Астрономічна обсерваторія - науково-дослідна установа, в якому ведуться систематичні спостереження небесних світил і явищ.
Зазвичай обсерваторія зводиться на піднесеній місцевості, де відкривається гарний кругозір. Обсерваторія оснащена інструментами для спостережень: оптичними і радіотелескопами, приладами для обробки результатів спостережень: астрографом, спектрографами, Астрофотометр і іншими пристосуваннями для характеристики небесних тіл.
З історії обсерваторії
Важко навіть назвати час появи перших обсерваторій. Звичайно, це були примітивні споруди, але все-таки в них велися спостереження за небесними світилами. Найдавніші обсерваторії знаходяться в Ассирії, Вавилоні, Китаї, Єгипті, Персії, Індії, Мексиці, Перу і в інших державах. Стародавні жерці по суті і були першими астрономами, тому що вони вели спостереження за зоряним небом.
- обсерваторія, створена ще в кам'яному столітті. Вона знаходиться недалеко від Лондона. Ця споруда була одночасно і храмом, і місцем для астрономічних спостережень - тлумачення Стоунхенджа як грандіозної обсерваторії кам'яного століття належить Дж. Хокинсу і Дж. Уайту. Припущення про те, що це найдавніша обсерваторія, засновані на тому, що її кам'яні плити встановлені в певному порядку. Загальновідомо, що Стоунхендж був священним місцем друїдів - представників касти жерців у древніх кельтів. Друїди дуже добре розбиралися в астрономії, наприклад, в будові і русі зірок, розміри Землі і планет, різних астрономічних явищах. Про те, звідки у них з'явилися ці знання, науці не відомо. Вважається, що вони успадкували їх від справжніх будівельників Стоунхенджа і, завдяки цьому, мали великий владою та впливом.
На території Вірменії знайдена ще одна найдавніша обсерваторія, побудована близько 5 тис. Років тому.
У XV столітті в Самарканді великий астроном Улугбек побудував видатну для свого часу обсерваторію, в якій головним інструментом був величезний квадрант для вимірювання кутових відстаней зірок і інших світил (про це читайте на нашому сайті: http: //сайт/index.php/earth/rabota-astrnom/10-etapi- astronimii / 12-sredneverovaya-astronomiya).
Першою обсерваторією в сучасному розумінні цього слова був знаменитий музей в Олександрії, Влаштований Птолемеєм II Філадельфом. Арістілл, Тімохаріс, Гіппарх, Аристарх, Ератосфен, Гемінус, Птолемей та інші домоглися тут небувалих результатів. Тут вперше почали вживати інструменти з розділеними колами. Аристарх встановив мідний коло в площині екватора і з його допомогою спостерігав безпосередньо часи проходження Сонця через точки рівнодення. Гіппарх винайшов астролябію (астрономічний інструмент, заснований на принципі стереографической проекції) з двома взаємно перпендикулярними колами і діоптріями для спостережень. Птолемей ввів квадранти і встановлював їх за допомогою схилу. Перехід від повних кіл до квадрантам був, по суті, кроком назад, але авторитет Птолемея втримав квадранти на обсерваторіях до часів Ремер, який довів, що повними колами, спостереження виробляються точніше; однак, квадранти були абсолютно залишені тільки на початку XIX століття.
Перші обсерваторії сучасного типу стали будуватися в Європі після того, як був винайдений телескоп - в XVII столітті. Перша велика державна обсерваторія - паризька. Вона була побудована в 1667 р Поряд з квадрантами і іншими інструментами древньої астрономії тут вже використовувалися великі телескопи-рефрактори. У 1675 р відкрилася Грінвічська королівська обсерваторія в Англії, в передмісті Лондона.
Всього в світі працює понад 500 обсерваторій.
російські обсерваторії
Першою обсерваторією в Росії була приватна обсерваторія А.А. Любимова в Холмогорах Архангельської області, відкрита у 1692 р У 1701 р за указом Петра I створена обсерваторія при Навигацкой школі в Москві. У 1839 р була заснована Пулковська обсерваторія під Петербургом, обладнана найдосконалішими інструментами, які давали можливість отримувати результати високої точності. За це Пулковську обсерваторію назвали астрономічної столицею світу. Зараз в Росії більше 20 астрономічних обсерваторій, серед них провідною є Головна (Пулковська) астрономічна обсерваторія Академії наук.
обсерваторії світу
Серед зарубіжних обсерваторій найбільш великими є Грінвічська (Великобританія), Гарвардська і Маунт-Паломарськая (США), Потсдамська (Німеччина), Краківська (Польща), Бюраканська (Вірменія), Віденська (Австрія), Кримська (Україна) та ін. Обсерваторії різних країн обмінюються результатами спостережень і досліджень, часто працюють за однаковою програмою для вироблення найбільш точних даних.
пристрій обсерваторій
Для сучасних обсерваторій характерним видом є будівля циліндричної або багатогранної форми. Це вежі, в яких встановлені телескопи. Сучасні обсерваторії оснащені оптичними телескопами, розташованими в закритих куполоподібних будинках, або радіотелескопами. Світлове випромінювання, збиране телескопами, реєструється фотографічними або фотоелектричними методами і аналізується для отримання інформації про далеких астрономічних об'єктах. Обсерваторії звичайно розташовуються далеко від міст, в кліматичних зонах з малою хмарністю і по можливості на високих плато, де незначна атмосферна турбулентність і можна вивчати інфрачервоне випромінювання, що поглинається нижніми шарами атмосфери.
типи обсерваторій
Існують спеціалізовані обсерваторії, які працюють по вузькій науковій програмі: радіоастрономічні, гірські станції для спостережень Сонця; деякі обсерваторії пов'язані зі спостереженнями, проведеними космонавтами з космічних кораблів і орбітальних станцій.
Велика частина інфрачервоного і ультрафіолетового діапазону, а також рентгенівські і гамма-промені космічного походження недоступні для спостережень з поверхні Землі. Щоб вивчати Всесвіт у цих променях, необхідно винести спостережні прилади в космос. Ще недавно позаатмосферна астрономія була недоступна. Тепер вона перетворилася в швидко розвивається галузь науки. Результати, отримані на космічних телескопах, без найменшого перебільшення перевернули багато наші уявлення про Всесвіт.
Сучасний космічний телескоп - унікальний комплекс приладів, що розробляється і експлуатується декількома країнами протягом багатьох років. У спостереженнях на сучасних орбітальних обсерваторіях беруть участь тисячі астрономів з усього світу.
На фото зображений проект найбільшого інфрактрасного оптичного телескопа в Європейській південній обсерваторії висотою 40 м.
Для успішної роботи космічної обсерваторії потрібні спільні зусилля самих різних фахівців. Космічні інженери готують телескоп до запуску, виводять його на орбіту, стежать за забезпеченням енергією всіх приладів і їх нормальним функціонуванням. Кожен об'єкт може спостерігатися протягом декількох годин, тому особливо важливо утримувати орієнтацію супутника, що обертається навколо Землі, в одному і тому ж напрямку, щоб вісь телескопа залишалася націленої строго на об'єкт.
інфрачервоні обсерваторії
Для проведення інфрачервоних спостережень в космос доводиться відправляти досить великий вантаж: сам телескоп, пристрої для обробки і передачі інформації, охолоджувач, який повинен вберегти ІК-приймач від фонового випромінювання - інфрачервоних квантів, що випускаються самим телескопом. Тому за всю історію космічних польотів в космосі працювало дуже мало інфрачервоних телескопів. Перша інфрачервона обсерваторія була запущена в січні 1983 р рамках спільного американо-європейського проекту IRAS. У листопаді 1995 р Європейським космічним агентством здійснений запуск на навколоземну орбіту інфрачервоної обсерваторії ISO. На ній стоїть телескоп з таким же діаметром дзеркала, як і на IRAS, але для реєстрації випромінювання використовуються більш чутливі детектори. Спостереженнями ISO доступний більш широкий діапазон інфрачервоного спектра. В даний час розробляється ще кілька проектів космічних інфрачервоних телескопів, які будуть запущені в найближчі роки.
Чи не обходяться без ІЧ-апаратури і міжпланетні станції.
ультрафіолетові обсерваторії
Ультрафіолетове випромінювання Сонця і зірок практично повністю поглинається озоновим шаром нашої атмосфери, тому УФ-кванти можна реєструвати тільки в верхніх шарах атмосфери і за її межами.
Вперше ультрафіолетовий телескоп-рефлектор з діаметром дзеркала (SO см і спеціальний ультрафіолетовий спектрометр виведені в космос на спільному американо-європейському супутнику «Коперник», запущеному в серпні 1972 р Спостереження на ньому проводилися до 1981 р
В даний час в Росії ведуться роботи з підготовки запуску нового ультрафіолетового телескопа «Спектр-УФ» з діаметром дзеркала 170 см. Великий міжнародний проект "Спектр-УФ" - "Всесвітня космічна обсерваторія" (ВКО-УФ) спрямований на дослідження Всесвіту в недоступному для спостережень з наземними інструментами ультрафіолетовому (УФ) ділянці електромагнітного спектра: 100-320 нм.
Проект очолюється Росією, він включений в Федеральну космічну програму на 2006-2015 рр. В даний час в роботі над проектом беруть участь Росія, Іспанія, Німеччина і Україна. Казахстан і Індія також проявляють інтерес до участі в проекті. Інститут астрономії РАН - головна наукова організація проекту. Головною організацією по ракетно-космічного комплексу є НВО ім. С.А. Лавочкіна.
У Росії створюється основний інструмент обсерваторії - космічний телескоп з головним дзеркалом діаметром 170 см. Телескоп буде оснащений спектрографами високого і низького дозволу, спектрографом з довгою щілиною, а також камерами для побудови високоякісних зображень в УФ і оптичному ділянках спектра.
По можливостях проект ВКО-УФ можна порівняти з американським космічним Телескопом Хаббла (КТХ) і навіть перевершує його в спектроскопії.
ВКО-УФ відкриє нові можливості для досліджень планет, зоряної, позагалактичної астрофізики і космології. Запуск обсерваторії запланований на 2016 рік.
рентгенівські обсерваторії
Рентгенівські промені доносять до нас інформацію про потужних космічних процесах, пов'язаних з екстремальними фізичними умовами. Висока енергія рентгенівських і гамма-квантів дозволяє реєструвати їх «поштучно», з точним зазначенням часу реєстрації. Детектори рентгенівського випромінювання відносно легкі у виготовленні і мають невелику вагу. Тому вони використовувалися для спостережень в верхніх шарах атмосфери і за її межами за допомогою висотних ракет ще до перших запусків штучних супутників Землі. Рентгенівські телескопи встановлювалися на багатьох орбітальних станціях і міжпланетних космічних кораблях. Всього в навколоземному просторі побувало близько сотні таких телескопів.
Гамма-обсерваторії
Гамма-випромінювання тісно межує з рентгенівським, тому для його реєстрації використовують схожі методи. Дуже часто на телескопах, що запускаються на навколоземні орбіти, досліджують одночасно і рентгенівські, і гамма-джерела. Гамма-промені доносять до нас інформацію про процеси, що відбуваються всередині атомних ядер, і про перетвореннях елементарних частинок в космосі.
Перші спостереження космічних гамма-джерел були засекречені. В кінці 60-х - початку 70-х рр. США запустили чотири військових супутника серії «Вела». Апаратура цих супутників розроблялася для виявлення сплесків жорсткого рентгенівського і гамма-випромінювання, що виникають під час ядерних вибухів. Однак виявилося, що більшість із зареєстрованих сплесків не пов'язані з військовими випробуваннями, а їх джерела розташовані не на Землі, а в космосі. Так було відкрито одне з найзагадковіших явищ у Всесвіті - гамма-спалаху, що представляють собою одноразові потужні спалахи жорсткого випромінювання. Хоча перші космічні гамма-спалахи були зафіксовані ще в 1969 р, інформацію про них опублікували тільки чотири роки по тому.
Обсерваторія - це наукова установа, в якому співробітники - вчені різних спеціальностей - спостерігають за природними явищами, аналізують спостереження, на їх основі продовжують вивчати те, що відбувається в природі.
Особливо поширені астрономічні обсерваторії: їх ми і представляємо зазвичай, коли чуємо це слово. У них досліджують зірки, планети, великі зоряні скупчення, інші космічні об'єкти.
Але є й інші види цих установ:
- геофізичні - для дослідження атмосфери, полярного сяйва, магнітосфери Землі, властивостей гірських порід, стану земної кори в сейсмоактивних регіонах і інших подібних питань і об'єктів;
- авроральной - для вивчення полярного сяйва;
- сейсмічні - для постійної і детальної реєстрації всіх коливань земної кори і їх вивчення;
- метеорологічні - для вивчення погодних умов і виявлення погодних закономірностей;
- обсерваторії космічних променів і ряд інших.
Де будують обсерваторії?
Обсерваторії будують в тих місцевостях, які дають вченим максимум матеріалу для досліджень. 
Метеорологічні - по всіх куточках Землі; астрономічні - в горах (там повітря чисте, сухий, не "засліплений» міським освітленням), радиообсерватории - на дні глибоких долин, недоступних штучним радіоперешкод.
астрономічні обсерваторії
Астрономічні - найдавніший вид обсерваторій. Астрономами в давнину були жерці, вони вели календар, вивчали переміщення і Сонця по небосхилу, займалися пророцтвами подій, доль людей в залежності від збігання небесних тіл. Це були астрологи - люди, яких боялися навіть найлютіші правителі.
Стародавні обсерваторії розташовувалися зазвичай у верхніх кімнатах веж. Інструментами слугували пряма планка, оснащена змінним візиром.
Великим астрономом стародавності став Птолемей, який зібрав в Олександрійській бібліотеці величезне число астрономічних свідчень, записів, сформував каталог положень і сили блиску для 1022 зірок; винайшов математичну теорію переміщення планет і склав таблиці руху - цими таблицями вчені користувалися більше 1 000 років!
У Середньовіччі обсерваторії особливо активно будують на Сході. Відома гігантська самаркандська обсерваторія, де Улугбек - нащадок легендарного Тимура-Тамерлана - вів спостереження за переміщенням Сонця, описуючи його з небувалою до того точністю. Обсерваторія радіусом 40 м мала вигляд секстанта-траншеї з орієнтацією на південь і обробкою мармуром.
