Telescoape optice

Instrumentul principal folosit în astronomie pentru observație corpuri cerești, care primește și analizează radiațiile provenite de la acestea, este un telescop. Acest cuvânt provine din două cuvinte grecești: tele - departe și skopeo - mă uit. Telescopul este folosit, în primul rând, pentru a colecta cât mai multă lumină posibilă provenită de la obiectul studiat și, în al doilea rând, pentru a oferi o oportunitate de a-l studia. piese mici inaccesibil cu ochiul liber. Cu cât telescopul le permite să vadă obiectele mai slabe, cu atât puterea sa de penetrare este mai mare. Capacitatea de a distinge micile detalii caracterizează rezoluția telescopului. Ambele caracteristici ale unui telescop depind de diametrul obiectivului său.

Într-un refractor, se numește prima lentilă prin care trece lumina de la un obiect ceresc. Rețineți că lumina va fi inversată în planul focal. O a doua lentilă, numită lentilă oculară, este plasată în spatele planului focal și permite privitorului să vadă imaginea mărită sau imaginea mărită.

Astfel, cea mai simplă formă a unui refractor constă dintr-un obiectiv și un ocular, așa cum se arată în diagramă. Diametrul unui obiect este notat ca; de obicei variază de la câțiva centimetri pentru telescoapele mici cu puncte până la un metru pentru cel mai mare refractor. O țintă, ca un ocular, poate avea mai multe componente. Telescoapele mici cu puncte pot conține o lentilă suplimentară în spatele ocularului pentru a ridica imaginea astfel încât să nu se uite înapoi. Când un obiect este văzut cu un refractor, imaginea poate să nu pară clară sau chiar să aibă o culoare dominantă.

Cantitatea de lumină colectată de lentilă crește proporțional cu aria sa (pătratul diametrului). Diametrul pupilei ochiului uman, chiar și în întuneric complet, nu depășește 8 mm. Lentila unui telescop poate depăși diametrul pupilei ochiului de zeci și sute de ori. Acest lucru permite telescopului să detecteze stele și alte obiecte care sunt de 100 de milioane de ori mai slabe decât obiectele vizibile cu ochiul liber. Cu cât este mai mică dimensiunea imaginii unui punct luminos (stele) pe care o oferă lentila telescopului, cu atât rezoluția sa este mai bună. Dacă distanța dintre imaginile a două stele este mai mică decât dimensiunea imaginii în sine, atunci acestea se îmbină într-una singură. Dimensiunea minimă a unei imagini de stea (în secunde de arc) poate fi calculată folosind formula:

Astfel de distorsiuni sau aberații sunt uneori introduse atunci când lentila este lustruită în forma sa structurală. Principalul tip de distorsiune într-un refractor este că eșecul razelor de lumină cu culori diferite este aproape de un focus comun. Aberația cromatică poate fi redusă la minimum prin adăugarea de componente la subiect. În proiectarea lentilelor, factori de expansiune diferite feluri ochelarii sunt aliniați cu atenție pentru a minimiza aberațiile rezultate din schimbarea telescopului pe timp de noapte.




O altă caracteristică importantă a telescopului. Aceasta este capacitatea unui instrument de a distinge clar între două puncte a căror separare unghiulară este mai mică decât unghiul minim pe care ochiul observatorului îl poate rezolva. Astfel, o lentilă de 25 cm are o rezoluție teoretică de 45 de secunde de arc, în timp ce un telescop de 250 cm are una de 045 de secunde de arc. O aplicație importantă a rezoluției este observarea vizualului. Acolo, de regulă, o stea este observată atunci când orbitează o a doua stea. Multe observatoare rulează programe ample de observare vizuală binară și publică cataloage cu rezultatele lor observaționale.

