Какую аппаратуру используют в обсерваториях кратко

Обновлено: 02.07.2024

Обсерватория — научное сооружение, стационарное место, организация с развитой инфраструктурой и оборудованное научными приборами, для постоянного наблюдения и слежения за различными объектами и явлениями на Земле и в Космосе.

Современные астрономические обсерватории обычно содержат один или несколько стационарно установленных телескопов, находящихся в строениях с вращающимся либо убирающимся куполом. Часто сами помещения для инструментов (телескопов), называют также обсерваториями.

Из истории обсерватории

Трудно даже назвать время появления первых обсерваторий. Конечно, это были примитивные сооружения, но все-таки в них велись наблюдения за небесными светилами. Самые древние обсерватории находятся в Ассирии, Вавилоне, Китае, Египте, Персии, Индии, Мексике, Перу и в других государствах. Древние жрецы по сути и были первыми астрономами, потому что они вели наблюдения за звездным небом.

Стоунхендж – обсерватория, созданная еще в каменном веке. Она находится недалеко от Лондона.

Это сооружение было одновременно и храмом, и местом для астрономических наблюдений — истолкование Стоунхенджа как грандиозной обсерватории каменного века принадлежит Дж. Хокинсу и Дж. Уайту. Предположения о том, что это древнейшая обсерватория, основаны на том, что ее каменные плиты установлены в определенном порядке. Общеизвестно, что Стоунхендж был священным местом друидов – представителей жреческой касты у древних кельтов. Друиды очень хорошо разбирались в астрономии, например, в строении и движении звёзд, размерах Земли и планет, различных астрономических явлениях. Считается, что они унаследовали знания от истинных строителей Стоунхенджа и, благодаря этому, обладали большой властью и влиянием.

На территории Армении найдена еще одна древнейшая обсерватория, построенная около 5 тыс. лет назад.
В XV веке в Самарканде великий астроном Улугбек построил выдающуюся для своего времени обсерваторию, в которой главным инструментом был огромный квадрант для измерения угловых расстояний звезд и других светил.

Обсерватория в Самарканде

Первой обсерваторией в современном смысле этого слова был знаменитый музей в Александрии, устроенный Птолемеем II Филадельфом. Аристилл, Тимохарис, Гиппарх, Аристарх, Эратосфен, Геминус, Птолемей и другие добились здесь небывалых результатов. Здесь впервые начали употреблять инструменты с разделёнными кругами. Аристарх установил медный круг в плоскости экватора и с его помощью наблюдал непосредственно времена прохождения Солнца через точки равноденствия. Гиппарх изобрёл астролябию (астрономический инструмент, основанный на принципе стереографической проекции) с двумя взаимно перпендикулярными кругами и диоптрами для наблюдений.

Птолемей ввёл квадранты и устанавливал их при помощи отвеса. Переход от полных кругов к квадрантам был, в сущности, шагом назад, но авторитет Птолемея удержал квадранты на обсерваториях до времён Рёмера, который доказал, что полными кругами, наблюдения производятся точнее; однако, квадранты были совершенно оставлены только в начале XIX века.

Первые обсерватории современного типа стали строиться в Европе после того, как был изобретен телескоп – в XVII веке. Первая большая государственная обсерватория – парижская. Она была построена в 1667 г. Наряду с квадрантами и другими инструментами древней астрономии здесь уже использовались большие телескопы-рефракторы. В 1675 г. открылась Гринвичская королевская обсерватория в Англии, в предместье Лондона.

Гринвичская Королевская обсерватория

Всего в мире работает более 500 обсерваторий.

Принцип размещения обсерваторий

Если вы когда-либо посещали оптическую обсерваторию, либо просто смотрели её фотографии, то могли заметить, что она всегда окрашена в ярко-белый цвет. Сделано это неспроста. В светлое время дня солнечные лучи заметно нагревают любые предметы и сооружения. В результате этого купол обсерватории так нагревается, что горячий воздух начинает активно струится с его поверхности.

Такой эффект легко заметить самому, понаблюдав в жаркий день за отдалёнными предметами. В знойный день горячий воздух устремляется вверх, и можно заметить, как изображение словно колышется. Это приводит к тому, что проводить астрономические наблюдения становится невозможно.