Найбільшим астрономом європейського середньовіччя, що перевернув світ майже буквально, стали Микола Коперник, який Сонце «перемістив» в центр світобудови замість Землі і запропонував вважати Землю ще однієї планетою.
А однією з найбільш просунутих обсерваторій був Ураніборг, або Небесний замок, - володіння Тихо Браге, датського придворного астронома. Обсерваторія була оснащена найкращим, найточнішим на той час інструментом, мала власні майстерні по виготовленню інструменту, хімічну лабораторію, сховище книг і документів та навіть друкарський верстат для власних потреб і паперову млин для виробництва паперу - розкіш на ті часи королівська!
У 1609 році з'явився перший телескоп - головний інструмент будь-астрономічної обсерваторії. Творцем його став Галілей. Це був телескоп-рефлектор: промені в ньому заломлюється, проходячи крізь ряд скляних лінз.
Удосконалив телескоп Кеплер: в його приладі зображення було перевернутим, але більш якісним. Ця особливість стала в підсумку стандартної для телескопічних приладів.
У XVII столітті, з розвитком мореплавання, почали з'являтися державні обсерваторії - паризька Королівська, Королівська Грінвічська, обсерваторії в Польщі, Данії, Швеції. Революційним наслідком їх будівництва і діяльності стало введення стандарту часу: його тепер регламентували світловими сигналами, а потім - за допомогою телеграфу, радіо.
У 1839 році була відкрита Пулковська обсерваторія (Санкт-Петербург), що стала однією з найвідоміших в світі. Сьогодні в Росії діє понад 60 обсерваторій. Одна з найбільших в міжнародному масштабі - Пущинская радіоастрономічних обсерваторія, створена в 1956 році.
У Звенигородської обсерваторії (в 12 км від Звенигорода) працює єдина в світі камера ВАУ, здатна здійснювати масові спостереження за геостанціоннимі супутниками. У 2014 році МГУ відкрив обсерваторію на горі Шаджатмаз (Карачаєво-Черкесія), де встановили найбільший для Росії сучасний телескоп, діаметр якого дорівнює 2,5 м.
Кращі сучасні зарубіжні обсерваторії
Мауна-кеа - знаходиться на Великому гавайському острові, має найбільший на Землі арсенал високоточного обладнання.
комплекс VLT ( «Величезний телескоп») - розташований в Чилі, в «пустелі телескопів» Атакама. 
Йоркській обсерваторії в Сполучених Штатах - «місце зародження астрофізики».
обсерваторія ORM (Канарські острови) - має оптичний телескоп з найбільшою апертурою (здатністю збирати світло).
Аресібо - знаходиться в Пуерто-Ріко і володіє радіотелескопом (305 м) з однією з найбільших в світі апертур.
Обсерваторія університету Токіо (Атакама) - найвища на Землі, знаходиться у вершини гори Серро-Чайнантор.
ОБСЕРВАТОРІЯ, Установа для виробництва астрономічних або геофізичних (магнітометричних, метеорологічних і сейсмічних) спостережень; звідси підрозділ обсерваторій на астрономічні, магнітометричні, метеорологічні і сейсмічні.
астрономічна обсерваторія
За своїм призначенням астрономічні обсерваторії можна розділити на два основних типи: астрометричні і астрофізичні обсерваторії. астрометричні обсерваторії займаються визначенням точних положень зірок і інших світил для різних цілей і, в залежності від цього, різними інструментами і методами. астрофізичні обсерваторії вивчають різні фізичні властивості небесних тіл, наприклад, температуру, яскравість, щільність, а також інші властивості, що вимагають фізичних методів дослідження, наприклад, рух зірок по променю зору, діаметри зірок, які визначаються інтерференційним способом, і т. д. Багато великі обсерваторії переслідують змішані мети, але є обсерваторії і більш вузького призначення, наприклад, для спостереження змінності географічної широти, для пошуків малих планет, спостереження змінних зірок і т. п.
Місцезнаходження обсерваторії має задовольняти ряду вимог, до числа яких відносяться: 1) повна відсутність струсі, що викликаються близькістю залізниць, вуличного руху або фабрик, 2) найбільша чистота і прозорість повітря - відсутність пилу, диму, туману, 3) відсутність освітленості неба, спричиненої близькістю міста , фабрик, залізничних станцій і т. п., 4) спокій повітря в нічні години, 5) досить відкритий горизонт. Умови 1, 2, 3 і частково 5 змушують виносити обсерваторії за місто, нерідко навіть на значні висоти над рівнем моря, створюючи гірські обсерваторії. Умова 4 залежить від ряду причин частиною загальнокліматичне (вітри, вологість), частиною місцевого характеру. У всякому разі воно змушує уникати місць з сильними повітряними течіями, наприклад, що виникають від сильного нагрівання грунту сонцем, різкими коливаннями температури і вологості. Найбільш сприятливими є місцевості, покриті рівномірним рослинним покривом, з сухим кліматом, на достатній висоті над рівнем моря. Сучасні обсерваторії складаються зазвичай з окремих павільйонів, розташованих серед парку або розкиданих по лузі, в яких встановлені інструменти (фіг. 1).
Осторонь розташовують лабораторії - приміщення для вимірювальної та обчислювальної роботи, для дослідження фотографічних пластинок і для виробництва різних дослідів (наприклад, для дослідження випромінювання абсолютно чорного тіла, як еталон при визначенні температури зірок), механічну майстерню, бібліотеку і житлові приміщення. В одному з будинків влаштовується підвал для годин. Якщо обсерваторія не приєднається до електричної магістралі, то влаштовується власна електростанція.
Інструментальне обладнання обсерваторій буває досить різноманітним в залежності від призначення. Для визначення прямих сходжень і відмін світил вживається меридіанний коло, що дає одночасно обидві координати. На деяких обсерваторіях, за прикладом Пулковської обсерваторії, вживаються для цієї мети два різних інструменти: пасажний інструмент і вертикальний круг, що дозволяють визначати згадані координати окремо. Самі спостереження поділяються на фундаментальні і відносні. Перші складаються в незалежному виведення самостійної системи прямих сходжень і відмін з визначенням положення точки весняного рівнодення і екватора. Другі полягають в прив'язці досліджуваних зірок, звичайно розташованих в неширокої зоні по відміні (звідси термін: зонні спостереження), до опорних зірок, положення яких відомо з фундаментальних спостережень. Для відносних спостережень в даний час все більше застосовується фотографія, причому дана ділянка неба знімають спеціальними трубами з фотокамерою (астрографом) з досить великою фокусною відстанню (зазвичай 2-3,4 м). Відносне визначення положення близьких між собою об'єктів, наприклад, подвійних зірок, малих планет і комет, по відношенню до прилеглих зірок, супутників планет щодо самої планети, визначення річних параллаксов - проводиться за допомогою екваториальній як візуальним шляхом - за допомогою окулярного мікрометра, так і фотографічним, в якому окуляр замінений фотографічної платівкою. Для цієї мети застосовуються найбільші інструменти, з об'єктивами 0 до 1 м. Змінність широти досліджується переважно за допомогою зеніт-телескопів.
Головні спостереження астрофізичного характеру бувають фотометрическими, включаючи сюди і колориметрію, т. Е. Визначення кольору зірок, і спектроскопическими. Перші виробляються за допомогою фотометров, що встановлюються у вигляді самостійних інструментів або, частіше, прибудованих до рефракторах або рефлектора. Для спектральних спостережень служать спектрографи зі щілиною, які приєднуються до найбільших рефлектора (з дзеркалом 0 до 2,5 м) або в застарілих випадках - до рефрактор. Отримувані фотографії спектрів служать для різних цілей, як то: визначення променевих швидкостей, спектроскопических паралаксів, температури. Для загальної класифікації зоряних спектрів можуть вживатися більш скромні інструменти - т. Зв. призматичні камери, Що складаються з светосильной короткофокусної фотографічної камери з призмою перед об'єктивом, що дають на одній платівці спектри багатьох зірок, але з малою дисперсією. Для спектральних же досліджень сонця, а також і зірок, на деяких обсерваторіях вживаються т. Н. баштові телескопи, Що представляють відомі переваги. Вони складаються з вежі (до 45 м заввишки), на вершині якої встановлено целостат, який посилає промені світила вертикально вниз; трохи нижче целостат поміщається об'єктив, через який проходять промені, збираючись у фокусі на рівні землі, де вони вступають у вертикальний або горизонтальний спектрограф, що знаходиться в умовах постійної температури.
Згадані вище інструменти встановлюються на солідних кам'яних стовпах з глибоким і великим фундаментом, що стоять ізольовано від іншого будівлі, щоб не передавалися струсу. Рефрактори і рефлектори поміщаються в круглих баштах (фіг. 2), покритих полусферическим обертовим куполом з спадним люком, через який відбувається спостереження.
Для рефракторов підлогу в башті робиться підйомним, для того щоб спостерігач міг зручно досягати окулярного кінця телескопа при всяких нахилах останнього до горизонту. У вежах рефлекторів замість підйомного статі зазвичай вживаються сходи і невеликі підйомні платформи. Вежі великих рефлекторів повинні мати такий пристрій, яке забезпечувало б хорошу температурну ізоляцію днем \u200b\u200bпроти нагрівання і достатню вентиляцію вночі, при відкритому куполі. Інструменти, призначені для спостереження в одному певному вертикалі, - меридіанний коло, пасажний інструмент і частково вертикальний круг - встановлюються в павільйонах з хвилястого заліза (фіг. 3), що мають форму лежачого напівциліндра. Шляхом відкривання широких люків або відкочування стін утворюється широка щілина в площині меридіана або першого вертикалі, дивлячись по встановленню інструменту, що дозволяє виробляти спостереження.
Пристрій павільйону повинно передбачати хорошу вентиляцію, т. К. При спостереженні температура повітря всередині павільйону повинна дорівнювати зовнішній температурі, ніж усувається неправильне переломлення променя зору, зване зальної рефракцією (Saalrefraktion). При пасажних інструментах і меридіанних колах часто влаштовують світи, що представляють собою міцні мітки, що встановлюються в площині меридіана на деякій відстані від інструменту.
Обсерваторії, що несуть службу часу, а також виробляють фундаментальні визначення прямих сходжень, вимагають велику годинну установку. Годинники поміщаються в підвалі, в умовах постійної температури. В особливому залі поміщаються розподільні дошки і хронографи для порівняння годин. Тут же встановлюється приймальня радіостанція. Якщо обсерваторія подає сама сигнали часу, то потрібно ще установка для автоматичної посилки сигналів; передача ж проводитися через одну з потужних передавальних радіостанцій.
Крім постійно функціонуючих обсерваторій іноді влаштовуються обсерваторії і станції тимчасові, призначені або для спостереження короткочасних явищ, головним чином сонячних затемнень (перш також проходжень Венери по диску сонця), або для виробництва певної роботи, після закінчення якої така обсерваторія знову закривається. Так, деякі європейські та особливо північноамериканські обсерваторії відкривали тимчасові - на кілька років - відділення в південній півкулі для спостереження південного неба з метою складання позиційних, фотометричні або спектроскопических каталогів південних зірок тими ж методами і інструментами, які вживалися для тієї ж мети на основний обсерваторії в північній півкулі. Загальна кількість нині діючих астрономічних обсерваторій доходить до 300. Деякі дані, а саме: місце розташування, головні інструменти і основні роботи щодо найголовніших сучасних обсерваторій наведені в таблиці.
магнітна обсерваторія
Магнітна обсерваторія - станція, яка веде регулярні спостереження над геомагнітними елементами. Вона є опорним пунктом для геомагнітної зйомки примикає до неї району. Матеріал, який дає магнітна обсерваторія, є основним у справі вивчення магнітної життя земної кулі. Робота магнітної обсерваторії може бути розділена на наступні цикли: 1) вивчення тимчасових варіацій елементів земного магнетизму, 2) регулярні вимірювання їх в повній мірі, 3) вивчення та дослідження геомагнітних приладів, що вживаються при магнітних зйомках, 4) спеціальні роботи науково-дослідного характеру в області геомагнітних явищ.
Для проведення зазначених робіт магнітна обсерваторія має комплект нормальних геомагнітних приладів для вимірювання елементів земного магнетизму в повній мірі: магнітний теодоліт і інклінатор, зазвичай індукційного типу, як більш досконалий. Ці прилади д. Б. звірити зі стандартними приладами, наявними в кожній країні (в СРСР вони зберігаються в Слуцької магнітної обсерваторії), в свою чергу звірення з міжнародним стандартом у Вашингтоні. Для вивчення тимчасових варіацій земного магнітного поля обсерваторія має в своєму розпорядженні один або два комплекти варіаційних приладів - варіометри D, Н і Z, - забезпечують безперервний запис змін елементів земного магнетизму з плином часу. Принцип дії вищевказаних приладів - см. Земний магнетизм. Нижче описуються конструкції найбільш поширених з них.
Магнітний теодоліт для абсолютних вимірювань Н представлений на фіг. 4 і 5. Тут А - горизонтальний круг, відліки по якому беруться за допомогою мікроскопів У; I - труба для спостережень за способом автоколімації; З - будиночок для магніту m, D - аретірующее пристосування, укріплене в основі трубки, усередині якої проходить нитка, що підтримує магніт m. У верхній частині цієї трубки є головка F, з якою скріплений нитку. Відхиляють (допоміжні) магніти поміщаються на табір М 1 і М 2; орієнтування магніту на них визначається за спеціальними колам з отсчетами за допомогою мікроскопів а й b. Спостереження відміни ведуться за допомогою того ж теодоліта, або встановлюється спеціальний деклінатор, конструкція якого в загальних рисах така ж, як і описаного приладу, але без пристосувань для відхилень. Для визначення місця дійсної півночі на азимутному колі користуються спеціально виставленої мірою, істинний азимут якої визначається за допомогою астрономічних або ж геодезичних вимірювань.
