XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Я-волшебный астроном
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1.Введение
Но, господа, забавный случай сей,
Ведь каждый день пред нами солнце ходит,
Однако ж прав упрямый Галилей.
(А.С.Пушкин)
С давних времен людей интересовало небо, они поднимали вверх головы и любовались звездами. Им хотелось дотянуться и прикоснуться к красивым звездочкам на небе, рассмотреть поближе Луну и узнать, что же там есть еще на небе. Но увы, человек не в силах был это сделать, т.к. звезды находились слишком далеко.
Тогда люди стали думать о том, как изобрести какой-нибудь инструмент, чтобы поближе рассмотреть небесные светила. Так появился телескоп. Телескоп - прибор, предназначенный для наблюдения небесных светил. Это оптическое устройство представляет мощную зрительную трубу, в которую можно рассмотреть удаленные объекты – небесные тела. В переводе
с греческого языка означает – «смотреть вдаль далеко».
Я тоже очень люблю смотреть вдаль и разглядывать разнообразные предметы. Особенный интерес у меня вызывает небо, ведь оно хранит столько секретов. Как же рассмотреть все на небе?
Я долго думала и поставила перед собой цель: создать телескоп своими руками, чтобы приблизить звезды и особенно луну.
Мои Задачи:
-изучить литературу по данному вопросу,
-собрать все необходимые материалы для создания телескопа,
-составить план действий,
-изготовить телескоп в домашних условиях,
-опробовать телескоп в домашних условиях,
-определить плюсы и минусы в работе,
-рассказать и показать своим одноклассникам свою работу.
Сегодня телескоп все чаще можно встретить в обычной городской квартире, где живет астроном –любитель.
2. Теоретическая часть
2.1 История создания телескопа
В самом начале XVII века в Голландии было заявлено об изобретении подзорной трубы, что послужило распространению слухов по Европе об этих новых оптических приборах. Галилео Галилей, профессор местного университета, красноречивый оратор и страстный сторонник учения Коперника, услышав о новом оптическом инструменте, решил собственноручно построить подзорную трубу. 7 января 1610 года навсегда останется памятной датой в истории человечества. Вечером того же дня Галилей впервые направил построенный им телескоп на небо.
Галилео Галилей попытался соорудить трубу, на концах которой стояли два очковых стекла, которые увеличивали предметы, когда он смотрел в эту трубу, но качество стекол было плохое. И предметы выглядели не четкими, размытыми. Тогда великий мастер стал шлифовать линзы сам. Для этого ему пришлось обработать 300 линз, из которых он отобрал всего несколько штук.
Первый телескоп был небольших размеров, имел несовершенную оптическую систему и 30 кратное увеличение.
Но даже в такой телескоп мастер сделал много интересных открытий. Он рассмотрел горы на Луне, спутники Юпитера, звезды в Млечном пути и много других открытий. На самом Солнце (поместив перед глазами темное стекло), ученый увидел пятна, которые смещались к краю Солнца. На основании этих данных ученый сделал вывод о вращении Солнца вокруг оси, тем самым опровергнув общепринятое учение Аристотеля о «неприкосновенной чистоте небес». Благодаря открытиям ученого были заложены основы телескопической астрономии.
Однако плохое качество изображения в первых телескопах заставило ученых искать новые пути решения этой проблемы. Уже при жизни ученого на смену пришли телескопы нового вида. Изобретателем нового инструмента стал Иоганн Кеплер. Впервые он дал описание телескопа, состоящего из двояковыпуклых линз, и увеличивающий объекты в 100 раз. Но даже обычный ветер служил препятствием для получения четкого и качественного изображения.
Так стали появляться новые улучшенные телескопы, вместо линз стали использовать зеркало. Изображение стало четким, что позволяло еще ближе и ярче увидеть звездные светила и сделать еще больше открытий. И даже сейчас, современный космический телескоп «Хаббл» работает по принципу двухзеркальной телескопической системы.
Появились новые астрономы – ученые - Грегори, Жан Кассини. Они продолжили дело ученого и открыли новые спутники Сатурна, «моря», а также полярные шапки на Марсе
Но и у этих телескопов тоже был недостаток – хроматизм и аберрация.
