ариан-5».
С самого начала такая идея возникла в 2000 году, после чего запуск был отложен до 2007 года, но по ряду возникших проблем он был отложен, потому что телескоп Вебба имел некоторые недоработки в своей конструкции. Но и в 2007 г запуск так и не был произведен. Но как говорят ученые после того, как это осуществится, он будет находиться в космосе до 2020 года.
Телескоп Добсона, другое название монтировка Добсона, что подразумевает под собой подставку, предназначенную для установки оборудования по ньютоновской технологии. Название телескоп Добсона пришло к нам благодаря Джону Добсону появившемуся на свет в городе Пекин в сентябре 1915 года. Добсон еще в детстве был заинтересован вопросом строения вселенной.
Позже это стало любимым увлечением, переросшим в основную деятельность, в течение которой он начал ездить по городам по учебным учреждениям для чтения лекции по астрономии. Он так был восхищен своим изобретением, что даже выставлял на улицах города, и каждому мимо проходящему человеку предлагал с помощью него посмотреть в небо, после чего спрашивал их о том, что они там увидели и рассказать об этом своими словами.
Возможно, что спустя еще пару десятилетий на смену уже существующим моделям оптических приспособлений для изучения космоса, ученые астронавты придумают и другие более новые модели, имеющие в своем репертуаре более сложную конструкцию. Пока наслаждаемся открытиями, мечтаем о планетах и Марсе.
Больше четырёх столетий прошло со времён робких попыток человека приблизить к себе мир небесных светил. За этот период небольшая зрительная труба, состоявшая всего из двух линз, превратилась в мощное и сложное сооружение. Много людей участвовало в совершенствовании прибора. И в этой созидательной работе как-то забылось, стёрлось во времени имя подлинного изобретателя телескопа. В настоящее время мы совершенно точно знаем имя и профессию того человека, который впервые и случайно обнаружил, что при помощи комбинации из двух линз можно наблюдать отдалённые предметы. Но было время, когда разные народы оспаривали друг у друга пальму первенства в этом вопросе.
410 лет отделяют нас от того дня, когда некто взял в руки два очковых стекла и соорудил из них зрительную трубу. Однако для того, чтобы выяснить имя этого человека, потребовалось гораздо больше времени, нежели ему для изобретения первого телескопа.
История телескопа запутана, имеет много версий, претендующих на истину, и окружена легендарными вымыслами.
По некоторым источникам следует, что изобретение первой подзорной трубы произошло во II столетии, а её изобретателем был Птоломей Клавдий. В качестве бесспорного доказательства справедливости такой версии её приверженцы указывают на то, что на одном портрете изображён Птоломей, смотрящий на звёзды в трубу, устроенную из нескольких передвижных частей.
Другие историки утверждают, что зрительная труба была впервые изобретена знаменитым естествоиспытателем Роджером Бэконом. Были указания и на то, что Джамбаттиста Делла Порта, живший в XVI и начале XVII в., есть именно тот учёный, который создал первую трубу.
Одна из наиболее распространённых версий приписывает изобретение зрительной трубы голландскому оптику Захарию Янсену.
История этого варианта такова.
В самом начале XVII столетия в небольшом голландском городе Миддельбурге славился своим искусством оптик Захария Янсен. Он в совершенстве владел трудной профессией шлифовщика стёкол и имел многочисленных клиентов, часто приезжавших к нему из других городов.
Как-то двое детей Янсена играли на улице перед мастерской отца. Один из них держал в руках два очковых стекла. Дети забавлялись, рассматривая друг друга сквозь стёкла. Случайно один из них приблизил к своему глазу сразу два стекла, расположив их на небольшом расстоянии друг от друга. Сквозь стёкла мальчик взглянул на верхушку соседней башни и с удивлением увидел, что она казалась ему увеличенной и приближенной. Это удивительное зрелище он показал своему брату. Мальчики долго рассматривали соседние здания, колокольни, мансарды, а потом побежали к отцу и рассказали ему о своих наблюдениях.
Отец в точности воспроизвёл случайные опыты своих детей и убедился в том, что они рассказывали ему правду. Быстро сообразив, что очковые стёкла можно закрепить в трубе, а тем самым сделать новый зрительный прибор, Захария Янсен тотчас же приступил к работе и вскоре сделал первую зрительную трубу. Это событие произошло в 1608 г.
Из других источников известен несколько иной случай. Однажды в мастерскую известного голландского оптика Иоганна Липпенштейна явился незнакомец и заказал ему несколько выпуклых и вогнутых очковых стёкол. Когда стёкла были готовы, и заказчик пришёл за ними, он стал их внимательно рассматривать, причём разглядывал отдалённые предметы на улице, поместив перед глазами сразу два стекла.
Когда довольный незнакомец покинул мастерскую, забрав с собой стёкла, заинтригованный его действиями Иоганн Липпенштейн попробовал подобным же образом посмотреть на удалённые предметы, то приближая к глазу, то удаляя от него очковые стёкла. Эффект оказался поразительным. Удивлённый оптик ясно видел предметы увеличенными и приближенными.
Как следует обдумав это явление, Липпенштейн пришёл к мысли, что если два очковых стекла закрепить на определённом расстоянии друг от друга, то получится интересный оптический прибор, при помощи которого можно было бы хорошо видеть отдалённые предметы, плохо видимые невооружённым глазом. Через непродолжительное время Иоганн Липпенштейн сделал зрительную трубу и подарил её принцу Морицу Нассаускому.