A = 205265 x L/D

unde L este lungimea de undă a luminii și D este diametrul lentilei. Un telescop școlar cu o lentilă obiectiv de 60 mm ar avea o rezoluție teoretică de aproximativ 2". Reamintim că aceasta este de 60 de ori mai mare decât rezoluția cu ochiul liber (2"). Rezoluția reală a telescopului va fi mai mică, deoarece calitatea imaginii este afectată semnificativ de starea atmosferei și de mișcarea aerului.

Majoritatea refractorilor utilizați în prezent în observatoare o fac. Montajul descrie orientarea lagărelor fizice și structura care permite telescopului să identifice un obiect ceresc pentru vizualizare. Axa polară susține axa de declinare a instrumentului. măsurată pe cer la nord sau la sud de. Axa de oscilație permite telescopului să indice diferite unghiuri de înclinare pe măsură ce instrumentul se rotește relativ în jurul axei polare. Ascensiunea dreaptă este măsurată de-a lungul ecuatorului ceresc de la ascensiunea dreaptă.

Dacă o lentilă este folosită ca obiectiv al telescopului, atunci se numește refractor (de la cuvânt latin refracto - refract), iar dacă o oglindă concavă, atunci un reflector (reflecto - reflect). Pe lângă refractoare și reflectoare, în prezent sunt utilizate diverse tipuri de telescoape cu lentile de oglindă. Telescoapele școlare sunt în mare parte refractoare, de obicei având ca obiectiv o lentilă convergentă biconvexă. După cum știți, dacă obiectul este mai departe de două ori distanța focală, acesta oferă o imagine redusă, inversată și reală a acestuia. Această imagine este situată între punctele de focalizare și de focalizare duală ale obiectivului. Distanțele până la Lună, planete și chiar mai multe stele sunt atât de mari încât razele care vin de la ele pot fi considerate paralele. Prin urmare, imaginea obiectului va fi situată în planul focal.

Declinarea și ascensiunea dreaptă sunt două coordonate care definesc un obiect ceresc pe sfera cerească. Declinarea este similară, iar ascensiunea dreaptă este analogă cu longitudinea. Cadranele gradate sunt instalate pe axă, permițând observatorului să îndrepte cu precizie telescopul. Pentru a urmări un obiect, axa polară a telescopului se mișcă lin cu viteza stelară, și anume, cu o viteză egală cu viteza de rotație a Pământului în raport cu stele. Astfel, este posibil să urmăriți sau să observați cu un telescop pentru perioade lungi de timp dacă turația siderale a motorului este foarte precisă.

Să construim o imagine a Lunii, care dă o lentilă cu o distanță focală F. Din figură se poate observa că dimensiunile unghiulare ale obiectului observat - unghiul a - nu schimbă lentila. Să folosim acum o altă lentilă - ocularul 2, plasându-l de la imaginea Lunii (punctul F1 la o distanță egală cu distanța focală a acestui obiectiv - f, până la punctul F2. Distanța focală a ocularului ar trebui să fie mai mică decât distanta focala a lentilei. Dupa ce am construit imaginea pe care o da ocularul, vom vedea ca aceasta creste dimensiunile unghiulare ale Lunii: unghiul b este vizibil mai mare decat unghiul a. Marirea pe care o da telescopul este egala cu raportul dintre distanța focală a obiectivului la distanța focală a ocularului:

Sistemele de propulsie de înaltă precizie au devenit ușor disponibile datorită progresului rapid al tehnologiei de interblocare. Majoritatea observatoarelor majore se bazează acum pe observații de cuarț sau de precizie și pe telescoape cu viteză extrem de uniformă. Acest instrument a fost folosit de un astronom pentru a detecta două dintre ele, iar în prezent telescopul este folosit în principal pentru observarea stelelor binare. Refractorul de 91 cm de la Mount Hamilton, California, SUA, și instrumentul de 1 metru de la Williams Bay, Wisconsin, SUA, sunt cele mai mari sisteme de refractor disponibile în prezent.