Чтобы минимизировать вредный эффект, на здание обсерватории наносится светоотражающее покрытие, плюс ко всему устанавливаются мощные системы охлаждения и вентиляции.

Крупнейшие астрономические обсерватории

Китайская астрономическая обсерватория или Небесный глаз

Крупнейшая на сегодняшний момент в мире астрономическая обсерватория располагается в отдалении на юго-западе Китая, что значительно осложнило ее строительство. Строительство началось в 2011 году. Стоимость строительства самого крупного радиотелескопа на нашей планете составила 180 млн долларов.

Инженерам и строителям пришлось годами жить в одном из горных ущелий вдали от цивилизации, где в первое время даже не было электричества. Именно это заброшенное место выбрали из 400 вариантов: природная долина в горах на высоте примерно 1000 м над уровнем моря идеально подходила по размеру и являлась естественной защитой от радиочастотных помех.

При этом, не стоит забывать о том, что работа с FAST не лишена проблем — так, основная проблема заключается в хранении невероятно большого количества данных, которые в ближайшие несколько лет соберет этот радиотелескоп.

Согласно Nature, FAST будет сканировать вдвое большую площадь, чем радиотелескоп обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико. Китайский радиотелескоп способен обнаружить даже самые слабые радиоволны, исходящие от небесных объектов, таких как пульсары и целые галактики. Также специалисты не исключают, что он может быть использован для обнаружения далеких миров, на которых может существовать жизнь.

Паранальская обсерватория или Очень Большой Телескоп (VLT )

Представляет собой систему из четырех основных антенн диаметром 8,2 метра и четырех вспомогательных по 1,8 м в диаметре, объединенных в астрономических интерферометр. Это чудо техники расположено в высокогорьях Анд на высоте более 2,5 км над уровнем моря в чилийской пустыне Атакама. Такое расположение телескопа дает большое преимущество: в этой местности можно наблюдать за безоблачным небом почти круглый год, а разреженная атмосфера позволяет избегать искажений, создаваемых движением воздушных масс. Поэтому обсерватория принимает сигнал в оптическом и среднем инфракрасном диапазонах, а обрабатывает полученный материал суперкомпьютер, способный выполнять до семнадцати квадриллионов операций в секунду.

Аресибо

Астрономическая обсерватория Аресибо расположена в Пуэрто Рико, в 15 км от Аресибо, на высоте 497 м над уровнем моря.

Здесь ведут исследования Корнельский университет и Национальный центр астрономии и ионосферы США. Диаметр тарелки радиотелескопа составляет 304,8 м, а глубина зеркала – 50,9 м. Поверхность рефлектора покрыта 38 778 алюминиевыми пластинами, каждая из которых имеет приблизительный размер 1х2 метра. Само зеркало расположено в естественном углублении, а подвижный облучатель подвешен на тросах к трем опорным фермам, положение которого и определяет, какой участок небосвода окажется в фокусе.

Интересно, что прозрачный для солнечных лучей рефлектор телескопа используется в качестве парника для выращивания сельскохозяйственных культур.

Радиотелескоп, установленный в Аресибо, — в настоящее время, крупнейший в мире (из использующих одну апертуру). Телескоп используется для исследований в области радиоастрономии, физики атмосферы и радиолокационных наблюдений объектов Солнечной системы.

Обсерватории Роке-де-лос-Мучачос или Большой Канарский телескоп

Расположена на пике потухшего вулкана Мучачос на высоте около 2400 метров выше уровня моря, на Канарском острове Пальма. Наряду с обсерваториями Гаваев и Чили, является одним из лучших мест на Земле с точки зрения астроклимата. Она расположена выше атмосферного слоя, для которого характерно интенсивное формирование облаков, что позволяет, практически всегда, вести наблюдения на чистом небосводе.

В 2007 году введен в строй Большой Канарский телескоп — оптический телескоп-рефлектор с самым крупным зеркалом в мире. Его первичное шестиугольное зеркало, с эквивалентным диаметром 10,4 метра, составлено из 36 шестиугольных сегментов, изготовленных из ситаллов Zerodur, производства компании Schott AG. Оснащён активной и адаптивной оптикой. Он видит объекты в миллиард раз более слабые, чем те, что видит невооружённый человеческий глаз.

