Teleskopi
Čime, osim golim okom, astronomi promatraju svemir, i gdje se to sve nalazi? Evo odgovora. Teleskop refraktor i teleskop reflektor su glavni astronomski instrumenti. Oni su neophodni da se sakupi što više svjetlosti od nebeskih tijela, čija se analiza zatim vrši drugim astronomskim uređajima, kao na primjer, onima koji su zasnovani na spektralnoj analizi. George Ellery Hale, jedan od odgovornih za konstrukciju Mt. Palomarskog teleskopa s otvorom objektiva od 5,08 m, koji je od 1948-1976. bio i najveći na svijetu, rekao je jednog dana da mu uvijek treba "više svjetlosti". To je, u stvari, jedna od osnovnih potreba astronoma, koji nastoje proučavati svemirske objekte vrlo slabog sjaja koji se nalaze na velikim udaljenostima od Zemlje.
Teleskopi refraktori
Ponekad se za refraktore koristi naziv durbin, a za reflektore teleskop. Svaki od ova dva tipa instrumenata ima svoje prednosti i nedostatke. Refraktore, otkrivene početkom 17. stoljeća koristili su pioniri kao što je bio Galileo Galilei. U toj vrsti instrumenta, svjetlosne zrake se sakupljaju jednom lećom koja se naziva objektiv, a koja ih lomi i šalje u žarište, a tako dobivena slika se zatim uvećava drugom lećom, koja se zove okular. Što je objektiv većega promjera, to instrument sakuplja više svjetlosti, na primjer refraktor promjera otvora 20 centimetara je puno jači od onog s otvorom od 10 centimetara. Jedina je zadaća objektiva sakupljanje svjetlosti. Okularom se postiže povećanje. Svaki je astronomski instrument opremljen sa više okulara, koji se koriste prema potrebama. Najveće povećanje ovisi o količini raspoložive svjetlosti. Tako je povećanje od 500 puta moguće samo ako objektiv ima promjer od barem 25 centimetara. Ako bismo taj okular upotrijebili na refraktoru promjera objektiva od 10 centimetara, slika bi bila tamna, mutna i beskorisna.
Veliki refraktor na zvjezdarnici Yerkes
Zajednički nedostatak svih refraktora je da prikazuju sliku objekta koji promatramo, obrubljenu raznim bojama. To je posljedica same prirode svjetlosti, koja se sastoji od cijeloga spektra boja. Kada svjetlosna zraka prođe kroz objektiv, ona se lomi, a kako se svjetlost manje lomi ako je njezina valna duljina veća (plavi dio spektra), ili više ako je njezina valna duljina manja (crveni dio spektra), tako se zrake različitih valnih duljina skupljaju u raznim točkama. Na kraju, slika koju dobijemo biva obrubljena tankom dugom, što je nepoželjna pojava. Da bi se to izbjeglo, objektivi se sastavljaju od više leća, obično dvije, sa različitim indeksima loma svjetlosti.
Teleskopi reflektori
Teleskopi reflektori, čiji je jedan od prvih primjeraka konstruirao 1671. godine Isaac Newton, zasnivaju se na sasvim drugom principu. U reflektoru Newtonovog tipa, svjetlost pada u dno tubusa teleskopa, na kojemu se nalazi parabolično ogledalo (primarno zrcalo) i otuda se odbija prema gore, na malo ravno ogledalo (sekundarno zrcalo), koje se nalazi okrenuto pod kutom od 45°. Odatle se šalje bočno, u okular koji povećava sliku. Prednost ovakvog teleskopa je u tome da daje praktično neobojanu sliku, zahvaljujući tome, što ogledalo odbija zrake svih boja na isti način. Samo okular, koji sadrži leće, može unijeti malo boje, ali ako je kvalitetan, to se u praksi i ne primijeti. Suvremena ogledala su napravljena od kvarca, prekrivena izvanredno tankim slojem aluminija ili srebra. Postoje i drugi tipovi teleskopa, pored Newtonovog. U tipovima Gregorijevom i Cassegrainovom, drugo je ogledalo ispupčeno i odbija svjetlost u smjeru jednog otvora, probušenog u sredini glavnog ogledala. U Hershellovom teleskopu, koji je praktično danas napušten, primarno je ogledalo nagnuto, pa nema potrebe za drugim ogledalom.
