Астрономическое оборудование своими руками
Выбираете учебник по астрономии? Будьте внимательны!
- Участник:Шилова Дарья Алексеевна
- Руководитель:Андреева Юлия Вячеславовна
Введение
Можно с уверенностью сказать, что все когда-либо мечтали поближе рассмотреть звезды. С помощью бинокля или подзорной трубы можно полюбоваться ярким ночным небом, однако вы вряд ли сможете разглядеть в эти приборы что-то подробно. Здесь понадобится более серьезная аппаратура – телескоп. Чтобы иметь у себя дома такое чудо оптической техники, необходимо выложить крупную сумму, что не всем любителям прекрасного по карману. Но не стоит отчаиваться. Я думаю мало, кто когда-нибудь задумывался о том можно ли собрать телескоп самостоятельно, но если и задумывался, то отмахивался от этой идеи, думая о стоимости такого развлечения и времени, потраченного на это. А что вы думаете об астрономических приборах? Например, создание карты звездного неба и солнечных часов. Мой проект поможет разобраться в том, как построить простой телескоп, сделать карманную карту звездного неба и солнечные часы, рассказать о принципах работы и истории появления.
Цель работы: изготовление оборудования для астрономических наблюдений
Задачи:
- изучить строение телескопа, принцип его работы и историю появления
- построить телескоп,
- Изучить изготовление солнечных часов и подвижной карты звездного неба
Я использовала следующие методы исследования:
- Изучение литературы;
- Получение информации в сети Интернет;
- Непосредственное наблюдение, создание конструкции;
Актуальность работы: покупать оборудование очень дорого, а выполнение его своими руками не только затрачивает не много средств, но и позволяет лучше узнать принцип работы приборов.
Глава 1. Телескоп-рефрактор
1.1 Сборка и принцип работы телескопа рефрактора
Вид моего телескопа – рефрактор. Рефрактор – это оптический телескоп, в котором для собирания света используется система линз, называемая объективом. Работа таких телескопов обусловлена явлением рефракции (преломления).
Для его изготовления нужен каркас. Им стал черный ватман. Для приближения понабились две собирающие линзы, одинакового размера и приближения. [1] Чтобы закрепить линзы к ватману использовался двусторонний скотч, а для закрепления ватмана в форме цилиндра понадобился обычный скотч. После проделанной работы, получается примерно телескоп. [2]
Теперь выясним принцип работы. Представьте человеческий глаз диаметром 5 см. При этом вытянутый от зрачка к сетчатке на полметра. Примерно так устроен телескоп. Он работает как большое глазное яблоко. Наш глаз, по сути – большая линза. Сами по себе предметы он не видит, а улавливает отраженный от них свет (поэтому в полной темноте мы ничего не видим). Свет попадает через хрусталик на сетчатку, импульсы передаются в мозг, и мозг формирует картинку. У телескопа линза намного больше, чем наш хрусталик. Поэтому она собирает свет от удаленных предметов, которые глаз просто не улавливает. Принцип действия у всех телескопов одинаковый, а вот строение бывает разное. [3]
Самый простой вариант рефрактора представляет собой трубку, в оба конца которой вставлены двояковыпуклые линзы. Они собирают свет от небесных объектов, преломляют и фокусируют – и в окуляре мы видим изображение. (Приложение 1)
1.2 История изобретения телескопа – рефрактора
Первый телескоп-рефрактор был сконструирован в 1609 году Галилеем. Галилей, основываясь на слухах об изобретении голландцами зрительной трубы, разгадал её устройство и изготовил образец, который впервые использовал для астрономических наблюдений. Все телескопы Галилея были весьма несовершенны, но, несмотря на это, в течение двух первых лет наблюдений ему удалось обнаружить четыре спутника планеты Юпитер, фазы Венеры, пятна на Солнце и горы на Луне.
Теперь поговорим о примерах телескопов – рефракторов.
