Что такое обсерватория в астрономии определение
Космические обсерватории и их роль в изучении космоса
Астрономической обсерваторией называют научно-исследовательский центр, в котором на постоянной основе ведется наблюдение за космическими телами и явлениями. Ответом на вопрос, какова причина создания космических обсерваторий, является интерес человека к тому, что происходит за пределами нашей планеты. Такие сооружения создают на возвышенностях, чтобы получить неограниченный обзор.
В этой статье мы расскажем, как появились первые обсерватории, как они развивались, какими стали сейчас. Повышенный интерес вызывает оборудование обсерваторий, в них есть телескопы оптического типа и особые радиотелескопы, разное оборудования для анализа полученных данных: спектрографы, астрографы, астрофотометры. Все это позволяет науке узнавать о небесных телах больше, открывать ранее неизвестные объекты, делать выводы и создании мироздания и выстраивать сценарии будущего.
Сложно сказать, когда появились первые обсерватории. У древних людей не было таких технологий, как сейчас, но они проявляли интерес к космосу и стремились найти способ наблюдать за ним.
История развития
В древности постройки были конечно же крайне простыми и нефункциональными относительно современных. Древнейшие из обсерваторий найдены археологами и историками на землях Мексики, на территориях Вавилона и персии, Перу и Ассирии, Древних Китая и Египта, и многих других странах. За небом наблюдали жрецы, их можно считать первыми астрономами.
Стоунхендж
Одна из старинных обсерваторий известна и узнаваема во всем мире, это легендарный Стоунхендж, расположенный недалеко от Лондона. Его создали в каменном веке, сооружение было предназначено для проведения религиозных обрядов и наблюдения за небом, то есть сочетало в себе функции храма и обсерватории. Понять второе назначение человечество смогло не сразу. Исследователи обратили внимание, что огромные плоские камни расположены в определенной последовательности, и сделали такие выводы.
Стоунхендж являлся святыней друидов, это каста жрецов среди кельтских народов. Эти жрецы неплохо понимали астрономию, они имели представление о размерах нашей планеты и других, знали, как они устроены и как двигались, знали о разных космических явлениях. Откуда им это было известно — величайшая загадка человечества.
Другая древнейшая обсерватория находится на территории Армении, ее создали около пяти тысяч лет назад. В Самарканде в 15 веке выдающийся астроном Улугбек создал не только обсерваторию, но и выдающееся для тех времен устройство — гигантский квадрант, измеряющий угловые расстояния космических объектов.
Люди делали это из любопытства и ради науки. Благодаря древним деятелем мы владеем большим количеством информации о космосе, но неизведанного по-прежнему остается больше, поэтому исследования космического пространства не прекращаются. Чтобы узнать об этом много нового, обратись к статье “Интересные факты об астрономии дальнего космоса”.
Первые современные сооружения
В современном виде первое сооружение появилось в Александрии, его создал Птолемей II Филадельф. Здесь трудились Аристарх, Геминус, Аристилл и много других известных деятелей науки. Именно здесь впервые начали применять инструменты с разделенными кругами. Аристарх начал пользоваться медным кругом, он установил его в плоскости экватора, чтобы видеть, как солнце проходит через точки равноденствия.
Первая астролябия — дело рук Гиппарха. Это инструмент, который работает на основе стереографической проекции, он состоит из двух кругов, расположенных перпендикулярно по отношению друг к другу, а также из диоптр. Птолемей придумал квадранты и начал устанавливать их с помощью отвеса. Перейти от цельных кругов к квадрантам по сути было шагом назад, но все прислушались к авторитету Птолемея. Квадранты использовали вплоть до времен Ремера, который точно доказал, что круги точнее. Их использовали до начала 19 столетия.
В Европе период строительства обсерваторий начался после того, как создали телескоп, это произошло в 17 веке. Первой была государственная парижская обсерватория, созданная в 1667 году. В ней работали как с квадрантами и другими древними приспособлениями, так и с большими телескопами-рефракторами. В 1975 году недалеко от Лондона начала работать Гринвичская королевская обсерватория. Сейчас в мире насчитывается более пятисот современных космических обсерваторий. Из них около 20 расположено на территории нашей страны.
