«Швабе» возродил телескопы Ньютона.

Внешний вид рефлектора Ньютона

В современных магазинах, предлагающих самую разную технику для астрономов, можно найти устройства на любой вкус.

Каждый телескоп отличается от других моделей сразу по целому ряду признаков. Чтобы купить для себя наиболее подходящий инструмент, желательно изучить все эти признаки и попробовать разобраться во всем многообразии моделей. Для начала нужно найти ответ на вопрос, что же такое рефлектор Ньютона?

Общее описание рефлектора Ньютона

Это одна из самых популярных существующих на сегодняшний день систем телескопов. Стоит отметить, что производители используют ее, как в самых простых любительских, так и в мощных многофункциональных профессиональных устройствах.

Они используются так часто сразу по нескольким причинам. Во-первых, такие рефлекторы очень просты в изготовлении. Во-вторых, они редко ломаются и неприхотливы в работе. И, наконец, в-третьих, готовые телескопы с такими системами получаются значительно выгоднее и дешевле, чем линзовые.

Открытия Ньютона в астрономии

Подробности Категория: Этапы развития астрономии Опубликовано 21.09.2012 13:54
«Не знаю, как меня воспринимает мир, но сам себе я кажусь только мальчиком, играющим на морском берегу, который развлекается тем, что время от времени отыскивает камешек более пёстрый, чем другие, или красивую ракушку, в то время как великий океан истины расстилается передо мной неисследованным», — мнение Ньютона о самом себе.

Идея всеобщей силы тяготения высказывалась и до Ньютона. О ней размышляли Эпикур, Кеплер, Декарт, Гюйгенс и другие. Кеплер считал, что тяготение обратно пропорционально расстоянию до Солнца и распространяется только в плоскости эклиптики; Декарт считал его результатом вихрей в эфире. Но до Ньютона никто не сумел ясно и математически доказательно связать закон тяготения (силу, обратно пропорциональную квадрату расстояния) и законы движения планет (законы Кеплера).

В своём основном труде «Математические начала натуральной философии» (1687) Исаак Ньютон вывел закон тяготения, основываясь на эмпирических законах Кеплера, известных к тому времени. Он показал, что:

• наблюдаемые движения планет свидетельствуют о наличии центральной силы;
• обратно, центральная сила притяжения приводит к эллиптическим (или гиперболическим) орбитам.

Ньютон опубликовал не просто предполагаемую формулу закона всемирного тяготения, но фактически предложил целостную математическую модель:

• закон тяготения;
• закон движения (второй закон Ньютона);
• система методов для математического исследования (математический анализ).

Тем самым были созданы основы небесной механики. До Эйнштейна принципиальных поправок к указанной модели не понадобилось.

Строго говоря, теория тяготения Ньютона уже не была гелиоцентрической. Планета вращается не вокруг Солнца, а вокруг общего центра тяжести, так как не только Солнце притягивает планету, но и планета притягивает Солнце. Наконец, выяснилась необходимость учесть влияние планет друг на друга. Ньютон вывел теоретически, то есть исходя из начал рациональной механики, один из законов Кеплера, гласящий, что центры планет описывают эллипсы и что в фокусе их орбит находится центр Солнца.

Открытие Ньютона привело к созданию новой картины мира, согласно которой все планеты, находящиеся друг от друга на колоссальных расстояниях, оказываются связанными в одну систему. Дальнейшие исследования Ньютона позволили ему определить массу и плотность планет и Солнца. Он установил, что наиболее близкие к Солнцу планеты отличаются наибольшей плотностью. Ньютон доказал, что Земля представляет собой шар, расширенный у экватора и сплюснутый у полюсов, а также зависимость приливов и отливов от действия Луны и Солнца на воды морей и океанов.

Со временем оказалось, что закон всемирного тяготения позволяет с огромной точностью объяснить и предсказать движения небесных тел, и он стал рассматриваться как фундаментальный. В то же время ньютоновская теория содержала ряд трудностей. Главная из них — необъяснимое дальнодействие: непонятно, как сила притяжения передавалась через совершенно пустое пространство, причём бесконечно быстро. По существу, ньютоновская модель была чисто математической, без какого-либо физического содержания.

Но выдающиеся успехи небесной механики в XVIII веке подтвердили ньютоновскую модель: первые наблюдаемые отклонения от теории Ньютона в астрономии (смещение перигелия Меркурия) были обнаружены лишь через 200 лет. Вскоре эти отклонения объяснила общая теория относительности (ОТО); ньютоновская теория оказалась её приближённым вариантом. ОТО также наполнила теорию тяготения физическим содержанием и позволила избавиться от дальнодействия(согласно концепции дальнодействия, тела действуют друг на друга без материальных посредников, через пустоту, на любом расстоянии. Такое взаимодействие осуществляется с бесконечно большой скоростью, но подчиняется определённым законам. Примером силы, считавшейся одним из примеров непосредственного действия на расстоянии, можно считать силу всемирного тяготения в классической теории гравитации Ньютона).