Любая оптическая система искажает изображение, такие искажения называют аберрациями. Хроматическая аберрация проявляется в окрашивании изображений небесных тел ложными цветами. Она особенно заметна на резких границах между светлыми и темными областями, например, на нимбах Луны.
И лишь намного позже стали использовать серебряную пленку, которую наносили при помощи виноградного сахара на соли серебра. Новые линзы отражали много света, что позволяло видеть небесные тела более качественно.
История телескопа прошла долгий путь – от простой трубы до современных гигантских телескопов. Современные обсерватории оборудованы мощными компьютерами. Однако любительские телескопы и многие аппараты, типа «Хаббл», основаны на принципах работы, изобретенных Галилеем.
2.2 Современные виды телескопов
С течением времени появлялись телескопы второго, третьего, четвертого, пятого поколений, и они становились все качественнее и лучше.
Разновидностей телескопов тоже становилось все больше. Среди них - солнечные, орбитальные, наземные, инфракрасные и другие виды телескопов.
Первое из двух главных преимуществ телескопа – это увеличение угла зрения, под которым мы видим небесные объекты. Человеческий глаз способен в отдельности различать две части предмета, если угловое расстояние не меньше одной минуты дуги. Поэтому, например, на Луне невооруженный глаз различает лишь крупные детали, поперечник которых превышает 100 километров. В благоприятных условиях, когда Солнце затянуто дымкой, на его поверхности удается рассмотреть самые крупные из солнечных пятен. Никаких других подробностей невооруженный глаз на небесных телах не видит. Оптические телескопы увеличивают угол зрения в десятки и сотни раз.
Второе преимущество телескопа по сравнению с глазом заключается в том, что телескоп собирает гораздо больше света, чем зрачок.
Одними из наиболее интересных являются инфракрасные телескопы. Это вид телескопов, которые применяются в астрономии для исследования теплового излучения космических объектов, принцип работы которых состоит в принятии и обработке теплового излучения. В первую очередь возможности инфракрасных телескопов были использованы для изучения планет солнечной системы. С помощью тепловых наблюдений удалось уточнить структуру атмосфер некоторых планет, обнаружить водяной лед на поверхности спутников планет-гигантов, открыть собственное тепловое излучение Сатурна и Юпитера и многое другое.
Космические телескопы ведут наблюдение за космическими телами, позволяя очень сильно увеличить объект, увидеть его излучение, рассматривают части Вселенной, удаленные на 13 миллиардов световых лет.
Четкость изображений определяется размером линз и зеркал, которые при изготовлении полируют очень тщательно, чтобы рассмотреть ясно и четко небесные тела.
В книгу рекордов Гиннеса попал российский «Радиоастрон», орбитальный радиотелескоп, как самый большой в мире. А еще в нашей стране в 1975 году (42 года назад) был построен «Большой Телескоп Азимутальный». Сегодня этот телескоп является самым большим в Евразии.
Самый дорогостоящий телескоп – космический «Хаббл», сделанный в Америке, находится на орбите Земли, прошел очень много километров вокруг земли и сделал более миллиона наблюдений. Он помог вычислить возраст вселенной, найти новые планеты, звезды и галактики. Это самый эффективный из аппаратов, сделанных человеком.
В 2024 году в пустыне Атакама, (страна Чили) на горе будет закончена постройка обсерватории с телескопом, оснащенным самым большим зеркалом и уникальной оптической системой. Обсерватория в Чили превзойдет размером все существующие ныне, а по качеству снимков обойдет даже «Хаббл»
А орбитальный телескоп «Кеплер», единственная обсерватория, задачей которой является поиск планет, пригодных к жизни. За два года работы «Кеплер» нашел 54 экзопланеты, которые похожи на нашу Землю размером, химическим составом и даже наличием воды.
3.Практическая часть
. Создание домашнего телескопа
Изучив материал по теме исследования, я решила сделать телескоп в домашних условиях.
Для этого мне понадобились следующие инструменты: лупа, бумажная туба, краска черного цвета, линзы очков, напильник, пластиковая труба, строительный клей, рулетка и цветная бумага, а весь процесс происходил в несколько этапов. (Рис 1,2)
1 этап. Я выбирала линзу для объектива. Чем больше фокусное расстояние линзы, соответственно, меньше ее оптическое увеличение, которое используется для объектива, тем больше будет увеличение телескопа. Однако понадобится более длинная труба. Я поняла, что лучше всего для линзы объектива, подойдут линзы, предназначенные для изготовления очков, которые можно купить в любой оптике. Они обладают высоким качеством и точностью изготовления.
