Исследование и расчет характеристик телескопа «

Исследование и расчет характеристик телескопа «HALFMANN»
Обсерватории ННПООЦ «Бобек»
Оспан Арман, 11 класс
Казахстан, г. Алматы, Гимназия «Самопознание»
Научный руководитель:
Загайнова Вера Ивановна, к.п.н.
Выбор темы работы обусловлен несколькими причинами.
Во-первых, Отмечая 400-ую годовщину первого использования астрономического
телескопа Галилея, Организация Объединенных Наций объявила 2009 год Международным
годом астрономии.
Во-вторых, в августе 2009 года открылась вторая очередь ННПООЦ «Бобек», одним из
подразделений
которого
является
уникальная
детская
Обсерватория,
оснащенная
современным автоматизированным телескопом «Halfman» с диаметром объектива 60 см.
В третьих, необходимо было проверить расчетные характеристики «Halfman», сравнивая
их с наблюдательными данными и сделать заключение об астроклиматических условиях
наблюдений.
Цель работы: Произвести исследование и расчет характеристик телескопа «HALFMANN»,
установленного в Обсерватории ННПООЦ «Бобек» в 2009 году.
Новизна исследования: Расчет характеристик
телескопа «Halfman» и исследование
астроклимата в районе Обсерватории ННПООЦ «Бобек» были проведены впервые. В этом
заключается новизна
Область практического пименения результатов: Данный проект позволит получить
полную картину астрокламатических условий наблюдений в Обсерватории ННПООЦ
«Бобек». Наблюдательные данные и сравнение их с расчетными позволит производить
корректировку любых результатов наблюдений, производимых в Обсерватории.
Первым приемником изображений в телескопе, изобретенным Галилеем в 1609 году, был
глаз наблюдателя. С тех пор изменились размеры и конструкции телескопов, приемники
изображения и многое другое. Для эффективного использования любого телескопа важно
знать их достоинства и недостатки, уметь рассчитывать их характеристики.
На качество и видимость астрономических объектов влияет ряд причин. Они делятся на
две группы. К первой относятся климатические и погодные условия, ко второй группе
относится учет характеристик астрономического прибора. Наша задачей было рассчитать
теоретические характеристики телескопа «Halfman» и учесть астроклиматические условия.
Рассмотрим формулы и рассчитаем увеличение, проницающую и разрешающую силы и
светосилу телескопа.
1
Увеличение. Отношение диаметра объектива (D) к диаметру окуляра (d) позволяет
определить кратность увеличения светового потока от звезды (n), попадающего в глаз
наблюдателя. Увеличение равно отношению фокусных расстояний объектива и окуляра.
Определяется по формулам:
n = D ⁄ d; n = Fоб / Fок
Разрешающая способность - это способность телескопа разделять две близко
расположенные звезды. Разрешающую способность рассчитаем по двум формулам:
Разрешающая сила по 1-й формуле: δ > 140" ⁄ D (мм); δ = 206 265•X / D
Проницающая сила определяется звездной величиной наиболее слабой звезды,
доступной для наблюдения в данный астрономический прибор при наилучших условиях
наблюдений. Для таких условий проницающую силу можно определить по формуле:
М = 2.1 + 5 lg D
Или по формуле с учетом погодных условий (1.8≤с≤3.9) и увеличением телескопа:
М = с + 2.5 lg D + 2.5 lg n, где D - диаметр объектива в мм.
Рассчитаем данные характеристики телескопа «HALFMAN» Обсерватории ННПООЦ
«Бобек» без учета климатических и погодных условий (пыль, туман, засветка и т.д.) и считая
качество используемой оптики идеальным.
Для сравнения расчетной проницающей силы астрономических приборов с реальной и
определения поправки инструмента, мы определяли реальную проницающую силу телескопа
«Halfman» с окуляром 20 мм (теоретически рассчитанная проницающая сила 15.9m) по шести
площадкам – «Стандартам звездных величин» в течение января - сентября 2011 года с 20
часов до 23 часов. Поле зрения телескопа примерно 14 угловых минут. По видимости
созвездий осенью и зимой и ориентации Обсерватории по странам света, отобранные
площадки были в разных частях звездного неба.
Площадки звездных стандартов выбирались в разных частях звездного неба еще и потому,
что на севере и северо-востоке Обсерватории расположен Алматы, на западе небольшой
поселок, на юге – горы. Наблюдения проводились в отсутствие засветки Луны (дни
новолуний или последней четверти) в течение 5-6 ночей. При наблюдениях учитывалось
состояние атмосферы. Выбирались хорошие условия наблюдения (после дождя или снега).
Данные заносились в таблицы с наблюдаемыми стандартами звездных величин. Если звезда
стандарта наблюдалась, ставился «+», если нет «-». Ниже приведен пример такой площадки
и заполненной таблицы.
По табличным данным были построены графики зависимости реальной проницающей
силы телескопа, и определен коэффициент «с» в зависимости от направлений наблюдений.
2 m ≥ С ≤3.5 m
2
Теоретически рассчитанная разрешающая способность телескопа «Halfman» - 0.17". Мы
взяли известные двойные звезды и по ним определили реальную разрешающую способность
нашего телескопа.
Для сравнения расчетной разрешающей способности объектива нашего телескопа (0.2") и
учета поправки инструмента с его реальной разрешающей способностью, в приведенной
ниже таблице, мы брали двойные и кратные звезды с известными угловыми расстояниями
между компонентами и близкими звездными величинами. Каждая двойная звезда
наблюдалась в течение не менее, чем 5 вечеров. По этим звездам определяли реальную
разрешающую способность.
В полном тексте работы приведен пример заполненной формы по наблюдениям двойных
звезд и дана Итоговая таблица рассчитанных и определенных практически характеристик
телескопа «Halfmann».
Заключение
Перед нами была поставлена задача проверить расчетные характеристики «Halfman»,
сравнивая их с наблюдательными данными и сделать заключение об астроклиматических
условиях наблюдений. Основные результаты выполненной работы:
1. Знакомстве с различными типами телескопов и определении возможностей современных
телескопов.
2. Выполнении математических расчетов характеристик телескопа «Halfman».
3. Проведении экспериментальной части исследования – наблюдения площадок и звезд
сравнения для практического определения проницающей и разрешающей силы телескопа,
поля зрения и т.д.
4. Определении реальной проницающей силы телескопа «Halfman» с окуляром 20 мм
(теоретически рассчитанная проницающая сила 15.9m) по шести площадкам –
«Стандартам звездных величин» в течение января-сентября 2011 годя
(в отсутствие
засветки Луны, условия наблюдения - после дождя или снега при хорошем состоянии
атмосферы):
- при визуальных наблюдениях в направлении на север и северо-восток поправка телескопа
составляет от 2 до 3.5 звездных величин;
- при визуальных наблюдениях в направлении на юг и запад поправка телескопа составляет
от 1.5 до 3 звездных величин.
5. Определении реальной проницающей силы телескопа «Halfman» - примерно 2.3"-2.0". Это
в десять раз хуже рассчитанной теоретически.
5. Получили таблицу характеристик с рекомендуемыми поправками в проницающей и
разрешающей силе телескопа «Halfman».
3