Обсерватория Натски

Она расположен неподалеку от индийского города Пуна. Этот крупнейший из работающих в метровом диапазоне радиотелескопов состоит из тридцати антенн с 45-метровыми отражателями весом около 80 тонн каждый. 14 антенн расположены на площади в 1 квадратный километр, а остальные 16 образуют Y-образную конфигурацию протяженностью в 25 километров.

Математическая обработка информации по 435 возможным парам комбинаций расположения тарелок позволяет ученым утверждать, что эта система интерферометров эквивалентна по эффективности одной тарелке диаметром в 25 километров. Однако вычисление корреляций занимает несколько часов.

Обсерватория Кека

Расположенная на пике горы Мауна-Кеа (4145 метров над уровнем моря), на острове Гавайи, США. Телескопы обсерватории были крупнейшими в мире с 1993 по 2007 год, до введения в строй Большого канарского телескопа GTC (10,4 м).

Имеют возможность работать в режиме астрономического интерферометра, для увеличения разрешающей способности. Оснащены активной и адаптивной оптикой. Астроклимат обсерватории — один из лучших в мире.

Наибольшее количество экзопланет открыто именно в этой обсерватории с помощью спектрометра высокого разрешения

В обсерватории Кека находятся два зеркальных телескопа, эквивалентный диаметр шестиугольных первичных зеркал составляет 10 метров . Каждое зеркало составлено из 36 малых шестиугольных зеркал. Эти телескопы входят в число крупнейших в мире.

Специальная астрофизическая обсерватория РАН

В России самый крупный телескоп установлен в специальной астрофизической обсерватории в республике Карачаево-Черкессия на Северном Кавказе. Благодаря тому, что он смонтирован на высоте чуть более 2000 метров над уровнем моря достигается высокое качество получаемых изображений

Главное зеркало рефлектора составляет 6 метров в диаметре, в результате чего предельная звездная величина для этого инструмента составляет внушительную цифру в +25m! До 1993 года он оставался крупнейшим в мире, пока не была построена обсерватория Кека. На сегодня телескоп проходит глубокую модернизацию — основное зеркало демонтировано и отправлено на завод изготовитель для переполировки. Кроме этого, будет установлено новое электронное оборудование системы слежения и наведения.

История обсерваторий России

В целом в России насчитывается около 60 астрономических обсерваторий, многие из которых известны по всему миру.

Первый такой объект в отдельном помещении появился по инициативе архиепископа Афанасия в 1692 году. Оптический телескоп был установлен на колокольне в Холмогорах в Архангельской области.

В 1701 году соратник и сподвижник Петра I дипломат и ученый Яков Вилимович Брюс (Джеймс Дэниэль Брюс, 1670-1735) инициировал открытие обсерватории при Навигацкой школе на Сухаревой башне в Москве. Она имела большое практическое значение, тут имелись секстанты и квадранты. И именно тут впервые наблюдалось солнечное затмение 1706 года.

Первая официальная обсерватория появилась на Васильевском острове. Основана она была Петром I, но открылась уже при Екатерине I в 1725 году. Она сохранилась и сегодня, но уже как памятник архитектуры, под библиотекой Академии наук. И в свое время эта восьмиугольная башенка имела множество недостатков, в числе которых и расположение в черте города. Все ее оборудование было перевезено в Пулковскую обсерваторию, закладка которой состоялась в 1835 году, а открылась она в 1839-м.

Долгое время именно эта астрономическая обсерватория была ведущей в России, и сегодня она сохранила свои позиции.

Известные обсерватории России

Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория РАН (ГАО РАН)

Научная деятельность обсерватории охватывает практически все приоритетные направления фундаментальных исследований современной астрономии: небесная механика и звёздная динамика, астрометрия (геометрические и кинематические параметры Вселенной), Солнце и солнечно-земные связи, физика и эволюция звёзд, внегалактическая астрономия, аппаратура и методика астрономических наблюдений.

У обсерватории есть одна действующая наблюдательная станция — Кисловодская горная астрономическая станция, а также два телескопа, работающих на территории других астрономических обсерваторий.

5 июня 2018 года Президиум РАН постановил перенести в течение 5 лет астрономические наблюдения из Пулково на другие наблюдательные базы, расположенные в более благоприятных астроклиматических условиях.