W=F/f

Telescopul mărește dimensiunile unghiulare vizibile ale Soarelui, Lunii, planetelor și detaliile de pe ele, dar stelele, datorită distanței lor colosale, sunt încă vizibile prin telescop ca puncte luminoase. Având oculare interschimbabile, puteți obține diferite măriri cu același obiectiv. Prin urmare, capacitățile unui telescop în astronomie sunt de obicei caracterizate nu de mărire, ci de diametrul lentilei sale. În astronomie, de regulă, se folosesc măriri de mai puțin de 500 de ori. Utilizarea măririlor mari este împiedicată de atmosfera Pământului. Mișcarea aerului, imperceptibilă cu ochiul liber (sau la măriri mici), duce la faptul că micile detalii ale imaginii devin neclare, neclare. Observatoare astronomice, care folosesc telescoape mari cu diametrul oglinzii de 2-3 m, încearcă să le plaseze în zone cu un astroclimat bun: un număr mare de zile și nopți senine, cu transparență atmosferică ridicată. Cel mai mare telescop reflectorizant din Rusia, care are o oglindă cu un diametru de 6 m, a fost proiectat și construit de Asociația Optică și Mecanică Leningrad. Uriașa sa oglindă concavă, care are o masă de aproximativ 40 de tone, este măcinată la câteva fracțiuni de micrometru. Distanța focală a oglinzii este de 24 m.

Câteva telescoape optice la sol importante. Astrograful are o placă fotografică montată în planul focal al obiectivului, astfel încât să se poată face fotografii. sfera celestiala. Fotografiile sunt de obicei făcute pe plăci de sticlă. Principala utilizare a astrografului este de a determina poziția un numar mare stele slabe.

Aceste poziții sunt apoi publicate în cataloage precum și servesc drept repere pentru imaginile în spațiul adânc. Reflectorii sunt folosiți nu numai pentru a studia regiunea vizibilă, ci și pentru a studia regiunile de lungime de undă cele mai apropiate și mai lungi adiacente acesteia. Denumirea acestui tip de instrument vine de la faptul că primarul reflectă lumina înapoi în focalizare, mai degrabă decât o refractă. Oglinda primară are de obicei o formă concavă sferică sau parabolică și deoarece reflectă lumina inversează imaginea în planul focal.

Masa întregii instalații a telescopului este de peste 850 de tone, iar înălțimea este de 42 m. Telescopul este controlat de un computer, ceea ce vă permite să îndreptați cu precizie telescopul către obiectul studiat și să-l păstrați în câmpul vizual pt. mult timp, rotind lin telescopul în urma rotației Pământului. Telescopul face parte din Observatorul Special de Astrofizic Academia RusăȘtiințe și instalat în Caucazul de Nord (lângă satul Zelenchukskaya din Kabardino-Balkaria) la o altitudine de 2100 m deasupra nivelului mării. În prezent, a devenit posibil să se utilizeze în telescoapele de la sol nu oglinzi monolitice, ci oglinzi formate din fragmente separate. Două telescoape au fost deja construite și sunt în funcțiune, fiecare cu o lentilă obiectiv de 10 m, constând din 36 de oglinzi hexagonale separate. Controlând aceste oglinzi cu un computer, le puteți oricând aranja astfel încât toate să colecteze lumina de la obiectul observat într-o singură focalizare. Este planificată realizarea unui telescop cu o oglindă compozită cu diametrul de 32 m, care funcționează pe același principiu. Telescoape moderne adesea folosit pentru a fotografia imaginea pe care o oferă obiectivul. Așa s-au obținut acele fotografii ale Soarelui, galaxiilor și altor obiecte pe care le veți vedea pe paginile manualului, în cărți și reviste populare. În prezent, astronomia se numește astronomie cu toate undele, deoarece observațiile obiectelor sunt efectuate nu numai în domeniul optic. În acest scop, sunt utilizate diverse dispozitive, fiecare dintre ele capabilă să primească radiații într-o anumită gamă de unde electromagnetice: radiații în infraroșu, ultraviolete, raze X, gamma și radio. Pentru a primi și analiza radiații optice și de altă natură în astronomia modernă, se folosește întregul arsenal de realizări în fizică și tehnologie - fotomultiplicatoare, convertoare electron-optice etc.