Земний індуктор (інклінатор) для визначення способу зображений на фіг. 6 і 7. Здвоєна котушка S може обертатися близько осі, що лежить на підшипниках, укріплених в кільці R. Положення осі обертання котушки визначається по вертикальному колу V за допомогою мікроскопів М, М. Н - горизонтальний круг, службовець для установок осі котушки в площині магнітного меридіана, К - комутатор для перетворення змінного струму, одержуваного при обертанні котушки, в струм постійний. Від затискачів цього комутатора струм подається на чутливий гальванометр з сатазірованной магнітною системою.
Варіометр Н зображений на фіг. 8. Усередині невеликої камери підвішений на кварцовою нитки або на біфіляре магніт М. Верхня точка кріплення нитки знаходиться вгорі трубки підвісу і пов'язана з здатної обертатися навколо вертикальної осі головкою Т.
Нерозривно з магнітом скріплене дзеркальце S, на яке падає промінь світла з освітлювача реєструючого апарату. Поруч з дзеркальцем укріплено нерухоме дзеркальце В, призначення якого прокреслюють на магнітограми базисну лінію. L - лінза, що дає на барабані реєструючого апарату зображення щілини освітлювача. Перед барабаном встановлена \u200b\u200bциліндрична лінза, що зводить це зображення в точку. Т. о. запис на фотопапері, навернути на барабан, проводиться переміщенням по котра утворює барабана світлового плями від променя світла, відбитого від люстерка S. Конструкція варіометра В в деталях така ж, як і описаного приладу, за винятком орієнтування магніту М по відношенню до люстерка S.
Варіометр Z (фіг. 9) в істотних рисах складається з магнітної системи, що коливається близько горизонтальній осі. Система міститься всередині камери 1, яка має в передній своїй частині отвір, закрите лінзою 2. Коливання магнітної системи записуються реєстратором завдяки люстерка, яке було скріплене з системою. Для побудови базисної лінії служить нерухоме дзеркальце, розташоване поруч з рухомим. Загальне розташування варіометрів при спостереженнях зображено на фіг. 10.
Тут R - реєструючий апарат, U - його годинниковий механізм, який обертає барабан W з світлочутливої \u200b\u200bпапером, l - циліндрична лінза, S - освітлювач, Н, D, Z - варіометри для відповідних елементів земного магнетизму. У варіометр Z буквами L, М і t позначені відповідно лінза, дзеркало, пов'язане з магнітною системою, і дзеркало, скріплене з пристосуванням для реєстрації температур. Залежно від тих спеціальних завдань, у вирішенні яких бере участь обсерваторія, її подальше обладнання носить вже спеціальний характер. Надійна робота геомагнітних приладів вимагає особливих умов в сенсі відсутності збурюючих магнітних полів, сталості температури та ін .; тому магнітні обсерваторії виносять далеко за місто з його електричними установками і влаштовують т. о., щоб гарантувати бажану ступінь сталості температури. Для цього павільйони, де виробляються магнітні вимірювання, будуються звичайно з подвійними стінами і опалювальна система розташовується по коридору, Освіченому зовнішніми і внутрішніми стінами будівлі. З метою виключення взаємного впливу варіаційних приладів на нормальні, ті і інші встановлюються звичайно в різних павільйонах, кілька віддалених один від одного. При будівництві таких будинків д. Б. звернуто особливу увагу на те, щоб усередині них і поблизу не виявилося ніяких залізних мас, особливо переміщаються. Відносно електропроводки д. Б. дотримані умови, що гарантують відсутність магнітних полів електричного струму (біфілярного проводка). Близькість споруд, що створюють механічні струсу, є неприпустимою.
Оскільки магнітна обсерваторія є основним пунктом для вивчення магнітної життя: землі, абсолютно природним є вимога б. або м. рівномірного розподілу їх на всій поверхні земної кулі. На даний момент ця вимога задоволена тільки приблизно. Наведена нижче таблиця, що представляє список магнітних обсерваторій, дає уявлення про ступінь виконання цієї вимоги. У таблиці курсивом позначено середнє річне зміна елемента земного магнетизму, обумовлене віковим ходом.
Найбільш багатий матеріал, зібраний магнітними обсерваторіями, полягає у вивченні тимчасових варіацій геомагнітних елементів. Сюди відносяться добовий, річний і віковий хід, а також і ті раптові зміни в магнітному полі землі, які отримали назву магнітних бур. В результаті вивчення добових варіацій стало можливим виділити в них вплив положення сонця і місяця по відношенню до місця спостереження і встановити роль цих двох космічних тіл в добових змінах геомагнітних елементів. Основною причиною варіацій є сонце; вплив місяця не перевищує 1/15 дії першого світила. Амплітуда добових коливань в середньому має величину порядку 50 γ (γ \u003d 0,00001 Гаусса, см. Земний магнетизм), т. Е. Близько 1/1000 повної напруги; вона змінюється в залежності від географічної широти місця спостереження і в сильному ступені залежить від пори року. Як правило, амплітуда добових варіацій влітку більше, ніж взимку. Вивчення розподілу в часі магнітних бур призвело до констатування зв'язку їх з діяльністю сонця. Кількість бур і їх інтенсивність збігаються за часом з кількістю сонячних плям. Ця обставина дозволила Штормеру створити теорію, яка пояснює виникнення магнітних бур проникненням у верхні шари нашої атмосфери електричних зарядів, що викидаються сонцем в періоди найбільшої його активності, і паралельним утворенням кільця рухаються на значній висоті, майже за межами атмосфери, в площині земного екватора.
метеорологічна обсерваторія
обсерваторія метеорологічна, Вища наукова установа для вивчення питань, пов'язаних з фізичним життям землі в самому широкому сенсі. Ці обсерваторії в даний час займаються не тільки чисто метеорологічними і кліматологічними питаннями і службою погоди, а й вносять в коло своїх завдань питання земного магнетизму, атмосферної електрики і атмосферної оптики; на деяких обсерваторіях ведуться навіть спостереження сейсмічні. Тому такі обсерваторії носять більш широке найменування - геофізичні обсерваторії або інститути.
Власні спостереження обсерваторій в області метеорології мають на увазі давати строго науковий матеріал спостережень, вироблених над метеорологічними елементами, необхідний для цілей кліматології, служби погоди і задоволення ряду практичних запитів на основі записів самописних приладів з безперервною реєстрацією всіх змін в ході метеорологічних елементів. Безпосередні спостереження в певні термінові годинник виробляються над такими елементами, як тиск повітря (див. Барометр), температура і вологість його (див. Гигрометр), над напрямком і швидкістю вітру, сонячним сяйвом, атмосферними опадами і випаровуванням, сніговим покривом, температури грунту і іншими атмосферними явищами за програмою рядових метеорології, станцій 2-го розряду. Крім цих програмних спостережень на метеорологічних обсерваторіях виробляються контрольні спостереження, а також проводяться дослідження методологічного характеру, що виражаються у встановленні і випробуванні нових методів спостережень над явищами, як уже частково вивченими; так і зовсім не вивченими. Спостереження обсерваторій повинні бути тривалими, щоб з них мати можливість зробити ряд висновків для отримання з достатньою точністю середніх «нормальних» величин, для визначення величини неперіодичних коливань, властивих даному місцю спостережень, і для визначення закономірності в ході цих явищ згодом.
Крім виробництва власних метеорологічних спостережень однієї з великих завдань обсерваторій є вивчення всієї країни в цілому або окремих областей її в фізичному відносин і гл. обр. з точки зору клімату. Наглядова матеріал, що надходить з мережі метеорологічних станцій в обсерваторію, піддається тут детальному вивченню, контролю і ретельної перевірки, щоб відібрати найбільш доброякісні спостереження, які вже можуть піти для подальшого опрацювання. Початкові висновки з цього перевіреного матеріалу публікуються в виданнях обсерваторії. Такі видання по мережі станцій кол. Росії та СРСР охоплюють спостереження, починаючи з 1849 року. У цих виданнях публікуються гл. обр. висновки зі спостережень, і тільки для незначної кількості станцій спостереження друкуються повністю.
Решта оброблений і перевірений матеріал зберігається в архіві обсерваторії. В результаті глибокої і ретельного опрацювання цих матеріалів час від часу з'являються різні монографії, або характеризують методику обробки або стосуються розробки окремих метеорологічних елементів.
Однією зі специфічних особливостей діяльності обсерваторій є особлива служба передбачень і сповіщень про стан погоди. В даний час служба ця виділена зі складу Головної геофізичної обсерваторії в вигляді самостійного інституту - Центральне бюро погоди. Щоб показати розвиток і досягнення нашої служби погоди, нижче наведені дані про кількість прийнятих в Бюро погоди за добу телеграм, починаючи з 1917 р
В даний час Центральне бюро погоди отримує до 700 одних тільки внутрішніх телеграм крім зведень. Крім цього, тут же проводяться великі роботи по поліпшенню методів передбачення погоди. Що стосується ступеня успішності короткострокових прогнозів, вона визначається в 80-85%. Крім короткострокових прогнозів в даний час розроблені методи і даються довгострокові прогнози загального характеру погоди на майбутній сезон або на невеликі періоди, або детальні прогнози щодо окремих питань (розтину і замерзання річок, повеней, гроз, хуртовин, градобою і ін.).
Для того щоб спостереження, що проводяться на станціях метеорологічної мережі, можна було порівняти між собою, необхідно, щоб прилади, за якими проводяться ці спостереження, були зрівняні з «нормальними» еталонами, прийнятими на міжнародних з'їздах. Завдання перевірки приладів дозволяється спеціальним відділом обсерваторії; на всіх станціях мережі застосовуються тільки прилади, перевірені на обсерваторії і забезпечені особливими сертифікатами, що дають або поправки, або постійні для відповідних приладів при даних умовах спостережень. Крім цього, в тих же цілях порівнянності результатів безпосередніх метеорологічних спостережень на станціях і обсерваторії спостереження ці повинні проводитися в строго визначені терміни і за певною програмою. З огляду на це обсерваторія видає спеціальні інструкції для виробництва спостережень, переробляються від часу до часу на підставі дослідів, прогресу науки і відповідно до постанов міжнародних з'їздів і конференцій. Обсерваторією ж обчислюються і видаються спеціальні таблиці для обробки метеорологічних спостережень, вироблених на станціях.
Крім метеорологічних ряд обсерваторій веде також актинометричні дослідження і систематичні спостереження над напруженістю сонячної радіації, над дифузійної радіацією і над власним випромінюванням землі. В цьому відношенні заслужену популярність має обсерваторія в Слуцьку (б. Павловська), де сконструйовано не мале число приладів як для безпосередніх вимірювань, так і для безперервних автоматичних записів змін різних елементів випромінювання (актінографи), і тут встановлені ці прилади для роботи раніше, ніж на обсерваторіях інших країн. У деяких випадках ведуться дослідження по вивченню енергії в окремих ділянках спектра крім інтегрального випромінювання. Питання, пов'язані з поляризацією світла, також становлять предмет спеціального вивчення обсерваторій.
Наукові польоти на аеростатах і вільних повітряних кулях, вироблені багаторазово для проведення безпосередніх спостережень над станом метеорологічних елементів у вільній атмосфері, хоча і доставили ряд дуже цінних даних для пізнання життя атмосфери і законів, що управляють нею, проте ці польоти мали лише дуже обмежене застосування в повсякденному житті внаслідок значних витрат, пов'язаних з ними, а також і труднощами досягнення великих висот. Успіхи авіації пред'являли наполегливі вимоги до з'ясування стану метеорологічних елементів і гл. обр. напрямку і швидкості вітру на різних висотах у вільній атмосфері і т. о. висунули значення аерологічних досліджень. Були організовані особливі інститути, вироблені спеціальні методи підйому самописних приладів різних конструкцій, які піднімаються на висоту на повітряних зміїв або за допомогою особливих гумових куль, наповнених воднем. Записи таких самописців дають інформацію про стан тиску, температури і вологості, а також про швидкостях руху повітря і напрямку на різних висотах в атмосфері. У разі, коли потрібні відомості тільки про вітер в різних шарах, виробляються спостереження над невеликими кулями-пілотами, вільно що випускаються з місця спостереження. З причини величезного значення таких спостережень для цілей повітряного транспорту, обсерваторією організовується ціла мережа аерологічних пунктів; обробка результатів проведених спостережень, а також вирішення низки завдань теоретичного і практичного значення, що стосуються руху атмосфери, проводяться на обсерваторіях. Систематичні спостереження на високогірних обсерваторіях також дають матеріал для пізнання законів циркуляції атмосфери. Крім цього, такі високогірні обсерваторії мають значення в питаннях, що стосуються харчування річок, що беруть початок з льодовиків, і пов'язаних з цим питань іригації, що важливо в напівпустельних кліматі, наприклад, в Середній Азії.
Переходячи до спостережень над елементами атмосферної електрики, що проводяться на обсерваторіях, необхідно вказати, що вони мають безпосередній зв'язок з радіоактивністю і крім того мають певне значення в розвитку с.-г. культур. Мета цих спостережень полягає в вимірі радіоактивності і ступеня іонізації повітря, а також у визначенні електричного стану опадів, що випадають на землю. Всякі порушення, що відбуваються в електричному полі землі, викликають порушення в бездротової, а іноді навіть і в дротового зв'язку. Обсерваторії, розташовані в приморських пунктах, в програму своїх робіт і досліджень включають вивчення гідрології моря, спостереження і прогнози про стан моря, що має безпосереднє значення для цілей морського транспорту.
Крім отримання наглядової матеріалу, обробки його і можливих висновків у багатьох випадках представляється необхідним піддати експериментальному і теоретичному вивченню спостерігаються в природі явища. Звідси випливають завдання лабораторного та математичного дослідження, що проводяться обсерваторіями. В умовах лабораторного експерименту іноді вдається відтворити ту чи іншу атмосферне явище, всебічно вивчити умови виникнення та причини його. В цьому відношенні можна вказати на роботи, проведені в Головної геофізичної обсерваторії, наприклад, по вивченню явища донного льоду і визначенню заходів боротьби з цим явищем. Точно так же в лабораторії обсерваторії піддавався вивченню питання про швидкість охолодження нагрітого тіла в повітряному потоці, що має прямий зв'язок з вирішенням проблеми перенесення тепла в атмосфері. Нарешті математичний аналіз знаходить собі широке застосування при вирішенні ряду питань, пов'язаних з процесами і різними явищами, що мають місце в атмосферних умовах, наприклад, циркуляція, турбулентний рух тощо. На закінчення дамо перелік обсерваторій, які перебувають в СРСР. На першому місці треба поставити Головну геофізичну обсерваторію (Ленінград), засновану в 1849 р .; поруч з нею в якості її заміського філії - обсерваторія в Слуцьку. Установи ці виконують завдання в масштабі всього Союзу. Крім них ряд обсерваторій з функціями республіканського, обласного або крайового значення: Геофизический інститут в Москві, СР-азіатський метеорологічний інститут в Ташкенті, Геофізична обсерваторія в Тифлісі, Харкові, Києві, Свердловську, Іркутську і Владивостоці, організовувані Геофізичні інститути в Саратові для Нижньо Волзького краю і в Новосибірську для 3ападной Сибіру. Є ряд обсерваторій на морях - в Архангельську і знову організована обсерваторія в Олександрівську для північного басейну, в Кронштадті - для Балтійського моря, в Севастополі і Феодосії - для Чорного і Азовського морів, в Баку - для Каспійського моря і у Владивостоці - для Тихого океану. Ряд колишніх університетів також мають в своєму складі обсерваторії з великими роботами в області метеорології і взагалі геофізики - казанський, одеський, київський, Томська. Всі ці обсерваторії не тільки ведуть спостереження в одному пункті, а й організовують експедиційні дослідження або самостійного, або комплексного характеру з різних питань і відділам геофізики, ніж в значній мірі сприяють вивченню продуктивних сил СРСР.
сейсмічна обсерваторія
обсерваторія сейсмічна служить для реєстрації і вивчення землетрусів. Основним приладом в вимірювальної практиці землетрусів є сейсмограф, автоматично записує будь-яке струс, яке відбувається в певній площині. Тому серія з трьох приладів, два з яких - горизонтальні маятники, що вловлюють і записуючі ті компоненти руху або швидкості, які відбуваються в напрямку меридіана (NS) і паралелі (EW), а третій - вертикальний маятник для запису вертикальних зсувів, - необхідна і достатня для вирішення питання про місце епіцентральной області та про характер події землетрусу. На жаль більшість сейсмічних станцій забезпечується інструментами тільки для вимірювання горизонтальних компонентів. Загальна організаційна структура сейсмічної служби в СРСР полягає в наступному. На чолі всієї справи варто Сейсмічний інститут, що знаходиться в складі Академії наук СРСР в Ленінграді. Останній керує науковою і практичною діяльністю спостережних пунктів - сейсмічних обсерваторій і різних станцій, що знаходяться в окремих областях країни і виробляють спостереження за певною програмою. Центральна сейсмічна обсерваторія в Пулково з одного боку займається виробництвом регулярних і безперервних спостережень над усіма трьома складовими руху земної кори із кількох серій самописних приладів, з іншого боку на ній виробляється порівняльне вивчення апаратів і методів обробки сейсмограмм. Крім цього, на основі власного вивчення і досвіду тут проводиться інструктаж інших станцій сейсмічної мережі. Відповідно до настільки важливою роллю, яку відіграє ця обсерваторія в справі вивчення країни в сейсмічному відношенні, вона має спеціально влаштований підземний павільйон, так щоб всі зовнішні ефекти - температурні зміни, коливання будівлі під впливом ударів вітру і т. П. - були усунені. Одна з зал цього павільйону ізольована від стін і підлоги загального будівлі і в ній розташовані найбільш відповідальні серії приладів дуже великий чутливості. У практиці сучасної сейсмометрії велике значення мають прилади, сконструйовані академіком Б. Б. Голіциним. У приладах цих рух маятників може реєструватися не механічно, а за допомогою так званої гальванометричний реєстрації, При якій відбувається зміна електричного стану в котушці, що переміщається разом з маятником сейсмографа в магнітному полі сильного магніту. За допомогою проводів кожна котушка з'єднана з гальванометром, стрілка якого коливається разом з переміщенням маятника. Дзеркало, скріплене зі стрілкою гальванометра, дозволяє стежити за змінами, що відбуваються приладу або безпосередньо, або за допомогою фотографічної реєстрації. Т. о. немає необхідності входити в залу з приладами і тим порушувати струмами повітря рівновагу в приладах. При такій установці прилади можуть мати вельми велику чутливість. Крім зазначених, на обсерваторії працюють весь час сейсмографи з механічної реєстрацією. Конструкція їх грубіша, чутливість значно менша, і за допомогою цих приладів є можливість контролювати, а головне відновлювати записи приладів високої чутливості в разі різного роду невдач. На центральній обсерваторії крім поточної роботи проводяться також численні спеціальні дослідження наукового та прикладного значення.
Обсерваторії або станції 1-го розряду призначаються для реєстрації віддалених землетрусів. Вони забезпечені приладами досить високої чутливості, причому в більшості випадків на них встановлюють один комплект приладів для трьох складових руху землі. Синхронний запис свідчень цих приладів дає можливість визначити кут виходу сейсмічних променів, а по записах вертикального маятника можна вирішити питання про характер хвилі, т. Е. Визначити, коли підходить хвиля стиснення або розрідження. Деякі з цих станцій ще до цих пір мають прилади для механічної реєстрації, т. Е. Менш чутливі. Ряд станцій крім загальних займається вирішенням місцевих питань істотно практичного значення, наприклад, в Макіївці (Донбас) по записах приладів можна знайти зв'язок між сейсмічними явищами і виходами рудничних газів; установки в Баку дають можливість визначити вплив сейсмічних явищ на режим нафтових джерел тощо. Всі ці обсерваторії видають самостійні бюлетені, в яких крім загальних відомостей про стан станції та про інструменти даються інформації про землетруси з зазначенням моментів настання хвиль різного порядку, послідовних максимумів в головній фазі, вторинних максимумів і ін. Крім цього повідомляються дані про власні зсувах ґрунту під час землетрусів.
нарешті спостережні сейсмічні пункти 2 розряду призначаються для запису землетрусів не особливо віддалених або навіть місцевих. З огляду на це станції ці розташовуються гл. обр. в областях сейсмічних, якими у нас в Союзі є Кавказ, Туркестан, Алтай, Байкал, півострів Камчатка і острів Сахалін. Станції ці забезпечені важкими маятника з механічною реєстрацією, мають спеціальні напівпідземного типу павільйони для установок; на них визначаються моменти настання хвиль первинних, вторинних і довгих, а також відстань до епіцентру. Всі ці сейсмічні обсерваторії несуть також службу часу, т. К. Спостереження за приладами оцінюються з точністю до небагатьох секунд.
З інших питань, якими займаються спеціальні обсерваторія, вкажемо на вивчення місячно-сонячних притягання, т. Е. Припливів-рухів земної кори, аналогічних явищ припливу і відпливу, які спостерігаються в море. Для цих спостережень була побудована між іншим спеціальна обсерваторія всередині пагорба під Томському, і тут встановлено 4 горизонтальних маятника системи Целльнер в 4 різних азимутах. За допомогою спеціальних сейсмічних установок велися спостереження над коливанням стін будівель під впливом роботи дизелів, спостереження над коливаннями підвалин мостів, особливо залізничних, під час руху по ним поїздів, спостереження над режимом мінеральних джерел тощо. Останнім часом сейсмічні обсерваторії роблять спеціальні експедиційні спостереження в метою вивчення розташування і розподілу підземних пластів, що має велике значення при пошуках корисних копалин, особливо якщо спостереження ці супроводжуються гравіметричними роботами. Нарешті важливою експедиційної роботою сейсмічних обсерваторій є виробництво нівеліровок високої точності в місцевостях, що піддаються значним сейсмічних явищ, тому що повторні роботи в цих областях дають можливість точно визначити величини горизонтальних і вертикальних зсувів, що сталися в результаті того чи іншого землетрусу, і дати прогноз для подальших зсувів і явищ землетрусів.
ОБСЕРВАТОРІЯ
установа, де вчені спостерігають, вивчають і аналізують природні явища. Найбільш відомі астрономічні обсерваторії для дослідження зірок, галактик, планет та інших небесних об'єктів. Існують також метеорологічні обсерваторії для спостереження погоди; геофізичні обсерваторії для вивчення атмосферних явищ, зокрема, - полярних сяйв; сейсмічні станції для реєстрації коливань, порушених у Землі землетрусами і вулканами; обсерваторії для спостереження космічних променів і нейтрино. Багато обсерваторії оснащені не тільки серійними приладами для реєстрації природних явищ, а й унікальними інструментами, які забезпечують в конкретних умовах спостереження максимально високі чутливість і точність. У колишні часи обсерваторії, як правило, споруджували поблизу університетів, але потім стали розміщувати в місцях з найкращими умовами для спостереження досліджуваних явищ: сейсмічні обсерваторії - на схилах вулканів, метеорологічні - рівномірно по всій земній кулі, авроральной (для спостереження за полярними сяйвами) - на відстані близько 2000 км від магнітного полюса Північної півкулі, де проходить смуга інтенсивних сяйв. Астрономічним обсерваторіям, в яких використовуються оптичні телескопи для аналізу світла космічних джерел, потрібно чиста і суха атмосфера, вільна від штучного освітлення, тому їх намагаються будувати високо в горах. Радиообсерватории часто розміщують в глибоких долинах, з усіх боків закритих горами від радіоперешкод штучного походження. Проте, оскільки в обсерваторіях трудиться кваліфікований персонал і регулярно приїжджають вчені, по можливості намагаються розміщувати обсерваторії не дуже далеко від наукових і культурних центрів і транспортних вузлів. Втім, розвиток засобів зв'язку робить цю проблему все менш актуальною. У цій статті мова йде про астрономічні обсерваторіях. Додатково про обсерваторії і наукові станції інших типів розказано в статтях:
Позаатмосферних АСТРОНОМІЯ;
ВУЛКАНИ;
ГЕОЛОГІЯ;
землетруси;
Метеорологія І кліматологія;
Нейтрино АСТРОНОМІЯ;
Астрономія радіолокації;
Радіоастрономії.
ІСТОРІЯ астрономічної обсерваторії і телескоп
Стародавній світ. Найбільш старі дійшли до нас факти астрономічних спостережень пов'язані з древніми цивілізаціями Середнього Сходу. Спостерігаючи, записуючи і аналізуючи рух по небу Сонця і Місяця, жерці вели рахунок часу і календар, пророкували важливі для сільського господарства сезони, а також займалися астрологічними прогнозами. Вимірюючи за допомогою найпростіших приладів переміщення небесних світил, вони виявили, що взаємне розташування зірок на небі залишається незмінним, а Сонце, Місяць і планети рухаються щодо зірок і до того ж дуже складно. Жерці відзначали рідкісні небесні явища: місячні і сонячні затемнення, поява комет і нових зірок. Астрономічні спостереження, що приносять практичну користь і допомагають формувати світогляд, знаходили певну підтримку як у релігійних авторитетів, так і у цивільних правителів різних народів. На багатьох збережених глиняних табличках із стародавніх Вавилона і Шумеру записані астрономічні спостереження і обчислення. В ті часи, як і зараз, обсерваторія служила одночасно майстерні, сховищем приладів і центром збору даних. Див. також
АСТРОЛОГІЯ;
ПОРИ РОКУ ;
ЧАС;
КАЛЕНДАР. Про астрономічних інструментах, які застосовувались до епохи Птолемея (бл. 100 - бл. 170 н.е.), відомо мало. Птолемей разом з іншими вченими зібрав у величезній бібліотеці Олександрії (Єгипет) безліч розрізнених астрономічних записів, зроблених в різних країнах за попередні століття. Використовуючи спостереження Гіппарха і свої власні, Птолемей склав каталог положень і блиску тисячу двадцять два зірок. Слідом за Аристотелем він помістив Землю в центр світу і вважав, що всі світила обертаються навколо неї. Разом з колегами Птолемей провів систематичні спостереження рухомих світил (Сонце, Місяць, Меркурій, Венера, Марс, Юпітер, Сатурн) і розробив детальну математичну теорію для передбачення їх майбутнього положення по відношенню до "нерухомим" зірок. З її допомогою Птолемей розрахував таблиці руху світил, які потім використовувалися понад тисячу років.
Див. також Гіппарх. Для вимірювання мало мінливих розмірів Сонця і Місяця астрономи користувалися прямою планкою зі змінним візиром у вигляді темного диска або пластини з круглим отвором. Спостерігач направляв планку на ціль і рухав візир уздовж неї, домагаючись точного збігу отвору з розміром світила. Птолемей і його колеги вдосконалили багато з астрономічних приладів. Проводячи з ними ретельні спостереження і за допомогою тригонометрії переводячи інструментальні свідчення в позиційні кути, вони довели точність вимірювань приблизно до 10 "
(Див. Також ПТОЛЕМЕЙ Клавдій).
Середньовіччя. У зв'язку з політичними і соціальними потрясіннями пізньої античності і раннього середньовіччя розвиток астрономії в Середземномор'ї призупинилося. Каталоги і таблиці Птолемея збереглися, але все менше людей вміли ними користуватися, і все рідше проводилися спостереження і реєстрація астрономічних подій. Однак на Середньому Сході і в Центральній Азії астрономія розквітала і будувалися обсерваторії. У 8 ст. Абдалла аль-Мамун заснував в Багдаді Будинок мудрості, подібний Олександрійській бібліотеці, і організував пов'язані з ним обсерваторії в Багдаді і Сирії. Там кілька поколінь астрономів вивчали і розвивали роботи Птолемея. Подібні установи процвітали в 10 і 11 ст. у Каїрі. Кульмінацією тієї епохи стала гігантська обсерваторія в Самарканді (нині Узбекистан). Там Улукбек (1394-1449), онук азіатського завойовника Тамерлана (Тимура), побудувавши величезний секстант радіусом 40 м у вигляді орієнтованої на південь траншеї шириною 51 см з обробленими мармуром стінками, проводив спостереження з небувалою точністю. Кілька інструментів меншого розміру він використовував для спостережень зірок, Місяця і планет.
Відродження. Коли в ісламській культурі 15 в. астрономія досягла розквіту, Західна Європа знову відкрила для себе це велике творіння античного світу.
Коперник. Микола Коперник (1473-1543), натхненний простотою принципів Платона та інших грецьких філософів, з недовірою і тривогою дивився на геоцентричну систему Птолемея, яка вимагала громіздких математичних розрахунків для пояснення видимих \u200b\u200bрухів світил. Коперник запропонував, зберігши підхід Птолемея, помістити Сонце в центр системи, а Землю вважати планетою. Це значно спростило справу, але викликало глибокий переворот у свідомості людей (див. Також КОПЕРНИК Микола).
Тихо Браге. Данська астроном Т. Бразі (1546-1601) був збентежений тим, що теорія Коперника точніше передбачала положення світил, ніж теорія Птолемея, але все ж не цілком вірно. Він вважав, що проблему вирішать точніші дані спостережень, і переконав короля Фрідріха II віддати йому для будівництва обсерваторії о. Вен поблизу Копенгагена. У цій обсерваторії названої Ураніборг (Небесний замок) було безліч стаціонарного обладнання, майстерні, бібліотека, хімічна лабораторія, спальні, їдальня і кухня. Тихо мав навіть свої паперову млин і друкарський верстат. У 1584 він побудував нову будівлю для спостережень - Стьернеборг (Зоряний замок), де зібрав найбільші і досконалі інструменти. Правда, це були прилади того ж типу, що і за часів Птолемея, але Тихо значно підвищив їх точність, замінивши дерево металами. Він ввів особливо точні візири і шкали, придумав математичні методи для калібрування спостережень. Тихо і його помічники, спостерігаючи за небесними тілами неозброєним оком, досягли зі своїми приладами точності вимірювань в 1 ". Вони систематично переміряли положення зірок і спостерігали за рухом Сонця, Місяця і планет, збираючи дані спостережень з небувалим завзяттям і акуратністю
(Див. Також Брага Тихо).
Кеплер. Вивчаючи дані Тихо, І. Кеплер (1571-1630) виявив, що спостережуване звернення планет навколо Сонця не вдається уявити як рух по колу. Кеплер з великою пошаною ставився до результатів, отриманих в Ураніборг, і тому відкинув думку про те, що невеликі розбіжності обчислених та положень планет могли бути викликані помилками в спостереженнях Тихо. Продовжуючи пошуки, Кеплер встановив, що планети рухаються по еліпсам, заклавши цим фундамент для нової астрономії та фізики
(Див. Також Кеплер Йоганн; Кеплер ЗАКОНИ). Роботи Тихо і Кеплера передбачили багато особливостей сучасної астрономії, такі, як організація спеціалізованих обсерваторій за державної підтримки; доведення до досконалості приладів, хоча б і традиційних; розподіл вчених на спостерігачів і теоретиків. Нові принципи роботи затверджувалися разом з новою технікою: на допомогу оці в астрономії йшов телескоп.
Поява телескопів. Перші телескопи-рефрактори. У 1609 Галілей почав використовувати свій перший саморобний телескоп. Спостереження Галілея відкрили еру візуальних досліджень небесних світил. Незабаром телескопи поширилися по Європі. Допитливі люди робили їх самі або замовляли майстрам і влаштовували невеликі особисті обсерваторії, зазвичай у власних будинках
(Див. Також ГАЛИЛЕЙ Галілео). Телескоп Галілея назвали рефрактором, оскільки промені світла в ньому переломлюються (лат. Refractus - переломлений), проходячи крізь кілька скляних лінз. У простій конструкції передня лінза-об'єктив збирає промені в фокусі, створюючи там зображення об'єкта, а розташовану у очі лінзу-окуляр використовують як лупу для розглядання цього зображення. У телескопі Галілея окуляром служила негативна лінза, що дає пряме зображення досить низької якості з малим полем зору. Кеплер і Декарт розвинули теорію оптики, і Кеплер запропонував схему телескопа з перевернутим зображенням, але значно більшими полем зору і збільшенням, ніж у Галілея. Ця конструкція швидко витіснила колишню і стала стандартом для астрономічних телескопів. Наприклад, в 1647 польський астроном Ян Гевелій (1611-1687) використовував для спостереження Місяця кеплерови телескопи довжиною 2,5-3,5 метра. Спочатку він встановлював їх в невеликій вежі на даху свого будинку в Гданську (Польща), а пізніше - на майданчику з двома наглядовими пунктами, один з яких був обертовим (див. Також Гевель Ян). У Голландії Християн Гюйгенс (1629-1695) і його брат Костянтин будували дуже довгі телескопи, що мали об'єктиви діаметром лише кілька дюймів, але володіли величезним фокусною відстанню. Це покращувало якість зображення, хоча і ускладнювало роботу з інструментом. У 1680-х роках Гюйгенс експериментував з 37-метровим і 64-метровим "повітряними телескопами", об'єктиви яких мали на вершині щогли і повертали за допомогою довгої палиці або мотузок, а окуляр просто тримали в руках (див. Також Християн Гюйгенс). Використовуючи лінзи, виготовлені Д. Компані, Ж.Д.Кассіні (1625-1712) в Болоньї і пізніше в Парижі проводив спостереження з повітряними телескопами довжиною 30 і 41 м, продемонструвавши їх безперечні переваги, незважаючи на складність роботи з ними. Спостереженнями дуже заважала вібрація щогли з об'єктивом, труднощі його наведення за допомогою мотузок і тросів, а також неоднорідність і турбулентність повітря між об'єктивом і окуляром, особливо сильна в відсутність труби. Ньютон, телескоп-рефлектор і теорія тяжіння. В кінці 1660-х років І. Ньютон (1643-1727) намагався розгадати природу світла в зв'язку з проблемами рефракторов. Він помилково вирішив, що хроматична аберація, тобто нездатність лінзи зібрати промені всіх кольорів в один фокус, принципово непереборна. Тому Ньютон побудував перший працездатний телескоп-рефлектор, у якого роль об'єктива замість лінзи грало увігнуте дзеркало, що збирає світло в фокусі, де зображення можна розглядати через окуляр. Однак найважливішим внеском Ньютона в астрономію стали його теоретичні роботи, що показали, що кеплерови закони руху планет є окремим випадком загального закону тяжіння. Ньютон сформулював цей закон і розвинув математичні прийоми для точного обчислення руху планет. Це стимулювало народження нових обсерваторій, де з високою точністю вимірювали положення Місяця, планет і їх супутників, уточнюючи за допомогою теорії Ньютона елементи їх орбіт і прогнозуючи рух.
Див. також
НЕБЕСНА МЕХАНИКА;
тяжіння;
НЬЮТОН Ісаак.
Годинники, мікрометр і телескопічний візир. Не менш важливим, ніж поліпшення оптичної частини телескопа, було удосконалення його монтування та оснащення. Для астрономічних вимірів стали необхідні маятниковий годинник, здатні йти за місцевим часом, який визначається за одних спостережень і використовується в інших
(Див. Також ГОДИННИК). За допомогою ниткового мікрометра вдалося при спостереженні в окуляр телескопа вимірювати дуже малі кути. Для збільшення точності астрометрії важливу роль зіграло поєднання телескопа з армілярні сферою, секстантом та іншими кутомірними інструментами. Як тільки візири для неозброєного ока були витіснені маленькими телескопами, виникла потреба в значно більш точному виготовленні і розподілі кутових шкал. Значною мірою в зв'язку з потребами європейських обсерваторій розвинулося виробництво невеликих високоточних верстатів
(Див. Також ВИМІРЮВАЛЬНІ ІНСТРУМЕНТИ).
Державні обсерваторії. Поліпшення астрономічних таблиць. З другої половини 17 ст. для цілей мореплавання і картографії уряди різних країн почали засновувати державні обсерваторії. У Королівській академії наук, заснованої Людовіком XIV в Парижі в 1666, академіки взялися за перегляд астрономічних констант і таблиць "з нуля", прийнявши за основу роботи Кеплера. У 1669 за ініціативою міністра Ж.-Б.Кольбера була заснована Королівська обсерваторія в Парижі. Їй керувало чотири чудових покоління Кассіні, починаючи з Жана Домініка. У 1675 була заснована Королівська Грінвічська обсерваторія, очолив яку перший Королівський астроном Д.Флемстід (1646-1719). Разом з Королівським товариством, що почав свою діяльність в 1647, вона стала в Англії центром астрономічних і геодезичних досліджень. У ті ж роки були засновані обсерваторії в Копенгагені (Данія), Лунді (Швеція) та Гданську (Польща) (див. Також Флемстид Джон). Найважливішим результатом діяльності перших обсерваторій стали ефемериди - таблиці передвичесленням положень Сонця, Місяця і планет, необхідні для картографії, навігації та фундаментальних астрономічних досліджень.
Введення стандартного часу. Державні обсерваторії стали хранителями еталонного часу, яке спочатку поширювали за допомогою оптичних сигналів (прапори, сигнальні кулі), а пізніше - по телеграфу і радіо. Нинішня традиція падаючих опівночі Святвечора куль сходить до тих часів, коли сигнальні кулі падали по високій щоглі на даху обсерваторії в точно призначений час, даючи можливість капітанам стоять в гавані суден перевіряти перед відплиттям свої хронометри.
Визначення довгот. Виключно важливим завданням державних обсерваторій тієї епохи було визначення координат морських суден. Географічну широту легко знайти за кутом Полярної зірки над горизонтом. Але довготу визначити набагато складніше. Одні методи грунтувалися на моментах затемнень супутників Юпітера; інші - на положенні Місяця щодо зірок. Але найнадійніші методи вимагали високоточних хронометрів, здатних протягом плавання зберігати час обсерваторії поблизу порту виходу.
Розвиток Грінвічській і Паризької обсерваторій. У 19 ст. найважливішими астрономічними центрами залишалися державні і деякі приватні обсерваторії Європи. У списку обсерваторій 1886 роки ми виявляємо 150 в Європі, 42 в Північній Америці і 29 в інших місцях. Грінвічська обсерваторія до кінця століття мала 76-см рефлектор, 71-, 66- і 33-см рефрактор і безліч допоміжних інструментів. Вона активно займалася астрометрією, службою часу, фізикою Сонця і астрофізикою, а також геодезією, метеорологією, магнітними та іншими спостереженнями. Паризька обсерваторія теж мала точними сучасними інструментами і проводила програми, подібні Грінвічському.
Нові обсерваторії. Пулковська астрономічна обсерваторія Імператорської академії наук у С.-Петербурзі, побудована в 1839, швидко домоглася поваги і пошани. Її зростаючий колектив займався астрометрією, визначенням фундаментальних постійних, спектроскопией, службою часу і безліччю геофізичних програм. Потсдамська обсерваторія в Німеччині, відкрита в 1874, незабаром стала авторитетною організацією, відомою роботами по фізиці Сонця, астрофізики і фотографічним оглядам неба.
Створення великих телескопів. Рефлектор або рефрактор? Хоча телескоп-рефлектор Ньютона був важливим винаходом, протягом декількох десятиліть він сприймався астрономами лише як інструмент, що доповнює Рефрактори. Спочатку рефлектори робили самі спостерігачі для власних невеликих обсерваторій. Але до кінця 18 ст. за це взялася молода оптична промисловість, оцінивши потреба зростаючого числа астрономів і геодезистів. Спостерігачі отримали можливість вибору з безлічі типів рефлекторів і рефракторів, кожен з яких мав переваги і недоліки. Телескопи-рефрактори з лінзами з високоякісного скла давали зображення краще, ніж у рефлекторів, та й труба у них була компактніше і жорсткіше. Але рефлектори могли бути виготовлені значно більшого діаметру, а зображення в них не були спотворені кольоровими облямівками, як у рефракторов. У рефлектор краще видно слабкі об'єкти, оскільки відсутні втрати світла в стеклах. Однак сплав спекулум, з якого робили дзеркала, швидко тьмянів і вимагав частою переполіровкі (покривати поверхню тонким дзеркальним шаром тоді ще не вміли).
Гершель. У 1770-х роках допитливий і наполегливий астроном-самоучка В. Гершель побудував кілька ньютонова телескопів, довівши діаметр до 46 см і фокусна відстань до 6 м. Висока якість його дзеркал дозволило застосувати дуже сильне збільшення. За допомогою одного зі своїх телескопів Гершель відкрив планету Уран, а також тисячі подвійних зірок і туманностей. У ті роки було побудовано багато телескопів, але зазвичай їх створювали і використовували ентузіасти-одинаки, без організації обсерваторії в сучасному сенсі
(Див. Також Гершель, ВІЛЬЯМ). Гершель і інші астрономи намагалися побудувати більші рефлектори. Але масивні дзеркала гнулися і втрачали свою форму, коли телескоп міняв положення. Межі для металевих дзеркал досяг в Ірландії У.Парсонс (лорд Росс), який створив рефлектор діаметром 1,8 м для своєї домашньої обсерваторії.
Будівництво великих телескопів. Промислові магнати і нувориші США зібрали в кінці 19 ст. гігантські багатства, і деякі з них зайнялися філантропією. Так, нажив стан на золотій лихоманці Дж.Лік (1796-1876) заповів заснувати обсерваторію на горі Гамільтон, в 65 км від Санта-Крус (Каліфорнія). Її головним інструментом став 91-сантиметровий рефрактор, тоді найбільший в світі, виготовлений відомою фірмою "Алван Кларк і сини" і встановлений в 1888. А в 1896 там же, на Ликской обсерваторії, почав працювати 36-дюймовий рефлектор Кросслі, тоді найбільший в США . Астроном Дж. Хейл (1868-1938) переконав чиказького трамвайного магната Ч.Йеркса фінансувати будівництво ще більшої обсерваторії для Чиказького університету. Її заснували в 1895 в Вільямс-Бей (шт. Вісконсін), оснастивши 40-дюймовий рефрактором, до сих пір і, ймовірно, назавжди найбільшим в світі (див. Також Хейлі Джордж Еллері). Організувавши Йоркській обсерваторії, Хейл розвинув бурхливу діяльність по залученню коштів з різних джерел, включаючи сталевого магната А.Карнегі, для будівництва обсерваторії в найкращому для спостережень місці Каліфорнії. Оснащена декількома сонячними телескопами конструкції Хейла і 152-сантиметровий рефлектором, обсерваторія Маунт-Вілсон в горах Сан-Габріель на північ від Пасадіна (шт. Каліфорнія) незабаром стала астрономічної меккою. Набувши необхідного досвіду, Хейл організував створення рефлектора небаченого розміру. Названий на честь основного спонсора, 100-дюймовий телескоп ім. Хукера став до ладу в 1917; але перш довелося подолати безліч інженерних проблем, спочатку здавалися нерозв'язними. Першою з них була виливок скляного диска потрібного розміру і його повільне охолодження для отримання високої якості скла. Шліфування та полірування дзеркала для додання йому необхідної форми зайняла більш шести років і зажадала створення унікальних верстатів. Заключний етап полірування і перевірки дзеркала проводили в спеціальному приміщенні з ідеальною чистотою і контролем температури. Механізми телескопа, будівля і купол його вежі, спорудженої на вершині гори Вілсона (Маунт-Вілсон) висотою 1700 м, вважалися інженерним дивом того часу. Натхненний прекрасною роботою 100-дюймового приладу, Хейл присвятив решту життя створенню гігантського 200-дюймового телескопа. Через 10 років після його смерті і через затримки, викликаної Другою світовою війною, телескоп ім. Хейла став до ладу в 1948 на вершині 1700-метрової гори Паломар (Маунт-Паломар), в 64 км на північний схід від Сан-Дієго (шт. Каліфорнія). Це було науково-технічне диво тих днів. Майже 30 років цей телескоп залишався найбільшим в світі, і багато астрономів і інженери вважали, що він ніколи не буде перевершений.
Але поява комп'ютерів сприяло подальшому розширенню будівництва телескопів. У 1976 на 2100-метровій горі Семіроднікі у станиці Зеленчукская (Сівши. Кавказ, Росія) почав працювати 6-метровий телескоп БТА (Великий телескоп азимутальний), демонструючи практична межа технології "товстого і міцного" дзеркала.
Шлях будівництва великих дзеркал, здатних збирати більше світла, а значить, бачити далі і краще, лежить через нові технології: в останні роки розвиваються методи виготовлення тонких і збірних дзеркал. Тонкі дзеркала діаметром 8,2 м (при товщині ок. 20 см) вже працюють на телескопах Південної обсерваторії в Чилі. Їх форму контролює складна система механічних "пальців", керованих комп'ютером. Успіх цієї технології привів до розробки декількох подібних проектів в різних країнах. Для перевірки ідеї складеного дзеркала в Смітсонівської астрофізичної обсерваторії в 1979 побудували телескоп з об'єктивом з шести 183-см дзеркал, по площі еквівалентних одному 4,5-метровому дзеркалу. Цей многозеркальний телескоп, встановлений на горі Хопкінс у 50 км на південь від Тусон (шт. Арізона), виявився вельми ефективний, і даний підхід використовували при будівництві двох 10-метрових телескопів ім. У. Кека на обсерваторії Мауна-Кеа (о. Гаваї). Кожне гігантське дзеркало складено з 36 шестикутних сегментів по 183 см в діаметрі, керованих комп'ютером для отримання єдиного зображення. Хоча якість зображень поки невисока, але вдається отримувати спектри дуже далеких і слабких об'єктів, недоступних іншим телескопів. Тому на початку 2000-х років планується ввести в дію ще кілька многозеркальних телескопів з ефективними апертурами 9-25 м.
НА ВЕРШИНІ Мауна-Кеа, стародавнього вулкана на Гаваях, розташувалися десятки телескопів. Астрономів приваблюють сюди велика висота і дуже сухе чисте повітря. Внизу праворуч крізь відкриту щілину вежі добре видно дзеркало телескопа "Кек I", а внизу зліва - будується вежу телескопа "Кек II".
РОЗРОБКА АПАРАТУРИ
Фотографія. В середині 19 ст. кілька ентузіастів почали використовувати фотографію для реєстрації зображень, які спостерігаються в телескоп. З підвищенням чутливості емульсій скляні фотопластинки стали головним засобом реєстрації астрофізичних даних. Крім традиційних рукописних журналів спостережень в обсерваторіях з'явилися дорогоцінні "скляні бібліотеки". Фотопластинка здатна накопичувати слабке світло далеких об'єктів і фіксувати недоступні оку деталі. Із застосуванням фотографії в астрономії потрібні були телескопи нового типу, наприклад, камери широкого огляду, здатні реєструвати відразу великі області неба для створення Фотоатлас замість мальованих карт. У поєднанні в рефлекторами великого діаметра фотографія і спектрограф дозволили зайнятися вивченням слабких об'єктів. У 1920-х років за допомогою 100-дюймового телескопа обсерваторії Маунт-Вілсон Е. Хаббл (1889-1953) класифікував слабкі туманності і довів, що багато хто з них є гігантськими галактиками, подібними до Чумацького Шляху. Крім того, Хаббл відкрив, що галактики стрімко розлітаються одна від одної. Це повністю змінило уявлення астрономів про будову і еволюцію Всесвіту, але лише кілька обсерваторій, які мали потужні телескопи для спостереження слабких далеких галактик, були в змозі займатися такими дослідженнями.
Див. також
КОСМОЛОГІЯ;
ГАЛАКТИКИ;
Хаббл Едвін Пауелл;
Туманність.
Спектроскопія. Виникла майже одночасно з фотографією, спектроскопія дозволила астрономам з аналізу світла зірок визначати їх хімічний склад, а по доплеровскому зміщення ліній у спектрах вивчати рух зірок і галактик. Розвиток фізики на початку 20 ст. допомогло розшифрувати спектрограми. Вперше з'явилася можливість вивчити склад недоступних небесних тіл. Це завдання виявилася під силу скромним університетським обсерваторіям, оскільки для отримання спектрів яскравих об'єктів не потрібен великий телескоп. Так, обсерваторія Гарвардського коледжу однією з перших зайнялася спектроскопией і зібрала величезну колекцію спектрів зірок. Її співробітники класифікували тисячі зоряних спектрів і створили базу для вивчення зоряної еволюції. Об'єднавши ці дані з квантовою фізикою, теоретики зрозуміли природу джерела зоряної енергії. У 20 ст. були створені детектори інфрачервоного випромінювання, що приходить від холодних зірок, з атмосфер і з поверхні планет. Візуальні спостереження як недостатньо чутливий і об'єктивний вимірювач блиску зірок були витіснені спочатку фотопластинкою, а потім електронними приладами (див. Також СПЕКТРОСКОПІЯ).
АСТРОНОМІЯ ПІСЛЯ ДРУГОЇ СВІТОВОЇ ВІЙНИ
Посилення державної підтримки. Після війни вченим стали доступні нові технології, які народилися в армійських лабораторіях: радіо- і радіолокаційна техніка, чутливі електронні приймачі світла, обчислювальні машини. Уряду промислово розвинених країн усвідомили важливість наукових досліджень для національної безпеки і стали виділяти чималі кошти на наукову роботу і освіту.
Національні обсерваторії США. На початку 1950-х років Національний науковий фонд США звернувся до астрономам дати пропозиції щодо загальнонаціональної обсерваторії, яка розташовувалася б в найкращому місці і була б доступна всім кваліфікованим вченим. До 1960-х років виникло дві групи організацій: Асоціація університетів для досліджень з астрономії (AURA), яка створила концепцію Національних оптікоастрономіческіх обсерваторій (NOAO) на 2100-метровій вершині Кітт-Пік поблизу Тусон (шт. Арізона), і Об'єднання університетів, яке розробило проект національної радіоастрономічної обсерваторії (NRAO) в долині Дір-Крік, недалеко від Грін-Бенк (шт. Зап. Віргінія).
НАЦІОНАЛЬНА ОБСЕРВАТОРІЯ США Кітті-ПІК поблизу Тусон (шт. Арізона). Серед її найбільших інструментів сонячний телескоп "Мак-Мас" (внизу), 4-м телескоп "Мейол" (вгорі праворуч) і 3,5-м телескоп WIYN об'єднаної обсерваторії Висконсинского, Індіанського і Єльського університетів і NOAO (крайній зліва).
До 1990 NOAO мала на Кітт-Пік 15 телескопів діаметром до 4 м. AURA також створила Міжамериканську обсерваторію в Сьєрра-Тололо (Чилійські Анди) на висоті 2200 м, де з 1967 вивчають південне небо. Крім Грін-Бенк, де встановлено найбільший радіотелескоп (діаметр 43 м) на екваторіальному монтуванні, NRAO має також 12-метровий телескоп міліметрового діапазону на Кітт-Пік і систему VLA (Very Large Array) з 27 радіотелескопів діаметрами по 25 м на пустельній рівнині Сан -Огастін поблизу Сокорро (шт. Нью-Мексико). Великої американської обсерваторією став Національний радіо- і іоносферний центр на о.Пуерто-Ріко. Його радіотелескоп з найбільшим в світі сферичним дзеркалом діаметром 305 м нерухомо лежить в природному поглибленні серед гір і використовується для радіо- і радіолокаційної астрономії.
Постійні співробітники національних обсерваторій стежать за справністю обладнання, розробляють нові прилади і проводять власні дослідницькі програми. Однак будь-який науковець може подати заявку на спостереження і, якщо вона схвалена комітетом координації наукових досліджень, отримати час для роботи на телескопі. Це дозволяє вченим з небагатьох установ використовувати найдосконаліше обладнання.
Спостереження південного неба. Значна частина південного неба не видно з більшості обсерваторій Європи і США, хоча саме південне небо вважають особливо цінним для астрономії, оскільки воно містить центр Чумацького Шляху і багато важливих галактик, включаючи Магелланові Хмари - дві невеликі сусідні з нами галактики. Перші карти південного неба склали англійський астроном Е. Галлей, який працював з 1676 по +1678 на острові Св. Олени, і французький астроном Н.Лакайль, який працював з 1751 по тисяча сімсот п'ятьдесят три на півдні Африки. У 1820 Британське бюро довгот заснувало на мисі Доброї Надії Королівську обсерваторію, спочатку оснастивши її лише телескопом для такою швидкістю, а потім - повним набором інструментів для різноманітних програм. У 1869 в Мельбурні (Австралія) був встановлений 122-см рефлектор; пізніше його перевезли в Маунт-Стромло, де після 1 905 стала рости астрофізична обсерваторія. В кінці 20 ст., Коли умови для спостережень на старих обсерваторіях Північної півкулі стали погіршуватися через сильну урбанізації, європейські країни почали активно будувати обсерваторії з великими телескопами в Чилі, Австралії, Центральної Азії, на Канарських і Гавайських островах.
Обсерваторії над Землею. Астрономи приступили до використання висотних аеростатів в якості спостережних платформ ще в 1930-і роки і продовжують такі дослідження до сих пір. У 1950-х роках прилади встановлювалися на висотних літаках, які стали літаючими обсерваторіями. Позаатмосферні спостереження почалися в 1946, коли вчені США на трофейних німецьких ракетах "Фау-2" підняли в стратосферу детектори для спостереження ультрафіолетового випромінювання Сонця. Перший штучний супутник був запущений в СРСР 4 жовтня 1957 а вже в 1958 радянська станція "Луна-3" сфотографувала зворотний бік Місяця. Потім стали здійснюватися польоти до планет і з'явилися спеціалізовані астрономічні супутники для спостереження Сонця і зірок. В останні роки на навколоземних і інших орбітах постійно працює кілька астрономічних супутників, що вивчають небо у всіх діапазонах спектру.
Робота на обсерваторії. У колишні часи життя і діяльність астронома повністю залежали від можливостей його обсерваторії, оскільки зв'язок і переїзди були повільними і складними. На початку 20 ст. Хейл створював обсерваторію Маунт-Вілсон як центр сонячної і зоряної астрофізики, здатний вести не тільки телескопічні і спектральні спостереження, а й необхідні лабораторні дослідження. Він прагнув, щоб на горі Вілсон було все, що необхідно для життя і роботи, точно так, як Тихо робив це на острові Вен. До сих пір деякі великі обсерваторії на гірських вершинах є замкнуті спільноти вчених і інженерів, які живуть в гуртожитку і працюють ночами за своїми програмами. Але поступово цей стиль змінюється. У пошуках найбільш сприятливих місць для спостереження обсерваторії розташовують у віддалених районах, де важко жити постійно. Люди, що приїжджають вчені залишаються на обсерваторії від декількох днів до декількох місяців, щоб провести конкретні спостереження. Можливості сучасно електроніки дозволяють вести дистанційні спостереження, взагалі не відвідуючи обсерваторію, або будувати в важкодоступних місцях повністю автоматичні телескопи, самостійно працюють за наміченою програмою. Певну специфіку мають спостереження за допомогою космічних телескопів. Спочатку багато астрономів, які звикли самостійно працювати з інструментом, відчували себе незатишно в рамках космічної астрономії, відокремлені від телескопа не тільки простором, але і безліччю інженерів і складних інструкцій. Однак в 1980-х роках на багатьох наземних обсерваторіях управління телескопом перенесли з простих пультів, розташованих безпосередньо біля телескопа, в спеціальне приміщення, начинений комп'ютерами і часом знаходиться в окремій будівлі. Замість того щоб наводити на об'єкт головний телескоп, дивлячись в укріплений на ньому невеликий телескоп-шукач і натискаючи кнопки на невеликому ручному пульті, астроном тепер сидить перед екраном телегіда та маніпулює джойстиком. Часто астроном просто відправляє через Інтернет в обсерваторію детальну програму спостережень і, коли вони проведені, отримує результати прямо в свій комп'ютер. Тому стиль роботи з наземними і космічними телескопами стає все більш схожим.
СУЧАСНІ НАЗЕМНІ ОБСЕРВАТОРІЇ
Оптичні обсерваторії. Місце для будівництва оптичної обсерваторії зазвичай вибирають далеко від міст з їх яскравим нічним освітленням і смогом. Зазвичай це вершина гори, де тонше шар атмосфери, крізь який доводиться вести спостереження. Бажано, щоб повітря було сухим і чистим, а вітер не особливо сильним. В ідеалі обсерваторії повинні бути рівномірно розподілені по поверхні Землі, щоб в будь-який момент можна було спостерігати об'єкти північного і південного неба. Однак історично склалося так, що більшість обсерваторій розташоване в Європі і Північній Америці, тому небо Північної півкулі вивчено краще. В останні десятиліття почали споруджувати великі обсерваторії в Південній півкулі і поблизу екватора, звідки можна спостерігати як північне, так і південне небо. Древній вулкан Мауна-Кеа на о. Гаваї висотою понад 4 км вважається найкращим місцем у світі для астрономічних спостережень. У 1990-х роках там влаштувалися десятки телескопів різних країн.