Пущинская радиоастрономическая обсерватория АКЦ ФИАН

Одна из крупнейших в России. Она основана в 1956 году и сегодня является одной из наиболее хорошо оснащенных: радиотелескоп РТ-22, радиотелескопы меридианного типа с двумя антеннами ДКР-100 и БСА. Располагается в г. Пущино Московской области, ее координаты 54°49″ северной широты и 37°38″ восточной долготы.

Астрономическая обсерватория Казанского университета

В центре Казани в студенческом городке находится старинная обсерватория, основанная при кафедре астрономии в 1833 году. Это удивительное здание в стиле классицизма пользуется неизменной популярностью у гостей города.

Сегодня это региональный центр по обучению и использованию спутниковых систем навигации. Главные инструменты этой обсерватории: рефрактор Мерц, гелиометр Репсольда, труба Джорджа Доллона, экваториал и часы точного времени.

Байкальская астрофизическая обсерватория

Эта самая молодая обсерватория открыта в 1980 году. Она расположена в месте уникального микроастроклимата – локальные антициклоны и малые восходящие потоки воздуха с озера Байкал создают тут уникальные условия для наблюдений. Она принадлежит Институту Солнечно-Земной физики Российской академии наук и оснащена уникальной аппаратурой: большим солнечным вакуумным телескопом (самым большим на территории Евразии), телескопом полного диска Солнца, хромосферным телескопом, фотогелиографом.

Вопросы принятия принципиального решения по строительству обсерватории мы рассматривали ранее, как и подбор оптимального инструмента и выбор конструкции и модели купола обсерватории или иного укрытия. Полноценная обсерватория включает в свой состав достаточно большой состав электронных систем и оборудования. Именно это и является тематикой данной статьи.

Давайте перечислим основные системы современной обсерватории.

Энергоснабжение, основное и резервное.
Заземление и молниезащита.
Связь - доступ в Интернет, основной и резервный
Коммуникации в пределах обсерватории - внутрисетевое оборудование.
Контроль зависания компьютеров, система рестарта.
Мониторинг систем обсерватории.
Системы безопасности - сигнализации и видеонаблюдение.
Погодная станция.
All sky камера.
Управление куполом
Управление климатом
Управление монтировкой
Управление системами (крышками, вентиляторами, нагревателями, фокусерами и другим дополнительным оборудованием ) телескопа.
Управление основными и гидирующим приемниками изображения, а также светофильтрами.

Рассмотри каждую систему подробне.

Резервным источником может служить как система аккумуляторов и заряжающего их сетевого источника питания, так и небольшой электрогенератор с автоматизированным запуском. Важно не забыть правильную коммутацию электрогенератора, чтобы исключить подачу встречного не синфазного напряжения при восстановлении основного питания.

Тема достаточно емкая и многогранная, возможно позже посвятим ей еще одну статью.

Заземление и молниезащита. - важные составляющие сложной электроустановки, которой является современная обсерватория. Отсылаю Вас к разделу 1.7 ПУЭ, где сформулированы требования к указанным системам. Важно понимать, что заземление - это не ржавый штырь, забитый в огороде, и не провод прикрученный к водопроводной трубе. Предлагаю отнестись серьезно к указанным разделам, так как они определяют безопасность людей в обсерватории и сохранность оборудования. Молниезащита - отдельная от заземления система, рассчитываемая на работу с токами молнии и защищающая основное оборудование. Кроме молниеприемников имеет смысл использовать молниезащиту на длинных коммуникационных линиях в пределах объекта, а также использовать оптоволоконные линии для передачи данных, если Вы хотите еще снизить вероятность проблем из за молний. К сожалению, это решение приведет к росту стоимости оборудования и может быть рекомендовано для профессиональных обсерваторий.

Наличие канала дистанционного управления и контроля является в настоящее время непременным атрибутом современной обсерватории. Существенная часть наблюдений проводится дистанционно. И в таком случае не обойтись без надежных каналов связи. В зависимости от места расположения обсерватории и расстоянию до населенных территорий возможны следующие варианты.