Истории открытия телескопа известны и другие сведения, согласно которым зрительную трубу изобрёл Яков Мециус.
Однако наиболее точные данные говорят за то, что подлинным изобретателем подзорной трубы является голландец, миддельбургский оптик Ганс Липперсгейм, сделавший её в 1608 г.
Во время войны между Испанией и Голландией в одно правительственное голландское учреждение явился Липперсгейм и предложил «инструмент для смотрения вдаль». Прекрасно понимая, что зрительная труба может быть с успехом использована в военном деле, Липперсгейм просил выдать ему привилегию сроком на 30 лет или же приличную пенсию.
Предложение это представляло для правительства большой интерес, а поэтому вскоре же была назначена специальная комиссия, составленная из специалистов, которая и должна была дать заключение о ценности изобретения. Для того, чтобы убедиться, что изобретатель может воспроизвести свой инструмент, ему предложили сделать ещё одну трубу с линзами из горного хрусталя и так её усовершенствовать, чтобы можно было смотреть в нее одновременно обоими глазами.
Липперсгейм очень скоро выполнил это задание, но патента так и не получил, так как в это же время Мециус заявил, что он тоже изобрёл зрительную трубу.
Один француз из Седана по фамилии Крепи долгое время считался подлинным изобретателем труб. Крепи был очень хорошим и сообразительным механиком. Один случай явно указывает на то, что Крепи не являлся изобретателем, а лишь воспользовался добытыми сведениями относительно устройства зрительной трубы.
28 декабря 1608 г. известный французский дипломат Жаннен, находившийся в то время в Голландии со специальной целью примирить её с Испанией, в письме к королю Генриху IV сообщил об интересном новом изобретении, которое может принести существенную пользу во время войны. В письме речь шла о только что изобретённой Липперсгеймом зрительной трубе.
Умный и предприимчивый Жаннен настойчиво пытался получить один экземпляр трубы у Липперсгейма, но осторожный изобретатель ни за что не хотел передавать секрет изобретения в руки представителя иностранного правительства. Тогда посол французского короля обратился к голландскому правительству, которое, как ему было известно, отказалось купить изобретение. Желая угодить французскому королю, голландское правительство явилось посредником между послом и Липперсгеймом, и Жаннен получил две трубы, которые вместе со своими письмами отправил во Францию с одним французским солдатом. Этим солдатом был Крепи.
Жаннен не случайно выбрал именно Крепи в качестве гонца с подарками для французского короля. Послу было хорошо известно, что Крепи является прекрасным механиком и очень сообразительным человеком. Когда Крепи получил трубы в мастерской Липперсгейма, он, очевидно, подслушал разговор о способе их изготовления и вскоре сам научился их изготовлять.
В мае 1609 г. Крепи приехал в Милан, явился к графу де-Фуентес и передал ему зрительную трубу, выдав её за своё изобретение.
С тех пор прошло четыреста с лишним лет, но пожелтевшая бумага исторических документов беспристрастно показала нам, что подлинным изобретателем зрительной трубы был Миддельбургский оптик Ганс Липперсгейм.
Она была устроена следующим образом: в небольшую латунную трубку вставлялось два стекла, одно из них - двояковыпуклое, второе - двояковогнутое. Первое стекло являлось объективом, а другое - окуляром. Увеличение этой трубы, конечно, было незначительным.
В июне 1609 г. Галилео Галилей приехал в Венецию и у кардинала Боргезе увидел голландскую трубу. Изобретение это настолько его заинтересовало, что он уже в августе построил собственную трубу и поднёс её в подарок венецианскому дожу.
Галилей с жаром отдался астрономическим наблюдениям и сделал много замечательных открытий.
«Телескоп Галилея», Музей Галилея (Флоренция)
Вскоре же после появления первой зрительной голландской трубы, эти оптические приборы быстро распространились в других странах: их стали в большом количестве изготовлять оптики и учёные Голландии, Англии, Германии, Италии.
Основатель Академии рысей в Риме - Федериго Чези сам изготовил зрительную трубу и по совету крупного знатока культуры Греции Демисциануса назвал её телескопом. Так появилось это название, сохранившееся и в наши дни. Большие возможности, таившиеся в «инструменте для смотрения вдаль», привлекли к нему внимание учёных. Среди них, особенно большой интерес к телескопу проявлял королевский астроном Иоганн Кеплер.
Кеплер первый дал научное объяснение принципов действия зрительной трубы. Великий астроном, открывший важные законы движения планет солнечной системы, был в то же время прекрасным физиком. В 1611 г. он издал сочинение по оптике, в котором описал несколько новых конструкций зрительных труб. Одну из них удалось сделать довольно известному учёному Шейнеру. Изготовленная Шейнером труба, названная «кеплеровой трубой», отличалась от своей голландской предшественницы тем, что оба её стекла - объектив и окуляр - были двояковыпуклыми. В телескопе Кеплера изображения кажутся перевёрнутыми, поэтому он употребляется только для наблюдения небесных светил.
После теоретических работ Кеплера, уже можно было сознательно подходить к строительству телескопов, грамотно продумывая их конструкцию. Можно было заранее вычислить увеличение, которое будет давать строящийся телескоп.