Вежа. Телескопи - дуже чутливі прилади. Для захисту від негоди і перепадів температури їх поміщають в спеціальні будівлі - астрономічні башти. Невеликі вежі мають прямокутну форму з плоскою розсувних дахом. Вежі великих телескопів зазвичай роблять круглими з напівсферичним обертовим куполом, в якому для спостережень відкривається вузька щілина. Такий купол добре захищає телескоп від вітру під час роботи. Це важливо, оскільки вітер розгойдує телескоп і викликає тремтіння зображення. Вібрація грунту і будівлі вежі також негативно впливає на якість зображень. Тому телескоп монтують на окремому фундаменті, не пов'язаному з фундаментом вежі. Усередині башти або поблизу неї монтують систему вентиляції подкупольного простору і установку для вакуумного напилення на дзеркало телескопа відображає алюмінієвого шару, тьмяніють з часом.
Монтування. Для наведення на світило телескоп повинен обертатися навколо однієї або двох осей. До першого типу відносяться меридіанний коло і пасажний інструмент - невеликі телескопи, що повертаються навколо горизонтальної осі в площині небесного меридіана. Рухаючись зі сходу на захід, кожне світило двічі на добу перетинає цю площину. За допомогою пасажного інструменту визначають моменти проходження зірок через меридіан і таким чином уточнюють швидкість обертання Землі; це необхідно для служби точного часу. Меридіанний коло дозволяє вимірювати не тільки моменти, але і місце перетину зіркою меридіана; це потрібно для створення точних карт зоряного неба. В сучасних телескопах безпосереднє візуальне спостереження практично не застосовується. В основному їх використовують для фотографування небесних об'єктів або для реєстрації їх світла електронними детекторами; при цьому експозиція іноді досягає декількох годин. Весь цей час телескоп повинен бути точно націлений на об'єкт. Тому за допомогою годинникового механізму він з постійною швидкістю повертається навколо годинникової осі (паралельної осі обертання Землі) зі сходу на захід слідом за світилом, компенсуючи цим обертання Землі із заходу на схід. Друга вісь, перпендикулярна годинний, називається віссю відмін; вона служить для наведення телескопа в напрямку північ-південь. Таку конструкцію називають екваторіальній монтуванням і використовують майже для всіх телескопів, за винятком найбільших, для яких більш компактною і дешевої виявилася альт-азимутальна монтування. На ній телескоп стежить за світилом, повертаючись одночасно зі змінною швидкістю навколо двох осей - вертикальної і горизонтальної. Це значно ускладнює роботу годинникового механізму, вимагаючи комп'ютерного контролю.
Телескоп-рефрактор має лінзовий об'єктив. Оскільки промені різного кольору переломлюються в склі по різному, лінзовий об'єктив розраховують так, щоб він давав у фокусі чітке зображення в променях якогось одного кольору. Старі Рефрактори створювалися для візуальних спостережень і тому давали чітке зображення в жовтих променях. З появою фотографії стали будувати фотографічні телескопи - астрографи, що дають чітке зображення в блакитних променях, до яких чутлива фотоемульсія. Пізніше з'явилися емульсії, чутливі до жовтого, червоного і навіть інфрачервоного світла. Їх можна використовувати для фотографування на візуальних рефракторах. Розмір зображення залежить від фокусної відстані об'єктива. У 102-см Йерського рефрактора фокусна відстань становить 19 м, тому діаметр місячного диска в його фокусі близько 17 см. Розмір фотопластинок у цього телескопа 20ґ25 см; повний Місяць легко вміщається на них. Астрономи використовують скляні фотопластинки через їх високої жорсткості: навіть через 100 років зберігання вони не деформуються і дозволяють вимірювати відносне положення зіркових зображень з точністю до 3 мкм, що для великих рефракторов, подібних Йерського, відповідає на небі дузі в 0,03 ".
Телескоп-рефлектор в якості об'єктива має увігнуте дзеркало. Його перевага перед рефрактором полягає в тому, що промені будь-якого кольору відбиваються від дзеркала однаково, забезпечуючи чіткість зображення. До того ж дзеркальний об'єктив можна зробити набагато більший лінзового, оскільки скляна заготовка для дзеркала може не бути прозорою всередині; від деформації під власною вагою її можна вберегти, помістивши в спеціальну оправу, яка підтримує дзеркало знизу. Чим більше діаметр об'єктиву, тим більше світла збирає телескоп і слабші і далекі об'єкти здатний "побачити". Довгі роки найбільшими в світі були 6-м рефлектор БТА (Росія) і 5-м рефлектор Паломарской обсерваторії (США). Але зараз в обсерваторії Мауна-Кеа на о.Гавайі працюють два телескопа з 10-метровими складовими дзеркалами і будується кілька телескопів з монолітними дзеркалами діаметром 8-9 м. Таблиця 1.
НАЙБІЛЬШІ ТЕЛЕСКОПИ СВІТУ
___
__Діаметр ______ Обсерваторія ______ Місце і рік об`єкти-ва (м) ________________ споруди / демонтажу
рефлектор
10,0 Мауна-Кеа Гаваї (США) тисяча дев'ятсот дев'яносто шість 10,0 Мауна-Кеа Гаваї (США) 1993 9,2 Мак-Дональд Техас (США) тисяча дев'ятсот дев'яносто сім 8,3 Національна Японії Гаваї (США) тисячі дев'ятсот дев'яносто дев'ять 8,2 Європейська південна гора Сьєрра -Паранал (Чилі) +1998 8,2 Європейська південна гора Сьєрра-Паранал (Чилі) 1999 8,2 Європейська південна гора Сьєрра-Паранал (Чилі) 2000 8,1 Джеміні-Північ Гаваї (США) 1999 6,5 університету Арізони гора Хопкінс (шт. Арізона) тисяча дев'ятсот дев'яносто дев'ять 6,0 Спеціальна астрофізі- чна АН Росії стан. Зеленчукская (Росія) 1976 5,0 Паломарськая гора Паломар (Каліфорнія) 1949 1,8 * 6 \u003d 4,5 університету Арізони гора Хопкінс (шт. Арізона) 1979/1998 4,2 Рока де лос Мучачос Канарські о-ва (Іспанія) тисяча дев'ятсот вісімдесят-шість 4,0 Міжамериканська Сьєрра-Тололо (Чилі) 1975 3,9 Англо-австралійська Сайдинг-Спрінг (Австралія) 1975 3,8 Кітт-Пік Національна Тусон (шт. Арізона) 1 974 3,8 Мауна-Кеа (ІК) Гаваї ( США) 1979 3,6 Європейська південна Ла-Силья (Чилі) 1976 3,6 Мауна-Кеа Гаваї (США) 1979 3,5 Рока де лос Мучачос Канарські о-ва (Іспанія) 1989 3,5 Міжуніверситетська Сакраменто-Пік (шт . Нью Мексико) 1 991 3,5 Німецько-іспанська Калар-Альто (Іспанія) 1983
рефракторах
1,02 Йерського Вільямс-Бей (шт. Вісконсін) одна тисячі вісімсот дев'яносто сім 0,91 Лікская гора Гамільтон (шт. Каліфорнія) 1 888 0,83 Паризька Медон (Франція) тисяча вісімсот дев'яносто три 0,81 Потсдамська Потсдам (Німеччина) тисячу вісімсот дев'яносто дев'ять 0,76 Французька південна Ніцца ( Франція) 1880 0,76 Аллегейнская Піттсбург (шт. Пенсільванія) 1917 0,76 Пулковська Санкт-Петербург 1885/1941
КАМЕРИ ШМІДТА *
1,3-2,0 К.Шварцшільда \u200b\u200bТаутенбург (Німеччина) 1960 1,2-1,8 Паломарськая гора Паломар (шт. Каліфорнія) 1948 1,2-1,8 Англо-австралійська Сайдинг-Спрінг (Австралія) 1973 1, 1-1,5 Астрономічна Токіо (Японія) +1975 1,0-1,6 Європейська південна Чилі тисячі дев'ятсот сімдесят дві
СОНЯЧНІ
1,60 Кітт-Пік Національна Тусон (шт. Арізона) +1962 1,50 Сакраменто-Пік (В) * Санспот (шт. Нью-Мексико) тисяча дев'ятсот шістьдесят-дев'ять 1,00 Астрофізична Крим (Україна) +1975 0,90 Кітт-Пік (2 доп.) * Тусон (шт. Арізона) тисяча дев'ятсот шістьдесят-два 0,70 Кітт-Пік (В) * Тусон (шт. Арізона) 1975 0,70 Інститут фізики Сонця ФРН о. Тенеріфе (Іспанія); 1988 0,66 Мітак Токіо (Японія) 1920 0,64 Кембриджська Кембридж (Англія) 1820
Примітка: Для камер Шмідта вказані діаметр коректувальної пластинки та дзеркала; для сонячних телескопів: (В) - вакуумний; 2 доп. - два додаткових телескопа в загальному корпусі з 1,6-м телескопом.
Дзеркально-лінзовий камери. Недолік рефлекторів в тому, що вони дають чітке зображення лише поблизу центру поля зору. Це не заважає, якщо вивчають один об'єкт. Але патрульні роботи, наприклад, пошук нових астероїдів або комет, вимагають фотографування відразу великих майданчиків неба. Звичайний рефлектор для цього не годиться. Німецький оптик Б.Шмідт в 1932 створив комбінований телескоп, у якого недоліки головного дзеркала виправляються за допомогою розташованої перед ним тонкої лінзи складної форми - корекційної пластини. Камера Шмідта Паломарской обсерваторії отримує на фотопластинці 35ґ35 см зображення області неба 6ґ6 °. Інша конструкція ширококутної камери була створена Д.Д.Максутовим в 1941 в Росії. Вона простіше камери Шмідта, оскільки роль корекційної пластини в ній грає проста товста лінза - меніск.
Робота оптичних обсерваторій. Зараз більш ніж в 30 країнах світу функціонує понад 100 великих обсерваторій. Зазвичай кожна з них самостійно або в кооперації з іншими проводить кілька багаторічних програм спостережень. Астрометричні вимірювання. Великі національні обсерваторії - Морська обсерваторія США, Королівська Грінвічська в Великобританії (закрита в 1998), Пулковська в Росії і ін. - регулярно вимірюють положення зірок і планет на небі. Це дуже тонка робота; саме в ній досягається висока "астрономічна" точність вимірювань, на основі яких створюють каталоги положення і руху світил, необхідні для наземної і космічної навігації, для визначення просторового положення зірок, для уточнення законів руху планет. Наприклад, вимірюючи координати зірок з інтервалом в півроку, можна помітити, що деякі з них відчувають коливання, пов'язані з переміщенням Землі по орбіті (ефект паралакса). За величиною цього зміщення визначають відстань до зірок: чим менше зміщення, тим більше відстань. Із Землі астрономи можуть вимірювати зсув в 0,01 "(товщина сірники, розташованої за 40 км!), Що відповідає відстані в 100 парсеків.
Метеорний патруль. За допомогою декількох ширококутних камер, рознесених на велику відстань, безперервно фотографують нічне небо для визначення траєкторій метеорів і можливого місця падіння метеоритів. Вперше ці спостереження з двох станцій почали в Гарвардській обсерваторії (США) в 1936 і під керівництвом Ф.Уіппла регулярно проводили до 1951. У 1951-1977 така ж робота виконувалася в Ондржейовський обсерваторії (Чехія). З 1938 в СРСР фотографічні спостереження метеорів проводилися в Душанбе і Одесі. Спостереження метеорів дозволяють вивчати не тільки склад космічних порошинок, а й будова земної атмосфери на висотах 50-100 км, важкодоступних для прямого зондування. Найбільший розвиток метеорний патруль отримав у вигляді трьох "болідной мереж" - в США, Канаді і Європі. Наприклад, прерійних мережу Смітсонівської обсерваторії (США) для фотографування яскравих метеорів - болідів - використовувала 2,5-см автоматичні камери на 16 станціях, розміщених на відстані 260 км навколо Лінкольна (шт. Небраска). З 1963 розвивалася Чеська болідной мережу, яка перетворилася пізніше в Європейську мережу з 43 станцій на територіях Чехії, Словаччини, Німеччини, Бельгії, Нідерландів, Австрії та Швейцарії. Нині це єдина діюча болідной мережу. Її станції оснащені камерами типу "риб'яче око", що дозволяють фотографувати відразу всю півсферу неба. За допомогою болідной мереж кілька разів вдалося знайти випали на землю метеорити і відновити їх орбіту до зіткнення із Землею.
Спостереження Сонця. Багато обсерваторії регулярно фотографують Сонце. Кількість темних плям на його поверхні служить індикатором активності, яка періодично збільшується в середньому кожні 11 років, приводячи до порушення радіозв'язку, посилення полярних сяйв і іншим змінам в атмосфері Землі. Найважливіший прилад для вивчення Сонця - спектрограф. Пропускаючи сонячне світло через вузьку щілину в фокусі телескопа і потім розкладаючи його в спектр за допомогою призми або дифракційних грат, можна дізнатися хімічний склад сонячної атмосфери, швидкість руху в ній газу, його температуру і магнітне поле. За допомогою спектрогеліографа можна отримати фотографії Сонця в лінії випромінювання одного елемента, наприклад, водню або кальцію. На них чітко видно протуберанці - величезні хмари газу, що злітають над поверхнею Сонця. Великий інтерес представляє гаряча розріджена область сонячної атмосфери - корона, яка зазвичай видно лише в моменти повних сонячних затемнень. Однак на деяких високогірних обсерваторіях створені спеціальні телескопи - Внезатменний коронографи, в яких маленька заслонка ( "штучна Місяць") закриває яскравий диск Сонця, дозволяючи спостерігати його корону в будь-який час. Такі спостереження проводять на о.Капрі (Італія), в обсерваторія Сакраменто-Пік (шт. Нью-Мексико, США), Пік-дю-Міді (французькі Піренеї) та інших.