отдельный выделенный канал связи по оптико-волоконному кабелю. Наилучший способ, обеспечивающий любую потребную скорость передачи данных. Подходит для профессиональных обсерваторий и густо заселенных территорий.
Радиорелейный канал связи. Неплохой вариант, обеспечивающий как правило достаточную скорость. Как правило, выше абонентская плата и ограничено расстояние до передающей вышки. Кроме того, требуется практически прямая видимость до передающей антенны, наличие холма - горы по пути передачи сигнала сильно его ослабит и сделает связь не возможной.Сильный дождь и туман могут ухудшать связь.
Спутниковый интернет. Часто обеспечивает неплохой сервис, но как правило цена услуги значительная, возможна зависимость от погодных условий, и не для всех местностей существует уверенное покрытие соответствующими спутниками.
3G модем - самое экономичное решение при нахождении в зоне уверенного приема оператора. В противном случае могут помочь эксперименты с использованием внешней антенны и по измерению уровня сигнала разных операторов сотовой связи.

В маленькой домашней обсерватории все системы могут быть подключены к одному компьютеру с помощью USB-хабов, однако в связи с большим числом оборудования, как правило компьютеров несколько, каждый из которых отвечает за определенные задачи. Кроме того, часто оборудование также имеет разные интерфейсы, и все чаще встречается оборудование с Ethernet портом. Следовательно, основная передача данных между устройствами обсерватории и подключение к внешнему миру происходит по протоколу Ethernet. Основным устройством, соединяющим компьютеры обсерватории и иное оборудование, например камеры видеонаблюдения является коммутатор. От коммутатора к каждому компьютеру системы должна быть проложена кабельная линия. Внутри помещения как правило используется кабель типа UTP 5e - обычная витая пара. Линии между зданиями, например между обсерваторией и стоящим рядом бытовым помещением, выбираются исходя из расстояния между ними, наличия электромагнитных помех и опасности повреждения молнией. В большинстве случаев при бюджетных решениях также могут применяться линии из витой пары, проложенные в защитных трубках в земле с применением на концах линии устройств грозозащиты. Профессиональные обсерватории используют оптические линии, даже если расстояние не велико, для повышение скорости и надежности системы. Коммутацию внешних линий - каналов связи и внутреннх сетей обсерватории осуществляет шлюз. Именно в настойках шлюза указываются логины и пароли операторов и другие сетевые параметры. В профессиональных обсерваториях всегда используют Межсетевые экраны (Firewall) для пресечения попыток несанкционированного доступа извне. Функции Firewall могут выполнять как шлюзы, так и быть представлены отдельным устройством или сервером с соответствующим программным обеспечением.

Мониторинг систем обсерватории - сервисная функция, не требующаяся каждый день. Используется при возникновении сбоев и периодическом контроле. Позволяет видеть проблемы потенциальные, не влияющие на работу прямо сейчас. Именно для этого, рекомендуется выбирать спецификации оборудования, позволяющие контролировать максимум параметров и предусматривающие протокол дистанционного контроля.

Системы безопасности обсерватории в принципе не представляют что то особенное, относительно других технических объектов. Имеет смысл, особенно при отсутствии постоянного персонала, знать что происходит задымление, открытие дверей и шторок купола, а также иметь возможность увидеть происходящее онлайн и в записи.

Погодные станции представлены в большом ассортименте. При выборе советую обратить внимание только на несколько аспектов.

Надежность. Станция покупается не на один год, поэтому не стоит приобретать самую дешевую, чтобы была, стоит изучить отзывы.
Возможность и удобство дистанционного контроля, подключение к сетям обсерватории.
Крайне удобная функция, измерение температуры неба в инфракрасном диапазоне. Фактически датчик ясного неба. Базируется на том факте, что чистое небо имеет очень низкую температуру в инфракрасном диапазоне, в отличие от облачности. Датчик работает очень точно и фактически может в отсутствие других датчиков и Олскай камеры использоваться для оценки возможности работы. Может быть как в составе погодной станции, так и отдельно.

AllSky камера - камера всего неба. Широкоугольная камера, делающая периодические снимки небесной сферы. Позволяет выбрать объект съемки при частичной облачности и оценить динамику. Отличаются качеством объектива и матрицы, наличием у удобством программного обеспечения, интерфейсом подключения в сеть обсерватории, диапазоном рабочих температур - наличием систем обеспечения температурного режима.

