بدأت الدراسات الفيزيائية الفلكية للأجرام السماوية بشكل جدي في القرن الثامن عشر ، عندما اخترع أخصائيو البصريات الهولنديون "الأنبوب المكبر". كان البروفيسور جاليليو جاليلي من جامعة بادوفا أول من قدر دور هذا الاختراع في علم الفلك. صنع بيده ثلاثة تلسكوبات بتكبير من 3 إلى 30 مرة. بالمناسبة ، أطلق بعد ذلك اسم "التلسكوبات" على الأنابيب المكبرة.
في خريف عام 1609 ، بدأ جاليليو عمليات الرصد التي تم وصفها لاحقًا في عمله الفلكي الشهير "Star Messenger". الانطباع الذي ظهر في الصورة لغاليليو كان غير عادي. كتب: "أنا بجانب نفسي مندهشًا ، لأنني تمكنت بالفعل من التأكد من أن القمر هو جسم مشابه للأرض". على سطح القمر ، رأى جاليليو الجبال والوديان. تبين أن كوكب الزهرة يشبه القمر الصغير ، وأثبت التغيير في أطواره دوران الزهرة حول الشمس. ظهر كوكب المشتري لجاليليو المذهول كقرص صغير تدور حوله النجوم الصغيرة - أقمارها الصناعية. وهكذا ، تبين أن كوكب المشتري بنظام أقماره يمثل تشابهًا منخفضًا للنظام الشمسي. في زحل ، لاحظ جاليليو بعض الزوائد الغريبة - آثار خاتمه الشهير. على سطح الشمس ، كانت البقع الداكنة مرئية بوضوح ، مما دحض تعاليم أرسطو حول "نقاء الجنة الذي لا يمكن انتهاكه". تبين أن المظهر المادي للأجرام السماوية المألوفة كان غير عادي.
أول ما يلفت انتباه أي شخص عند مراقبة السماء المرصعة بالنجوم هو الاختلاف في السطوع الظاهر للنجوم ، أو بشكل أدق في تألقها. يُفهم سطوع النجم على أنه الإضاءة التي يخلقها النجم على سطح الأرض. كلما ظهر النجم أكثر إشراقًا ، زاد التدفق الملحوظ لإشعاعه.
حتى في العصور القديمة ، كان علماء الفلك "يفرزون" النجوم حسب سطوعها الظاهري (السطوع الظاهري). كان يُطلق على ألمع النجوم نجوم من الدرجة الأولى ، والنجوم 2.5 (بتعبير أدق 2.512) مرة كانت تسمى النجوم من الدرجة الثانية ، وما إلى ذلك. أقل النجوم الساطعة المتاحة للعين المجردة هي النجوم ذات الحجم السادس. من السهل حساب أن النجوم التي قوتها 6 درجات أخف 100 مرة من النجوم ذات القدر الأول.
لا يميز مصطلح "المقدار" بالطبع حجم النجوم ، بل يميز فقط تدفق إشعاعاتها. كلما كان النجم خافتًا ، زاد حجمه.
في وقت لاحق ، من أجل توصيف أكثر دقة للنجوم ، كان من الضروري إدخال مقادير كسرية ، وخاصة بالنسبة للنجوم الساطعة - صفر وحتى المقادير السالبة.
في مجال رؤية تلسكوبه ، رأى جاليليو العديد من النجوم من القدرين السابع والثامن يتعذر الوصول إليها بالعين المجردة. تبين أن بعض "السدم 2" في السماء المرصعة بالنجوم تتكون من عدة نجوم. تبين أيضًا أن درب التبانة عبارة عن مجموعة كبيرة من النجوم الباهتة.
أي تلسكوب له عدسة وعينية. تجمع العدسة الأشعة من الضوء وتخلق صورة لها في بؤرتها. يتم عرض هذه الصورة من خلال عدسة مكبرة قوية تسمى العدسة العينية.
في تلسكوبات جاليليو ، كان الهدف عبارة عن عدسة متقاربة مستوية محدبة ، وكانت العدسة العينية متناثرة ، مقعرة مستوية. في تصميمهم البصري ، كانوا يشبهون المناظير المسرحية.