Разновидности рефлекторов

В целом в таком инструменте роль основного объектива играет главное зеркало. Именно это зеркало в процессе его использования собирает свет объектов наблюдения. Поэтому данное устройство получило название «зеркальный телескоп Ньютона». Но есть и еще один тип рефлекторов. Это так называемые инструменты на монтировке Добсона. В таких моделях очень легкая и простая монтировка. Благодаря ее минимальному весу готовые телескопы получаются очень легкими, компактными, мобильными и при этом имеют внушительный удобный объектив.

Правда, устройства Добсона можно применять лишь для зрительных наблюдений. Если же астроному нужна более серьезная модель инструмента, с помощью которой он планирует не только смотреть на небесные объекты, но еще и фотографировать их, то в таком случае понадобится экваториальная монтировка.

В целом приобрести телескоп в настоящее время может позволить себе каждый покупатель. Современные технологии позволили сделать эти устройства более компактными, миниатюрными, удобными, простыми и доступными по цене. Теперь наблюдать за жизнью звездного неба может даже начинающий астроном, а правильно подобранный инструмент ему в этом поможет.

Исаак Ньютон (1643-1727)

Рисунок 1. Исаак Ньютон. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В Западной Европе в XVII – XVIII веке происходило постепенное развитие капиталистических отношений в экономике, шёл подъём грамотности и уровня научных знаний.

Потребность в четких и ясных принципах навигации, как в долгих морских путешествиях, так и в странствиях по суше, стала поводом к повышению уровня астрономических и географических знаний. Также человеческий ум вело и простое любопытство, желание узнать мир как можно лучше.

В это время в Западной Европе появляется множество учёных, раздвинувших границы человеческого познания. Одним из таких великих умов и стал Исаак Ньютон, знаменитый британский учёный.

На свет, будущий великий учёный, появился 25 декабря 1643 года в английской деревне под названием Вулсторп. Отец новорождённого умер перед самым появлением маленького Исаака, и образованием его в основном занимался родной дядя. Мать мальчика вышла повторно замуж и уехала жить в иное место, а мальчика оставила на воспитание бабушке.

Готовые работы на аналогичную тему

• Курсовая работа Астрономия Ньютона 460 руб.
• Реферат Астрономия Ньютона 220 руб.
• Контрольная работа Астрономия Ньютона 190 руб.

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость
Уже в юности Исаак Ньютон старался много читать. В свои двенадцать лет он поступил в школу, которую закончил через четыре года. Уже в ходе учёбы в ней Исаак смог проявить свои таланты. В результате школьный учитель рекомендовал продолжить дальнейшее обучение мальчика.

В 1661 году наш герой поступает в университет в городе Кембридж.

Исаак Ньютон был зачислен в Тринити – колледж, который он закончил три года спустя и перешёл на новую более высокую ступень обучения. В 1664 году Исаак Ньютон получает степень бакалавра.

В Кембридже Исаак Ньютон проучился шесть лет. В ходе своего обучения он смог получить все степени своего университета. Также Исаак Ньютон за годы обучения смог подготовить материал для своих будущих научных свершений.

В 1665 году Исаак Ньютон получает степень магистра искусств.

А в свои двадцать пять лет, то есть в 1668г., Исаак Ньютон изобретает отражательный телескоп или рефлектор. Своё изобретение он сделал в им же созданной оптической лаборатории. В ней молодой учёный работал над улучшением объективов из стекла без сферической и хроматической аберрации. В своём же телескопе Исаак Ньютон применил вместо линзы вогнутое сферическое зеркало, которое не имеет свойства сферической аберрации.

Лень читать?

Задай вопрос специалистам и получи ответ уже через 15 минут!

Задать вопрос

Замечание 1

Отправленный в 1671 году в Лондонское королевское общество телескоп Ньютона был по достоинству оценён учёными. В результате усовершенствованные телескопы Исаака Ньютона стали применяться специалистами в их работе.

Однако, главным достижением Исаака Ньютона по праву считается формулирование главных законов классической механики и открытие закона всемирного тяготения.

Телескопы-рефлекторы, их достоинства и недостатки

Телескопы-рефлекторы, их достоинства и недостатки

Настало время разобраться в том, что же такое рефлектор и чем он принципиально отличается от рефрактора.