Управление куполом или иным укрытием телескопа - важная функция. Необходимо предусматривать не только передачу команды на открытие, закрытие, поворот на заданный угол и так далее. Необходимо контролировать выполнение этих команд и предотвращать аварийные ситуации, такие как соударение с инструментом, заклинивание в механизмах и тд. Эти задачи решает контроллер управления куполом. Этот контроллер также должен находиться в сети оборудования обсерватории и управляться соответствующим программным обеспечением.

Управление климатом в обсерватории - важная функция, если стоит задача получения изображений с высоким разрешение. То есть необходимо привести в единую с окружающим воздухом температуру и оптику телескопа и подкупольное пространство к моменту начала работы. Цель - обеспечение равномерного расчетного рельефа оптических элементов и отсутствие искажений термостабилизации, а также ухудшения качества изображений из за турбуленции воздуха внутри обсерватории. А это значит, что система должна автоматически управляться и иметь связь с погодной станцией и иметь элементы прогнозирования изменения условий.

Управление системами телескопа, монтировкой и приемниками изображения являются в настоящее время практически стандартными, управляются рядом широко известных программ, известным и широко используемым как любителями, так и профессионалами. Профессионалы часто дополнительно заказывают или пишут собственное ПО для оптимизации работы в условиях конкретной обсерватории и задачи.

Таким образом, электронные системы современной обсерватории с одной стороны, решают большой перечень задач и позволяют осуществлять дистанционное управление обсерваторией, с другой стороны, являются достаточно сложными и многочисленными, требующими некоторой квалификации в их подборе и настройке.

Астрономической обсерваторией называют научно-исследовательский центр, в котором на постоянной основе ведется наблюдение за космическими телами и явлениями. Ответом на вопрос, какова причина создания космических обсерваторий, является интерес человека к тому, что происходит за пределами нашей планеты. Такие сооружения создают на возвышенностях, чтобы получить неограниченный обзор.

В этой статье мы расскажем, как появились первые обсерватории, как они развивались, какими стали сейчас. Повышенный интерес вызывает оборудование обсерваторий, в них есть телескопы оптического типа и особые радиотелескопы, разное оборудования для анализа полученных данных: спектрографы, астрографы, астрофотометры. Все это позволяет науке узнавать о небесных телах больше, открывать ранее неизвестные объекты, делать выводы и создании мироздания и выстраивать сценарии будущего.

Сложно сказать, когда появились первые обсерватории. У древних людей не было таких технологий, как сейчас, но они проявляли интерес к космосу и стремились найти способ наблюдать за ним.

История развития

В древности постройки были конечно же крайне простыми и нефункциональными относительно современных. Древнейшие из обсерваторий найдены археологами и историками на землях Мексики, на территориях Вавилона и персии, Перу и Ассирии, Древних Китая и Египта, и многих других странах. За небом наблюдали жрецы, их можно считать первыми астрономами.

Стоунхендж

Одна из старинных обсерваторий известна и узнаваема во всем мире, это легендарный Стоунхендж, расположенный недалеко от Лондона. Его создали в каменном веке, сооружение было предназначено для проведения религиозных обрядов и наблюдения за небом, то есть сочетало в себе функции храма и обсерватории. Понять второе назначение человечество смогло не сразу. Исследователи обратили внимание, что огромные плоские камни расположены в определенной последовательности, и сделали такие выводы.

Стоунхендж являлся святыней друидов, это каста жрецов среди кельтских народов. Эти жрецы неплохо понимали астрономию, они имели представление о размерах нашей планеты и других, знали, как они устроены и как двигались, знали о разных космических явлениях. Откуда им это было известно — величайшая загадка человечества.

Согласно одной из гипотез, их обучили этому те, кто построили Стоунхендж, могущественные существа, возможно, внеземного происхождения.

Другая древнейшая обсерватория находится на территории Армении, ее создали около пяти тысяч лет назад. В Самарканде в 15 веке выдающийся астроном Улугбек создал не только обсерваторию, но и выдающееся для тех времен устройство — гигантский квадрант, измеряющий угловые расстояния космических объектов.

Люди делали это из любопытства и ради науки. Благодаря древним деятелем мы владеем большим количеством информации о космосе, но неизведанного по-прежнему остается больше, поэтому исследования космического пространства не прекращаются. Чтобы узнать об этом много нового, обратись к статье “Интересные факты об астрономии дальнего космоса”.

