Vynález ďalekohľadu a jeho história
Ľudská zvedavosť a túžba pozorovať vzdialené predmety viedli k vývoju ďalekohľadu, jedného z najvýznamnejších vynálezov v histórii astronómie a optiky. Tento článok podrobne skúma históriu vzniku ďalekohľadu, od prvých objavov až po súčasné moderné teleskopy.
Zvedavosť a prvé pokusy o zväčšenie obrazu
Ľudia odpradávna túžili vidieť vzdialené predmety detailnejšie. Už v staroveku a stredoveku používali hvezdári trubice bez šošoviek na pozorovanie oblohy. Obloha bola jasná a ich zrak nebol skazený pozeraním televízie. Túžba poznať vzdialené predmety ešte dokonalejšie viedla k vytvoreniu prvých zväčšovacích šošoviek.
Podľa nálezov vo vykopávkach v Ninive pri Jeruzaleme boli brúsené šošovky z krištáľu vyhotovené už v 7. storočí pred naším letopočtom. Arabský vedec Ibn al Haitham, známy ako Alhasen, napísal v 11. storočí základné dielo stredovekej optiky, ktoré sa v Európe objavilo pod názvom "Opticae Thesaurus". Popisuje v ňom zväčšovacie vlastnosti šošovky v podobe vybrúseného guľovitého vrchnáka. Alhazenovo pojednanie o vlastnostiach šošoviek ovplyvnilo vznik ďalekohľadu.
Prvá neurčitá zmienka o možnosti vytvorenia šošovkovitého ďalekohľadu sa nachádza v spise anglického vedca a františkánskeho mnícha Rogera Bacona okolo roku 1260. Podľa bádaní sa v Taliansku objavujú primitívne šošovkovité ďalekohľady už v 90-tych rokoch 16. storočia.
Oficiálny vynález ďalekohľadu v Holandsku
O oficiálne uznanie vynálezu prvého ďalekohľadu sa v Európe v Holandsku uchádzali hneď tri osoby: Lippershey, Metius a Jansen. Napokon bol priznaný Lippersheyovi. Jeho objavu však dopomohla náhoda. Holandský optik Jan Lippershey sa jedného dňa roku 1608 díval cez šošovku proti oknu. Potom vzal do rúk druhú šošovku a pozrel ňou na prvú. Zistil, že predmety pri pohľade cez dve šošovky sú oveľa bližšie k oku. Jan Lippershey preto zafixoval polohu šošoviek, osadil ich do trubice a 2. novembra roku 1608 oznámil svoj vynález.
Úžasná história ďalekohľadu
Galileo Galilei a jeho prínos k astronómii
Zhruba v tom istom čase sa taliansky fyzik, astronóm a mechanik Galileo Galilei dozvedel o tomto vynáleze a roku 1609 si ho zostrojil tiež. Galileiho prvý ďalekohľad z roku 1609 zväčšoval trikrát, no taliansky hvezdár ho ustavične zdokonaľoval a o rok (1610) už zväčšoval 23-krát.
Galileo Galilei sa narodil v Pise 15. februára 1564. Pochádzal zo starej váženej florentskej rodiny. Od otca pochytil vzťah k hudbe a literatúre. Gréčtinu a latinčinu si osvojil v kláštore Vallombros. Na žiadosť otca šiel študovať medicínu na univerzitu v Pise. Lekárstvo v tej podobe, ako sa vtedy vyučovalo, nebolo pre neho príťažlivé. Ostilio Ricci zasvätil mladého Galileiho do Euklidovej matematiky a Archimedových výpočtových aplikácií vo fyzike. Nový svet racionálnych dôkazov, presných vzorcov a logického myslenia mladého Galileiho očaroval. Spoznal: príroda je napísaná vo veľkej knihe, ktorú máme stále otvorenú pred sebou. Myslím tým vesmír. Tejto knihe porozumieme, ak si osvojíme jej jazyk a spoznáme litery, ktorými je napísaná.
Galilei zistil (1583), že čas kyvu kyvadla nezávisí od jeho hmotnosti a veľkosti rozkyvu, ale mení sa iba s dĺžkou kyvadla. Svoj vynález hydrostatických váh a stanovenie poučiek o určovaní ťažiska niektorých pevných telies opísal v roku 1586. Termoskop ako prototyp teplomera a stroj na zdvíhanie vody ho zamestnávali do roku 1593.
V roku 1610 uverejnil Galileo Galilei svoje astronomické objavy po latinsky v spise Sidereus nuntius - Hviezdny posol.
