Kính viễn vọng – Wikipedia tiếng Việt

Kính viễn vọng[1] (phương ngữ miền Nam: kiếng viễn vọng) là một dụng cụ giúp quan sát các vật thể nằm ở khoảng cách xa so với mắt của con người. Kính viễn vọng được ứng dụng trong quan sát thiên văn học, hay trong công tác hoa tiêu của ngành hàng hải, hàng không hay công nghệ vũ trụ, cũng như trong quan sát và do thám quân sự. Trong các ứng dụng thiên văn, chúng còn được gọi là kính thiên văn.

Trong lịch sử vẻ vang, kính viễn vọng tiên phong được sản xuất sử dụng những dụng cụ quang học, để thu nhận ánh sáng đến từ vật thể ở xa và tạo ra hình ảnh phóng đại thuận tiện quan sát bởi mắt người. Chúng là những kính viễn vọng quang học. Sau này, những loại kính viễn vọng khác được sản xuất, sử dụng bức xạ điện từ nằm ở bước sóng khác, đến từ vật thể ở xa, như radio, hồng ngoại, tử ngoại, tia X, gamma, …
Chữ Hán : 鏡遠望, nghĩa : ” kính nhìn xa ” ; 鏡天文, nghĩa : ” kính thiên văn ” .

Độ phân giải.

Xem thêm: Nhiễu xạ

Phân loại theo chính sách.

Kính viễn vọng khúc xạ.

Sơ đồ một kính viễn vọng khúc xạ. [1]

Sơ đồ một kính viễn vọng khúc xạ .Kính viễn vọng khúc xạ [ 2 ] là loại kính viễn vọng dùng những thấu kính để đổi khác đường truyền của những bức xạ điện từ, trải qua hiện tượng kỳ lạ khúc xạ, tạo ra ảnh rõ nét của vật thể ở xa .Một trong những kính viễn vọng khúc xạ tiên phong do Galileo ( 1564 – 1642 ) sản xuất, sử dụng một vật kính, là thấu kính quy tụ để gom những tia sáng vào một mặt phẳng cách thấu kính quy tụ một khoảng chừng được gọi là tiêu cự. Ánh sáng bị khúc xạ tạo ra một ảnh rất nhỏ của một vì sao hay hành tinh. Kế tiếp, ảnh đi qua thị kính, trong kính của Galileo là thấu kính phân kì. Hiện nay, ảnh đi qua vật kính còn được phóng đại qua thị kính là một thấu kính quy tụ .Kính viễn vọng khúc xạ có trở ngại chính là sự tán sắc. Vì thủy tinh hay những vật tư làm thấu kính có chiết suất khác nhau cho những bước sóng bức xạ điện từ khác nhau. Ví dụ, trong kính viễn vọng quang học hoạt động giải trí với chính sách khúc xạ, điều này khiến hình ảnh vật ở xa, ví dụ một vì sao hoặc một hành tinh, được bao quanh bởi những vòng tròn có sắc tố khác nhau .

Kính viễn vọng phản xạ.

Sơ đồ một kiểu kính viễn vọng phản xạ quang họcKính viễn vọng phản xạ hoạt động giải trí dựa trên sự tảo ảnh của vật ở xa bằng những gương, trải qua hiện tượng kỳ lạ phản xạ những bức xạ điện từ .Một trong những kính viễn vọng phản xạ tiên phong do nhà thiên văn người Scotland James Gregory ý tưởng năm 1663, dùng một mặt gương lõm quy tụ thay vì thấu kính quy tụ để thu gom ánh sáng tới tạo ảnh. Ảnh hoàn toàn có thể được tích lũy hay được phóng đại thêm qua những gương phụ trợ .Kính viễn vọng phản xạ có ưu điểm lớn là tránh hiện tượng kỳ lạ tán sắc .Với mọi kính viễn vọng, số photon thu được tỷ suất thuận với diện tích quy hoạnh phần thu ( gương so với kính viễn vọng phản xạ và thấu kính với kính viễn vọng khúc xạ ). Đồng thời độ phân giải tỷ suất với đường kính của phần thu. Ví dụ, khi dùng gương có bán kính gấp đôi, năng lực thu gom ánh sáng lên gấp bốn lần và độ phân giải tăng hai lần. Việc tăng kích cỡ gương hoàn toàn có thể được thực thi thuận tiện hơn so với tăng kích cỡ thấu kính. Đây cũng là ưu điểm của kính viễn vọng phản xạ .Đa số những kính viễn vọng thời nay, có đường kính cỡ từ vài chục xentimét trở lên, Giao hàng cho quan sát thiên văn, đều là kính viễn vọng phản xạ .

