Что такое телескоп: история изобретения и эволюции телескопов

С древнейших времён человек обращал взор к звёздному небу. Но много ли звёзд можно увидеть? Даже с очень хорошим зрением можно увидеть не более полутора тысяч небесных светил… да, описанный Ф.Бэконом «идол рода» (ограниченность возможностей человеческих органов чувств) действительно препятствует познанию мира… а нельзя ли эти возможности как-нибудь расширить?

То, что специальным образом обработанное стекло или другое прозрачное тело может увеличивать или зрительно «приближать» наблюдаемый предмет, было известно давно: ещё Нерон смотрел бои гладиаторов через изумрудные линзы… Но такое увеличение было слишком слабым, чтобы наблюдать звёзды. А если совместить несколько линз?

Это попытался сделать астроном Т.Диггес в 1450 г. – он совместил выпуклую линзу с вогнутым зеркалом, но так и не доработал устройство. Но идея не была забыта. Так, в записях Леонардо да Винчи, сделанных в 1509 г., есть фраза: «Сделай стёкла, чтобы смотреть на полную Луну» и чертежи телескопов (однолинзового и двухлинзового).

Дело сдвинулось с мёртвой точки в начале XVII века. В 1604 г. Иоганн Кеплер исследовал ход лучей света в системе, состоящей из двух линз – двояковыпуклой и двояковогнутой. Практически же реализовал идею человек, который даже не был учёным: голландский очковый мастер Иоганн Липпершней увидел как его дети играли линзами. Наложив их одну на другую, они смогли хорошо рассмотреть отдалённую башню... вдохновлённый идеей детей, сконструировал прибор, который назвал «зрительной трубой». Он даже попытался его запатентовать, но получил отказ: во-первых, устройство посчитали слишком простым, во-вторых, независимо от Липпершнея такое же изобретение сделал его сосед Захарий Янсен – тоже очковый мастер, а также другой голландец – Якоб Метиус (очевидно, идея носилась в воздухе).

Поначалу зрительная труба оставалась «игрушкой для взрослых». Первым же, кто применил её для наблюдения звёздного неба, был Галилео Галилей. Правда, для этого прибор надо было усовершенствовать – и Галилею это удалось: сконструированный им телескоп (теперь уже точно телескоп - «далеко видящий») длиной примерно в метр и диаметром 4,5 см давал увеличение в 32 раза! По тем временам это был прорыв. Правда, прибор ещё оставался несовершенным: изображение давал размытое, поле зрения у него было маленькое – но даже с таким телескопом Г.Галилей открыл кольца Сатурна, спутники Юпитера, солнечные пятна, фазы Венеры, доказал сферичность Луны, увидел на Луне кратеры и горы – и весьма точно оценил их высоту… насколько революционным было всё это для той эпохи, можно судить по реакции современников: «Эти пятна существуют не на Солнце, а у тебя в глазах!» – говорили Г.Галилею.

Вот что сделал 32-кратный телескоп! А в 1656 г. Христиан Гюйгенс построил телескоп со 100-кратным увеличением (длиной в 7 метров). Но и этого было слишком мало… что же делать? Ещё увеличивать длину прибора? Да, это делали – трубы достигали 70 м, но ведь нельзя же удлинять до бесконечности… да и работать с такой громадиной не очень-то удобно.

Выход нашёл Исаак Ньютон: он добился более чёткого изображения с помощью вогнутого зеркала, а в 1672 г. французский оптик Лоран Кассегрен предложил двухзеркальную систему: выпуклое вторичное зеркало перехватывает лучи, исходящие из объектива, до их схождения в фокус и через центральное отверстие в объективе отражает их в окуляр (телескоп-рефлектор – так это называется).

Следующий шаг связан с изобретением двух сортов стекла – крон (лёгкое) и флинт (тяжёлое). Благодаря этой инновации учёному Дж.Доллонду удалось сконструировать двухлинзовый объектив, что заставило на время забыть о зеркальных телескопах (рефлекторах). Но вот английский музыкант У.Гершель, увлекавшийся астрономией, сделал себе именно телескоп-рефлектор – и с его помощью открыл планету Уран! Новых планет не открывали уже много веков – немудрено, что Гершель решил капитально взяться за дело. Результатом его труда стал зеркальный телескоп диаметром 122 см, с помощью которого Гершель открыл два спутника Сатурна. Другой астроном-любитель создал рефлектор с ещё большим диаметром (182 см) и открыл благодаря ему несколько туманностей.

Но зеркала в этих телескопах были металлическими – слишком громоздкими, к тому же тускнели и отражали лишь часть падающего на них света. В 1856 г. Л.Фуко заменил металлическое зеркало зеркалом из посеребрённого стекла.

К концу XIX века изобрели новый способ производства линз – и эти новые линзы отражали 95% света.

Подлинной революцией в астрономических исследованиях стал телескоп в Паломар, созданный в 1934 г. – с огромным кварцевым зеркалом.

В 1976 г. в Советском Союзе был построен Большой Телескоп Азимутальный (БТА)  длиной 6м, и до начала XXI века он был крупнейшим в мире, но теперь входит лишь во вторую десятку. На сегодняшний день рекордсменом является The Gran Telescopio CANARIAS, установленный в 2009 г. на Канарских островах.

До сих пор мы говорили об оптических телескопах. В 30-х гг. XX в. стараниями американских радиоинженеров К.Янского и Г.Ребера были созданы радиотелескопы, регистрирующие радиоизлучение космических объектов. Они состоят из антенного устройства и радиометра. Сейчас радиотелескопы применяются наряду с оптическими.

Но каким бы ни был телескоп,  его работу изрядно осложняет земная атмосфера… а раз так – долой атмосферу! Выходим в космос! Первый и самый известный орбитальный телескоп  – «Хаббл» – был запущен в 1990 г. Благодаря «Хабблу» наблюдали извержение вулканов на Ио и падение на Юпитер кометы Шумейкера-Леви, открыли новые галактики… Сейчас существует немало космических телескопов.

Вот такой грандиозный путь проделал телескоп за 400 лет: от простой «зрительной трубы» до сложнейших орбитальных телескопов. И конечно, наука на этом не остановится. Какими будут телескопы будущего? Какие удивительные открытия совершат с их помощью учёные? Время покажет.