Galileove objavy pomocou ďalekohľadu
Galilei ním objavil mesiace pri planéte Jupiter, škvrny na Slnku i jeho rotáciu, vrchy na Mesiaci a potvrdil správnosť Kopernikovho heliocentrického systému. Noc na 7. januára 1610 bola priaznivá na pozorovanie oblohy. Galileo Galilei zamieril ďalekohľad na Jupiter. V jeho blízkosti zbadal štyri slabé hviezdičky. Nasledujúcu noc svoju polohu nápadne zmenili, ale predsa sa len držali v jednej čiare blízko ekliptiky: zrejme krúžili okolo Jupitera. Neskôr odhalil slnečné škvrny a objavil Venušine fázy. Svoje astronomické objavy uverejnil po latinsky v spise Sidereus nuncius - Hviezdny posol (1610).
Galileov ďalekohľad a jeho princíp
Objektívom na tomto type je spojená šošovková sústava a okulárom rozptylná sústava. Tento typ sa používa teraz len ako divadelný ďalekohľad. Objektívom na tomto type je spojená šošovková sústava a okulárom rozptylná sústava.
Vývoj ďalekohľadov po Galileovi
Keďže obraz v Galileovom ďalekohľade je menej svetlý a nie veľmi vyhovoval astronomickým účelom, v roku 1630 navrhol Johannes Kepler nový ďalekohľad. V tomto tzv. Keplerovom alebo hvezdárskom ďalekohľade je objektívom aj okulárom spojená šošovková sústava. Princíp zdokonaleného astronomického ďalekohľadu popísal r. 1610 J. Kepler a prvý raz ho vyrobil pravdepodobne r. 1613 Ch. Scheiner. Zväčšoval niekoľkodesaťnásobne, asi 50 až 60-krát, ale dával obraz obrátene. Pridaním tretej šošovky zostrojil kapucín A. M. Schyrl r. 1654 ďalekohľad dávajúci obraz priamy. Razil ním pomenovanie "Okulár" a "Objektív". Roku 1667 zaviedol A. Anzout do ďalekohľadu nitkový kríž, aby sa ním umožnilo presnejšie zameriavať sledované objekty.
Keplerov ďalekohľad
Keplerov ďalekohľad robí prevrátené obrazy, v astronómii to nevadí, ale na pozemské pozorovanie áno. Na vzpriamenie obrazu sa preto využíva ešte jedna spojená sústava medzi objektívom a okulárom, prípadne systém dvoch hranolov, ktorých bočné steny sú postavené k sebe kolmo. Zdvojeným Keplerovým ďalekohľadom je triéder. Keplerove ďalekohľady sa dnes používajú na špeciálne účely ako lovecké ďalekohľady, pozorovacie, zameriavacie, bývajú zabudované aj v rozličných prístrojoch - tu sa ich stupnica používa na odčítanie údajov.
Zrkadlové ďalekohľady
Ďalším vedcom, ktorý zdokonalil ďalekohľad, bol Isaac Newton. Použil nie len šošovky, ale aj sférické zrkadlá a zostrojil zrkadlové ďalekohľady, pri ktorých nedochádza ku skresľovaniu farieb. Isaac Newton zistil, že problémy šošovkových ďalekohľadov (alebo refraktorov) spočívajú v chromatickej chybe a navrhol využiť namiesto objektívu zrkadlo. Položil tak základ pre rozvoj zrkadlových ďalekohľadov. Princíp zrkadlového ďalekohľadu zhruba podal Angličan L. Digges vo svojom spise vydanom roku 1571. Prvý funkčný zrkadlový ďalekohľad so zrkadlom vydutým, zostrojil r. 1639 M. Mersenne. Škót James Gregory roku 1661 sa pokúšal s parabolickým zrkadlom o čosi podobné.
Svetelné lúče sa dutým zrkadlom odrazia do jeho ohniskovej roviny, ktorá je na tej istej strane ako pozorovaný objekt. Treba preto odrazené lúče odchýliť tak, aby sa mohol obraz pozorovať okulárom. V pôvodnej Newtonovej konštrukcii z r. 1671 bolo guľové zrkadlo vybrúsené z kovovej platne - zo zliatiny medi a cínu. Jeho ďalekohľad zväčšoval 38x. Lúče sa odchyľovali od okulára malým rovným zrkadielkom kolmým na ich pôvodnú dráhu.