Diagrama ilustrează principiul unei oglinzi reflectorizante concave. Formulele pentru rezoluția puterii, mărirea și puterea luminii, așa cum sa discutat pentru refractori, se aplică și reflectorilor. Oglinda primară este situată la capătul inferior al tubului telescopului într-un reflector și are o suprafață frontală acoperită cu o peliculă extrem de subțire de metal, de exemplu. Spatele oglinzii este de obicei realizat din, deși din când în când s-au folosit și alte materiale. a fost alegerea principală pentru multe telescoape mai vechi, dar noua tehnologie a condus la dezvoltarea și utilizarea pe scară largă a unei game de ochelari cu factori de expansiune foarte mici.

În prezent, cei mai sensibili receptori de lumină sunt dispozitivele cuplate cu încărcare (CCD), care permit înregistrarea cuantelor individuale de lumină. Ei reprezintă sistem complex semiconductori (matrice semiconductoare) care folosesc efectul fotoelectric intern. În acest caz și în alte cazuri, datele obținute pot fi reproduse pe un display de computer sau prezentate pentru prelucrare și analiză în formă digitală. Emisia radio din spațiu ajunge la suprafața Pământului fără o absorbție semnificativă. Pentru a-l primi, au fost construite cele mai mari instrumente astronomice, radiotelescoape. Oglinzile lor metalice cu antenă, care ating un diametru de câteva zeci de metri, reflectă undele radio și le adună ca un telescop reflector optic.

Scăzut înseamnă că forma oglinzii nu se va schimba semnificativ pe măsură ce telescopul se schimbă noaptea. Deoarece spatele oglinzii servește doar pentru a oferi forma și suportul fizic dorit, nu trebuie să îndeplinească standardele înalte de calitate optică cerute pentru un obiectiv.

Telescoapele reflectorizante au o serie de alte avantaje față de refractoare. Ele nu sunt afectate deoarece lumina reflectată nu se împrăștie de-a lungul lungimii de undă. În plus, tubul telescopului unui reflector este mai scurt decât cel al unui refractor de același diametru, ceea ce reduce costul tubului. Prin urmare, domul pentru a găzdui reflectorul este mai mic și mai economic de construit. Până acum s-a discutat doar despre oglinda principală a reflectorului. Vă puteți gândi la locația ocularului. Oglinda primară reflectă lumina unui obiect ceresc către focarul principal din apropierea capătului superior al tubului.

Pentru a înregistra emisiile radio, se folosesc receptoare radio speciale sensibile. Instrumentele pentru studierea altor tipuri de radiații sunt, de obicei, numite telescoape, deși în designul lor diferă uneori semnificativ de telescoapele optice. De obicei sunt instalate pe sateliți artificiali, stații orbitale și altele nava spatiala, deoarece aceste radiații practic nu pătrund prin atmosfera pământului. Ea le împrăștie și le absoarbe. Chiar și telescoapele optice aflate pe orbită au anumite avantaje față de cele de la sol. Cel mai mare dintre ele, Telescopul Spațial. Hubble, creat în SUA, cu o oglindă cu diametrul de 2,4 m, sunt disponibile obiecte care sunt de 10 - 15 ori mai slabe decât același telescop de pe Pământ. Rezoluția sa este de 0,1", ceea ce este de neatins chiar și pentru telescoapele terestre mai mari. Imaginile cu nebuloase și alte obiecte îndepărtate arată detalii fine care nu se pot distinge de observațiile de pe Pământ.

Evident, dacă un observator își cobora ochiul spre el cu un reflector de dimensiuni mici, bloca lumina din oglinda principală cu capul. a plasat o mică oglindă plată la 45° în interiorul focarului principal și astfel a adus focalizarea în partea laterală a telescopului. Cantitatea de lumină pierdută prin această procedură este foarte mică în comparație cu puterea totală a luminii din oglinda primară. Reflectorul newtonian este popular printre entuziaștii telescoapelor.