Kính viễn vọng giao thoa.

Kính viễn vọng tổng hợp.

Kính viễn vọng quang phổ.

Quang phổ học (spectroscopy) là môn nghiên cứu các phổ (spectrum, số nhiều spectra) của vật chất, dựa trên cơ sở là mỗi nguyên tố hóa học có một phổ đặc trưng. Điều này có thể quan sát được qua hệ thống kính quang phổ, trong đó các tia sáng đi qua một khe hẹp, đến thấu kính chuẩn trực (collimating lens) được chỉnh thành những tia sáng song song, đi qua một lăng kính (prism), sau đó được phân tích và qua một kính lấy nét (focusing lens) ở thị kính. Qua kính quang phổ, có thể thấy một chuỗi những hình ảnh, mỗi hình ảnh có một màu khác nhau, vì ánh sáng đã được phân tích qua những phổ màu khác nhau.

Kính quang phổ thường tách ánh sáng thành những dải màu tiếp nối nhau, với nhiều đường sậm chạy ngang được gọi là đường Fraunhofer. Mỗi tổng hợp những đường sậm tương ứng với một nguyên tố của vì sao đã hấp thụ những màu bị mất đi. Ví dụ : nguyên tố H cho một đường đỏ sậm, Na cho một cặp đường vàng sậm, Fe cho những đường của hầu hết những màu. Mỗi nguyên tố trong tầng khí quanh vì sao tạo nên những đường phổ đậm đặc trưng, tùy thuộc vào nhiệt độ và áp suất của khí. Vì thế, hoàn toàn có thể quan sát những phổ của hàng trăm ngàn vì sao .Phân tích quang phổ của ánh sáng chiếu từ một vì sao cho phép nghiên cứu và phân tích thành phần hóa học của vì sao này. Ví dụ : nguyên tố helium được tò mò trên Mặt Trời nhiều năm trước khi được tìm thấy trên Trái Đất. Gần đây, điều tra và nghiên cứu quang phổ của Mặt Trời cho thấy chứng cứ vững chãi về sự hiện hữu của ion hydrogen âm. Vì thế, điều tra và nghiên cứu quang phổ của những vì sao đã phân phối nhiều tư liệu quý giá. Ví dụ, những tinh vân ( nebula ) cho thấy một nguyên tố mới, trong thời điểm tạm thời được đặt tên là nebulium, không có trên Trái Đất. Sau đó vào năm 1927, vạch quang phổ này đã được xác lập là của ion Oxy dương 2. Cũng nhờ nghiên cứu và điều tra quang phổ những vòng quanh Sao Thổ, được biết những vòng này hầu hết tạo thành bởi những mảnh băng ammonia. Quang phổ học cũng đã được ứng dụng để nghiên cứu và phân tích thành phần hóa học khí quyển của Mộc Tinh sau khi sao chổi Shoemaker-Levy 9 va đập vào .Quang phổ học cũng giúp mày mò những thiên thể ở rất xa. Ví dụ : những phổ của một vài vì sao ở xa nhiều lúc bị tách rời nhau, rồi sau đó hợp lại. Hiệu ứng này là do sự hiện hữu của vì sao đôi, quay gần nhau đến đỗi một kính viễn vọng thường thì không hề phân biệt được .Các đường phổ di dời vị trí khi nguồn ánh sáng vận động và di chuyển tiến gần hoặc rời xa thiết bị quan sát. Sự di dời này giúp thống kê giám sát khá đúng chuẩn tốc độ tương đối của bất kể nguồn phát xạ nào. Nói chung, nếu mọi đường phổ của một vì sao di dời về phía màu đỏ, vì sao đó đang rời xa Trái Đất, và tốc độ hoàn toàn có thể được đo lường và thống kê từ mức độ di dời. Ngược lại, khi vì sao đang tiến gần Trái Đất, phổ di dời về phía màu tím. Qua cách này, có Tóm lại dẫn đến thuyết ngoài hành tinh co và giãn .

Phân loại theo bước sóng.

Kính viễn vọng quang học.

Kính viễn vọng quang học hầu hết dựa trên sự tích lũy và giải quyết và xử lý ánh sáng .

Kính viễn vọng vô tuyến.