اقترح يوهانس كيبلر في عام 1611 مخططًا مختلفًا ، حيث كان الهدف والعينة عبارة عن عدسات ثنائية الوجه. أدى هذا إلى توسيع مجال الرؤية ، وبالتالي سرعان ما أصبح نظام التلسكوب Keplerian هو المسيطر. ميزة التلسكوبات ذات شقين: فهي تجمع ضوءًا أكثر بكثير من العين البشرية وتزيد من زاوية الرؤية التي يتم من خلالها ملاحظة الجسم.
كانت التلسكوبات الأولى غير كاملة للغاية. عدساتهم شوهت الصورة ، أي بعبارة أخرى خلقت انحرافات. أهمها الانحرافات الكروية واللونية. الأول هو أن حواف العدسات تكسر الضوء أكثر من أجزائها المركزية.لهذا السبب ، تتقارب الأشعة من العدسة في نقاط مختلفة (نقاط بؤرية) وتتضح الصورة غير واضحة وغير واضحة. يتم التعبير عن الانحراف اللوني بطريقة مختلفة: تنكسر الحزم ذات الألوان المختلفة بواسطة العدسات بشكل مختلف - معظمها بنفسجي ، ومعظمها أحمر ضعيف. ونتيجة لذلك ، لم تكن الصور في التلسكوبات الأولى ضبابية فحسب ، بل كانت أيضًا "قوس قزح" ملونة بألوان مختلفة.
كلما زاد الطول البؤري للعدسة (لنفس القطر) ، قل الانحراف. لذلك ، بنى أتباع جاليليو تلسكوبات طويلة البؤرة كانت ضخمة بشكل غير عادي ويصعب التحكم فيها. استمر هذا الوضع لما يقرب من قرن ونصف ، ووصل طول بعض تلسكوبات العدسات في تلك الأوقات إلى 40 مترًا ، وبمساعدة نظام معقد من الكتل ، تم تثبيتها على صواري عالية. وتركت عينية التلسكوب على الأرض. في بعض الأحيان كانوا يفعلون ذلك بدون أنبوب (أنبوب) على الإطلاق واستخدموا نظام "هواء" - تم تثبيت العدسة على سارية عالية ، وتم إمساك العدسة في أيديهم.
على الرغم من كل هذه الحيل ، أعطت تلسكوبات العدسة طويلة التركيز صورًا رديئة ، وكانت الحاجة إلى إعادة هيكلة جذرية لنظامها البصري وشيكة. بحلول منتصف القرن الثامن عشر. أصبحت التلسكوبات أحادية العدسة قديمة ، وتم العثور على حل في الأهداف متعددة العدسات والعدسات.
تخيل عدسة معقدة تتكون من عدسات ثنائية الوجه ومستوية مقعرة. إذا اخترنا انحناء أسطح العدسات ونوع نظارتها ، فإن الانحرافات في إحدى العدسات ستعوض الانحرافات "المعاكسة" للعدسة الأخرى ، والنتيجة هي عدسة لا تسبب أي تشوه. من الناحية النظرية ، تم إثبات هذا الاحتمال في وقت مبكر من عام 1695 من قبل أخصائي البصريات الإنجليزي ج. جريجوري ، وفي عام 1733 م وجد هول أنواعًا من النظارات لهدف معقد. بدأ خليفته جيه دولوند في عام 1758 بصنع عدسات "لونية" لا تعطي صور قوس قزح. بالطبع ، لم يكن هناك تعويض كامل فيها ، وعادة ما يترك أخصائيو البصريات هالة زرقاء حول الصورة ، والتي لا تتداخل مع الملاحظات.
توصل دولوند إلى تركيبة مكونة من 3 عدسات أعطت نتائج أفضل حتى من الأكرومات ثنائية العدسة. هكذا ظهرت "apochromats" ، مما يخلق صورًا بجودة ممتازة.
في بداية القرن التاسع عشر. بدأ عالم البصريات وعالم الفلك الألماني جي فراونهوفر في بناء أحجار أحادية اللون ، من حيث الحجم والجودة ، متفوقة على تلسكوبات دولوند. في عام 1839 ، قام طلابه Merz و Mahler بتصنيع منكسر رائع مقاس 15 بوصة (عدسة تلسكوب) لمرصد Pulkovo الجديد ، والذي ظل لمدة 8 سنوات الأكبر في العالم.
أصبحت العدسات أيضًا أكثر تعقيدًا. منذ القرن الثامن عشر. تصبح ثنائية العدسة وأحيانًا متعددة العدسات.
استمرت مكافحة الانحرافات في العاكسات طوال القرن التاسع عشر. وقد حقق طبيب العيون الأمريكي ألفان كلارك وأبناؤه نجاحًا خاصًا في هذا المجال. بأمر من الحكومة الروسية في عام 1885 ، صنع كلارك منكسر 30 بوصة لمرصد بولكوفو ، والذي ، للأسف ، فقد خلال الحرب الوطنية العظمى. تم تحقيق الرقم القياسي المطلق في مسابقة المنكسرين في عام 1897. على حساب المليونير يركس ، بنى ألفان كلارك وأولاده أداة عملاقة - منكسر مع عدسة موضوعية 102 سم (40 بوصة). لا يزال المنكسر 40 بوصة في مرصد يركس أعظم منكسر في العالم. لا أحد يجرؤ على بناء عدسات أكبر - فمصاعب صنعها هائلة ، وكفاءتها منخفضة: امتصاص العدسات السميكة يلغي فائدة زيادة الفتحة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الوزن الهائل للعدسات يتسبب في ثنيها ، مما يفسد الصورة. في بطولة التلسكوبات ، أخذت العواكس زمام المبادرة.
تم اقتراح فكرة التلسكوب أو العاكس لأول مرة خلال حياة جاليليو بواسطة N. Tsuki (1616) و M. Mersen (1638). بعد ذلك بقليل ، تم تطوير مخططات مماثلة للعاكسات نظريًا بواسطة D.Gregory (1663) و Cassegrain (1672). في عام 1664 ، صنع R. Hooke عاكسًا وفقًا لمخطط جريجوري ، لكن جودته كانت منخفضة جدًا لدرجة أنه لم يتم تنفيذ الملاحظات باستخدامه.
فقط في عام 1668بنى إسحاق نيوتن الشهير أول عاكس يعمل. كانت أداة بصرية صغيرة جدًا ، مرآة كروية مقعرة من البرونز يبلغ قطرها 2.5 سم فقط ، وكان طولها البؤري 6.5 سم ، وانعكست الأشعة من المرآة الرئيسية بواسطة مرآة صغيرة مسطحة في العدسة الجانبية. بعد ثلاث سنوات ، صنع نيوتن عاكسًا أكبر بقليل بقطر مرآة 3.4 سم وبطول بؤري 16 سم ، وبالتالي فإن الهدف في العاكس ليس عدسة ، بل مرآة.
في نظام غريغوري ، كانت المرآة الرئيسية بها ثقب في المركز ، حيث تم توجيه الأشعة المنعكسة من المرآة الإهليلجية المقعرة. إذا استبدلنا هذه المرآة الإهليلجية بأخرى زائدية ، نحصل على نظام Cassegrain.
تقارن العاكسات بشكل إيجابي مع المنكسرين من حيث عدم وجود انحراف لوني. إذا أعطيت المرآة الرئيسية شكلًا مكافئًا ، فستجمع كل الأشعة في بؤرة واحدة ، وبالتالي سيتم القضاء على الانحراف الكروي. صنع مرآة أسهل من صنع العدسة - ما عليك سوى طحن سطح واحد. هذه المزايا وغيرها ضمنت التقدم السريع للعاكسات.
في منتصف القرن الثامن عشر. نظم أخصائي البصريات الإنجليزي د. شورت مصنعًا لإنتاج عاكسات عالية الجودة ، يبلغ قطر مرآة أكبرها 55 سم ، وقام ببناء العديد من العاكسات وأحيانًا كبيرة جدًا في القرن الثامن عشر. مؤسس علم الفلك النجمي ويليام هيرشل ، الذي عمل معظم حياته في إنجلترا. كانت أكبر عاكساتها تحتوي على مرآة معدنية بقطر 122 سم ، ووزنها حوالي 10.000 نيوتن ، وتراجعت بشكل ملحوظ تحت وزنها ، مما تسبب في تدهور الصور. جعل نظام الكتل والحبال ، بمساعدة الأداة التي تم تشغيلها ، من الصعب العمل. ومع ذلك ، تمكن ويليام هيرشل من تحقيق العديد من الاكتشافات معه.
تم بناء عاكس أكبر بمرآة معدنية قطرها 2 متر في عام 1845 من قبل الأرستقراطي الأيرلندي ويليام بارسونز ، الذي حمل لقب اللورد روس. وظل "لوياثان" كما أطلق عليه معاصروه عاكس اللورد روس ، الأكبر حتى الربع الأول من هذا القرن.
في عام 1917 ، تم تركيب عاكس جديد 100 بوصة بمرآة زجاجية رئيسية قطرها 258 سم وأنبوب شبكي في مرصد ماونت ويلسون (الولايات المتحدة الأمريكية). ظل لفترة طويلة أكبر تلسكوب في العالم ، حتى تم تجاوزه أخيرًا ، بعد الحرب العالمية الثانية ، بعاكس يبلغ ارتفاعه خمسة أمتار من مرصد جبل بالومار. من الغريب أن هذا كان أول تلسكوب يتم فيه وضع مقصورة المراقب داخل أنبوب.
أدت الرغبة في تقليل جميع أنواع الانحرافات إلى الحد الأدنى في القرن العشرين. لإنشاء تلسكوبات مشتركة تستخدم كلاً من المرايا والعدسات. تم إنشاء أول أداة بصرية من هذا النوع في عام 1930 من قبل أخصائي بصريات ألماني ، إستوني حسب الأصل ، ب. شميدت. في تلسكوبه ، المرآة العاكسة الرئيسية لها سطح كروي ، لكن العدسة الرقيقة التصحيحية التي تصحح الانحراف ، الموضوعة في مركز انحناء المرآة الرئيسية ، لها شكل معقد للغاية. الميزة الرئيسية لتلسكوبات شميدت هي مجال الرؤية الضخم (حتى 25 درجة).
في عام 1941 ، اخترع طبيب العيون السوفيتي الشهير د. المرآة الرئيسية. نظرًا لأن أسطح المرآة والهلالة في تلسكوبات نظام Maksutov كروية ، فمن الأسهل بكثير صنع مثل هذه الأدوات من تلسكوبات شميت. تفسر هذه المزايا وغيرها الاستخدام الواسع لتلسكوبات Maksutov في الممارسة الفلكية.
في الوقت الحاضر ، أكبر تلسكوب في العالم هو عاكس ستة أمتار من المرصد الفيزيائي الفلكي الخاص التابع لأكاديمية العلوم.
يبلغ ارتفاع برج التلسكوب ستة أمتار 53 مترًا وقطره 44 مترًا.يصل وزن قبة الألمنيوم إلى 10000 كيلو نيوتن. الوزن الإجمالي للعاكس مع التركيب هو 8500 كيلو نيوتن ، والبعد البؤري 24 م ، مع كل هذه الأبعاد الفلكية ، توفر الأجهزة الخاصة أدق حركات التلسكوب في الارتفاع والسمت. يتم توجيه التلسكوب إلى الكائن باستخدام أجهزة الحوسبة الإلكترونية الموضوعة في لوحة تحكم خاصة. بشكل مثير للدهشة ، الخطأ في الاستهداف التلقائي لكائن لا يتجاوز جزء من الثانية القوسية. داخل التلسكوب ، على ارتفاع مبنى مكون من 15 طابقًا ، تم إصلاح كابينة المراقب.
يمكن لأكبر تلسكوب في العالم الوصول إلى نجوم بحجم 24 ، أي أنها أخف بملايين المرات من تلك التي فحصها جاليليو من خلال تلسكوباته.
على الرغم من وجود مشاريع لعاكسات 10 أمتار ، لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه. الحد النظري ، على ما يبدو ، يمكن اعتباره عاكس 25 مترا. ومع ذلك ، فإن الصعوبات في تصنيع التلسكوبات العملاقة كبيرة جدًا لدرجة أن مشاريع العاكسات متعددة المرآة تبدو أكثر واقعية ، حيث يتم استخدام العديد من المرايا الأصغر حجمًا بدلاً من مرآة عدسة عملاقة واحدة ، وتقريب الأشعة من النجم في تركيز واحد مشترك.
