Kính lại gần
Thiên văn học là một ngành học mà những dụng cụ
quang học phải được cải tiến ngày càng hoàn
hảo để tầm nhìn được ngày càng xa hơn.
|
|
Nguyên tắc quang học về kính thiên
văn được diễn tả lần đầu tiên vào thế
kỷ thứ 13 do nhà khoa học Anh Roger Bacon. Tuy
nhiên phải đợi đến năm 1608 mới được áp
dụng bởi một người sản xuất kính ở Middleburg
Hà Lan, ông Hans Lippershey. Hans Lippershey tình
cờ thấy hai đứa bé cầm hai thấu kính để
nhìn thì thấy cái chong chóng chỉ hướng gió của
nhà thờ có vẻ gần hơn. Hans Lippershey thử thí
nghiệm đặt một thấu kính hội tụ và một
thấu kính phân kỳ trong một cái ống và ông
đã tìm ra được một dụng cụ nhìn xa (viễn
vọng kính). |
Lippershey, người sáng chế ra tổ tiên của
kính thiên văn |
|
Trong thời điểm đó, có ít nhất hai người
Ðức khác cũng đã phát minh. Lại có tin đồn
rằng viễn vọng kính đã có từ thế
kỷ thứ 16. Nhưng Lippershey là người đã
diễn tả bằng văn. Tuy nhiên, ông
không bảo vệ bằng phát minh của ông bởi vì
chuyện này quá quan trọng để phải giữ bí mật. |
Sự tiến triển của viễn vọng kính
Ống quang học:
|
|
|
Lúc đầu người ta đặt tên kính
thiên văn là ống quang học, mãi đến năm
1650 mới có tên là téléscope (kính nhìn xa
). Tên này đã được nhà toán học Hy
Lạp Ioannes Dimisiani đặt ra năm 1612.
Lúc đầu những kính nhìn xa này chỉ được
dùng trong quân đội để kiểm soát quân địch đến
gấn. Năm 1609 Galilée là người đầu tiên
dùng "kính lại gần" để quan sát bầu
trời. |
Bản sao ống quang học của Galilée |
Galilée, người khám phá quan trọng
nhất |
|
|
Kính thiên văn khúc xạ
Trong kiểu kính thiên văn khúc xạ, ánh sáng được
hội tụ nhờ một kính hội tụ. Thấu kính thứ
hai làm thị lính. Kính này là kính phân kỳ, dùng để
điều chỉnh lại những tia sáng hội tụ thành song
song để cho mắt nhìn dễ thấy hơn.
Kính loại này có thể to đến khoảng 1 mét đường kính
nhưng chưa bao giờ được chế tạo. Cũng không thể
chế kính loại này to hơn bởi vì sự sai lệch sẽ quá
lớn. Thêm nữa, thấu kính loại này rất nặng nên chúng
sẽ bi biến dạng do trọng lượng của chúng tạo ra.
|
|
Kính thiên văn khúc xạ có 2 khuyết điểm
phải được sửa đổi:
Thứ nhất: sai lệch vì độ cong của khối
cầu của thấu kính không cho phép những
tia sáng hội tụ lại một điểm. Và do đó, hình
sẽ mờ.
Thứ hai: sai lệch màu sắc bởi vì mỗi màu
có điểm hội tụ riêng của nó và một vòng
màu sẽ xuất hiện chung quanh vật được quan sát. |
Ðường đi của ánh sáng trong kính thiên
văn khúc xa (réfracteur) |
|
|
Kính phản chiếu Newton
|
|
Nguyên tắc của loại kính dùng gương này
được James Gregory
gợi ý , nhưng Newton là người đầu tiên
thực hành và xử dụng. Ông dùng một gương
lồi để làm hội tụ tia sáng. Ông đã
giải quyết được sự sai lệch màu sắc.
Loại gương này hiện vẫn còn dùng vì mặc dù
có nhiều kiểu thiết kế khác.
Nguyên tắc rất dễ: Ðầu tiên ánh sáng
phản chiếu trở lên nhờ một tấm gương thứ
nhất có dạng parabole, tiếp theo, ánh sáng đi
lệch một phía nhờ phản chiếu qua một tấm
gương phẳng nằm nghiêng một góc 45° . Cuối
cùng ánh sáng qua những thấu kính để
khuếch đại ảnh lên và đến thị kính. Kính
thiên văn phản chiếu đầu tiên do Newton
làm ra có miếng gương đường kính 2,5m ,
được trưng bày năm 1671
|
Kính thiên văn phản chiếu Newton |
|
|
Tấm gương chính lúc đầu được làm
bằng thau. Sau đó nhà hóa học Ðức Justus Liebig đã
tìm cách phủ một lớp bạc mỏng trên thủy tinh.