Laurent Cassegrain din Franța, un contemporan cu Newton, a inventat un alt tip de reflector. Denumit, acest instrument folosește o mică oglindă convexă pentru a reflecta lumina înapoi printr-o mică gaură din oglinda primară la un focar situat în spatele celei primare. Diagrama ilustrează un tipic. Unele telescoape mari de acest tip nu au o gaură în oglinda principală, dar folosesc o mică oglindă plată în fața primarului pentru a reflecta lumina în afara tubului principal și pentru a oferi o altă zonă de vizualizare.


Astronomii observă stelele, planetele și alte obiecte din univers folosind telescoape. Telescopul este principalul instrument de lucru al fiecărui explorator al Universului. Când au apărut primele telescoape și cum au fost aranjate?

În 1609, Galileo Galilei (1564-1642), profesor la Universitatea din Padova, a îndreptat pentru prima dată către cerul înstelat o mică lunetă realizată de el. Era astronomiei telescopice a început în studiul corpurilor cerești.

O altă varietate a fost inventată de un alt contemporan al lui Newton, un astronom scoțian. Gregory a plasat o oglindă secundară concavă în afara focalizării pentru a reflecta lumina înapoi printr-o gaură din oglinda primară. Cele mai mari telescoape reflectorizante utilizate în prezent au o cușcă ca centru de atenție, permițând observatorului să stea în interiorul telescopului în timp ce operează instrumentul. Un reflector de 5 metri în, aproape, California, este echipat în acest fel. În timp ce majoritatea reflectoarelor au monturi ecuatoriale asemănătoare unui refractor, cel mai mare reflector din lume, instrumentul de 4 m din La Palma, Spania, are o montură de înălțime azimutală.

Principiul de funcționare al unui telescop optic se bazează pe proprietățile unei lentile convexe sau ale unei oglinzi concave, care acționează ca o lentilă în telescop, de a focaliza razele paralele de lumină care vin la noi din diverse surse cerești și de a crea imaginile acestora în planul focal. Un astronom-observator, privind o imagine a unui obiect spațial printr-un ocular, o vede mărită. În același timp, mărirea unui telescop este înțeleasă ca raportul dintre dimensiunile unghiulare aparente ale unui obiect atunci când este observat cu un telescop și fără acesta. Mărirea unui telescop este egală cu raportul dintre distanța focală a obiectivului și distanța focală a ocularului.

Semnificația acestui din urmă design constă în faptul că telescopul trebuie să navigheze atât pe urme, cât și pe obiectul ceresc. dimpotrivă, ele necesită mișcare într-o singură coordonată la urmărire, deoarece coordonatele sunt constante. Reflectoarele, cum ar fi refractoarele, au de obicei telescoape de ghidare mici montate paralel cu telescopul lor principal pentru a facilita găsirea obiectului dorit. Aceste telescoape de indicare au o mărire redusă și un câmp vizual larg, acesta din urmă fiind un atribut de dorit pentru căutarea sau alte obiecte spațiale îndepărtate.

Obiectivul primului telescop al lui Galileo a fost o lentilă plan-convexă de 4 cm în diametru și o distanță focală de 50 cm. O lentilă plano-concavă mai mică a servit drept ocular. Această combinație de ochelari optici a dat o creștere de trei ori. Apoi Galileo a proiectat un telescop mai avansat, cu o lentilă de 5,8 cm în diametru și o distanță focală de 165 cm. El a mărit imaginile lunii și planetelor de 33 de ori. Cu ajutorul lui, omul de știință și-a făcut descoperirile astronomice remarcabile: munți de pe Lună, sateliți ai lui Jupiter, faze ale lui Venus, pete pe Soare și multe stele slabe...