Обсерватории в России и мире
Первая отечественная обсерватория начала работать в 1692 году в Архангельской области, она была частной. Затем в Петр Первый распорядился создать государственное учреждение, оно открылось в 1701 году в Москве при Навигацкой школе. В 1839 году заработала Пулковская обсерватория недалеко от Санкт-Петербурга, в ней было самое новейшее оборудование, что позволило получать самые точные данные. Ее назвали астрономической столицей мира. Сейчас она остается одной из самых технологичных в мире.
Другие крупные обсерватории: Гринвичская в Англии, Маунт-Паломар и Гарвард в США, Краковская в Польше, Потсдамская в Германии, Венская в Австрии, Бюраканская в Армении. Ученые из разных стран работают в содружестве, они делятся результатами своих работ, часто проводят совместные исследования, чтобы получить более точную информацию. Благодаря им мы постоянно узнаем о космосе больше. Интересные данные, добытые учеными, представлены в статье “Есть ли границы космоса и что находится за ними”.
Как устроены обсерватории?
Современные обсерватории представляют собой башни с телескопами в форме цилиндра или многогранника. В них работают оптические телескопы, их располагают в закрытых куполообразных сводах. Также используются радиотелескопы, они собирают световое излучение, обрабатывают его фотографическими или фотоэлектрическими методами, итогом анализа становится важная информация о космических телах.
Обычно такие заведения располагаются за пределами города. Место размещения предварительно оценивается, подходят горные плато с незначительной атмосферной турбулентностью. Такие условия подходят для изучения инфракрасного излучения, которое поглощается нижними слоями атмосферы. Крайне важно, чтобы в выбранном месте была низкая облачность, иначе она будет мешать наблюдениям.
Какие бывают?
Существуют обсерватории узкого назначения, например, для наблюдения за Солнцем или для сопровождения наблюдений, проводимых космонавтами. При наблюдении с поверхности Земли невозможно зарегистрировать лучи ультрафиолетового, инфракрасного, гамма и других видов космического происхождения. Для работы с ними телескопы начали запускать в космос, каждый из них представляет собой отдельную обсерваторию. Так ученые смогли шагнуть в эру изучение внеатмосферной астрономии, то есть преодолеть ограничения, накладываемые атмосферой.
Рассмотрим типы обсерваторий:
Какова причина создания космических обсерваторий, их совершенствования, внедрения новых методик? Это не просто научный интерес, есть практическое значение: понимая, что происходит в космосе, мы узнаем больше о своей планете.
Что такое обсерватория и для чего она нужна?
Обсерватория — это научное учреждение, в котором сотрудники — учёные разных специальностей — наблюдают за природными явлениями, анализируют наблюдения, на их основе продолжают изучать то, что происходит в природе.
Особенно распространены астрономические обсерватории: их мы и представляем обычно, когда слышим это слово. В них исследуют звёзды, планеты, крупные звёздные скопления, прочие космические объекты.
Но есть и другие виды этих учреждений:
– геофизические — для исследования атмосферы, полярного сияния, магнитосферы Земли, свойств горных пород, состояния земной коры в сейсмоактивных регионах и других подобных вопросов и объектов;
– авроральные — для изучения полярного сияния;
– сейсмические — для постоянной и детальной регистрации всех колебаний земной коры и их изучения;
– метеорологические — для изучения погодных условий и выявления погодных закономерностей;
– обсерватории космических лучей и ряд других.
Где строят обсерватории?
Обсерватории строят в тех местностях, которые дают учёным максимум материала для исследований.
Метеорологические — по всем уголкам Земли; астрономические — в горах (там воздух чистый, сухой, не «ослеплён» городским освещением), радиообсерватории — на дне глубоких долин, недоступных искусственным радиопомехам.
Астрономические обсерватории
Астрономические — самый древний вид обсерваторий. Астрономами в древности были жрецы, они вели календарь, изучали перемещение Луны и Солнца по небосводу, занимались предсказаниями событий, судеб людей в зависимости от соположения небесных тел. Это были астрологи — люди, которых боялись даже самые свирепые правители.
Древние обсерватории располагались обычно в верхних комнатах башен. Инструментами служили прямая планка, оснащённая скользящим визиром.
Великим астрономом древности стал Птолемей, который собрал в Александрийской библиотеке огромное число астрономических свидетельств, записей, сформировал каталог положений и силы блеска для 1022 звёзд; изобрёл математическую теорию перемещения планет и составил таблицы движения — этими таблицами учёные пользовались более 1 000 лет!
В Средневековье обсерватории особенно активно строят на Востоке. Известна гигантская самаркандская обсерватория, где Улугбек — потомок легендарного Тимура-Тамерлана — вёл наблюдения за перемещением Солнца, описывая его с небывалой до того точностью. Обсерватория радиусом 40 м имела вид секстанта-траншеи с ориентацией на юг и отделкой мрамором.
Величайшим астрономом европейского средневековья, перевернувшим мир почти буквально, стали Николай Коперник, который Солнце «переместил» в центр мироздания вместо Земли и предложил считать Землю ещё одной планетой.
А одной из самых продвинутых обсерваторий был Ураниборг, или Небесный замок, — владение Тихо Браге, датского придворного астронома. Обсерватория была оснащена лучшим, самым точным на то время инструментом, имела собственные мастерские по изготовлению инструмента, химическую лабораторию, хранилище книг и документов и даже печатный станок для собственных нужд и бумажную мельницу для производства бумаги — роскошь по тем временам королевская!
В 1609 году появился первый телескоп — главный инструмент любой астрономической обсерватории. Создателем его стал Галилей. Это был телескоп-рефлектор: лучи в нём преломлялись, проходя сквозь ряд стеклянных линз.
Усовершенствовал телескоп Кеплер: в его приборе изображение было перевёрнутым, но более качественным. Эта особенность стала в итоге стандартной для телескопических приборов.
В XVII веке, с развитием мореплавания, начали появляться государственные обсерватории — парижская Королевская, Королевская Гринвичская, обсерватории в Польше, Дании, Швеции. Революционным последствием их строительства и деятельности стало введение стандарта времени: его теперь регламентировали световыми сигналами, а потом — с помощью телеграфа, радио.
В 1839 году была открыта Пулковская обсерватория (Санкт-Петербург), ставшая одной из самых известных в мире. Сегодня в России действует более 60 обсерваторий. Одна из самых больших в международном масштабе — Пущинская радиоастрономическая обсерватория, созданная в 1956 году.
В Звенигородской обсерватории (в 12 км от Звенигорода) работает единственная в мире камера ВАУ, способная осуществлять массовые наблюдения за геостанционными спутниками. В 2014 году МГУ открыл обсерваторию на горе Шаджатмаз (Карачаево-Черкессия), где установили самый большой для России современный телескоп, диаметр которого равен 2,5 м.
Лучшие современные зарубежные обсерватории
Мауна-кеа — находится на Большом гавайском острове, имеет самый большой на Земле арсенал высокоточного оборудования.
Комплекс VLT («огромный телескоп») — расположен в Чили, в «пустыне телескопов» Атакама.
Йеркская обсерватория в Соединённых Штатах — «место зарождения астрофизики».
Обсерватория ORM (Канарские острова) — имеет оптический телескоп с наибольшей апертурой (способностью собирать свет).
Аресибо — находится в Пуэрто-Рико и владеет радиотелескопом (305 м) с одной из самых больших в мире апертур.
Обсерватория университета Токио (Атакама) — самая высокая на Земле, находится у вершины горы Серро-Чайнантор.
Астрономическая обсерватория
Астрономи́ческая обсервато́рия — учреждение, предназначенное для проведения систематических наблюдений небесных тел; возводится обыкновенно на высокой местности, с которой открывался бы большой кругозор во все стороны. Каждая обсерватория оборудована телескопами, как оптическими, так и работающими в других областях спектра (Радиоастрономия)
Содержание
История
Так как необходимость астрономических наблюдений для разделения времени и для земледельческих работ была осознана ещё в самые первые времена зарождения человеческой культуры, то начало устройства обсерваторий теряется в глубокой древности. Личным персоналом прежних обсерваторий были жрецы и служители религии. Халдеи строили зиккураты или храмы-обсерватории; у китайцев, как филиальные отделения математического трибунала, с незапамятных времён существовали обсерватории в Пекине, Лояне и других городах; египетские пирамиды, судя по ориентированию их боков по странам света, тоже возводились с целью производства известных астрономических наблюдений; следы существования прежних обсерваторий найдены в Индии, Персии, Перу и Мексике. Кроме больших правительственных обсерваторий в древности возводились и частные, например пользовавшаяся большой известностью обсерватория Евдокса в Книде.
Главными инструментами древних обсерваторий были: гномон для систематических наблюдений полуденных высот Солнца, солнечные часы и клепсидры для измерения времени; без помощи инструментов наблюдали Луну и её фазы, планеты, моменты восхода и заката светил, прохождения их через меридиан, солнечные и лунные затмения.
Первой обсерваторией в современном смысле этого слова был знаменитый музей в Александрии, устроенный Птолемеем II Филадельфом. Ряд таких астрономов как Аристилл, Тимохарис, Гиппарх, Аристарх, Эратосфен, Геминус, Птолемей и другие подняли это учреждение на высоту небывалую. Здесь впервые начали употреблять инструменты с разделёнными кругами. Аристарх установил на портике музея медный круг в плоскости экватора и с его помощью наблюдал непосредственно времена прохождения Солнца через точки равноденствия. Гиппарх изобрёл астролябию с двумя взаимно перпендикулярными кругами и диоптрами для наблюдений. Птолемей ввёл квадранты и устанавливал их при помощи отвеса. Переход от полных кругов к квадрантам был, в сущности, шагом назад, но авторитет Птолемея удержал квадранты на обсерваториях до времён Рёмера, который доказал, что полными кругами, наблюдения производятся точнее; однако, квадранты были совершенно оставлены только в начале XIX века.
После разрушения александрийского музея со всеми его коллекциями и инструментами — обсерватории начали вновь устраиваться арабами и покорёнными ими народами; появились обсерватории в Багдаде, Каире, Мараге (Наср-Эддин), Самарканде (Улуг-бег) и пр. Арабский учёный Гебер устроил обсерваторию в Севилье, древнейшую в Европе. С начала XVI века именно в Европе начали возводиться обсерватории, сперва частные, а затем и правительственные: Региомонтан устроил обсерваторию в Нюрнберге, Вильгельм IV, ландграф гессенский, в Касселе (1561) и др.
в Европе
Первая правительственная обсерватория в Европе — т. н. Круглая башня — была построена в 1637—1656 годах в Копенгагене. До пожара 1728 года она имела фигуру башни в 115 датских футов высотой и 48 — в диаметре. Сама обсерватория помещалась на вершине башни, куда вела винтовая дорога, полого поднимавшаяся внутри стен. Известно, что по этой дороге в 1716 году Пётр Великий въехал верхом, а Екатерина I в карете, запряжённой шестёркой лошадей. Ещё Рёмер заметил невыгоды этой высокой башни для установки приборов и изобретённый им пассажный инструмент поставил в своей частной обсерватории на уровне земли и вдали от проезжей дороги.
Парижская обсерватория заложена в 1667 году и окончена в 1671 году по настоянию Кольбера, на щедрые средства, отпущенные Людовиком XVI; её строил известный Клод Перро — архитектор Лувра. Гринвичская обсерватория, построена Реном и открыта вслед за парижской в 1675 году.
В декрете английской королевы была ясно и определённо выражена цель устройства обсерватории, которую она преследует и поныне: составлять точные каталоги звёзд и таблицы движений Луны, Солнца и планет, чтобы совершенствовать искусство навигации. Парижская и Гринвичская обсерватории были при самом основании обильно снабжены наиболее точными, для своего времени, инструментами и послужили образцами для устройства других, позднейших обсерваторий в городах: Лейдене (1690 — Лейденская обсерватория), Берлине (1711), Болонье (1714), Утрехте (1726), Пизе (1730), Упсале (1739), Стокгольме (1746), Лунде (1753), Милане (1765), Оксфорде (1772), Эдинбурге (1776), Дублине (1783) и других.
К концу XVIII века в Европе действовало более 100 обсерваторий, а к началу XX века число их достигло 380. Более или менее удовлетворительные обсерватории существуют при каждом университете и каждом политехническом институте. В начале XX века особенно быстро возрастало число частных обсерваторий, устраиваемых астрономами-любителями; огромное число их имелось в Англии и в Соединённых Штатах, где на них жертвовали целые капиталы. Из таких обсерваторий особенно замечательны Ликская близ Сан-Франциско и Йеркская возле Чикаго, с наибольшими в мире (на то время) великолепными рефракторами с объективами в 36 и 40 дюймов в диаметре.
Астрономическая обсерватория в Тарту (ранее Дерпт, Юрьев)
Астрономическая обсерватория имени Региомонтана Нюрнберг
Астрономическая обсерватория в Лунде
Строительство университетской обсерватории в Свердловске. 30-е годы ХХ века.
в России
В 1830 году профессор юрьевского университета В. Струве по Высочайшему повелению послан за границу со специальной целью осмотреть главнейшие обсерватории Западной Европы и разработать проект новой русской. Около этого же времени граф Кушелев — Безбородко предложил в дар под обсерваторию участок своей дачи на Выборгской стороне, но место это признано неудобным вследствие близости к городу. Назначенная специальная комиссия остановила выбор на вершине Пулковской горы, указанной самим императором Николаем I и лежащей к югу от столицы, в 14 верстах от Московской заставы, на высоте 248 футов над уровнем моря.
Для разработки подробного проекта новой обсерватории в 1833 году образован комитет из академиков Вишневского, Паррота, Струве и Фусса, под председательством адмирала Грейга, уже соорудившего за несколько лет до этого обсерватории в Николаеве. Проект здания и само его осуществление поручены архитектору А. П. Брюллову, а инструменты одновременно заказаны в Мюнхене Эртелю, Рейхенбаху и Мерцу и Малеру, в Гамбурге — братьям Репсольд. Закладка Пулковской обсерватории состоялась 21 июня 1835 г., а торжественное освящение оконченных зданий — 7 августа 1839 г. Общая стоимость сооружения достигла 2100500 руб. ассигнациями, включая сюда 40000 руб. ассигнациями, выданных государственным крестьянам, имевшим свои усадебные места на отчуждённом под обсерваторию участке в 20 десятин.