Так как степень увеличения телескопа зависит от фокусных расстояний объектива и окуляра, то для получения возможно больших увеличений стали делать телескопы очень большой длины: в некоторых телескопах фокусное расстояние доходило до 150 футов.
Объектив телескопа собирает световые лучи, идущие от наблюдаемого предмета. Чем больше света пропустит через себя объектив, тем ярче будет изображение. Поэтому хороший телескоп должен, во-первых, иметь значительную длину из-за большого фокусного расстояния своего объектива, а, во-вторых, величина объектива должна быть как можно больше. Выполнить и то и другое совсем не просто.
Особенно большие трудности приходится испытывать при изготовлении линз крупных размеров. Для них идёт особого сорта, очень хорошее оптическое стекло. Его научились варить совсем недавно, в конце XIX столетия. Оптическое стекло должно обладать хорошей прозрачностью. Кроме того, недопустимо, чтобы в нём находились пузырьки воздуха, неоднородности или трещинки.
Если изготовление такого стекла является весьма сложным делом, то в гораздо большей степени сложно отшлифовать, а затем отполировать большую линзу. Когда оптический завод получает заказ на изготовление объектива для телескопа, то это расценивается как крупное событие в жизни завода. На исполнение задания выделяют лучших шлифовальщиков и лучшее оборудование.
Механическая часть телескопа не менее сложна, чем оптическая. Ведь линзы надо так точно установить, чтобы их оптические оси совершенно совпадали, сам инструмент должен быть легко подвижным для того, чтобы без всяких толчков и сотрясений следовать за движением звезды. Он не должен прогибаться даже незначительно, а ведь при громадной длине телескопа избежать прогибов очень трудно. У телескопа имеется много всяких точных приспособлений для измерений его положения относительно вертикальной и горизонтальной плоскостей.
Таким образом, современный телескоп представляет собой большое и сложное сооружение, и не всякая страна может позволить себе иметь телескоп с очень значительным увеличением.
Когда начали строить крупные телескопы, встретились с серьёзными трудностями: из-за слишком большого веса трубы возникала опасность её искривления.
В 1684 г. Христиан Гюйгенс первый применил телескоп без его средней части, состоящий только из объектива и окуляра. Такой инструмент назывался «воздушным телескопом» и был устроен следующим образом: короткая труба с объективом закреплялась на некотором месте, а на большом расстоянии от неё устанавливался окуляр. Так что, по существу, никакой трубы и не было.
В первой половине XVII столетия в обсерватории в Дельги для астрономических наблюдений как раз и употребляли подобного рода зрительные трубы. Объектив закреплялся на высокой каменной стене, а окуляр устанавливался на заметном расстоянии от объектива, однако такого рода телескопы были несовершенны и грубы и употреблялись только до тех пор, пока не появились более совершенные приборы.
Первые телескопы были несовершенны не только потому, что давали очень небольшие увеличения, - существовал в то время ещё один, не менее серьёзный недостаток. Дело в том, что объективы обычно обладают хроматической аберрацией, т. е. лучи различного цвета фокусируются в различных фокальных плоскостях.
По мере того как наука о свете развивалась и обогащалась новыми данными, а особенно после того как французский оптик Джон Долонд в 1758 г. изобрёл линзы, в которых была уменьшена хроматическая аберрация, стали строить мощные совершенные телескопы, или, как их называют иначе, «рефракторы».
Вскоре же после того, как Липперсгейм изобрёл свой телескоп, у него появился серьёзный соперник - зеркальный телескоп или рефлектор. До изобретения Долондом ахроматических линз не было по существу никаких средств борьбы с хроматической аберрацией. Поэтому ещё очень давно были предприняты попытки заменить выпуклую линзу объектива вогнутым зеркалом. Ведь назначение объектива телескопа - собирать как можно больше света с тем, чтобы получилось особенно яркое изображение. Но этим свойством обладает не только выпуклое стекло, а также и вогнутое зеркало.
В 1616 г. итальянец Цуки первый предложил построить телескоп, в котором объективом служило бы вогнутое зеркало, но его изобретение известно было только в Италии.
Затем английский математик Грегори в 1663 г. осуществил изменённую конструкцию зеркального телескопа-рефлектора.
Величайший физик Исаак Ньютон заинтересовался изготовлением вогнутых зеркал с целью их применения в зрительных трубах. Проявленный с его стороны интерес к строительству рефлекторов имел под собой вполне определённое теоретическое основание. Он тогда ошибочно считал, что избежать в оптических стёклах хроматической аберрации невозможно. По его мнению, единственный выход заключался в том, чтобы линзу заменить зеркалом.
Телескоп-рефлектор И. Ньютона, хранящийся в Лондонском королевском обществе
Ньютон собственноручно изготовил два рефлектора, один маленький, другой побольше. Весть об этом быстро прилетела из Кэмбриджа в Лондон. Высшее научное учреждение Англии - Королевское общество -заинтересовалось новым телескопом и попросило Ньютона прислать одну трубу. Специальная комиссия дала о нём положительный отзыв и показала телескоп королю. Свой рефлектор великий физик подарил Лондонскому королевскому обществу, сделав на нём надпись: «Изобретён сэром Исааком Ньютоном и изготовлен его руками. 1671 г.». Этот телескоп и поныне хранится в библиотеке Королевского общества, как реликвия XVII столетия.