Первые современные сооружения

В современном виде первое сооружение появилось в Александрии, его создал Птолемей II Филадельф. Здесь трудились Аристарх, Геминус, Аристилл и много других известных деятелей науки. Именно здесь впервые начали применять инструменты с разделенными кругами. Аристарх начал пользоваться медным кругом, он установил его в плоскости экватора, чтобы видеть, как солнце проходит через точки равноденствия.

Первая астролябия — дело рук Гиппарха. Это инструмент, который работает на основе стереографической проекции, он состоит из двух кругов, расположенных перпендикулярно по отношению друг к другу, а также из диоптр. Птолемей придумал квадранты и начал устанавливать их с помощью отвеса. Перейти от цельных кругов к квадрантам по сути было шагом назад, но все прислушались к авторитету Птолемея. Квадранты использовали вплоть до времен Ремера, который точно доказал, что круги точнее. Их использовали до начала 19 столетия.

В Европе период строительства обсерваторий начался после того, как создали телескоп, это произошло в 17 веке. Первой была государственная парижская обсерватория, созданная в 1667 году. В ней работали как с квадрантами и другими древними приспособлениями, так и с большими телескопами-рефракторами. В 1975 году недалеко от Лондона начала работать Гринвичская королевская обсерватория. Сейчас в мире насчитывается более пятисот современных космических обсерваторий. Из них около 20 расположено на территории нашей страны.

Обсерватории в России и мире

Первая отечественная обсерватория начала работать в 1692 году в Архангельской области, она была частной. Затем в Петр Первый распорядился создать государственное учреждение, оно открылось в 1701 году в Москве при Навигацкой школе. В 1839 году заработала Пулковская обсерватория недалеко от Санкт-Петербурга, в ней было самое новейшее оборудование, что позволило получать самые точные данные. Ее назвали астрономической столицей мира. Сейчас она остается одной из самых технологичных в мире.

Другие крупные обсерватории: Гринвичская в Англии, Маунт-Паломар и Гарвард в США, Краковская в Польше, Потсдамская в Германии, Венская в Австрии, Бюраканская в Армении. Ученые из разных стран работают в содружестве, они делятся результатами своих работ, часто проводят совместные исследования, чтобы получить более точную информацию. Благодаря им мы постоянно узнаем о космосе больше. Интересные данные, добытые учеными, представлены в статье “Есть ли границы космоса и что находится за ними”.

Как устроены обсерватории?

Современные обсерватории представляют собой башни с телескопами в форме цилиндра или многогранника. В них работают оптические телескопы, их располагают в закрытых куполообразных сводах. Также используются радиотелескопы, они собирают световое излучение, обрабатывают его фотографическими или фотоэлектрическими методами, итогом анализа становится важная информация о космических телах.

Обычно такие заведения располагаются за пределами города. Место размещения предварительно оценивается, подходят горные плато с незначительной атмосферной турбулентностью. Такие условия подходят для изучения инфракрасного излучения, которое поглощается нижними слоями атмосферы. Крайне важно, чтобы в выбранном месте была низкая облачность, иначе она будет мешать наблюдениям.

Какие бывают?

Существуют обсерватории узкого назначения, например, для наблюдения за Солнцем или для сопровождения наблюдений, проводимых космонавтами. При наблюдении с поверхности Земли невозможно зарегистрировать лучи ультрафиолетового, инфракрасного, гамма и других видов космического происхождения. Для работы с ними телескопы начали запускать в космос, каждый из них представляет собой отдельную обсерваторию. Так ученые смогли шагнуть в эру изучение внеатмосферной астрономии, то есть преодолеть ограничения, накладываемые атмосферой.

Рассмотрим типы обсерваторий:

инфракрасные. Изучают данный спектр излучения в космосе, обрабатывают и передают данные земным ученым. Первый такой телескоп с остальным необходимым оборудованием устремился в космические дали в 1983 году, его создали специалисты из США и Европы в рамках проекта IRAS. Подобная аппаратура всегда присутствует на межпланетных станциях;
ультрафиолетовые. Озоновый слой нашей планеты поглощает ультрафиолетовое излучение нашего Солнца и других звезд, поэтому для их изучения тоже нужно вывести оборудование в космос;
рентгеновские. Позволяют исследователям узнать о мощных процессах, происходящих в космическом пространстве. Детекторы, которые фиксируют изменения, простые и легкие относительно других устройств. Их можно использовать в верхних слоях атмосферы Земли и в открытом космосе;
гамма-обсерватории. Использует методики, схожие с рентгеновскими, но у них есть особенность: они точнее представляют информацию о том, что происходит внутри атомных ядер, лучше анализируют преобразования элементарных частиц.

