1 / 35

4. Kaukoputket ja observatoriot

4. Kaukoputket ja observatoriot. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luento 10.2.2011 Thomas Hackman. 4. Kaukoputket ja observatoriot. Perussuureet Klassiset optiset ratkaisut Teleskoopin pystytys Fokus Kuvan laatuun vaikuttavia tekijöitä Observatorion sijoituspaikka Teleskooppeja.

naida-oneil
Download Presentation

4. Kaukoputket ja observatoriot

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 4. Kaukoputket ja observatoriot Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luento 10.2.2011 Thomas Hackman HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  2. 4. Kaukoputket ja observatoriot • Perussuureet • Klassiset optiset ratkaisut • Teleskoopin pystytys • Fokus • Kuvan laatuun vaikuttavia tekijöitä • Observatorion sijoituspaikka • Teleskooppeja HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  3. 4.1 Teleskooppia kuvaavat perussuureet • Tärkeimmät ominaisuudet: • Tyyppi (peili vai linssi) • Objektiivin halkaisija D • Polttoväli f • Havaintoihin vaikuttaa: • Valonkeräyskyky • Aukkosuhde f/D kuvaa teleskoopin “valovoimaa” • Kuvan mittakaava polttotasossa, yleensä yksiköissä “/mm tai “/pix • Erotuskyky (käytännössä ilmakehä rajoittaa) • Silmällä havaitessa: Suurennus w = f/f’,jossaf’on okulaarin HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  4. 4.1 Teleskooppia kuvaavat perussuureet • Esim. Tuorlan 1.05m teleskoopin erotuskyky on 0.13” Hubblen (2.4m) 0.06” ja NOTin 0.05” • Yleensä seeing hyvälläkin paikalla 0.5”-1.0”, merenpinnan tasolla usein 3”-5” • Apupeilin pidike aiheuttaa diffraktiokuvion, joka hyvällä seeingillä ja/tai kirkkaiden tähtien kanssa voi aiheuttaa ongelmia HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  5. 4.1 Teleskooppia kuvaavat perussuureet • Mitat valitaan käyttötarkoituksen mukaan: • Himmeät kohteet tai tarve hyvälle erotuskyvylle  suuri D • Laajat kohteet, pieni pintakirkkaus  pieni f • Pienet, mutta kirkkaat kohteet  suuri f HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  6. 4.2 Klassiset optiset ratkaisut • Dioptriset eli linssiteleskoopit • Kataoptiset eli peiliteleskoopit • Katadioptriset eli sekä peilejä, että linssejä HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  7. 4.2 Linssiteleskooppi • Umpinainen, tukeva rakenne • Huolto- ja säätövapaa • Ei apupeiliä • Pitkä ja näkökenttä pieni • Värivirheitä • Valmistaminen vaikeaa HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  8. 4.2 Linssiteleskooppi • Käytetään yleensä havaintoihin, joissa tarvitaan hyvää erotuskykyä (kaksoistähdet, planeetat, Aurinko, meridiaanikoneet) Swedish 1-m Solar Telescope, La Palma HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  9. 4.2 Newtonin kaukoputki Pääpeili paraboloidi, apupeili tasopeili • Helppo valmistaa • Halpa • Instrumenttien asentaminen hankalaa • Voimakas koma • Aukkosuhde valittava isoksi, jotta apupeili ei kasva liian isoksi HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  10. 4.2 Cassegrain teleskooppi • Apupeili hyperboloidi • Useimmat isot teleskoopit Cassegrain tai Ritchey-Chretien tyyppisiä (esim. VLT, Keck) • Ritchey-Chretien teleskooppi on Cassegrainin parannettu muoto, jossa myös pääpeili on hyperboloidi HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  11. 4.2 Cassegrain teleskooppi • Kompakti rakenne, helppo rakentaa vakaaksi • Instrumenttien asentaminen helppoa • Koma ja palloaberraatio pienempiä kuin Newtonissa • Ritchey-Chretien: ei komaa, eikä palloaberraatiota • Kuvakentän kaarevuus ja astigmatismi suurempia kuin vastaavassa Newtonissa • Ritchey-Chretien: korkea-asteiset pinnat vaikeita valmistaa • Fokusointi tehtävä tarkasti HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  12. 4.2 Schmidt kamera Pallopeili + korjauslasi • Laaja kuvakenttä • Korjauslasi vaikea valmistaa • Yleensä umpinainen rakenne, lämpöongelmia • Kuvapinta kaareva (voidaan korjata) HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  13. 4.2 Schmidt-Cassegrain • Lyhyt pitkästä polttovälistä huolimatta • Laaja ja lähes virheetön kuvakenttä • Vaikea valmistaa • kallis Telrad-Sucher (Kapege.de 2006) HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  14. 