Весьма примечательна оптическая деятельность Михаила Васильевича Ломоносова. Величайший химик и прекрасный физик Ломоносов изобрёл и построил одиннадцать разнообразных оптических приборов.
В 1762 г. М. В. Ломоносов предпринял строительство сконструированного им рефлектора, который выгодно отличался от зеркального телескопа Грегори и Ньютона. К счастью, среди богатейшего рукописного материала, оставленного Ломоносовым, сохранился его лабораторный дневник под названием «Химические и оптические записки». В своём рабочем дневнике знаменитый русский учёный производил всякого рода записи: результаты исследований, задания своим «лабораторам», памятные заметки, записывал свои мысли и идеи.
Уже на первой странице своего дневника Ломоносов пишет:
«Новоизобретенная мною катадиоптрическая зрительная труба тем должна быть превосходнее Невтонианской и Григорианской, что 1) работы меньше, для того что малаго зеркала ненадобно; а потом 2) и дешевле; 3) не загораживает большево зеркала и свету неумаляет; 4) не так легко может испортиться, как вышеописанная, а особливо в дороге; 5) нетупеют и непутаются в малом зеркале (коего нет, и ненадобно) лучи солнечныя, и тем ясность и чистота умножаются; 6) новая белая композиция в зеркале к приумножению света способна».
Ломоносов горячо принялся за изготовление изобретенного им нового типа рефлектора. Читая «Химические и оптические записки» видишь, как много энергии, труда и смекалки вложил в это дело Ломоносов со своими помощниками.
Для изготовления зеркала, Ломоносов приготовил особый металлический сплав, предварительно испробовав множество разнообразных соединений. Наконец, в середине апреля Ломоносов кончает трубу. По этому поводу в дневнике имеется следующая запись:
«Апреля 15 дня сего 1762 г. учинена проба трубы катадиоптрической об одном зеркале, и моё изобретение произошло в действие с желаемым успехом».
Со своим отражательным телескопом Ломоносов производит эксперименты, сравнивая достоинства своей трубы с телескопом Грегори-Ньютона. В дневнике имеется такая запись:
«Доказать в моей трубе сколько Григорианская и Нев. . . отнимает ясности и явственности, наложив кружок на серёдку большово зеркала величиною с малое».
Ломоносов не ограничивается тем, что ему удалось сделать хороший рефлектор, он старается осуществить всевозможные усовершенствования и за первой трубой делает вторую. В его «Записках» читаем:
«Июня 25 дня заготовлен литьём металл на большое зеркало. Положено
меди 27 фунт
олова 13 1 / 2 -
цинку 13 1 / 2 -
«Вышло добраго зеркальнаго металлу без ноздрей 1 пуд 13 1 / 2 фунта».
Затем в «Записках» имеется такая запись:
«Новое изобретение. Поправление невтонианской трубки по моему. Зеркальце малое можно сделать из стекла как слюда тонково, и подвести ртутью».
«Невтонианскую по моему трубку можно зделать тонее и легче: для того что середка служит, с краев можно убавить».
«Посему должно оставить у самой меньшей апертуры скважину в диаметре три дюйма, чтобы она равна была малому зеркалу. Сим доказать сколь явственно видеть можно тем светом, которой в Невтоновой трубе малым зеркалом закрывается».
Ломоносов придумывает новые конструкции отражательных телескопов. В его дневнике имеется следующая запись:
«Трубку сделать мою Грегориано Невтонианскую и с Доландом. Фокус 1 фут. Встречное зеркало на 3 / 4 фута плоское, микроскоп о двух стёклах входит в трубу далече и увеличивает много.
«Трубка посему выйдет длиною в фут, толщиною в два дюйма. Увеличивать должна в 60 раз. Будеже всё взять в половину, трубка будет величиною как начерчено, увеличивать станет в 36 раз по Гугениевым принципиям.
«NB. Для спутников на море прекрасна».
Во всех оптических экспериментах Ломоносова ему помогали, выполняя его задания, «лабораторы» и мастера: Колотошин, Кирюшка, Игнат, Гришка, Андрюшка, столяр и кузнец. Мы ничего не знаем о славных и, повидимому, преданных Ломоносову помощниках. История не оставила нам их фамилий, кроме имён, которые значатся в «Химических и оптических записках».
Идея, положенная в основу устройства рефлектора Ломоносова, была настолько плодотворной, что когда Вильям Гершель предпринял строительство в 1789 г. своего последнего отражательного телескопа, он воспользовался точно такой же конструкцией. Таким образом величайший русский учёный почти на 20 лет опередил величайшего астронома. И только исторически сложившаяся несправедливость явилась причиной того, что эта система телескопа называется системой Гершеля, в то время как справедливость требует, чтобы имя Ломоносова стояло впереди фамилии его знаменитого современника.
Во второй половине XVIII столетия в науку пришёл Вильям Гершель, по профессии музыкант, впоследствии ставший величайшим астрономом и строителем телескопов. Собственными руками Гершель изготовил несколько зеркальных телескопов и при их помощи сделал много замечательных открытий, обогативших науку о небе.
В 1789 г. он построил свой последний гигантский рефлектор. Металлическое зеркало этого исполина весило более 1000 кг, а его поперечник составлял 120 см, длина трубы равнялась 12 м. И только через 56 лет был построен зеркальный телескоп, который по своим размерам превзошёл рефлектор Гершеля. Построил его астроном Росс. Одно зеркало в телескопе Росса весило 4 т и имело в поперечнике около 2 м. Длина трубы равнялась 16 м. Прибор этот и до сих пор находится в действующем состоянии.