Телескоп Галилея
Телескоп Галилея имел в качестве объектива одну собирающую линзу, а окуляром служила рассеивающая линза. Такая оптическая схема даёт неперевернутое (земное) изображение. Главными недостатками галилейского телескопа являются очень малое поле зрения и сильная хроматическая аберрация. Такая система все ещё используется в театральных биноклях, и иногда в самодельных любительских телескопах.
Телескоп Кеплера
Иоганн Кеплер в 1611 г. усовершенствовал телескоп, заменив рассеивающую линзу в окуляре собирающей. Это позволило увеличить поле зрения и вынос зрачка, однако система Кеплера даёт перевёрнутое изображение. Преимуществом трубы Кеплера является также и то, что в ней имеется действительное промежуточное изображение, в плоскость которого можно поместить измерительную шкалу. По сути, все последующие телескопы-рефракторы являются трубами Кеплера. К недостаткам системы относится сильная хроматическая аберрация, которую до создания ахроматического объектива устраняли путём уменьшения относительного отверстия телескопа.[4]
Мой телескоп является телескопом Кеплера.
Глава 2. Карта звездного неба
Подвижная карта неба может быть использована при планировании наблюдений для быстрого взгляда на наблюдающуюся в необходимый нам момент картину неба, также она может быть полезна начинающим для изучения вида неба в различные сезоны года, а также в различное время суток.
Наверное, у всех, кто пользуется компьютером, со временем скапливается масса ненужных компакт-дисков и коробок от них. Один из вариантов – сувенирная подвижная карта звездного неба (планисфера). Для ее изготовления потребуется ненужный компакт-диск и полностью прозрачная коробка для него. Коробка должна быть стандартной, толщиной 10мм с вынимающейся прозрачной пластиной, на которой крепится компакт-диск. Распечатайте приведенные карты полушарий звездного неба, лучше всего это делать на самоклеящихся этикетках для CD. Наклейте их на диск так, чтобы совпали даты на обеих сторонах диска. Карту северного полушария лучше наклеивать на диск с нерабочей стороны – она не имеет кольцевого выступа в центральной части.
Извлеките из коробки для CD пластину для крепления диска и немного подпилите верхние части лапок, которые удерживают диск – их высота должна быть равна толщине диска. После этого CD, конечно, будет хуже фиксироваться, зато это позволит полностью сохранить карту северного полушария неба.
Накладной круг лучше всего распечатать на самоклеящейся прозрачной пленке, но можно использовать и обычную бумагу. Если печатаете на самоклеящейся пленке, изображение накладного круга необходимо зеркально отразить – это легко сделать в любом графическом редакторе. Такие круги можно сразу наклеить на внутренние поверхности коробки, предварительно аккуратно проверив, чтобы они оказались соосны с компакт-диском. Направления запад-восток должны быть с одной стороны коробки напротив друг друга. Если круг напечатан на бумаге, то из него нужно вырезать только центральную часть и закрепить его на крышках, используя обрезки в качестве шаблона для правильного размещения. К сожалению, на таких кругах потеряется половина часовой шкалы (её дневная часть), но можно аккуратно процарапать недостающие деления и линии меридианов прямо на крышке коробки. [5] Для удобства вращения подвижной карты нужно вырезать небольшие проемы в боковых гранях коробки.
2.2 Солнечные часы
Гномон – самый древний угломерный инструмент. Прибор для определения наклона эклиптики к экватору. Он использовался для определения высоты солнца над горизонтом и представлял собой вертикальный столб на горизонтальной площадке.
С помощью этого простейшего приспособления можно было отмечать дни солнцестояний, а значит фиксировать продолжительность года. Имея гномон, мы можем определить:
- полуденную линию и стороны света;
- высоту Солнца над горизонтом и широту места;
- момент наступления истинного полдня;
- долготу места.