Nekada najveći na svijetu i svakako, najpoznatiji
teleskop reflektor - Mount Palomar
Prednosti i nedostaci
Pri jednakim otvorima objektiva, refraktor je efikasniji od reflektora, ali je skuplji jer je izrada velikih leća znatno teža od izrade velikih ogledala. Iz tog i još nekih drugih razloga, svi najveći teleskopi na svijetu danas su reflektori. Među amaterskim teleskopima više je refraktora. Pitanje postavljanja i montiranja je vrlo važno: ako nije čvrsto i stabilno postavljen, instrument je neupotrebljiv. Gotovo svi teleskopi od nekoga značaja, postavljeni su najčešće na ekvatorsku montažu. Ona omogućuje okretanje oko dvije osi. Jedna je paralelna Zemljinoj polarnoj osi (rektascenzijska os), a druga, okomita na prvu (deklinacijska os). Na taj se način teleskop može okrenuti prema bilo kojoj točki na nebu i može ju vrlo jednostavno pratiti.
Zvjezdarnice
Mnogi zamišljaju da se astronomski opservatorij ili zvjezdarnica svodi na jednu zgradu sa kupolom u kojoj se nalazi teleskop. To je tako kada su u pitanju amaterske zvjezdarnice, dok su profesionalne puno razgranatije i raspolažu različitim instrumentima. lzbor mjesta za zvjezdarnicu je dosta osjetljiv, jer se astronomska promatranja mogu vršiti samo na mjestima gdje je atmosfera čista, bez zračnih turbulencija i gdje nema puno svjetla koje bi ometalo promatranja. Danas vizualno promatranje, ono koje astronom vrši gledajući okom kroz okular, predstavlja samo mali dio astronomskoga rada. Veliki teleskopi sada se više koriste kao fotografski instrumenti jer se istraživanja rade na osnovu fotografskih dokumenata. Nekada se nebo snimalo na fotografske ploče i filmove, dok se danas u te svrhe koriste specijalne kamere sa CCD čipovima, kojima se mogu dobiti vrlo precizne snimke, a sa znatno manje potrošenog vremena. Prednost je u tome da se takvi snimci dobivaju u digitalnom obliku koji se može odmah obrađivati računalima.
Zvjezdarnica Yerkes
Mjesta i oprema zvjezdarnica
Da bi se snimalo neko nebesko tijelo vrlo slabog sjaja, recimo kakva daleka galaktika, treba raditi ekspozicije od više sati. Danas, s razvojem gradova i porastom osvijetljenih površina koje otud dolaze, sve je teže naći mjesta s tamnim noćnim nebom u što većem broju vedrih noći, bez oblaka, odakle bi se takva snimanja mogla raditi. Kako treba računati i sa vrtloženjima zraka i upijanjem svjetlosti u atmosferi, poželjno je stavljati velike teleskope na planine, iznad gustih atmosferskih slojeva. To zahtijeva da takve zvjezdarnice budu prava mala naselja sa stanovima za istraživače i tehničko osoblje, sa zgradama za promatračke instrumente, radionice, laboratorije, kabinete.
Zvjezdarnice sagrađene krajem 19. stoljeća, bile su opremljene velikim refraktorima. Onaj na Yerkes opservatoriju u SAD, drži rekord po veličini objektiva od 102 centimetra. Malo je izgleda da će se jednog dana izgraditi veći. Pošto se leća oslanja samo na svoje rubove, preko određene granice, koja iznosi oko 1 metar, ona se pod vlastitom težinom počinje deformirati, a time davati neupotrebljivu sliku. Tome još treba dodati i kromatsku i sfernu aberaciju, i eto nevolje. Upotreba ogledala za objektive, omogućava da se izbjegnu ovi nedostaci. Zato su većina suvremenih teleskopa, reflektori.
Najpoznatiji graditelj velikih reflektora bio je Amerikanac George Hale koji je gradio zvjezdarnice i uspijevao uvjeriti milijardere da novčano pomognu njihovu gradnju. Na Mt. Vilsonu, u Kaliforniji, Hale je u dva maha upravljao izgradnjom reflektora, jednog od 152 cm i drugog od 254 cm. Ovaj zadnji, završen 1918. godine, bio je najveći na svijetu više od 30 godina i omogućio velika otkrića u astronomiji. Njega je zamijenio 1948. godine reflektor od 508 cm sa Mt. Palomara, opet u Kaliforniji, čiji je glavni projektant također bio Hale, koji je na žalost umro prije njegovog završetka. Postoje i specijalizirane zvjezdarnice kao što je ona u Kit Peaku u Arizoni, koja je namijenjena proučavanju i snimanju Sunca, ili ona u Flagstafu, promatranjima planeta. U stazi oko Zemlje, nalazi se više astronomskih instrumenata, a najpoznatiji je Hubbleov svemirski teleskop, koji je do sada napravio puno značajnih otkrića.