В течение долгого времени рефрактор и рефлектор соперничали друг с другом. И у того и у другого имеются свои достоинства и недостатки, свои приверженцы и противники. Астрономы разных стран сходятся только в одном - в попытке получить от телескопа возможно большее увеличение и чёткость изображения, что влечёт за собой удлинение самих труб и увеличение поперечника объективной линзы. Современные телескопы представляют собой подлинное чудо техники. Строительство этих сложнейших астрономических приборов сопровождается большими материальными затратами, преодолением крупных технических затруднений и иногда может длиться ряд лет. Размеры современных телескопов довольно велики.
Yerkes Observatory
Самый большой рефрактор находится в Йерке, близ Чикаго, в США. Этот мощный инструмент установлен в просторном зале на высоком постаменте.
Длина этого гиганта - 19 м, а объектив имеет поперечник в 40 дюймов - больше метра. Увеличение Иеркского телескопа доходит до 3000 раз.
Знаменитая Ликская обсерватория, расположенная на горе Гамильтон в Калифорнии, имеет телескоп, диаметр объектива которого составляет 95 см.
Наш пулковский рефрактор, варварски разрушенный немцами, имел объектив поперечником в 75 см и фокусным расстоянием в 13.9 м.
Эти немногочисленные данные показывают, каким сложным и грандиозным, сооружением является хороший телескоп, позволяющий учёным заниматься исследованием удалённых от нас миров.
В настоящее время (1948г.) самыми крупными телескопами в мире являются два рефлектора в Калифорнии, один из них находится в обсерватории на горе Вильсон, а другой - на горе Паломар. Зеркало вильсоновского телескопа имеет диаметр 2.5 м, а паломарского - 5 м.
Советский физик член-корр. Академии Наук СССР Д. Д. Максутов сконструировал и построил телескоп, в котором устранил основные недостатки рефрактора и рефлектора. Свой телескоп Максутов назвал менисковым.
Максутов Дмитрий Дмитриевич
В Советском Союзе уже построено несколько таких приборов, которые по простоте выполнения и прекрасным оптическим свойствам далеко опередили заграничные. Советские астрономы вскоре будут иметь первоклассные телескопы, среди которых особое место отведено телескопу Максутова.
На этом историю зрительной трубы можно пока закончить, хотя история телескопа продолжается, и нам трудно предвидеть её конец. Когда оптический микроскоп достиг максимальных высот своего совершенства, и стала очевидной невозможность его дальнейшего прогресса - на помощь пришли законы электроники. Люди изучили эти законы, воспользовались замечательными свойствами мельчайших частиц и построили электронный микроскоп, с увеличением, в сотни раз превышающим увеличение оптического микроскопа. Потоки электронов пришли на смену световым лучам, а проволочные катушки с током заменили линзы.
Кто знает, какая судьба ждет телескоп? Может быть его ожидает впереди более яркое будущее, нежели настоящее микроскопа? Кто может ответить на этот вопрос? Как-то один французский философ категорически заявил, что люди никогда не узнают химического состава небесных тел. Жизнь опровергла, и очень скоро, предсказания философа: с помощью спектроскопа человек узнал, из каких элементов построены далёкие звёзды. Мы живём в эпоху быстро прогрессирующей науки, непрерывно движущейся вперёд. Даже самый прозорливый учёный, умеющий далеко заглядывать и правильно оценивать перспективы, не в силах предвидеть всех возможностей науки, ибо её горизонты необъятны.
М. С. Соминский
«Природа» 1948 №6
(Некоторые даты в тексте адаптированы под 2018 г)
https://www.perunica.ru/nauka/9704-istorija-teleskopa.html
Вконтакте
В ночь на 7 января 1610 г. в истории наблюдательной астрономии произошел подлинный переворот: впервые зрительная труба была направлена на небо. В течение нескольких ночей великий Галилей (1564 — 1642) открыл недоступные невооруженному глазу кратеры, горные вершины и цепи на Луне, спутники Юпитера, мириады звезд, составляющих . Несколько позже Галилей наблюдал фазы Венеры и странные образования у Сатурна (что это были знаменитые кольца, стало известно значительно позже, в 1658 г., в результате наблюдений Гюйгенса).
С завидной оперативностью Галилей публикует результаты своих наблюдений в «Звездном вестнике». Книга почти в 10 печатных листов была набрана и отпечатана всего за несколько дней — явление, почти невозможное даже в наше время. Она вышла уже в марте того же 1610 г.
Галилей не считается изобретателем примененной им зрительной трубы, хотя и изготовил ее лично. Ранее до него дошли слухи, что оптические инструменты, в которых объективом служит плосковыпуклая линза, а окуляром — плосковогнутая, появились в Голландии. Приоритет изобретения оспаривали несколько голландских оптиков, в том числе Захарий Янсен, Якоб Меций и Генрих Липперсгей (последний, по-видимому, имел для этого больше оснований). Однако Галилей сумел самостоятельно разгадать устройство такого прибора и воплотить свое представление об этих трубах «в металл», построив за несколько дней три трубы. Качество каждой последующей было значительно выше предыдущей. Но главное, именно Галилей первым направил свою трубу на небо!