Само слово рефлектор произошло от английского «reflect» — отражать. Из этого ясно, что в качестве основного элемента схемы выступает зеркало. Отцом рефлектора стал Исаак Ньютон, который собрал первый такой телескоп в 1688 году. До этого существовала лишь одна схема – созданный Галилеем рефрактор, который сильно грешил хроматической аберрацией (будучи неахроматическим, неспособным собрать в фокус лучи с разной длиной волны, значительно изменяя картинку).

Оптическая схема

До сих пор схема Ньютона остается самой популярной для каждого, кто захочет купить зеркальный телескоп. Суть ее крайне проста: свет попадает на параболическое ( иногда — сферическое) главное зеркало, которое, в свою очередь, направляет его на диагональное зеркало (плоское). И уже этот элемент выводит свет на окуляр.

Википедия утверждает, что существует еще 7 различных рефлекторных схем, но изучать их имеет смысл разве что из праздного любопытства. По большей части в промышленных телескопах используется именно схема Ньютона. Если кто-то говорит «рефлектор», то он имеет в виду именно «рефлектор Ньютона», все прочие схемы будут обозначаться по фамилии создателя. Это объясняется тем, что все они значительно менее удобны. Где-то требуется больше зеркал, где-то смотреть приходится под углом. Ньютон – это простая и нестареющая классика.

Достоинства рефлектора

Его создавали для того, чтобы избавиться от хроматических аберраций, которые давали линзовые телескопы. Было бы странно полагать, что они у него остались. Полное отсутствие этого дефекта – главное достоинство рефлекторов. К тому же, они обладают высокой светосилой (до 1:4 в серийных моделях), которая рефракторам не может и присниться. Именно зеркальная схема сделала телескопы с большим диаметром доступными простому обывателю. Из-за большого фокусного расстояния рефрактору с большим диаметром понадобилась бы очень длинная (около 7 метров) труба. К ней, естественно, нужна огромная монтировка. Стоимость такого устройства исчислялась бы, наверное, в миллионах. То, что мы можем купить телескоп с большим диаметром за гораздо меньшие деньги – заслуга исключительно рефлекторов.

Недостатки зеркального телескопа

Формально к ним относятся световые потери из-за наличия второго зеркала (в рефракторе свет идет сразу вам в глаз, а в рефлекторе ему нужно «попутешествовать» между зеркалами), воздушные потоки внутри открытой трубы и прочее. На практике же вам будет портить жизнь лишь одна вещь – необходимость настройки зеркал (юстировки) после любой перевозки. Юстировка отнимает малую часть драгоценного времени наблюдений. При наличии опыта она занимает не более 5 минут.Впрочем, юстировки не нужно бояться – она совсем не сложна, научиться сможет любой.

Вердикт

Начиная с диаметра 110мм, имеет смысл купить рефлектор. Рефрактор, который вы сможете купить за эти деньги, будет иметь значительно меньший диаметр (в районе 90мм). Рефлекторы просты и удобны в настройке, их рекомендуется брать всем, за исключением тех, кому необходимы наземные объекты.

Основные оптические системы зеркальных телескопов

Оптический телескоп — это система, состоящая из объектива и окуляра. Задняя фокальная плоскость первого совмещена с передней фокальной плоскостью второго[2]. В фокальную плоскость объектива вместо окуляра может помещаться фотоплёнка или матричный приёмник излучения. В таком случае объектив телескопа, с точки зрения оптики, является фотообъективом[3]. Оптические системы зеркальных телескопов разделяются по типам используемых объективов.

Система Ньютона

Система Грегори

Система Кассегрена

Отдельно стоит выделить систему Кассегрена, модифицированную советским оптиком Д. Д. Максутовым — систему Максутова — Кассегрена, ставшую одной из самых распространённых систем в астрономии, особенно в любительской.[5][6][7]

Система Ричи — Кретьена

Основная статья: Система Ричи — Кретьена

Система Ричи — Кретьена является усовершенствованием системы Кассегрена. Главное зеркало тут не параболическое, а гиперболическое. Поле зрения этой системы — около 4°[4].

Система Гершеля (Ломоносова)

Система Несмита

Основная статья: Система Несмита

Система Шмидта

Брахиты

Среди гениев XVII в. Ньютон и Лейбниц возвышаются как недостижимые вершины. Их имена известны каждому образованному человеку и украшают историю науки. Они подвели итоги тысячелетнего поиска ученых разных стран и завершили формирование одной из важнейших отраслей математики — математического анализа. Его создание открыло огромные возможности для применения математики в теоретических исследованиях и решения практических задач. Они должны были стать друзьями, а завершили свой путь врагами. Их же, не в меру деятельные поклонники, превратили ссору в межнациональный конфликт.