Forma parabolică a oglinzii primare are dezavantajul de bază că creează un câmp vizual îngust. Aceasta poate fi o problemă atunci când doriți să observați obiecte cerești extinse. Pentru a depăși această dificultate, majoritatea reflectoarelor mari au acum un design Cassegrain modificat. Regiunea centrală a oglinzii primare are o formă care este încasată de forma unui paraboloid, iar oglinda secundară este configurată pentru a compensa primarul schimbat. În mod evident, mediul fotografic trebuie să fie curbat pentru a colecta imagini de înaltă calitate de-a lungul unui plan focal curbiliniu.

Dar telescopul lui Galileo avea un dezavantaj semnificativ: avea un câmp vizual foarte mic, adică un cerc foarte mic al cerului era vizibil prin conductă. Prin urmare, a îndrepta instrumentul către un corp ceresc și a-l observa nu a fost deloc ușor.

Trecuse doar un an de la începutul observațiilor telescopice, deoarece astronomul și matematicianul german Johannes Kepler (1571-1630) și-a propus propriul design al telescopului. Noutatea constă în sistemul optic însuși: obiectivul și ocularul erau lentile biconvexe. Drept urmare, imaginea din telescopul Keplerian nu era dreaptă, ca în tubul lui Galileo, ci inversată. Desigur, este incomod să cercetezi obiectele pământești în acest fel, dar când observatii astronomice nu contează deloc. La urma urmei, nu există un vârf absolut sau un jos absolut în Univers.

Unul dintre primele exemple ale acestui design a fost telescopul de 1 metru de la Observatorul Naval U. din Flagstaff, Arizona. Cu toate acestea, pentru unele aplicații astronomice, fotografiarea unor zone mari ale cerului este obligatorie. Designul telescopului încorporează cele mai bune caracteristici atât ale unui refractor, cât și ale unui reflector, ceea ce înseamnă că are optice reflectorizante și refractive. Oglinda este sferică. Deoarece razele paralele reflectate de centrul unei oglinzi sferice sunt focalizate mai departe decât cele reflectate din regiunile exterioare, Schmidt a introdus una subțire în raza de curbură a oglinzii primare.

Telescopul Kepler s-a dovedit a fi mult mai bun decât primul născut optic al lui Galileo: avea un câmp vizual mare și era ușor de utilizat. Aceste avantaje importante ale noului instrument i-au determinat fără echivoc soarta: ulterior, telescoapele cu lentile au fost proiectate exclusiv conform schemei Kepler. Și sistemul optic al telescopului galileian a fost păstrat doar în dispozitivul binoclului de teatru.

Deoarece această placă de corecție este foarte subțire, introduce o mică aberație cromatică. Planul focal rezultat are un câmp vizual cu câteva grade în diametru. Diagrama ilustrează un design tipic Schmidt. A folosit un telescop Schmidt de 2 metri pentru a fotografia cerul nordic în regiunile roșii și albastre ale spectrului vizibil. Telescoapele Schmidt din Chile și Australia au fotografiat restul cerului din care este imposibil de observat.

Principalul motiv pentru care astronomii construiesc telescoape mari este creșterea puterii luminii, astfel încât acestea să poată pătrunde mai adânc în univers. Din păcate, costul construirii unor telescoape mari cu o singură oglindă crește rapid - cu aproximativ un cub din diametrul deschiderii. Astfel, pentru a atinge obiectivul de creștere a puterii de colectare a luminii, menținând în același timp costurile, este necesar să se exploreze modele noi, mai economice și neconvenționale de telescoape.

Chiar și în timpul vieții lui Galileo, a fost propusă ideea creării unei oglinzi, adică a unui telescop reflectorizant. Cu toate acestea, a fost realizată abia în 1668 de către marele Isaac Newton (1643-1727). În acest telescop cu un design fundamental nou, Newton a folosit ca obiectiv o mică oglindă concavă, a cărei suprafață sferică era din bronz și lustruită. Diametrul său era de numai 2,5 cm, iar distanța focală era de 15 cm. Razele de lumină din oglinda sferică au fost reflectate de o oglindă plată auxiliară foarte mică (așezată la un unghi de 45 de grade față de axa optică a telescopului) în ocular - o lentilă plano-convexă situată pe partea laterală a conductei.