Какова причина создания космических обсерваторий, их совершенствования, внедрения новых методик? Это не просто научный интерес, есть практическое значение: понимая, что происходит в космосе, мы узнаем больше о своей планете.

Но есть и другие виды этих учреждений:

– геофизические — для исследования атмосферы, полярного сияния, магнитосферы Земли, свойств горных пород, состояния земной коры в сейсмоактивных регионах и других подобных вопросов и объектов;

– авроральные — для изучения полярного сияния;

– сейсмические — для постоянной и детальной регистрации всех колебаний земной коры и их изучения;

– метеорологические — для изучения погодных условий и выявления погодных закономерностей;

– обсерватории космических лучей и ряд других.

Где строят обсерватории?

Астрономические обсерватории

Астрономические — самый древний вид обсерваторий. Астрономами в древности были жрецы, они вели календарь, изучали перемещение Луны и Солнца по небосводу, занимались предсказаниями событий, судеб людей в зависимости от соположения небесных тел. Это были астрологи — люди, которых боялись даже самые свирепые правители.

Древние обсерватории располагались обычно в верхних комнатах башен. Инструментами служили прямая планка, оснащённая скользящим визиром.

Великим астрономом древности стал Птолемей, который собрал в Александрийской библиотеке огромное число астрономических свидетельств, записей, сформировал каталог положений и силы блеска для 1022 звёзд; изобрёл математическую теорию перемещения планет и составил таблицы движения — этими таблицами учёные пользовались более 1 000 лет!

В Средневековье обсерватории особенно активно строят на Востоке. Известна гигантская самаркандская обсерватория, где Улугбек — потомок легендарного Тимура-Тамерлана — вёл наблюдения за перемещением Солнца, описывая его с небывалой до того точностью. Обсерватория радиусом 40 м имела вид секстанта-траншеи с ориентацией на юг и отделкой мрамором.

В 1609 году появился первый телескоп — главный инструмент любой астрономической обсерватории. Создателем его стал Галилей. Это был телескоп-рефлектор: лучи в нём преломлялись, проходя сквозь ряд стеклянных линз.

Усовершенствовал телескоп Кеплер: в его приборе изображение было перевёрнутым, но более качественным. Эта особенность стала в итоге стандартной для телескопических приборов.

В XVII веке, с развитием мореплавания, начали появляться государственные обсерватории — парижская Королевская, Королевская Гринвичская, обсерватории в Польше, Дании, Швеции. Революционным последствием их строительства и деятельности стало введение стандарта времени: его теперь регламентировали световыми сигналами, а потом — с помощью телеграфа, радио.

В 1839 году была открыта Пулковская обсерватория (Санкт-Петербург), ставшая одной из самых известных в мире. Сегодня в России действует более 60 обсерваторий. Одна из самых больших в международном масштабе — Пущинская радиоастрономическая обсерватория, созданная в 1956 году.

В Звенигородской обсерватории (в 12 км от Звенигорода) работает единственная в мире камера ВАУ, способная осуществлять массовые наблюдения за геостанционными спутниками. В 2014 году МГУ открыл обсерваторию на горе Шаджатмаз (Карачаево-Черкессия), где установили самый большой для России современный телескоп, диаметр которого равен 2,5 м.

Лучшие современные зарубежные обсерватории

Мауна-кеа — находится на Большом гавайском острове, имеет самый большой на Земле арсенал высокоточного оборудования.

Обсерватория ORM (Канарские острова) — имеет оптический телескоп с наибольшей апертурой (способностью собирать свет).

Аресибо — находится в Пуэрто-Рико и владеет радиотелескопом (305 м) с одной из самых больших в мире апертур.

Обсерватория университета Токио (Атакама) — самая высокая на Земле, находится у вершины горы Серро-Чайнантор.

Читайте также: