Как из нашего окошка видно космоса немножко. Телескоп – прибор, позволяющий заглянуть в тайны космоса. Мой опыт.

XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Как из нашего окошка видно космоса немножко. Телескоп – прибор, позволяющий заглянуть в тайны космоса. Мой опыт.

Воробьев А.А. 1
1ГАОУ СО "Гимназия №8"
Ушакова Г.И. 1
1ГАОУ СО "Гимназия №8"
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

    1. Актуальность выбранной темы.

В нашей семье много книг. Но есть особенно ценные. Одна из них «Беседы о космосе». Эту книгу с автографом подарил моей сестре Борис Александрович Жихарев – боевой лётчик, генерал-майор авиации, член Союза писателей России. Сначала эту книгу о космических далях и изучении космоса читала мне мама, затем много раз перечитывал я сам.

Карандашом я обвёл себе следующие строки: 12 апреля 1961 года в 09.07 московского времени с ракетного полигона «Тюра-Там» стартовал космический корабль «Восток». Лётчик-космонавт Юрий Алексеевич Гагарин совершил первый в мире полёт в космическое пространство. Сделав 1 виток вокруг Земли, в 10.55 московского времени корабль совершил посадку в 280 км западнее от запланированного района недалеко от города Энгельса… И когда я узнал, что наша семья переезжает жить в г. Энгельс, стал мечтать посетить «Парк покорителей космоса». Мечта исполнилась. Парк впечатлил меня. Я стал думать… Представлять…. Что же видел Юрий Гагарин в окошко иллюминатора во время полёта? Какие вблизи объекты Солнечной системы? А особенно меня интересовала Луна. Ведь это единственный естественный спутник нашей планеты! Могу ли я увидеть звёзды вблизи? Как изучались звезды и как это помогало человеку, науке.

И я узнал, что НАУКА о Вселенной, изучающая расположение, движение, структуру, происхождение и развитие небесных тел и систем носит название АСТРОНОМИЯ. Большинство открытий в астрономии было совершено с помощью ТЕЛЕСКОПОВ и расчетов. Изобретение и распространение телескопов позволило астрономам видеть дальше и обнаруживать больше деталей сначала в близких, а затем и в далеких объектах Солнечной системы! Это очень интересно!

Летом 2024 года родители подарили нам с сестрой настоящий телескоп! Это ахроматический рефрактор начального уровня, который подходит для обучения детей основам астрономии. С его помощью я смогу изучить строение телескопа и попытаться сделать телескоп сам.

    1. Проблема (идея) проекта.

Идея моего проекта заключается в том, чтобы изучить строение телескопа, затем самому из пригодных домашних средств изготовить простейший телескоп для наблюдения за Луной и звездами.

    1. Цели и задачи исследования

В своей работе выделяю 4 цели:

  1. Изучить историю возникновение телескопа;

  2. Ознакомиться с видами телескопов;

  3. В телескоп рассмотреть Луну;

  4. Создать свой телескоп в домашних условиях.

Для достижения указанных целей ставлю перед собой следующие задачи:

  1. Используя опыт астрономов, великих изобретателей изучить изобретение телескопа.

  2. Используя опыт астрономов, великих изобретателей изучить строение телескопа.

  3. Провести наблюдения за Луной.

  4. Соорудить дома свои телескопы.

1.4 Гипотеза

Разобравшись в строении телескопа, можно самому в домашних условиях сделать простейший телескоп, используя телескопическую трубу и две линзы.

1.5 Гипотеза

Это исследовательская индивидуальная работа.

  1. ЭТАПЫ РАБОТЫ И ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

2.1 Организационный этап

Объектом исследования в этом проекте является телескоп.

Телеско́п (от древнегреческого «далеко» и   «смотрю») — прибор  или астрономический инструмент, с помощью которого можно наблюдать отдалённые объекты путём сбора электромагнитного излучения (например, видимого света).

Теоретический этап

Первые упоминания астрономических наблюдений, которые подтверждены историками, относятся к VIII веку до н. э.. 

Кочевым племенам первобытного общества нужно было ориентироваться при своих странствиях, и они научились это делать по Солнцу, Луне и звёздам. Первобытный земледелец должен был при полевых работах учитывать наступление различных сезонов года, и он заметил, что смена времён года связана с полуденной высотой Солнца, с появлением на ночном небе определённых звёзд.

Дальнейшее развитие человеческого общества вызвало потребность в измерении времени и в летосчислении (составлении календарей). Всё это могли дать наблюдения над движением небесных светил, которые велись в начале без всяких инструментов, были не очень точными, но вполне удовлетворяли практические нужды того времени.

Но только изобретение телескопа позволило астрономии развиться в современную самостоятельную науку. 

Первый телескоп (зрительная труба) был изобретён в начале XVI века одновременно несколькими мастерами по производству очков, с применением выпуклых и вогнутых линз с увеличением в 2 раза. Эти приборы назывались «перспективой». Название «телескоп» будет предложено в 1611 году греческим математиком Джованни Демизиани при демонстрации телескопа Галилея.

Галилео Галилей – итальянский физик, механик, астроном, философ, математик, оказавший огромное влияние на науку своего времени. В 1609 году Галилей, получив информацию о первых зрительных трубах, начал делать телескопы и в течение года сумел довести их до увеличение от 3-х до 32-х крат, что позволило применять их на практике. Сначала их использовали в военном деле, а затем и при изучении небесных тел. В короткий срок Галилеем были открыты 4 спутника Юпитера, кольца Сатурна, изучены фазы Венеры и звезды Млечного пути, лунные кратеры. Это вывело науку на новый уровень! Самый длинный телескоп Галилея, построенный Яном Гавелия был в длину 50 метров и управлялся канатами.

Прослышал как-то Галилей про перспективу,

И взялся первым из людей пахать ту ниву.

В вопросах оптики он был, конечно, дока

И очень быстро смастерил большое око.

Труба и стёкла были в нём, всё очень просто,

Но всё, что видится в него – большого роста.

Когда на небо он взглянул в своё творенье,

Открыла бездна для него её владенья.

Б.А. Жихарев

Телескоп Галилея состоял из креплений для объектива, рамы и трубы между ними. Длина некоторых оптических приборов корректировалась с помощью выдвигающихся труб. 

Рассмотрим, как благодаря инженерам и учёным, изменились современные телескопы.

Современные телескопы делятся по типу строения на:

  1. Линзовые (рефракторы или диоптрические). В качестве объектива используется линза или система линз. 

  2. Зеркальные (рефлекторы или катаптрические). В качестве объектива используется вогнутое зеркало. 

  3. Зеркально-линзовые телескопы (катадиоптрические). В качестве объектива используется обычно сферическое главное зеркало, а для компенсации его аберраций служат линзы. 

Также существуют радиотелескопы, которые обнаруживают и анализируют радиоволны из космоса. 

Кроме того, телескопы могут быть профессиональными и любительскими. Первые используются учёными и астрономами, вторые подходят для домашнего применения. 

Телескопы отличаются компановкой линз, наличием зеркал и их размещением. У меня любительский рефракторный телескоп.

Некоторые наиболее современные, знаменитые и мощные телескопы, которые используются в астрономии:

  • Космический телескоп «Хаббл». Совместный проект NASA и Европейского космического агентства, автоматическая обсерватория на земной орбите. Диаметр зеркала — 2,4 м, но из-за отсутствия влияния атмосферы разрешающая способность телескопа в 7–10 раз больше аналогичного телескопа, расположенного на Земле. Выведен на орбиту в 1990 году.  

  • Телескоп «Субару». Принадлежит Японской Национальной Астрономической Обсерватории, расположен на Гавайях, на высоте 4139 м. Диаметр зеркала — 8,2 м. Оснащён крупнейшим в мире «тонким» зеркалом: его толщина — 20 см, вес — 22,8 т

  • Большой южноафриканский телескоп (SALT). Принадлежит Южно-африканской Астрономической Обсерватории, находится в ЮАР, на плато Кару, на высоте 1783 м. Размеры его зеркала — 11х9,8 м.  

  • Большой Канарский телескоп (GTC). Стоит на вершине потухшего вулкана Мучачос на одном из Канарских островов, на высоте 2396 м. Диаметр главного зеркала — 10,4 м.

Практический этап

Строение телескопа достаточно сложное для моего возраста и мне не терпится рассмотреть свой телескоп. У меня линзовый (рефрактор) телескоп Sky-Watcher BK 707AZ2 для начинающего астронома. Ахроматический рефрактор. Диаметр объектива: 70 мм. Фокусное расстояние: 700 мм.

Достоинства рефракторов:

  • сравнительная простота конструкции, дающая простоту в использовании и надежность;

  • практически не требуется специальное обслуживание;

  • быстрая термостабилизация;

  • отлично подходит для наблюдений Луны, планет, двойных звезд, особенно при больших апертурах;

Комплектация:

  • Труба телескопа

  • Монтировка азимутальная AZ2

  • Тренога с лотком для аксессуаров

  • Искатель оптический 5x24

  • Окуляры Super 10 и 25 мм, 1,25"

  • Линза Барлоу 2x

  • Диагональное зеркало 90°

Рассмотрим строение телескопа подробнее, чтобы понять что нам нужно для изготовления подобного в домашних условиях. Он состоит из оптической и механической частей

Первая – это оптическая труба и установленные на нее аксессуары, которые все вместе отвечают за формирование изображения.

Телескопическая труба - вытянутый цилиндр, который позволяет изменять расстояние между линзами, для более точной настройки и защищает нас от постороннего света и помех

Линза - это самый важный элемент. Без оптических линз телескоп не будет работать.

Объектив-Линзы. Без них работа телескопа тоже не возможна.

Основными характеристиками любого оптического телескопа являются: диаметр объектива (апертура) и фокусное расстояние объектива.

Окуляр - важная часть оптической схемы телескопа. Он необходим для того, чтобы получаемое изображение было максимально четким и ярким

Механическая часть – монтировка и штатив. Эти элементы необходимы для наведения телескопа на астрономические объекты.

Это были основные части телескопа, но есть много вспомогательных, без которых сейчас наблюдения практически не производят:

1. Линзы Барлоу. Это простая вогнутая (отрицательная) линза, которая, будучи помещенной между объективом телескопа и окуляром, поднимает увеличение инструмента.

2. Оптический искатель – это небольшая оптическая труба, которая устанавливается на телескоп и служит для поиска небесных тел. В отличие от телескопа, искатель имеет небольшое увеличение и широкое поле зрения – с его помощью проще сориентироваться в звездном небе.

3. Диагональное зеркало нужно для того, чтобы изображение не было перевернутым, а также для более удобного использования телескопа. Часто используют более сложные оптические призмы.

4. Бленда - трубчатое приспособление или козырёк, устанавливающееся перед входным окном оптических приборов для защиты от попадания постороннего света.

5. Различные световые фильтры. Наиболее известные лунный и солнечный, но есть и многие другие.

Все это значительно упрощает и улучшает наблюдения.

Принцип работы телескопа заключается не в увеличении объектов, а в сборе света. Чем больше у него размер главного светособирающего элемента (линзы или зеркала), тем больше света он собирает. Важно, что именно общее количество собранного света, определяет насколько чётко и детально будет увиденное.

Разобравшись со строением телескопа, пришло время практике. Первый раз мы отправились с папой смотреть в телескоп и не увидели Луну (10 ноября 2024 года). Только звезды стали немного ярче. Мы были ослеплены огнями города. Второй раз выехали с телескоп в ветренную и облачную погоду (13 ноября 2024 года). Тоже не увидели в деталях поверхность Луны. Только словно огненное пятно, как костер. И только в третий раз (17 ноября 2024 года) удалось после настройки телескопа увидеть единственный естественный спутник Земли. Луна в телескопе не жёлтая, а серебристо-серая. И ямы на ней округлые, с неровными краями. Внутри – глубокие, а края приподняты. Эти ямы называются кратерами. Очень интересно. Здесь видны тёмные пятна. Это впадины и низменности. Более темные пятна внутри - следы от метеоритов. Вся луна в кратерах, а еще на ней, словно паутина раскинулись линии, словно горные хребты, я еще не знаю, что это. Огромные темные впадины смотрятся словно моря, но как известно воды на луне очень мало. Самое интересное это наблюдать за увеличенным и приближенным краем луны, он не ровный, а словно круглый кусок сыра, покусанный мышками. Это все будит воображение и фантазию.

Луна повернута к Земле только одной своей стороной. Другая сторона Луны с Земли не видна никогда. Только космические аппараты облетели и сфотографировали её со всех сторон.

Луна повернута к Земле только одной своей стороной. Другая сторона Луны с Земли не видна никогда. Только космические аппараты облетели и сфотографировали её со всех сторон.

После этого мы решили самостоятельно сделать телескоп. Но мы не сможем вытачивать линзы как Галилео Галилей. Поэтому заказали в интернете линзы и лупы. Сделаем трубу из ватмана, картона, цветной бумаги. Наматывал картон пробовал на разные цилиндры, остановился на освежителе воздуха. Я намазал клеем обрезанный лист ватмана и, обматывая слой за слоем вокруг цилиндра, получил трубу. Чтобы труба была более крепкая наматываем второй слой. И я использую скотч, чтобы окончательно создать герметичную и крепкую трубу.

Есть история о том, что даже на Луне астронавты использовали скотч. Скотч использовался для починки лунного автомобиля «Ровер» во время миссии «Аполлон-17» в декабре 1972 года.   Командир корабля Юджин Сернан в первый же день пребывания на Луне случайно повредил правое заднее крыло лунного автомобиля. Чтобы починить крыло, космонавты соорудили импровизированный удлинитель из скотча и лунных карт, напечатанных на плотной фотобумаге. Ремонт занял всего пять минут, после чего лунный автомобиль стал пригоден к использованию.

Две линзы не подошли, но с помощью третьей мы увидели очертания предметов. Приклеиваем её к трубе. Используем термический клей-пистолет. Эта современная технология значительно облегчает создание домашнего телескопа. Во времена Галилео Галилея этого не было. Простой телескоп готов. Увеличение примерно 12 крат, качество среднее. Изображение перевернуто, но увлекательно, интересно, познавательно.

Теперь при помощи папы сделаем более сложный телескоп. Нам понадобится пластиковая труба, на которую наматываем листы белого ватмана, проклеивая каждый слой. Но сначала на ватман наклеили черную самоклеющуюся бумагу. Чтобы изображение не искажалось и не было бликов. Вновь фиксируем скотчем. Технология и инструменты аналогичные, но более качественные линзы. Второй самодельный телескоп отличается от первого качеством линз, их пропускной способностью и фокусом. Как следствие, второй телескоп значительно лучше увеличивает и приближает объекты. У первого телескопа увеличение порядка 20 крат, то у второго порядка 50 крат. Он значительно лучше приближает. И второй телескоп можно будет в дальнейшем совершенствовать, вставляя окуляры, призмы, зеркала. Благодаря сборке двух телескопов, я увидел разницу в работе линз, увидел, что изображение перевернутое. А в приобретённом в магазине изображение неперевёрнутое. Поэтому моя следующая задача: понять как работают линзы, как они собирают и рассеивают свет. Как работают зеркала и призмы. Это будет цель моего дальнейшего исследования.

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

3.1 Результаты работы (выводы)

В своей работе я полностью выполнил все поставленные цели. Оказалось, что астрономия зарождалась очень давно, ещё до нашей эры. Но главным толчком к становлению науки астрономии стало изобретение телескопа в 1609 году Галилео Галилеем. Совершенствование телескопов тесно связано с развитием всех наук, особенно математики и физики. Сейчас существуют даже космический телескоп, выведенный на орбиту Земли. А открытия и расчёты делают специальные программы и искусственный интеллект. Я смог изучить свой собственный рефрактор (линзовый телескоп). С помощью папы провёл наблюдения за Луной. Увидел детально её поверхность. Собрал два своих телескопа в домашних условиях. Убедился, что свойства линз влияют на получаемое изображение. Конечно, я не могу полностью рассказать и объяснить свойства линз, но я начал проводить опыты с линзами и лазерной указкой, чтобы понять, как линза преломляет луч света и почему изображение фокусируется в одной точке, а при отдалении переворачивается. Хочется продолжать исследовать работу линз, зеркал и призм. Я продолжу заниматься астрономией. Доведу данные исследования до логичного завершения, чтобы ответить на все возникшие сейчас вопросы. С помощью телескопа и звезд я развиваю свое воображение! И мой любимый урок математика тесно связан с изучением космоса. Без математики, изучая космос, не сможешь просчитать ни одного события! Космическое небо, как огромное число уравнений и зашифрованных цифр и посланий!