Astfel, există două tipuri principale de telescoape: telescoape cu lentile refractoare, în care razele de lumină care trec prin lentilă sunt refractate și telescoape reflectorizante (reflectorizante).. În cele din urmă, telescoapele cu oglindă au început să fie folosite pentru a observa obiecte foarte îndepărtate și slabe. Ochiul uman este capabil să distingă separat două părți ale obiectului observat numai dacă distanța unghiulară dintre ele nu este mai mică de unul sau două minute de arc. Deci, pe Lună cu ochiul liber, puteți vedea detaliile reliefului, a cărui dimensiune depășește 150-200 km. Pe discul solar, când luminatorul tinde spre apus și lumina sa este slăbită de efectul de absorbție al atmosferei terestre, sunt vizibile pete cu diametrul de 50-100 mii km. Nu se pot vedea alte detalii cu ochiul liber. Și numai datorită telescopului, care mărește unghiul de vedere, este posibil să „apropiați” de sine obiectele cerești îndepărtate - să le observați ca în apropiere.

De obicei, la telescop este atașat un set de oculare diferite, permițându-vă să obțineți diferite măriri. Dar astronomii folosesc rareori o mărire mai mare de 300x atunci când lucrează chiar și cu cele mai mari instrumente. Motivul pentru aceasta este zgomotul atmosferic, care limitează posibilitatea de a folosi măriri mari, deoarece la măriri mari calitatea imaginii se deteriorează brusc - este încețoșată și tremură puternic.

Dar telescopul nu numai că mărește unghiul de vedere sub care corpurile cerești sunt vizibile de pe Pământ. Lentila unui telescop colectează de multe ori mai multă lumină decât pupila ochiului uman. Datorită acestui fapt, telescopul poate observa nenumărate stele și alte obiecte foarte slabe care sunt complet inaccesibile cu ochiul liber. Este evident că cantitatea de lumină colectată de telescop va fi de atâtea ori mai mare decât fasciculul de lumină care pătrunde în ochiul observatorului, cu cât aria lentilei este mai mare decât aria pupilei (diametrul acesta din urmă este de aproximativ 6 mm). Galileo, de exemplu, cu cel mai bun telescop al său, a putut observa stelele din al 10-lea magnitudinea, care sunt mai slabe decât stelele de magnitudinea a 6-a (se află la limita vederii noastre) de aproximativ 40 de ori.

Pe măsură ce diametrul lentilei telescopului crește, numărul de stele vizibile pe cer crește rapid sau, după cum spun astronomii, puterea de penetrare a telescopului crește.
Astfel, observațiile telescopice au relevat pentru pământeni o întindere universală de neimaginat. Ceea ce marii gânditori doar ghiciseră înainte a primit confirmare vizibilă.

Odată cu creșterea diametrului lentilei, puterea de rezoluție a telescopului crește și ea, adică sistemele stelare apropiate devin disponibile pentru observare. Iar astronomii au căutat să creeze telescoape mari cu lentile de diametru mare. Dar fabricarea unor astfel de lentile este o sarcină extrem de dificilă. La urma urmei, pentru aceasta este necesar să sudăm sticla perfect transparentă și complet omogenă. dimensiuni mariși o masă mare, apoi procesați-o - transformați-o într-o lentilă. Este suficient să spunem că suprafața lentilei trebuie șlefuită și lustruită la cea mai apropiată zecime de micron!