4.2 Maksutov • Sekä pääpeilin, että korjauslasin pinta pallopintoja • Samat edut ja haitat kuin edellisellä Maksutoc-Cassegrain (Meade 2004) HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  15. 4.2 Erikoisuuksia • Esim. kameran (kaupallisella) linssioptiikalla varustettuja CCD -kameroita • SuperWASP a HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  16. 4.3 Teleskoopin pystytys • Ekvatoriaalinen ja altatsimutaalineen eli atsimutaalinen • Monta eri teknistä ratkaisua ekvatoriaaliseen pystytykseen: haarukka, saksalainen pystytys, englantilainen pystytys, hevosenkenkäpystytys (kuvat seuraavalla sivulla) HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  17. 4.3 Teleskoopin pystytys Saksalainen Haarukka Englantilainen Hevosenkenkä (Palomar 5 m) HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  18. 4.3 Teleskoopin pystytys HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  19. 4.4 Fokus • Primäärifokus • Newton-fokus HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  20. 4.4 Fokus • Cassegrain –fokus • Hyöty: Minimoidaan peilien määrää • Haitta: Mittalaite liikkuu • Coude –focus • Hyöty: Mittalaite voi olla erillään teleskoopista HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  21. 4.4 Fokus • Nasmyth fokus • Hyöty: Laite ei liiku • Haitta: Ylimääräinen peili • Teleskoopissa voi olla useita instrumentteja kiinni samaan aikaan eri fokuksissa HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  22. 4.5 Kuvan laatuun vaikuttavia tekijöitä • Optisen systeemin valinta • Hionnan laatu • Tarkkuus oltava ~/10 (Hubble /20) • Pääpeilin tuenta • Aktiivinen optiikka • Suojaus hajavaloa vastaan (baffling) HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  23. 4.5 Kuvan laatuun vaikuttavia tekijöitä HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  24. 4.5 Kuvan laatuun vaikuttavia tekijöitä NOT:n hajavalon vähentäminen (Grundahl & Sörensen, 1996) Kirkkaan tähden hajavalo CCD-kuvassa HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  25. 4.6 Terminen suunnittelu • Lämpölähteitä: • Teleskooppi, peili, rakenteet • Teleskooppirakennus • Instrumentti • Havaitsija • Huoltorakennukset, ympäröivä observatorio • Maaperä HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  26. 4.6 Terminen suunnittelu Miten terminen suunnittelu näkyy kuvassa? HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  27. 4.6 Terminen suunnittelu NOT: Terminen suun- nittelu optimoitu HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  28. 4.6 Terminen suunnittelu Termisen suunnittelun haasteita: Teleskoopin kontrollihuone HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  29. 4.7 Mekaaninen suunnittelu • Laakerointi • Tasapainotus • Värähtelyn estäminen • Tuulen sietokyky • Peilin materiaalilla oltava pieni lämpölaajenemiskerroin HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  30. 4.8 Havaintopaikan valinta • Pilvisiä öitä mahdollisimman vähän • Kuiva ilmasto • Sijainti korkealla (ohut ilmakehä, taivas tumma) • Hyvä seeing • Pieni valosaaste • Ympäröivä infrastruktuuri • Hyviä havaintopaikkoja: La Palma, Havaiji, Chile, Arizona, Australia, Etelä-Afrikka … HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  31. 4.8 Havaintopaikan valinta HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  32. 4.8 Havaintopaikan valinta • Miksi Big Bear aurinko-observatorio on rakennettu järvelle? HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  33. 4.9 Teleskooppeja • Suomen suurimpia: • Turlan Cassegrain 1.03 m • Metsähovin Ritchey-Chretien 60 cm • Maailman suurimpia • Keck 1 ja 2, 10 m (Mauna Kea) • GTC, 10.4 m (La Palma) • VLT 1-4, 4 x 8.2 m (ESO-Paranal) • Subaru, 8.2 m (Mauna Kea) • LBT, 2 x 8.4 m (Mt. Graham) • Gemini North & South, 8.1 m (Mauna Kea & Cerro Pachon) LBT (NASA 2010) HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  34. 4.9 Telskooppeja: Lähitulevaisuus • GMT (Giant Magellan Telescope), 25 m, Las Campanas, 2018 • TMT (Thirty Meter Telescope), 30 m, Mauna Kea, 2018 • E-ELT (European Extremely Large Telescope), 42 m, Cerro Armazones, 2018 TMT (2008) E-ELT (ESO 2009) HTTPKI, kevät 2011, luento 4

  35. Tehtävä • Mitä etuja ja haittoja olisi sijoittaa observatorio seuraaviin paikkoihin? • Mt. Everestin huipulle • Antarktikselle • Utön majakkasaarelle HTTPKI, kevät 2011, luento 4

More Related