3.2 Рефлексия проектной деятельности

В 2021 году проведены работы по созданию Парка покорителей космоса в нашем городе Энгельсе. Благоустроено место приземления первого космонавта и спускаемого аппарата космического корабля «Восток-1». Отреставрированы стела и памятник Юрию Гагарину, барельефы космонавтов, появились новые объекты: маршрут и поле «108 минут», кедровник, мемориальная стена. Я был в этом парке, и там действительно все как в космосе красиво, необычно, а ночью прекрасно видны звезды и бесконечная Галактика Млечный путь.

Исследование космоса расширяет наши горизонты, помогает понять и ответить на вопрос как появилась планета Земля. Изучение космоса очень важно для дальнейшего развития всего человечества. Благодаря исследованию и освоению космоса, усовершенствованию телескопов появилась спутниковая связь, цифровая навигация, система цифровой обработки фотографии, развитие медицинских аппаратов для МРТ, цифровые фотоматрицы (используются в фотокамерах и телефонах), солнечные панели.

Чтобы добывать полезные ископаемые на астероидах, необходимо изучать космос дальше, а также совершенствовать и выводить на орбиту новые телескопы – телескопы будущего!

По мнению учёных одной из версий вымирания динозавров является столкновение метеорита с землей. И для отслеживания различных метеоритов мы должны изучать движение и траектории космических тел с помощью телескопов. Всего на планете за 250 лет изучения найдено 125 метеоритов. Самый большой железный метеорит Гоба (Намибия, Африка) весом 60 тонн.

Учёные не исключают перспективу освоения и переселения на другие планеты нашей Галактики!

Ах, какие открытия нас ждут впереди!

Благодарю за внимание!

Список литературы и использованных интернет-ресурсов:

 1. Жихорев, Б. А. Беседы о космосе: монография / Б. А. Жихорев. — Москва: ИПК «Индиго», 2013. — 63 с.

2.https://ru.wikipedia.org/wiki/Астрономия

3. https://21mm.ru/?ysclid=m8kdk48hhd943024624

4. https://digitalocean.ru/n/chto-takoe-teleskop-kto-ego-izobrel-i-kogda

5. https://bigenc.ru/c/astronomiia-a85a51

6. https://planetarium.ru/?yclid=4631821905854201855

7. https://znanierussia.ru/articles/Телескоп

8. https://science.nasa.gov/mission/hubble/

9. https://subarutelescope.org/en/

10. https://www.gtc.iac.es/

11. https://sky-watcher-russia.ru/produkti/sky-watcher-teleskop-bk-707az2/

12. https://4glaza.ru/articles/about_barlow_lenses/

13. https://poznavajamir.ru/information/stati-o-tovarah/teleskopy-info/kak-ustroeny-teleskopy-razlichnyh-opticheskih-skhem/

14. http://astrophysmat.ru/wp-content/uploads/2020/04/Лекция-2.pdf

15. https://veber.ru/item/how-to-observe-the-moon-through-a-telescope-settings-the-time-of-observation-the-most-interesting-ob/

16. https://www.gazeta.ru/science/2017/12/07_a_11160158.shtml

17. https://www.nasa.gov/mission/apollo-17/

18. https://museumgagarin.ru/posetitelyam/muzeynye-obekty/park-pokoriteley-kosmosa-im-yuriya-gagarina/?ysclid=m8keaqs9kz399776801

19. https://scientificrussia.ru/articles/gosti-iz-kosmosa-asteroidy-meteority-i-sposoby-izbezat-stolknovenia

20. https://naked-science.ru/article/nakedscience/izbezhat-stolknoveniya-s

21. https://www.computerra.ru/311141/kak-chelovek-mozhet-zhit-na-drugih-obektah-solnechnoj-sistemy-vklyuchaya-lunu-i-mars/.

Просмотров работы: 18