Ưu điểm của bạc là oxyd hóa chậm
hơn thau nhiều nhưng nếu dùng gương làm toàn
bằng bạc ròng thì tốn kém nên phương pháp mạ
được xử dụng. Cuối cùng, năm 1918 người ta tìm
ra nhôm, với độ phản xạ ánh sáng lên đến 82% so
với 65% độ phản xạ của bạc nên nhôm được dùng
để phủ lên gương thay cho bạc.
Trong thế kỷ 18, kính thiên văn
càng ngày càng to dần . Kể từ năm 1774, nhiều dụng
cụ rất tốt được William Herschel, người Ðức,
sống tại Anh thiết lập. Với một trong những kính thiên
văn của mình, ông đã khám phá ra Uranus(1781), và năm
1789 ông đã hoàn thành một kính thiên văn
phản chiếu có đường kính 122 cm, là kính thiên văn
lớn nhất cho đến năm 1845.
Cassegrain
|
|
|
|
Kính thiên văn Cassegrain
Trong kính thiên văn Cassegrain, ánh sáng đến
gương chính (parabole lõm) sẽ được phản chiếu đến
tâm một gương khác (gương lồi), nơi đây ánh sáng
lại được trả về lại phía dưới để vào thị
kính. Ở giai đoạn này , ánh sáng được phản
chiếu trong ống xuyên qua một lỗ ở giưã cuả gương
trung tâm (thấu kính chính) và hình ảnh sẽ
được rọi to lên nhờ thị kính và
những thấu kính. |
|
Kính thiên văn Coudé
Tuy nhiên trong vài trường hợp nếu không đục
lỗ thấu kính chính thì phải dùng thêm
một gương thứ hai để hướng những tia sáng
vô thành ống: Ðó là kính thiên văn Coudé.
Cai hay của kính này là nó cho hình ảnh
lớn hơn nhiều, ống thì ngắn và dễ xử dụng |
|
Schmidt-Cassegrain
|
|
Loại kính lai giữa kính khúc xạ và
kính phản chiếu , đó là kính thiên văn
Schmidt-Cassegrain. Berhard Voldomar Schmidt đã thêm vô
kính Cassegrain một thấu kính kiểu Schmidt nơi
vật kính. Nó hoạt động như một kính phản
chiếu, nhưng thấu kính này có tác dụng làm giảm
độ sai lệch hình cầu (aberration sphérique) do gương
gây ra. |
Hành trình của tia sáng trong kính
thiên văn kiểu Schmidt-Cassegrain |
Những thực hiện gần đây
Những kính thiên văn gần đây không dùng để
xem những vùng thấy được của phổ ánh sáng (điện
từ). Nhờ những tiến bộ quan trọng trong những
thấp kỷ vừa qua trong ngành điện tử, quang học, và
không gian; hiện nay ta có thể quan sát bầu trời
trong những vùng ngoài quang phổ thấy được bằng mắt.
Giờ đây người ta khảo cứu được tia hồng
ngoại, tia vi va, sóng radio và tia X , tia g đến
từ không gian. Nhiều kỹ thuật tân tiến những
kính thiên văn còn bao gồm cả những vùng
thấy được. Và kích thước cuả chúng ngày càng khổng
lồ.
Radiotélescopes
Radiotéléscope dùng để bắt những tín
hiệu từ không gian đến. Có nhiều kính kết thành
mạng để làm tăng độ phân tích hình cao (để
nhìn được những vật rất xa nên nhỏ so với mắt chúng
ta).
|
|
Nhiều nhà thiên văn đã làm một mạng
những kính thiên văn đặt khắp nơi trên thế
giới để có được độ mạnh của
một kính thiên văn có độ lớn tầm cỡ trái đất.
Mạng quan trọng nhất là VLA (Very Large
Array) gồm 27 radiotéléscopes lưu động trải dài
trên 36 km và dùng cho cơ quan SETI (Search
for Extraterrestrial Intelligence, Ði tìm sự Thông
minh ngoài trái đất ) để đi tìm những tín
hiệu ngoài quả đất đưa đến.
|
Mạng VLA ở New Mexico |
|
|
Ðó là những kính thiên văn mà ta thấy
trong phim Contact do Jodie Foster đóng
.