Ньютон родился в Вулсторпе, в 200 км к от Лондона и в 75 км от Кембриджа. Отец умер до рождения Исаака. Мать вскоре вышла замуж и уехала из городка, поэтому заботы о слабом ребенке, в жизнь которого мало кто верил, взяла на себя бабушка. Мальчик проявил особую склонность к механизмам и изобретениям. Так, он наблюдал за работой мельницы, пока не понял принцип ее работы, после чего изготовил модель, где вместо ветра мельницу крутила мышь. Она же и съедала готовую продукцию — муку.

В сельской школе Ньютон учился сначала без особого рвения. Случай заставил изменить отношение к учебе. Его избил одноклассник. Не имея физической силы, чтобы рассчитаться с обидчиком, Ньютон решил, что превзойдет его в обучении, и засел за книги.

Учителя обратили внимание на талант и успехи Ньютона и посоветовали готовиться к поступлению в университет. Вскоре материальное состояние семьи ухудшилось. Мать овдовела во второй раз, и 16-летнему Исааку пришлось вовсе оставить школу. Два года он помогал по хозяйству. Затем он вернулся в школу, учился и готовился к поступлению в университет. Биографы ученого сходятся на том, что энциклопедические знания по математике, физике и астрономии Ньютон получил в годы учебы в университете самообразованием. Даже лекции по математике и оптике известного математика, профессора знаменитой физико-математической кафедры И. Барроу не выводили слушателей за пределы элементарной математики. От других профессоров он мог услышать еще меньше. Близкий знакомый ученого А. Муавр рассказал о случае, который был для Ньютона толчком к серьезным занятиям математикой и физикой. Как-то на ярмарке Ньютон случайно приобрел книгу по астрологии и обнаружил, что его математической подготовки недостаточно, чтобы понять даже астрологическую мудрость. Чтобы преодолеть свою математическую беспомощность, Ньютон и засел за «Начала» Евклида, книги по алгебре, «Геометрии» Декарта и другие работы выдающихся математиков. С осени 1664 он начал собственные научные исследования Его успехи замечает начальство, и в январе 1665 года ему предоставляют ученую степень — бакалавра. Чума, свирепствовавшая в то время в Лондоне, заставила многих спасаться от грозной эпидемии в селах. Ньютон с 1667 года жил в Вулсторпе, на ферме матери. Два года «чумного отпуска» в глуши — уникальное стечение обстоятельств, дало возможность Ньютону сосредоточиться и подумать над научными проблемами. Он увлекался вычислениями и, забыв обо всем, думал над поставленными задачами, пока не видел выхода из логического лабиринта. Знаменитый случай с падающим яблоком, рассказанный племянницей ученого, принадлежит как раз к тем годам и, если это только красивая легенда, все равно она характерна для стиля работы ученого. Первый вариант закона всемирного тяготения он записал на обратной стороне клочка бумаги с пунктами договора о разделе отцовского наследства. За годы жизни на ферме, у ученого возникли, сложились и в значительной мере были реализованы основные идеи его бессмертных открытий по математике, механике, оптике, в частности закон всемирного тяготения и конструкция зеркального телескопа. В Кембридж Исаак вернулся с рукописями пяти работ, в которых изложил важнейшие результаты поисков. При этом впервые проявилась странная черта характера ученого. Он всю жизнь не любил печататься, прятал свои работы. Ученый верил, что потомки лучше современников оценят его наследие, к тому же дискуссии с оппонентами отвлекали от научных занятий. А спокойные размышления над задачами он ставил превыше всего. Поэтому написанные труды на годы скрывались в ящиках письменного стола или сейфе. Основные математические открытия систематически изложены уже осенью 1666 года. Но рукопись «Рассуждение о квадратуре кривых» вышла в свет только в 1704 году. В Кембридж вернулся уже сформированный ученый, хотя на пути к признанию еще были и досадные неудачи. В 34 года он выставил свою кандидатуру на выборах членов совета колледжа и провалился. Его победил другой претендент, имя которого только благодаря этому случаю и осталось в истории науки. В конце концов, он стал младшим, а затем — старшим членом колледжа. Барроу, увидев, как растущая слава ученика перекрывает его успехи, в 1669 году передал Ньютону знаменитую свою кафедру. Молодой профессор поселился на долгие годы в полутемной профессорской кельи. Он не принял духовного сана, как того требовала традиция, хотя образ жизни его был очень похож на монашеский. В 1671 году Ньютон сделал телескоп-рефлектор с диаметром зеркала около 2 метров, и отправил его королю. Телескоп произвел впечатление на ученых, и 11 января 