По § 2 устава обсерватории цель её состоит в «производстве:
Первоначально построенные здания заключались в собственно обсерваторию, с тремя башнями наверху, и 2-х домов по бокам для проживания астрономов. Впоследствии возведено несколько небольших башен для малых инструментов, в том числе совершенно отдельная небольшая обсерватория для офицеров-геодезистов, новая большая башня к югу от прежних и астрофизическая лаборатория. Середину главного здания занимает круглая зала с бюстом основателя обсерватории — императора Николая I, портретами последующих императоров и знаменитейших астрономов. Над этой залой помещается библиотека, имевшая в начале XX века 15000 томов и около 20000 брошюр астрономического содержания. Главные инструменты: большой 30-дюймовый рефрактор Репсольда с объективом А. Кларка и приспособлениями для спектроскопических наблюдений и фотографирования небесных светил, первоначальный 15-дюймовый рефрактор Мерца и Малера, большой пассажный инструмент, вертикальный круг Эртеля, меридианный круг Репсольда, пассажный инструмент Репсольда, установленный в 1-м вертикале, гелиометр Мерца и Малера, астрограф, малые рефракторы, астрофотометрические приборы, кометоискатели, часы, хронометры, геодезические инструменты и пр. При обсерватории имеется механическая мастерская для починки инструментов, в ведении особого механика. По первоначальному штату в Пулковской обсерватории полагалось: директор, 4 астронома и смотритель, по новому штату 1862 г. полагалось: директор, вице-директор, 4 старших и 2 адъюнкт-астронома, учёный секретарь, 2 вычислителя и неопределённое число сверхштатных астрономов, обыкновенно из молодых людей, окончивших курс университета и готовящихся посвятить себя астрономии. Первым директором назначен был В. Я. Струве, с 1862 по 1890 г. его сын О. Струве, потом Ф. Бредихин (до 1895 г.), а после этого О. Баклунд. Северная широта Пулкова не благоприятствует наблюдению зодиакальной зоны неба, и потому обсерватория поставила себе главной задачей наблюдать звезды для составления точнейшего каталога. Так называемые «пулковские звезды» служат теперь основанием для вывода положения прочих звёзд, наблюдаемых на других обсерваторий. Астрономы Пулковской обсерватории за почти 60-летнее её существование издали 16 больших томов «Наблюдений» и около 500 сочинений, напечатанных отдельно и в астрономических журналах.
Прочие русские обсерватории не могли и сравниваться с Пулковской ни по числу наблюдателей, ни по богатству инструментами. Главнейшие из них: военная в Ташкенте (директор Д. Гедеонов в начале XX века), морские в Николаеве (И. Кортацци) и Кронштадте (В. Фусс) и университетские в Санкт-Петербурге (С. Глазенап), Москве (В. Церазский), Казани (Д. Дубяго), Юрьеве [До постройки Пулковской обсерватории Дерптская (потом Юрьевская) была лучшей в России на начало XX века (см. Струве).] (Г. Левицкий), Варшаве (И. Востоков), Киеве (М. Хандриков), Харькове (Л. Струве), Одессе (А. Кононович) и Гельсингфорсе (А. Доннер). Прежняя академическая обсерватория в Санкт-Петербурге закрыта, а инструменты её перевезены в Пулково, где, в особой галерее вокруг новой башни большого рефрактора, устроен астрономический музей.
Обсерватории в мире
в Европе
в Америке
Китт-пикская астрономическая обсерватория — национальная обсерватория США, расположенная на горе Китт-Пик (Kitt Peak, 2095 м), в 72 км от г. Тусон (Аризона).
в СССР
Пулковская обсерватория — основная астрономическая обсерватория Российской академии наук, располагается в 19 километрах к югу от центра Санкт-Петербурга (или в 4 км от КАД) на Пулковских высотах (75 м над у. м.).
в современной России
После распада СССР в стране резко снизились затраты на финансирование и развитие фундаментальных исследований. Рост доходов на душу населения и выход из кризиса в конце 90-х годов снова привлёк внимание широкой публики к астрономии. Сейчас на территории страны начинают появляться негосударственные обсерватории, оснащённые техникой профессионального уровня: Ка-Дар — первая частная публичная обсерватория в России, обсерватория ПМГ с 41-см телескопом, обсерватория Бориса Сатовского и другие. Также развивается проект Астротел-Кавказ (учредители — Б. Сатовский и КГУ), где на территории Казанской наблюдательной станции на горе Пастухова (САО РАН) установлен 30 см телескоп с дистанционным управлением через Интернет.
Радиоастрономия
Радиоастроно́мия — раздел астрономии, изучающий космические объекты путём исследования их электромагнитного излучения в радиодиапазоне. Метод исследования — регистрация космического радиоизлучения с помощью радиотелескопов.