V Newtonom navrhnutom systéme z r. 1672, sa vkladá lúčom odrazeným od hlavného zrkadla do cesty malé vypuklé zrkadielko tak, aby ich odrazilo do okuláru, ktorý je v strede hlavného zrkadla, uprostred prevŕtaného. Okrem týchto dvoch základných typov sa používa aj typ ďalekohľadu “coudé” (franc. uhol , lakeť), v ktorom odrazené lúče viacnásobne menia svoj smer.
Pôvodné Newtonovo guľové zrkadlo, vybrúsené z kovovej platne, postupne sa nahradilo rozličnými tvarmi - paraboloidom, či elipsoidom. Vyrába sa zo skla, na ktoré sa nanáša hliníkový povlak. Zrkadlo v moderných ďalekohľadoch má priemer niekoľko metrov. Obraz nebeského objektu vytvorený objektívom pozorujeme pomocou okuláru. Ďalekohľadom môžeme aj fotografovať, alebo obraz analyzovať pomocou elektronických prístrojov.
Achromatické objektívy
Objektívom ďalekohľadu prvých sto rokov od jeho objavu bola jednoduchá šošovka v kombinácii dutej a vypuklej, so zaostrovacou výstupnou pupilou. Kvalita obrazu bola veľmi nepriaznivo ovplyvnená lomom svetla dopadajúceho na vstupný okulár. Anglický fyzik John Dollond roku 1747 konštrukciou achromatického objektívu vyrovnal tento nežiaduci farebný rozptyl. Kým nebol známy princíp achromatizácie, bolo potrebné pre ďalekohľady zvoliť veľké ohniskové vzdialenosti medzi šošovkami pri pomerne malom priemere, alebo použiť odrazový efekt vloženého zrkadla.
Použitie a druhy ďalekohľadov
Najväčšie používanie ďalekohľadov, alebo teleskopov, ako sa "optické rúry" volali, zaznamenalo námorníctvo. Vzápätí sa pridali vojaci. Popri teleskopickom postupne vznikal zdvojený, zmenšený ďalekohľad poľný. Jeho pôvod sa datuje už pri zostrojení dvojitého ďalekohľadu r. 1609 Holanďanom J. Lippersheyom, konštrukčne neskôr vylepšenom Galileim.
Prvé miniatúrne binokulárne divadelné ďalekohľady popisuje roku 1755 optik A. G. Kästner. Rozšírili sa začiatkom 19. storočia v podobe skôr darčekových, zábavných predmetov. Mali však už typicky krátke dvojité kovové, mosadzné alebo strieborné okuláre, so zaostrovacím kolieskom medzi tubusmi. Klasický triéder so zložitou sústavou šošoviek a prizmatických sklenených hranolov, masovo používaných všade na svete, zostrojil roku 1894 E. Abbe v Zeissových optických závodoch v Jene.
Druhy ďalekohľadov
V praxi sa používajú rôzne druhy ďalekohľadov, ktoré sa líšia konštrukciou i použitím. Sú to napr. malé divadelné ďalekohľady so zväčšením 2,5 až 4-krát, poľovnícke ďalekohľady so zväčšením 6 až 10-krát, hvezdárske ďalekohľady a i.
- Divadelný ďalekohľad je najjednoduchší.
- Poľovnícky ďalekohľad je zložitejší ako divadelný. Je malý, no jeho približovaciu schopnosť zväčšuje sústava šošoviek a hranolov.
Moderné teleskopy a ich význam
Výkony prístroja závisia od rozmerov jeho objektívu: čím je väčší, tým viac svetla ďalekohľad zachytí a umožní pozorovať aj žiarenie málo jasných objektov. Okrem toho objektív veľkého priemeru umožní lepšie rozlíšiť dva blízke jasné body a ukáže viac podrobností. Astronómovia preto používajú ďalekohľady s obrovskými zrkadlami.
Jeden z najväčších zrkadlových ďalekohľadov na svete sa nachádza na vrchu Semirodniky na Kaukaze, a jeho parabolické zrkadlá majú priemer 6 metrov. Najväčší zrkadlový ďalekohľad Keck 1 sa nachádza na Havajských ostrovoch. Priemer jeho zrkadiel je 10 metrov. Tento teleskop je taký silný, že teoreticky by mohol zachytiť svetlo sviečky vzdialenej 24 000 kilometrov.
Kozmické ďalekohľady
Hubblov teleskop je najväčší kozmický ďalekohľad, aký bol vypustený do kozmického priestoru. Na obežnej dráhe lieta okolo Zeme od roku 1990. Je to zrkadlový ďalekohľad, ktorý je diaľkovo ovládaný zo Zeme. Bol vynesený na obežnú dráhu ako výsledok spolupráce Európy a USA do výšky 600 kilometrov. Má dĺžku 13 metrov, váhu 11 ton a má zrkadlo s priemerom 2,4 metra.
Po uvedení na obežnú dráhu sa zistilo, že neposkytuje dobrý obraz. Jeho zrkadlo malo menšiu optickú chybu: na okrajoch sa odchyľovalo o 2 tisíciny milimetra od ideálneho tvaru. V decembri 1993 ho kozmonauti na obežnej dráhe zachytili a na palube kozmického raketoplánu opravili: vybavili ho korekčným optickým zariadením podobným okuliarom, ktoré musí nosiť krátkozraký človek. Zároveň dostal nové slnečné batérie na výrobu elektrickej energie potrebnej na prevádzku a takisto na ňom umiestnili novú širokouhlú kameru.
Po Hubbelovom kozmickom ďalekohľade je Compton druhým z veľkých kozmických observatórií NASA. Váži vyše 16 ton. V čase svojho vynesenia na obežnú dráhu okolo Zeme bolo toto obs. Najväčšou civilnou družicou, aká bola vyslaná do vesmíru. Je vybavená 4 detektormi gama žiarenia, ktoré registrujú najmohutnejšie udalosti vo vesmíre. Obs. Compton vyniesol na obežnú dráhu raketoplán Atlantis 7. apríla 1991. Vypustenie sa uskutočnilo 450 km od zemského povrchu. Pôvodne sa nazývalo GRD (Gama Ray Observatory-Obs. Gama žiarenia) a po uvedení do prevádzky ho premenovali podľa amerického fyzika Comptona.
Rádioteleskopy
Elektromagnetické spektrum: Z elektromagnetického spektra ľudské oko dokáže vnímať len viditeľné svetlo. Na zaznamenávanie ostatných lúčov, ktoré nebeské telesá vyžarujú, sú potrebné špeciálne ďalekohľady. Rádiové vlny sa zachytávajú na zemskom povrchu pomocou rádioteleskopov. Ostatné žiarenia pohlcuje atmosféra, takže je potrebné prijímať tieto lúče mimo nej. Röntgenové, infračervené, ultrafialové a gama lúče zaznamenávajú pomocou družíc a sond, ktoré sa nachádzajú v kozmickom priestore.
Montáže ďalekohľadov
Druhy montáží: Aby sa ďalekohľad mohol zamerať na tú časť oblohy, ktorú chceme pozorovať, je umiestnený na montáži. Toto zariadenie umožňuje pohybovať ďalekohľadom okolo dvoch na seba kolmých osí. V rovníkovej montáži je jedna os rovnobežná so zemskou osou a druhá os je na ňu kolmá. Pri horizontálnej montáži sa ďalekohľad otáča okolo horizontálnej a vertikálnej osi. Toto jednoduchšie riešenie sa používa pri veľmi malých alebo veľkých ďalekohľadoch.
Galileo Galilei a jeho odkaz
Galileo Galilei vydal v roku 1632 svoj slávny spis Dialóg o dvoch najväčších svetových sústavách. Tam rozvinul nové myšlienky, definoval pojem rýchlosti a zrýchlenia. Rozobral problém skladania pohybov a sformuloval myšlienku relatívnosti pohybov. Galileiho princíp relativity sa stal jedným zo základných postulátov klasickej mechaniky.
Napriek tomu, že rímska cenzúra schválila vydanie Dialógu, spor o nový svetonázor vyvrcholil inkvizičným súdnym procesom v roku 1633. Vo veľkej sále kláštora Santa Maria sopra Minerva v stredu 22. júna 1633 skoro sedemdesiatročný Galileo Galilei, po vyslovení podozrení z kacírstva, podpisuje odvolanie. Zomrel 8. januára 1642.
V sobotu 31. októbra 1992 pápež zrušil rozsudok, ktorý nad Galileom Galileim vyhlásila inkvizícia a rehabilitoval tým talianskeho vedca.
Galileo Galilei (1564-1642) sa stal symbol moderných vedeckých názorov. Spôsob jeho práce v poznávaní prírody, skúsenosť, experiment, priame poznanie faktov, pokus ako previerka hypotézy sa stali prelomom. Spoznal zásadný význam príčinnosti vo vede a vykonal rozhodujúci krok pre kvantitatívne poňatie vedy. Vypozoroval, že „ľudský intelekt poznáva niektoré pravdy tak dokonale a s takou absolútnou istotou ako sama príroda".
tags: #vynález #ďalekohľadu #história