Спостереження Місяця і планет. Поверхня планет, супутників, астероїдів і комет вивчають за допомогою спектрографів і поляриметрів, визначаючи хімічний склад атмосфери і особливості твердої поверхні. Дуже активні в цих спостереженнях обсерваторія Ловелла (шт. Арізона), Медонском і Пік-дю-Міді (Франція), Кримська (Україна). Хоча в останні роки багато чудових результатів отримано за допомогою космічних апаратів, наземні спостереження не втратили своєї актуальності і щорічно приносять нові відкриття.
Спостереження зірок. Вимірюючи інтенсивність ліній в спектрі зірки, астрономи визначають вміст хімічних елементів і температуру газу в її атмосфері. Відповідно до положення ліній на основі ефекту Доплера визначають швидкість руху зірки як цілого, а за формою профілю ліній - швидкість газових потоків в атмосфері зірки і швидкість її обертання навколо осі. Часто в спектрах зірок видно лінії розрідженого міжзоряного речовини, що знаходиться між зіркою і земним спостерігачем. Систематично спостерігаючи спектр однієї зірки, можна вивчити коливання її поверхні, встановити наявність у неї супутників і потоків речовини, іноді перетікають з однієї зірки на іншу. За допомогою спектрографа, поміщеного в фокусі телескопа, за десятки хвилин експозиції можна отримати детальний спектр лише однієї зірки. Для масового вивчення спектрів зірок перед об'єктивом ширококутної (Шмідтовське або максутовской) камери поміщають велику призму. При цьому на фотопластинці виходить ділянку неба, де кожне зображення зірки представлено її спектром, якість якого невисоко, але досить для масового вивчення зірок. Такі спостереження багато років проводяться в обсерваторії Мічиганського університету (США) і в Абастуманській обсерваторії (Грузія). Нещодавно створені оптоволоконні спектрографи: у фокусі телескопа розміщують світлопроводи; кожен з них одним кінцем встановлюють на зображення зірки, а іншим - на щілину спектрографа. Так за одну експозицію можна отримати детальні спектри сотень зірок. Пропускаючи світло зірки через різні світлофільтри і вимірюючи його яскравість, можна визначити колір зірки, який вказує на температуру її поверхні (чим блакитніше, тим гаряче) і кількість міжзоряного пилу, що лежить між зіркою і спостерігачем (чим більше пилу, тим червоно зірка). Багато зірок періодично або хаотично змінюють свою яскравість - їх називають змінними. Зміни яскравості, пов'язані з коливаннями поверхні зірки або з взаємними затемненнями компонентів подвійних систем, багато говорять про внутрішню будову зірок. Досліджуючи змінні зірки, важливо мати тривалі і щільні ряди спостережень. Тому астрономи часто залучають до цієї роботи любителів: навіть окомірні оцінки яскравості зірок в бінокль або невеликий телескоп мають наукову цінність. Любителі астрономії часто об'єднуються в клуби для спільних спостережень. Крім вивчення змінних зірок, вони нерідко відкривають комети і спалаху нових зірок, ніж також вносять помітний внесок в астрономію. Слабкі зірки вивчають тільки за допомогою великих телескопів з фотометрами. Наприклад, телескоп діаметром 1 м збирає світла в 25 000 разів більше, ніж зіницю ока. Використання фотопластинки при тривалій експозиції підвищує чутливість системи ще в тисячі разів. Сучасні фотометри з електронними приймачами світла, такими, як фотоелектронний помножувач, електронно-оптичний перетворювач або напівпровідникова ПЗС-матриця, в десятки разів чутливіші фотопластинок і дозволяють безпосередньо записувати результати вимірювання в пам'ять комп'ютера.
Спостереження слабких об'єктів. Спостереження далеких зірок і галактик проводять за допомогою найбільших телескопів діаметром від 4 до 10 м. Провідна роль в цьому належить обсерваторіям Мауна-Кеа (Гаваї), Паломарськая (Каліфорнія), Ла-Силья і Сьєрра-Тололо (Чилі), Спеціальна астрофізична (Росія ). Для масового вивчення слабких об'єктів використовуються великі камери Шмідта на обсерваторіях Тонантцінтла (Мексика), Маунт-Стромло (Австралія), Блумфонтейн (Ю. Африка), Бюракан (Вірменія). Ці спостереження дозволяють найбільш глибоко проникати у Всесвіт і вивчати її структуру та походження.
Програми спільних спостережень. Багато програм спостережень здійснюються спільно кількома обсерваторіями, взаємодія яких підтримується Міжнародним астрономічним союзом (МАС). Він об'єднує близько 8 тис. Астрономів всього світу, має 50 комісій за різними напрямками науки, 1 раз в три роки збирає великі Асамблеї і щорічно організовує кілька великих симпозіумів і колоквіумів. Кожна комісія МАС координує спостереження об'єктів певного класу: планет, комет, змінних зірок, і т.п. МАС координує роботу багатьох обсерваторій зі складання зоряних карт, атласів і каталогів. У Смітсонівської астрофізичної обсерваторії (США) діють Центральне бюро астрономічних телеграм, яке швидко оповіщає всіх астрономів про несподівані події - спалахах нових і наднових зірок, відкритті нових комет і ін.
радиообсерватории
Розвиток техніки радіозв'язку в 1930-1940-і роки дозволило почати радионаблюдения космічних тіл. Це нове "вікно" у Всесвіт принесло безліч дивовижних відкриттів. З усього спектра електромагнітного випромінювання тільки оптичні і радіохвилі проходять крізь атмосферу до поверхні Землі. При цьому "радиоокно" набагато ширше оптичного: воно тягнеться від хвиль міліметрової довжини до десятків метрів. Крім відомих в оптичній астрономії об'єктів - Сонця, планет і гарячих туманностей, - джерелами радіохвиль виявилися невідомі раніше об'єкти: холодні хмари міжзоряного газу, ядра галактик і вибухають зірки.
Типи радіотелескопів. Радіовипромінювання космічних об'єктів є дуже слабким. Щоб помітити його на тлі природних і штучних перешкод, необхідні цілеспрямовані антени, які беруть сигнал тільки з однієї точки на небі. Такі антени бувають двох типів. Для короткохвильового випромінювання їх роблять з металу у вигляді увігнутого параболічного дзеркала (як у оптичного телескопа), яке концентрує в фокусі падаюче на нього випромінювання. Такі рефлектори діаметром до 100 м - повноповороті - здатні дивитися в будь-яку частину неба (як оптичний телескоп). Більші антени виконують у вигляді параболічного циліндра, здатного повертатися тільки в площині меридіана (як оптичний меридіанний коло). Поворот навколо другої осі забезпечує обертання Землі. Найбільші Параболоїд роблять нерухомими, використовуючи природні улоговини в грунті. Вони можуть спостерігати лише обмежену область неба. Таблиця 2.
НАЙБІЛЬШІ радіотелескоп
________________________________________________
Найбільший __ Обсерваторія _____ Місце і рік _размер ____________________ споруди / демонтажу
антени (м)
________________________________________________
1000 1 Фізичного інституту ім.Лебедєва, РАН Серпухов (Росія) 1963 600 1 Спеціальна астрофізична АН Росії Сев.Кавказ (Росія) 1975 305 2 Іоносферних Аресібо Аресібо (Пуерто-Ріко) 1963 305 1 Медонском Медон (Франція) +1964 183 Іллінойсського університету Денвіль (шт. Іллінойс) 1 962 122 Каліфорнійського університету Хет-Крик (шт. Каліфорнія) 1960 110 1 Огайоского університету Делавер (шт. Огайо) 1962 107 Стенфордської радіолабораторії Стенфорд (шт. Каліфорнія) тисячі дев'ятсот п'ятьдесят дев'ять 100 Інституту ім. Макса Планка Бонн (Німеччина) 1971 76 Джодрелл-Бенк Маклсфілд (Англія) тисяча дев'ятсот п'ятьдесят сім ________________________________________________
Примітки:
1 антена з незаповненою апертурою;
2 нерухома антена. ________________________________________________
Антени для довгохвильового випромінювання монтують з великого числа простих металевих диполів, що розміщуються на площі в кілька квадратних кілометрів і з'єднуються між собою так, що прийняті ними сигнали підсилюють один одного тільки в тому випадку, якщо приходять з певного напряму. Чим більше розмір антени, тим вужчу область на небі вона оглядає, даючи при цьому більш чітку картину об'єкта. Прикладом такого інструменту може служити УТР-2 (Український Т-подібний радіотелескоп) харківського Інституту радіофізики і електроніки АН України. Довжина двох його плечей 1860 і 900 м; він є найдосконалішим у світі інструментом для дослідження декаметрового випромінювання в діапазоні 12-30 м. Принцип об'єднання декількох антен в систему використовується і для параболічних радіотелескопів: об'єднавши сигнали, прийняті від одного об'єкта декількома антенами, отримують як би один сигнал від еквівалентної за розміром однієї гігантської антени. Це істотно покращує якість отриманих радіозображень. Такі системи називають радіоінтерферометрів, оскільки сигнали від різних антен, складаючись, интерферируют між собою. Зображення від радіоінтерферометрів за якістю не гірше оптичних: найменші деталі мають розмір близько 1 ", а якщо об'єднати сигнали від антен, які перебувають на різних континентах, то розмір найменших деталей на зображенні об'єкта може бути зменшений ще в тисячі разів. Зібраний антеною сигнал детектується і посилюється спеціальним приймачем - радіометром, який зазвичай налаштований на одну фіксовану частоту або змінює налаштування у вузькій смузі частот. Для зменшення власних шумів радіометри часто охолоджують до дуже низької температури. Посилений сигнал записують на магнітофон або в комп'ютер. Потужність прийнятого сигналу зазвичай виражається в термінах "антеною температури ", як якщо б на місці антени перебувало абсолютно чорне тіло даної температури, що виділяє таку ж потужність. Вимірявши потужність сигналу на різних частотах, будують радіоспектр, форма якого дозволяє судити про механізм випромінювання і фізичну природу об'єкта. Радіоастрономічні спостереження можна проводити але чию і вдень, якщо не заважають перешкоди від промислових об'єктів: іскрять електромотори, широкомовні радіостанції, радари. З цієї причини радиообсерватории зазвичай влаштовують далеко від міст. Особливих вимог до якості атмосфери у радіоастрономів немає, але при спостереженні на хвилях коротше 3 см атмосфера стає перешкодою, тому короткохвильові антени за краще ставити високо в горах. Деякі радіотелескопи використовують як радари, посилаючи потужний сигнал і приймаючи відбитий від об'єкта імпульс. Це дозволяє точно визначати відстань до планет і астероїдів, вимірювати їх швидкість і навіть будувати карту поверхні. Саме так були отримані карти поверхні Венери, яка не видно в оптиці крізь її щільну атмосферу.
Див. також
радіоастрономії;
Астрономія радіолокації.
Радіоастрономічні спостереження. Залежно від параметрів антени та наявної апаратури кожна радиообсерватории спеціалізується на певному класі об'єктів спостереження. Сонце завдяки своїй близькості до Землі є потужним джерелом радіохвиль. Приходить з його атмосфери радіовипромінювання постійно реєструють - це дозволяє прогнозувати сонячну активність. У магнітосфері Юпітера і Сатурна відбуваються активні процеси, радіоімпульси від яких регулярно спостерігаються в обсерваторіях Флориди, Сантьяго і Єльського університету. Найбільші антени Англії, США і Росії використовуються для радіолокації планет. Чудовим відкриттям було виявлене в Лейденської обсерваторії (Нідерланди) випромінювання міжзоряного водню на хвилі 21 см. Потім по радіолінії в міжзоряному середовищі були знайдені десятки інших атомів і складних молекул, включаючи органічні. Особливо інтенсивно молекули випромінюють на міліметрових хвилях, для прийому яких створюються спеціальні параболічні антени з високоточної поверхнею. Спочатку в Кембриджської радиообсерватории (Англія), а потім і в інших з початку 1950-х років проводяться систематичні огляди всього неба для виявлення радіоджерел. Деякі з них збігаються з відомими оптичними об'єктами, але багато хто не має аналогів в інших діапазонах випромінювання і, мабуть, є дуже далекими об'єктами. На початку 1960-х років, виявивши співпадаючі з радіоджерелами слабкі зіркоподібні об'єкти, астрономи відкрили квазари - дуже далекі галактики з неймовірно активними ядрами. Час від часу на деяких радіотелескопах робляться спроби пошуку сигналів від позаземних цивілізацій. Першим проектом такого роду був проект Національної радіоастрономічної обсерваторії США в 1960 з пошуку сигналів від планет найближчих зірок. Як і всі наступні пошуки, він приніс негативний результат.
позаатмосферних АСТРОНОМІЯ
Оскільки атмосфера Землі не пропускає до поверхні планети рентгенівське, інфрачервоне, ультрафіолетове і деякі види радіовипромінювання, прилади для їх дослідження встановлюють на штучних супутниках Землі, космічних станціях або міжпланетних апаратах. Від цих приладів потрібні мала маса і висока надійність. Зазвичай запускають спеціалізовані астрономічні супутники для спостереження в певному діапазоні спектра. Навіть оптичні спостереження бажано проводити за межами атмосфери, яка істотно спотворює зображення об'єктів. На жаль, космічна техніка коштує дуже дорого, тому позаатмосферні обсерваторії створюють або найбагатші країни, або кілька країн в кооперації один з одним. Спочатку розробкою приладів для астрономічних супутників і аналізом отриманих даних займалися певні групи вчених. Але в міру зростання продуктивності космічних телескопів склалася система співпраці, аналогічна прийнятої в національних обсерваторіях. Наприклад, Космічний телескоп "Хаббл" (США) доступний кожному астроному світу: заявки на спостереження приймають і оцінюють, найбільш гідні з них здійснюють і результати передають вченому для аналізу. Цю діяльність організує Інститут космічного телескопа (Space Telescope Science Institute).
- (ново лат. Observatorium, від observare спостерігати). Будівля для фізичних і астрономічних спостережень. Словник іншомовних слів, які увійшли до складу російської мови. Чудінов А.Н., 1910. ОБСЕРВАТОРІЯ будівлю, що служить для астрономічних, ... ... Словник іншомовних слів російської мови