Появилась «голландская» труба не на пустом месте. Еще в 1604 г. вышла книга И. Кеплера «Дополнения к Вителлию, в которых излагается оптическая часть астрономии «.
Написанное в форме дополнения к трактату авторитетного польского ученого XII в. Вителлия (Вителло) это сочинение стало явлением в исследовании законов геометрической оптики. Действительно, Кеплер, рассматривая ход лучей в оптической системе, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, дает теоретическое обоснование устройству будущей «голландской» (или «галилеевой») оптической трубы.
Это тем более удивительно, что сам Кеплер из-за врожденного дефекта зрения не мог быть хорошим наблюдателем. Он страдал монокулярной полиопией (множественным зрением), при которой одиночный объект кажется множественным. Этот дефект усугублялся еще и сильной близорукостью. Но справедливы слова Гёте: «Когда историю жизни Кеплера сопоставляешь с тем, кем он стал и что он сделал, радостно изумляешься и при этом убеждаешься, что истинный гений преодолевает любые препятствия «.
Узнав об открытиях Галилея и получив от него экземпляр «Звездного вестника», Кеплер уже 19 апреля 1610 г. направляет Галилею восторженный отзыв, одновременно публикуя его («Разговор со звездным вестником»), и… возвращается к рассмотрению оптических вопросов. А через несколько дней после завершения «Разговора» Кеплер разрабатывает проект устройства зрительной трубы нового типа — телескопа-рефрактора , описание которого помещает в своем сочинении «Диоптрике». Книга была написана в августе — сентябре того же 1610 г., а вышла из печати в 1611 г.
В этой работе Кеплер среди других рассмотрел в качестве основы астрономической трубы нового типа комбинацию двух двояковыпуклых линз. Задача, поставленная им, формулировалась так: «С помощью двух двояковыпуклых стекол получить отчетливые, большие, но обратные изображения. Пусть линза, служащая объективом, находится на таком расстоянии от предмета, что его обратное изображение получается неотчетливым. Если теперь между глазом и этим неотчетливым изображением, недалеко от последнего, поставить второе собирательное стекло (окуляр), то оно сделает исходящие от предмета лучи сходящимися и даст благодаря этому отчетливое изображение «.
Кеплер показал, что возможно получение и прямого изображения. Для этого в данную систему необходимо ввести третью линзу.
Преимущество системы, предложенной Кеплером, заключалось прежде всего в большем поле зрения. Известно, что лучи света от звезды, находящейся далеко от оптической оси, не попадают в центр окуляра. И если в вогнутом окуляре «голландско-галилеевой» трубы они еще дальше отклоняются от центра (т. е. не видны), то в выпуклом окуляре Кеплера они соберутся к центру и попадут в зрачок глаза. Благодаря этому значительно увеличивается поле зрения, в котором все наблюдаемые объекты видны ясно и четко. К тому же в плоскости изображения в трубе Кеплера между объективом и окуляром можно поместить прозрачную пластинку с отградуированной на ней сеткой или шкалой. Это позволит производить не только наблюдения, но и необходимые измерения. Ясно, что «кеплерова» труба вскоре вытеснила «голландскую», которая в настоящее время применяется только в театральных биноклях.
У Кеплера не было необходимых средств и специалистов для изготовления телескопа своей конструкции. Но немецкий математик, физик и астроном К. Шейнер (1575-1650) по описанию, данному в «Диоптрике», в 1613 г. построил первый телескоп-рефрактор кеплеровского типа и применил его для наблюдения солнечных пятен и изучения вращения Солнца вокруг оси. Он же позже изготовил и трубу из трех линз, дающую прямое изображение.
Разработка эффективной конструкции телескопа была не единственным вкладом Кеплера в астрономическую и общую оптику. Среди его результатов отметим: доказательство основного фотометрического закона (интенсивность света обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника), разработку математической теории рефракции и теории механизма зрения. Кеплер ввел термины «сходимость» и «расходимость» и показал, что очковые линзы исправляют дефекты зрения, изменяя сходимость лучей, прежде чем те попадут в глаз. Термины «оптическая ось» и «мениск» также введены в научное обращение Кеплером.
И в «Дополнениях», и в «Диоптрике» Кеплер изложил настолько революционный материал, что он вначале не был понят и не скоро одержал победу.
Не так давно итальянский ученый-оптик В. Ронки писал: «Гениальный комплекс работ Кеплера содержит все основные понятия современной геометрической оптики: ничто не утратило здесь значения за минувшие три с половиной столетия. Если какое-либо из положений Кеплера забыто, то об этом можно только пожалеть. Нынешнюю оптику можно с полным правом назвать кеплеровской».
После Кеплера важные шаги в развитии теории и ее практических приложений в оптике были сделаны Р. Декартом (1596-1650) и X. Гюйгенсом (1629-1695). Еще Кеплер пытался сформулировать закон преломления, однако точного выражения для коэффициента преломления ему найти не удалось, хотя в ходе экспериментов им открыто явление полного внутреннего отражения. Точная формулировка закона преломления была дана Декартом в разделе «Диоптрика» знаменитого сочинения «Рассуждение о методе» (1637). Для устранения сферических Декарт комбинирует сферические поверхности линз с гиперболическими и эллиптическими.