1672 Ньютона избирают членом Национальной академии наук. Зимой 1673 года в Лондоне два месяца жил Лейбниц. На заседании общества гость с успехом демонстрирует свою счетную машину, за изобретение которой был избран членом общества. Лейбниц был человеком чрезвычайно коммуникабельным. Он завязал знакомство с английскими учеными, от которых услышал и о Ньютоновском варианте анализа бесконечно малых, хотя с автором так и не встретился. Создатели нового метода не познакомились и во время второго приезда Лейбница в Лондон. Они догадывались, что, идя разными путями, совершили одно и то же открытие. Ученые ограничились несколькими письмами, и в них очень мало говорилось об их большом детище. В конце концов, Ньютон с помощью специального шифра сообщил на континент суть своего метода. Лейбниц ответил изложением основной идеи своего дифференциального исчисления, потом написал еще, но ответа не получил. За последующее десятилетие исчисления Лейбница стало достоянием европейских ученых. Наконец, в 1684 году, на шести печатных страницах статьи «Новый метод максимумов и минимумов …» Лейбниц сообщил ученому миру об открытии дифференциального исчисления, а через два года в том же журнале увидел свет его труд «О глубокой геометрии …. »— первое печатное произведение по интегральному исчислению. С 1680 года Ньютон работал над крупнейшим своим произведением «Математические начала натуральной философии», которое стали эпохой в истории науки. Всеохватывающий гений Ньютона в сочетании с уникальной способностью сосредотачиваться над поставленными задачами позволили из многочисленных, разрозненных открытий многих математиков, астрономов, физиков и философов выделить общие законы земной и небесной механики и среди них знаменитый закон притяжения, которому подчинено падение знаменитого ньютоновского яблока, вращение планет вокруг Солнца, движение далеких звезд и галактик, нашей Вселенной. На рукопись «Начала» ждала судьба быть похороненной в сейфе, но его друг астроном Эдмунд Галлей (1656-1742) настаивал на печатании, и Ньютон в 1686 передал рукопись Обществу. Когда выяснилось, что в кассе Общества нет денег, чтобы напечатать книгу, Галлей взял на себя все денежные расходы. Только благодаря его последовательной поддержке в 1687 году книга вышла в свет. В Англии при жизни автора она переиздавалась еще в 1713 и 1725, на русском языке выходила в 1916 и 1936 годах в переводе академика А. Н. Крылова. В 1691 году Ньютон тяжело заболел. Беда, постигшая ученого, почти обернулась трагедией для всей науки. В отсутствие хозяина любимый пес опрокинул на рукописи свечу, все сгорело. Пожар в доме уничтожил большую часть его работы. Это событие вызвало у ученого нервное потрясение, которое врачи мягко называли нервным расстройством. Вся Европа знала о болезни Ньютона. В Лондоне даже ходили слухи, что Ньютон умер. Но в 1696 году известный швейцарский математик Иоганн Бернулли разослал европейским математикам задачу на нахождение кривой. Это была знаменитая задача о поиске кривой наискорейшего спуска — брахистохроны. На решение ее автор дал шесть месяцев. Ньютон получил задачу 21 января 1697, а на другой день прислал Парижской академии ее решение. Получив его даже без подписи автора, Бернулли сказал, что узнал «льва по когтям». Лейбниц решил задачу Бернулли в карете по дороге из Ганновера в Вольфенбюттель, «затратив на это не больше времени, чем Ньютон». После этого Ньютон уже почти ничего не дал для науки. Тем более, что другие ответственные поручения и увлечения теологией все меньше оставляли времени для научных исследований. В 1699 году ученого назначают директором Монетного двора, поэтому с 1701 он отказывается от работы в университете. В 1703 года Ньютона избирают президентом Лондонского королевского общества и переизбирают до конца жизни. Ньютон был первым ученым, который получил титул лорда за научные заслуги. Со временем Ньютон охотно берется за сближение науки с теологией, занимается богословскими упражнениями. В Англии в XVII в. сочетание научных занятий с богословскими было почти правилом. Понятно, что теологические упражнения не принесли славы автору и не стали достоянием даже теологии. Последние недели своей жизни ученый страдал от каменной болезни, и мужественно переносил боль. Его похоронили в национальном пантеоне Англии — Вестминстерском аббатстве. На памятник, как и на печатание «Начал», ни Общество, ни правительство Англии средств не нашли. Родственники оказались щедрее. На надгробии они написали: «Пусть поздравят себя смертные с тем, что когда-то существовала такое украшение человеческого рода».