Opservatorij Mount Palomar
Radio teleskopi
Sve do oko 1930. godine, polje istraživanja u astronomiji bilo je ograničeno činjenicom da smo nebeska tijela poznavali samo preko vidljive svjetlosti, koja je samo uski opseg valnih duljina u elektromagnetnom spektru. Amerikanac Karl Jansky je slučajno otkrio 1931. godine, da postoje radio valovi koji dolaze iz svemirskog prostora, kada je tražio porijeklo smetnji koje kvare zemaljske radio veze na kratkim valovima. Godine 1936. G. Reber, također Amerikanac, napravio je prvi radio teleskop, kojim je kasnije izradio prvu kartu radio zračenja Mliječne Staze. Za vrijeme drugog svjetskog rata, jedna engleska ekipa, kojom je rukovodio J. S. Hey utvrdila je da smetnje radara kojim su otkrivani neprijateljski avioni ne vrše Nijemci, već radio valovi koji dolaze od Sunca. Otada su izgrađeni mnogobrojni radio teleskopi širom svijeta i jedna nova grana astronomije je doživjela svoj polet. Danas se zna za mnogo vrsta radio izvora: jedan je od njih Sunce, prividno jak, ali samo zato što je blizu Zemlje; planet Jupiter je drugi; ali su većinom svi vrlo udaljeni od Sunčeva sustava. Među radio izvore u našoj galaktici spadaju mnogi ostaci supernova, kao što je Rakovica (Crab Nebula). Na puno većim udaljenostima su otkrivene radio galaktike, čije vrlo jako zračenje na dugim radio valovima predstavljaju još zagonetku. Radio astronomija je omogućila da pomaknemo granice svemira i da otkrijemo nove tipove nebeskih tijela, kao što su pulsari (neutronske zvijezde) i kvazari (jaki radio-izvori).
Radioteleskop opservatorija Parkes u Australiji
Proučavanje infracrvenog dijela spektra
Preko područja vidljive svjetlosti, idući ka dužim valovima, proteže se infracrveni dio elektromagnetnog spektra. Većinu infracrvenih zračenja nebeskih tijela upija Zemljina atmosfera i mogu se proučavati pomoću instrumenata u balonima, raketama ili satelitima. Međutim, za neke valne duljine postoje "prozori" propusnosti i takva se zračenja mogu proučavati i na Zemlji. Astronomija infracrvenog zračenja je već pružila mnogobrojne informacije o razvoju zvijezda. Ona je omogućila, da se oko mladih zvijezda, kao što je promjenljiva V 1057 Labuda (Cygnus), otkrije omotač od prašine koji, zagrijan od zvijezde, šalje višak infracrvenog zračenja. Neka su nebeska tijela mogla biti otkrivena samo infracrvenim tehnikama. Tako se pratilac pomrčinske dvojne zvijezde Epsilon Aurigae može otkriti samo po infracrvenom zračenju, bilo da je to vrlo mlada zvijezda, još nedovoljno zagrijana da počne da zračiti vidljivu svjetlost, bilo da je to crna rupa, čija uhvaćena zračenja u tom slučaju dolaze od prašine neposredno iznad nje.
Astronomija visokih energija
Na kratke valne duljine vidljivog elektromagnetnog spektra nadovezuju se, jedan za drugim, opsezi: ultraljubičasti, X-zračenje i gama-zračenje. Kozmičko zračenje manjih valnih duljina od 2900 angstrema upije visoka Zemljina atmosfera i može se istraživati samo pomoću raketa i umjetnih satelita. Otkriveni su mnogobrojni kozmički izvori X-zračenja. Većina ih je grupirana oko galaktičke ravnine, pa zbog toga najvjerojatnije pripadaju našoj galaktici. Ali neki su dalji, kao galaktika M87, u Djevici (Virgo), koja je već poznata kao radio-izvor. Rakovica, koja se nalazi u našoj galaktici, 6000 svjetlosnih godina daleko od Zemlje, sadrži jedan pulsar koji je izvor X-zračenja. Poznate su i "dvojne" koje odašilju X-zračenje, od kojih se svaka sastoji od zvijezde koja zrači X-zračenje, a obilazi oko običnog diva, kao i kratkotrajni izvori X-zračenja koji nestaju nakon što su bili jaki po nekoliko tjedana ili mjeseci.
Kako vidite iz svega ovoga, teleskopa ima puno vrsta, i modela. Svima je zajedničko samo jedno: namijenjeni su promatranju svemira. No, to ne znači da se ne mogu upotrebljavati i za terestrička promatranja, odnosno, njima možemo gledati i zemaljske objekte, no, to više ne spada u domenu astronomije :o)