Sự khám phá ra Pulsar,
những tinh tú này cho ra những tín hiệu rất đều đặn, là
nhờ những radiotéléscope. Lúc đầu những nhà thiên
văn tưởng là những tín hiệu đó
phát ra từ một đời sống thông minh nào đó của
vũ trụ, điều này làm cho Pulsar có biệt hiệu
là "những người nhỏ màu xanh (Little Green Men)
|
|
Pulsar còn gọi là Sao neutrons, là một thiên
thể rất nhỏ, đường kính cỡ 20 km và tỷ
trọng rất lớn (1024 g/1cm3), quay
xung quanh nó với vận tốc rất lớn và phát ra những
làn sóng điều biến. Nó tựa như phần
trung tâm cùa sao nổ dưới dạng nova |
Pulsar (Sao Neutrons) |
|
|
|
|
Radiotéléscope nổi tiếng nhất là
Arecibo tại Puerto Rico. Nó được xây ngay trên đất,
tại một miệng núi lửa. Ðường kính 310 mét và là
kính radiotéléscope lớn nhất thế giới và
nhạy nhất (trừ các kính nối thành mạng).
Tuy nhiên nó có vài nhược điểm là nó
chỉ thấy được 1/3 bầu trời vì nó không
thể quay hướng được. Chỉ mỗi đài
thu là có thể chuyển động một ít
để theo dõi một thời gian ngắn một điểm nhất
định trong bầu trời
Nó được dùng trong phim Golden Eye, phim đầu tiên
mà Pierce Brosnan đóng
|
Radiotéléscope Arecibo (Puerto Rico) |
|
|
|
|
|
|
Radiotéléscope Parkes (Úc)
Radiotéléscope Parkes bên Úc nhỏ hơn, chỉ 64 m đường
kính nhưng tiện lợi hơn vì nó dễ sử dụng |
|
Big Ear (Ohio)
Có một radiotéléscope đặc biệt như Big Ear ở
Ohio, Hoa Kỳ, tương đương với một radiotéléscope
đường kính 52,5 m, nhưng kính này đã
bị hủy hoại năm 1998 |
|
Canada tham dự
Canada tham dự vào nhiều
dự án quan trọng về kính thiên văn. Họ hợp tác
trong viêc quản lý đài thiên văn giữa Canada-France-Hawaii
được đặt trên đỉnh núi Mauna Kea, à Hawaï , cao 4200
m. Kính thiên văn này được khánh thành năm 1979 và có
đường kính 3,58m.
|
|
Một dự án quan trọng khác là dự
án Gemini. Gồm 2 kính thiên văn 8,1 m trên dãy Andes
ở Chili và trên núi lửa Mauna Kea, à Hawaii. Mặt gương
của hai kính thiên văn này được làm
từ những tấm hình lục giác và được
dùng để quan sát những nguồn tia hồng ngoại
. Dự án này mới vừa bắt đầu năm 2000 và
quan sát năm 2001. |
Ðài thiên văn Bắc Gemini |
|
|
Kính thiên văn mạnh nhất Ðông Bắc Mỹ:
Ðài thiên văn trên núi Méganic do sự
hợp tác của trường Ðại học Montréal và Ðại
học Laval. Những sinh viên môn Thiên văn đến thực
tập nơi này. Ðài thiên văn gồm một kính thiên văn
có 1,6 m đường kính, đứng vào hạng thứ 3 của
Canada
Tương lai của những kính thiên văn:
Kính thiên văn là một ngành đang
phát triển bởi vì càng khám phá nhiều, ta càng
thấy sự hiểu biết của ta giới hạn. Những kính thiên
văn càng ngày càng to lớn hơn, càng cầu kỳ hơn
và đã có những kính trong không gian. Có rất
nhiều dự án về đài quan sát. Người ta đã bàn
về kính thiên văn nối tiếp kính
Hubble, đó là kính Kính Thiên Văn của Thế hệ
Tiếp theo (Next Generation Space Telescope) sẽ được
cho vào quỹ đạo đầu thập niên tới. Và một kính
thiên văn khổng lồ đường kính 100 mét.
Bài đọc thêm
Kính
Thiên Văn Vô cùng Lớn ELT
Kính
thiên văn Hubble HST
|