Гюйгенс работал с перерывами над своим сочинением «Диоптрика» 40 лет. При этом вывел основную формулу линзы, связав положение предмета на оптической оси с положением его изображения. Для уменьшения сферических аберраций телескопа он предложил конструкцию «воздушного телескопа «, в котором объектив, имевший большое фокусное расстояние, располагался на высоком столбе, а окуляр — на штативе, установленном на земле. Длина такого «воздушного телескопа» достигала 64 м.
С его помощью Гюйгенс обнаружил, в частности, кольца Сатурна и спутник Титан. В 1662 г. Гюйгенс предложил новую оптическую систему окуляра, впоследствии получившую его имя. Окуляр состоял из двух двояковыпуклых линз, разделенных значительным воздушным промежутком. Конструкция позволяла устранить хроматическую аберрацию и астигматизм. Известно также, что Гюйгенсу принадлежит и разработка волновой теории света.
Но для дальнейшего решения теоретических и практических проблем оптики был необходим гений И. Ньютона . Следует отметить, Ньютон (1643-1727) стал первым, кто уяснил, что размытость изображений в телескопе-рефракторе, какие бы усилия не предпринимались для устранения сферической аберрации, связана с разложением белого света на цвета радуги в линзах и призмах оптических систем (хроматическая аберрация ). Ньютон выводит формулу хроматической аберрации.
После многочисленных попыток создать конструкцию ахроматической системы, Ньютон остановился на идее зеркального телескопа (рефлектора) , объектив которого представлял собою вогнутое сферическое зеркало, не обладающее хроматической аберрацией. Овладев искусством получения сплавов и шлифовки металлических зеркал, ученый приступил к изготовлению телескопов нового типа.
Первый рефлектор, построенный им в 1668 г. имел весьма скромные размеры: длина — 15 см, диаметр зеркала — 2,5 см. Второй, созданный в 1671 г., был значительно больше. Он сейчас находится в музее Лондонского королевского общества.
Ньютон изучил также явление интерференции света, измерил длину световой волны, сделал ряд других замечательных открытий в оптике. Он считал свет потоком мельчайших частиц (корпускул), хотя и не отрицал его волновой природы. Только в XX в. удалось «примирить» волновую теорию света Гюйгенса с корпускулярной Ньютона — в физике утвердились представления о корпускулярно-волновом дуализме света.
Историки науки утверждают, что в XVII в. произошла естественно-научная революция. Кеплер был у ее истоков, открыв законы обращения планет вокруг Солнца. Ньютон на завершающем этапе стал основоположником современной механики, создателем математики непрерывных процессов. Эти ученые навечно вписали свои имена и в становлении астрономической оптики.
Развитие ахроматической оптики связано с именем Йозефа Фраунгофера. Иозеф Фраунгофер (1787-1826) был сыном стекольщика. В детстве работал учеником в зеркальной и стекольной мастерских. В 1806 г. поступил на службу в известную в то время крупную оптическую мастерскую Утцшнейдера в Бенедиктбейерне (Бавария); позднее стал ее руководителем и владельцем.
Выпускавшиеся мастерской оптические приборы и инструменты получили широкое распространение во всем мире. Им были введены существенные усовершенствования в технологию изготовления больших ахроматических объективов. Совместно с П. Л. Гинаном, Фраунгофер наладил фабричное производство хорошего флинтгласа и кронгласа, а также внес существенные усовершенствования во все процессы изготовления оптического стекла. Им была разработана оригинальная конструкция станка для полировки линз.
Фраунгофером был предложен также принципиально новый способ обработки линз, так называемый «способ шлифования по радиусу». Для контроля качества обработки поверхностей линз Фраунгофер использовал пробное отекло, а для измерения радиусов кривизны линз — сферометр, конструкция которого была разработана Георгом Райхенбахом в начале XIX в.
Использование пробного отекла для контроля поверхностей линз посредством наблюдения интерференционных «колец Ньютона» является одним из первых методов контроля качества обработки линз. Открытие Фраунгофером темных линий в солнечном спектре и использование их для точных измерений показателя преломления впервые создали реальную возможность использования уже довольно точных методов расчета аберраций оптических систем в практических целях. До тех пор пока нельзя было с достаточной точностью определить относительную дисперсию стеклянных линз, невозможно было и изготовление хороших ахроматических объективов.
В период после 1820 г. Фраунгофер выпустил большое количество высококачественных оптических инструментов с ахроматической оптикой. Крупнейшим его достижением было изготовление в 1824 г. ахроматического телескопа-рефрактора «Большой Фраунгофер». С 1825 по 1839 гг. на этом инструменте работал В. Я. Струве. За изготовление этого телескопа Фраунгофер был возведен в дворянство.
Ахроматический объектив телескопа Фраунгофера состоял из двояковыпуклой линзы из кронгласа и слабой плосковогнутой линзы из флинтгласа. Первичная хроматическая аберрация исправлялась относительно хорошо, сферическая аберрация была исправлена только для одной зоны. Интересно отметить, что хотя Фраунгофер не знал об «условии синусов», его ахроматический объектив практически не имел аберрации комы.
Изготовлением больших ахроматических телескопов-рефракторов занимались в начале XIX в. также и другие немецкие мастера: К. Утцшнейдер, Г. Мерц, Ф. Малер. В старой обсерватории г. Тарту, в Казанской обсерватории и Главной астрономической обсерватории РАН в Пулково до сих пор хранятся телескопы-рефракторы, выполненные этими мастерами.
