Первые телескопы

Первые линзы использовались в основном как увеличительные стекла. Они были двояковыпуклыми и увеличивали изображение близко расположенных предметов. Но ученым требовались линзы, которые могли бы увеличивать изображение отдаленных предметов.

В 1608 г. голландский оптик, немец по происхождению, Иоганн Липперсгей изобрел зрительную трубу - первый телескоп. Он продал изобретение голландскому правительству для использования в военных целях, но не получил патент, поскольку другие мастера уже обладали экземплярами подзорных труб. Узнав о голландском изобретении (это был телескоп-рефрактор), итальянский ученый Галилео Галилей стал изготавливать собственные телескопы для изучения небесных тел. С помощью этих приборов Галилей сделал множество открытий, среди которых - пятна на Солнце, кратеры на Луне и четыре главных спутника Юпитера.

Другой астроном того же времени, Иоганн Кеплер, объяснил принцип действия телескопа этого типа, основанный на том, что погнутая линза окуляра фокусировала увеличенное изображение, поступающее от выпуклой линзы объектива. Кроме того, он предположил, что использование двух выпуклых линз позволит расширить поле зрения телескопа. Эту идею в 1611 г. успешно использовал немецкий астроном Кристоф Шейнер. Прибор, получивший название астрономического телескопа, давал перевернутое изображение.

Однако линзы того времени страдали разными дефектами, в том числе хроматической аберрацией, в результате которой изображение окружал цветной муар и оно искажалось. В 1655 г. голландский ученый Христиан Гюйгенс обнаружил, что тщательная шлифовка линз позволяла уменьшить аберрацию. Он собрал телескоп усовершенствованной конструкции, который позволил ему впервые наблюдать кольца Сатурна. Но создать ахроматический телескоп удалось лишь в 1758 г. Это сделал англичанин Джон Доллонд, создатель оптических и астрономических приборов. Он заново открыл способ изготовления ахроматических линз, впервые примененный английским астрономом-любителем Честером Холлом. Этот способ, использующийся и в наше время, заключался в изготовлении сложных линз, составленных из двух компонентов. Второй компонент, сделанный из крона («лунного» стекла), исправлял аберрацию, вызванную первым компонентом, сделанным из флинта (бесцветного стекла). Это происходило потому, что два типа стекла отклоняют световые лучи по-разному. Другой способ борьбы с хроматической аберрацией заключался в использовании линз с небольшой кривизной и соответствующим увеличением фокусного расстояния (длины пути света от главного зеркала или линзы объектива до точки фокуса - линзы окуляра). В результате телескопы становились очень длинными. Телескоп длиной 10 м считался обычным. В 1650 г. польский астроном-любитель Ян Гевелий сконструировал телескоп длиной 45 м. Эти так называемые «воздушные» телескопы использовали лишь одну скелетную трубу, свисавшую с мачты и управлявшуюся системой тросов и блоков.

Однако проще всего избавиться от аберрации можно было с помощью телескопов-рефлекторов, использующих вместо линз зеркала, не искажающие изображение. В 1663 г. шотландский математик и изобретатель Джеймс Грегори описал телескопы этого типа и создал проект телескопа с добавочным небольшим вогнутым зеркалом, которое отражало свет в окуляр через отверстие, проделанное в главном зеркале. Английский ученый Роберт Гук позже усовершенствовал эту конструкцию. Рефлекторы других типов создали английский ученый Исаак Ньютон в 1668 г. и французский священник Лоран Кассегрен в 1672 г. В 1857 г. французский физик Леон Фуко изобрел метод серебрения стекла для создания вогнутых зеркал. С тех пор астрономические телескопы-рефлекторы становились больше и мощнее, поскольку изготовить большое зеркало проще, чем большую линзу.

Самый большой на сегодняшний день телескоп-рефрактор, использующий линзы, имеет диаметр ок. 100 см. Он был построен в 1897 г. и установлен в Йеркской обсерватории недалеко от Чикаго. Диаметр зеркала телескопа-рефлектора Хейла, установленного в Маунт-Паломар, Калифорния (1948), составляет 5 м. Крупнейший в мире телескоп-рефлектор, находящийся в Специальной астрофизической обсерватории в Зеленчуке, в России, имеет диаметр главного зеркала 6 м.