2 этап. Я выбирала линзу для окуляра. Чем меньше фокусное расстояние окуляра, тем больше будет общая кратность увеличения телескопа. Но не надо забывать, что слишком большое увеличение окуляра может привести к появлению дефектов получаемого изображения. Я выяснила, что лучше всего использовать лупу с фокусным расстоянием 2-4 см.
3 этап. Я приступила к сборке телескопа. После того, как были приобретены необходимые линзы, я начала делать телескоп. Линзы необходимо вклеить в две трубки, которые плотно вставлены друг в друга, но при этом трубки должны легко двигаться для того, чтобы можно было навести резкость на объект наблюдения. В качестве объектива я использовала стекло для очков по + 0,5 диоптрий, расположив его выпуклой стороной наружу. Трубу телескопа, в которой укрепляется объектив, использовала пластиковую. Я держала трубу, а дедушка мне помогал. Он прикрепил ее при помощи резиновых колец к бумажной тубе.
4 этап. Для окуляра я использовала лупу с 3-х кратным увеличением, которую также установила на бумажной тубе большего диаметра, чем труба. Для того чтобы лупа не могла выпасть из тубы, я надежно приклеила ее строительным клеем. Резиновые кольца помогли двигаться трубе в бумажной тубе и наводить резкость на рассматриваемые предметы.
5 этап. Я покрасила пластиковую трубу в черный цвет, а бумажную тубу обернула блестящей бумагой.
6 этап. В ходе эксперимента я наводила телескоп на отдаленные предметы в дневное и ночное время. Это позволило определить оптимальное фокусное расстояние, с помощью которого объекты выглядели четко и не расплывались. В качестве доказательства, в приложении представлены снимки нескольких объектов.(Рис 3,4,5,6)
4. Заключение
В заключении можно сделать следующие выводы!
Изучив теоретический материал по данной теме, я установила, что существует большое разнообразие телескопов, очень подробно познакомилась с историей их создания. Я поняла, что использование телескопа привело к резкому скачку количества открытий и существенному расширению области знаний о космических объектах.
Самым важным моментом моей работы стало то, что я создала модель телескопа в домашних условиях собственными руками. С помощью своего устройства я убедилась в том, что можно наблюдать тела Вселенной, например, Луну и почувствовала себя настоящим астрономом-волшебником.
Я использовала разнообразные предметы, и совместная работа с дедушкой позволила понять какие материалы лучше всего подходят для изготовления телескопа, чем с удовольствием поделилась с ребятами.
Мне было очень интересно рассказывать ребятам своего класса о первых телескопах и продемонстрировать свои успехи в создании домашнего телескопа. Я дала возможность каждому ученику посмотреть в него и наверняка доставила этим им немало увлекательных минут.
Я считаю, что цель своей работы выполнила, тем самым получив новые знания, изобретательский опыт и веселое времяпрепровождение с дедушкой.(Рис 7).
Возможно, в скором времени, ученые (может даже Я) при помощи космических телескопов обнаружат живых существ на планетах и будут пытаться установить контакт с внеземными цивилизациями.
И тогда человечество выйдет на новый уровень развития!
5.Список литературы
1. Всё обо всём. Энциклопедия. – М: Аванта-Плюс, 2000.
2. Амбарцумян В.А. «Загадки Вселенной»,Педагогика, 1987.
3. Гурштейн А.А. «Извечные тайны неба», 1984г.
4. Космос: Энциклопедия для детей. Я познаю мир-М.: Издательство «AСТ», 2001г.
5. Шемякин М.М. «Любительское телескопостроение».
5.Astronews.prao.ru
6.Www.binoculars.ru
6. Приложения
Рис1 Мои инструменты
Рис 2 Этапы создания телескопа
Рис. 3 Кормушка для птиц
Рис. 4 Небесный объект - луна
Рис.5 Декоративное украшение на соседском доме
Рис. 6 Линии электропередач
Рис. 7 Астроном - Ева Малюгина