В начале XIX в. производство ахроматических зрительных труб было также налажено в России — в Механических заведениях Главного Штаба в Петербурге. Одна из таких труб с восьмигранным тубусом из красного дерева и латунными оправами объектива и окуляра, установленная на треноге (1822 г.), хранится в Музее М. В. Ломоносова в Санкт-Петербурге.
Высоким качеством отличались телескопы, изготовленные Альваном Кларком . По профессии Альван Кларк был художник-портретист. Шлифовкой линз и зеркал занимался как любитель. С 1851 г. он научился перешлифовке старых линз и, проверяя качество их изготовления по звездам, открыл рад двойных звезд — 8 Секстанта, 96 Кита и др.
Получив подтверждение высокого качества обработки линз, он вместе с сыновьями — Джорджем и Грейамом организовал сначала небольшую мастерскую, а затем хорошо оборудованное предприятие в Кембридже, специализировавшееся на изготовлении и испытании объективов телескопов. Последнее осуществлялось в тоннеле длиной 70 м по искусственной звезде. Вскоре возникла крупнейшая в западном полушарии фирма «Альван Кларк и сыновья».
В 1862 г. фирмой Кларка был построен 18-дюймовый рефрактор, который был установлен на Дирбонской обсерватории (штат Миссисипи). Ахроматический объектив этого телескопа диаметром 47 см был изготовлен из кроновых и флинтовых дисков, полученных Кларком от фирмы «Ченс и братья». Фирма Кларка имела самое лучшее по тому времени оборудование для шлифовки линз.
В 1873 г. в Вашингтоне начал действовать 26-дюймовый ахроматический рефрактор Альвана Кларка. С его помощью Асаф Холл в 1877 г. открыл два спутника Марса — Фобос и Деймос.
Стоит отметить, что уже в то время, мощные телескопы практически приблизились к пределу возможностей традиционных оптических систем. Время революций прошло, и постепенно традиционная техника наблюдения за звездами достигла максимума своих возможностей. Впрочем, до изобретения радиотелескопов в середине 20-го века, другой возможности наблюдать межзвездное пространство, у астроном все равно не было.
Кто изобрел первый оптический телескоп , с помощью которого астрономы проводят свои исследования и наблюдения? Самый первый оптический телескоп изобрел и создал профессор Падуанского университета Галилео Галилей. Произошло это в далеком 1609 году. Галилей создал телескоп с возможностью 30 кратного увеличения объектов и состоял из 1245 миллиметровой трубы, 53 миллиметрового объектива и окуляра в 25 диоптрий. Несмотря на несовершенную оптическую схему и более чем скромную возможность увеличения (тридцатикратное), первый телескоп Галилея был по настоящему революционным изобретением для астрономии того времени. Благодаря изобретению Галилея было открыто и исследовано множество астрономических объектов как самим изобретателем, так и его последователями. Галилей смог сделать очень интересные открытия - увидеть пятна на Солнце и горы на Луне,обнаружить звезды в Млечном пути и спутники Юпитера, изучить фазы Венеры.
Принцип работы телескопа Галилея основывался на свойствах выпуклых линз, выполняющих роль объектива. В первом телескопе роль окуляра выполняла линза диаметром примерно 3 см, а в качестве объектива была выбрана плоско-выпуклая линза диаметром около 4 миллиметров с 50 см фокусным расстоянием. Но вскоре Галилей усовершенствовал свое изобретение и соорудил телескоп помощнее - диаметр линзы 5,8 сантиметров,а фокусное расстояние - 150 см. Тем не менее этот оптический телескоп не позволял улучшить качество изображения и с его помощью Галилею удалось достичь увеличение расстояния примерно в 33 раза. Но благодаря изобретенному телескопу, Галилей смог сделать множество открытий в астрономии.
Польскому астроному Гевелию
удалось не только увеличить мощность оптического телескопа, но значительно улучшить качество изображения. А уже в 1663 году оптик Грегори разработал схему телескопа нового поколения, в котором зеркала заменили оптические линзы. Все современные телескопы являются зеркальными (на поверхность стекла путем вакуумного напыления наносится тончайший слой серебра).
Польский астроном Ян Гевелий выяснил,что путем увеличения у объектива фокусного расстояния можно существенно улучшить качество изображений. Телескоп Гевелия имел уникальную для того времени конструкцию - 50-ти метровая труба телескопа подвешивалась на столбе с помощью канатов. А вскоре астроному Озу удалось сконструировать мощный телескоп, который имел 600-кратное увеличение! Но к сожалению телескоп Озу был весьма неудобным - он не имел трубы и объектив размещался на расстоянии 100 метров от окуляра на столбе,а сам окуляр надо было держать в руках и наблюдать через него.
Наука не стояла на месте. Вскоре появился первый телескоп рефлектор - родоначальник современных зеркальных телескопов. Впервые схему телескопа-рефлектора создал изобретатель Джеймс Грегори в 1663 году, а в 1668 году известный ученый Исаак Ньютон построил телескоп, где вместо линз использовались зеркала.
А уже в 1672 году известный оптик католический священник Лоран Кассегрен (фр. Laurent Cassegrain) создал схему двухзеркального телескопа, где одно зеркало имело форму выпуклого гиперболоида, а второе было параболическим.