Чем гномон выше, тем длиннее отбрасываемая им тень, тем точнее измерения. На циферблате имелось только одна отметка – прямая линия к северу от столба, куда тень падает в полдень. Экран гномона можно разбить на часы, но все часы дня будут иметь разную продолжительность, и, кроме того, день ото дня длительность такого «часа» тоже будет меняться. Чтобы гномон показывал всегда время правильно, его надо наклонить в направлении земной оси, т. е. на Полярную звезду. Такое усовершенствование гномона предпринял грек Анаксимен Милетский, около 530 г. до н. э. построивший в спартанской столицы Лакедемоне солнечные часы. С той поры более 2 тысячелетий этот прибор оставался главным измерителям времен. Чаще всего его устанавливали либо на тумбе с горизонтальным циферблатом, либо на стене здания – это были вертикальные солнечные часы. Обычно на циферблате отмечали только часы. В средние века лишь астрономы для своих нужд делили часы на минуты. В повседневной жизни минуты значения не имели. Изобретен он был в Вавилоне. Возможно с данным изобретением впервые Грецию познакомил Анаксимандр.
Существует множество вариантов солнечных часов.
Экваториальные часы – самые простые, а равномерная часовая шкала позволяет получить дополнительные возможности. Главный недостаток таких часов – в зимнее время тень ложится на нижнюю поверхность часов и наблюдать ее неудобно. Однако и этот недостаток можно обойти, если использовать полупрозрачную шкалу.
Итак, нам понадобится полностью прозрачная тонкая коробка от CD и прозрачный компакт диск (такие диски всегда есть в боксах CD-R/RW и DVD-R/RW). Распечатайте приведенную заготовку (разрешение печати 600 dpi) – лучше использовать самоклеящуюся бумагу и этикетки для CD, но бумага должна быть не слишком плотная, чтобы можно было видеть тень на обратной поверхности. Наклейте полукруг с метками часовых поясов на внутреннюю поверхность дна коробки так, чтобы метка "0" располагалась горизонтально. В накладной шкале нужно вырезать серый сектор и наклеить на прозрачный диск. В центре коробки просверлите или проплавьте раскаленным гвоздиком отверстие диаметром около 2 мм и закрепите в нем гномон (подойдет, например, небольшой гвоздик без шляпки или зубочистка) так, чтобы он был строго перпендикулярен плоскости диска и выступал в обе стороны примерно на 20-25 мм. Установите компакт-диск с наклеенной часовой шкалой в держатель. Часы почти готовы, осталось только обеспечить наклон шкалы на угол, равный 90° – φ (φ – географическая широта места наблюдений). Проще всего для этого откинуть крышку коробки назад и использовать ее как подставку. Чтобы обеспечить нужный угол наклона, немного подпилите выступающие края коробки, которыми она опирается на крышку. Впрочем, используя и другие конструкции, можно сделать этот угол регулируемым, тогда часы будут действительно универсальными. После сборки часы нужно правильно сориентировать – верхняя часть шкалы должна быть направлена на юг, в этом случае гномон окажется направленным точно на северный полюс мира. [6]
Заключение
Многих ли детей увлекает астрономия? На первый взгляд кажется, что вроде бы совсем не многих. И отделения астрономии на физических факультетах не штурмуют сотни абитуриентов. Но если приглядеться к детям, а еще лучше, вспомнить себя в детстве, то окажется, что практически любой ребенок когда-нибудь был заворожен видом звездного неба и хотел все-все узнать о созвездиях и планетах. Просто большинство детей не получили никакой возможности реализовать свой порыв: рядом не оказалось ни литературы, ни знающего человека, не говоря уже об астрономическом оборудовании. И так прекрасный порыв заглянуть в тайны мироздания потонул в рутине бытовых дел и учебы.
В заключение моего проекта я хочу сказать, что этот проект был мне очень интересен. Делая его, я не только научилась собирать астрономические предметы, пусть даже и самые простые, но и узнала о принципе работы таких вещей и об истории изобретения телескопа. Надеюсь, мои опыты заинтересуют еще кого-нибудь.
Оставьте свой комментарий к работе, нажав на кнопку «Написать». Расскажите, что именно вас не устраивает в работе, а если вы считаете, что работа содержит ошибки и неточности – нажмите на соответствующую галочку в форме отклика.
Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственность за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.