Cea mai mare lentilă din lume pentru un telescop refractor a fost fabricată din nou sfârşitul XIX-lea secol de celebra firmă americană Alvan Clark and Sons. Acest obiectiv, cu un diametru de 40 inchi (102 cm), a fost destinat Observatorului Yerks, construit în 1897 lângă Chicago. Până acum, nimeni nu a reușit să facă un obiectiv mai mare. Lentilele lui Alvan Clark (1804-1887) sunt încă considerate cele mai bune din lume până în prezent. Dar chiar și ei nu sunt lipsiți de aberații - defecte optice care distorsionează imaginile.

Prin urmare, în loc de obiective și oculare cu o singură lentilă, telescoapele au început să folosească sisteme optice cu mai multe lentile; opticianul englez John Dollond (1706-1761) a reușit să facă acest lucru pentru prima dată în 1757.

Curbura suprafețelor lentilelor și gradul de sticlă sunt selectate în așa fel încât efectele lor să fie opuse. Acest lucru reduce semnificativ aberația.

Dezvoltarea astrofizicii, în special, studiul nebuloaselor, galaxiilor îndepărtate și a altor obiecte spațiale slab luminoase, necesită telescoape mari cu luminozitate mare. Diafragma trebuie înțeleasă ca cantitatea de iluminare pe care o poate crea un telescop în planul focal. Deci, dacă comparăm două telescoape cu aceleași distanțe focale, atunci un instrument cu o lentilă sau o oglindă mare va avea o luminozitate mai mare. Realizarea oglinzilor reflectorizante este mult mai ușoară decât șlefuirea lentilelor uriașe: fiecare lentilă are două suprafețe prelucrate, oglinda are doar una.

În prezent, în lume au fost construite peste o duzină de reflectoare cu oglinzi ce depășesc 3,5 m în diametru.Cel mai mare telescop reflector din țara noastră este BTA-6- are o oglinda de 6 metri.

Posibilitățile acestui telescop sunt enorme. În timpul primelor observații făcute în 1975 (observațiile sistematice pe BTA-6 au fost începute în iulie 1976), au fost fotografiate stele și galaxii îndepărtate de magnitudinea a 24-a. Sunt de aproximativ 15 milioane de ori mai slabe decât acele stele pe care ochiul uman le poate vedea. Dar, folosind echipamente sensibile la lumină mai avansate - fotomultiplicatoare, contoare de fotoni și alte receptoare de radiație de ultimă generație, astronomii primesc imagini ale obiectelor cu o magnitudine de 26,5 pe plăci pentru o oră de expunere. Obiectele optice, ale căror radiații am reușit să le primim, sunt la cel puțin 10 miliarde de ani lumină distanță de noi! Acestea sunt capabilitățile unui telescop echipat cu echipamente moderne de recepție a luminii.

Cercetătorii de la Universitatea din California din Statele Unite au creat un telescop reflectorizant și mai impresionant de 10 metri. Oglinda acestuia, cel mai mare gigant optic din lume, este formată din 36 de oglinzi hexagonale conjugate dispuse sub forma a trei inele concentrice. Senzorii electronici raportează poziția și orientarea lor unul față de celălalt către computer, care emite comenzi de instalare a oglinzilor conform unui program dat. Ca urmare, se asigură forma necesară a suprafeței oglinzii compozite, ținând cont de sarcinile gravitaționale și ale vântului.

Acest telescop, denumit „Kek I”, este instalat pe vârful Mauna Kea (Hawaii), la o altitudine de 4150 m deasupra nivelului mediu al mării. Costul său a fost de 94 de milioane de dolari. Deschiderea oficială a celui mai mare telescop din lume a avut loc pe 7 noiembrie 1991, deși ultimul segment de oglindă a fost instalat abia pe 14 aprilie 1992.

Construcția celui de-al doilea telescop de 10 metri, Kek II, a fost finalizată acum pe Mauna Kea. Fundația W. M. Keck a alocat 74,6 milioane de dolari pentru aceasta. Nu întâmplător denumirile telescoapelor gemene sunt date de numele fondului care a finanțat construcția acestora.
Datorită puterii lor optice enorme, sunt instrumente ideale pentru studiul obiectelor îndepărtate din spațiu.