Kính viễn vọng vô tuyến là những kính viễn vọng hoạt động giải trí với chính sách như kính viễn vọng giao thoa hoặc kính viễn vọng phản xạ, trong dải sóng vô tuyến .Kính viễn vọng vô tuyến được ứng dụng hầu hết trong quan sát thiên văn và trong liên lạc thông tin trong công nghệ tiên tiến thiên hà .

Đối với quan sát thiên văn, các kính viễn vọng quang học, trong ứng dụng quan sát bầu trời từ Trái Đất, chỉ dùng được trong những đêm bầu trời không có mây và ban ngày không quan sát được vì Mặt Trời chiếu sáng. Các kính viễn vọng vô tuyến có thể giúp vượt qua trở ngại này, do tín hiệu vô tuyến ít bị nhiễu hơn vào ban ngày và đi xuyên qua các đám mây.

Trở ngại chính của những kính viễn vọng vô tuyến là do bước sóng của sóng vô tuyến thường dài cỡ mét, để đạt độ phân giải cao, cần kiến thiết xây dựng những gương có đường kính khổng lồ. Cách xử lý là dùng kỹ thuật của kính viễn vọng giao thoa, sử dụng những tín hiệu đồng điệu thu được từ những kính viễn vọng phản xạ nằm xa nhau. Khoảng cách lớn giữa từng kính viễn vọng phản xạ đơn lẻ hoàn toàn có thể coi tương tự với ” đường kính ” của hệ những kính .Ví dụ, một mạng lưới gồm 25 đĩa thu tín hiệu có đường kính chỉ 25 m, trải dài từ hòn đảo Hawaii đến quần đảo Virgin, tương tự với một kính viễn vọng vô tuyến duy nhất có đường kính gần 8.000 km .Một hạn chế khác của kính viễn vọng vô tuyến là sự nhiễu loạn do từ hoạt động giải trí của con người, kể cả việc sử dụng điện thoại di động. Một số kính được xây trong lòng một thung lũng để tránh nhiễu sóng, ví dụ như kính viễn vọng vô tuyến ở thung lũng Arecibo, Puerto Rico, có đĩa an-ten với đường kính 305 m .

Kính viễn vọng hồng ngoại.

Kính viễn vọng hồng ngoại thường vận dụng phong cách thiết kế cơ bản của kính viễn vọng phản xạ, nhưng có một bộ phận ở tiêu điểm để chỉ ghi nhận tia hồng ngoại .Các vật thể có nhiệt độ khoảng chừng vài trăm độ K có bức xạ vật đen với cực lớn thường nằm trong dải hồng ngoại. Do vậy kính viễn vọng hồng ngoại giúp quan sát những vật thể nóng ấm ở xa, đặc biệt quan trọng là trong đêm hôm, khi không có bức xạ hồng ngoại của Mặt Trời gây nhiễu. Kính viễn vọng hồng ngoại được ứng dụng trong quan sát trong đêm hôm những sinh vật, người hay vật thể có nhiệt độ cao hơn hay thấp hơn thiên nhiên và môi trường ; đặc biệt quan trọng trong do thám quân sự chiến lược .Đối với quán sát thiên văn học, loại kính này có ít ứng dụng trên Trái Đất do, ngay cả vào đêm hôm, tín hiệu đến từ khoảng trống thiên hà bên ngoài bị hấp thụ mạnh bởi khí quyển Trái Đất. Ngoài ra, tín hiệu còn hoàn toàn có thể bị nhiễu do những nguồn nhiệt trên Trái Đất. Chúng được dùng nhiều hơn cho quan sát thiên văn từ khoảng trống ; thường kèm theo kỹ thuật vô hiệu bức xạ hồng ngoại nền của môi trường tự nhiên xung quanh. Bức xạ nền được thu riêng và ghi nhớ lại ; sau đó hình ảnh khoảng trống sẽ được trừ đi phần bức xạ nền. Kính viễn vọng hồng ngoại thường được giữ ở nhiệt độ rất thấp khi quản lý và vận hành, để hạn chế bức xạ nền phát ra từ chính nó .

Kính viễn vọng tử ngoại.

Kính viễn vọng tử ngoại cũng tựa như như kính viễn vọng phản xạ, nhưng những mặt gương được tráng thêm những lớp đặc biệt quan trọng để phản chiếu tốt tia tử ngoại, đồng thời có những đầu thu nhạy với tia tử ngoại đặt tại phặt phẳng tạo ảnh của hệ gương .Trong ứng dụng thiên văn học, do bầu khí quyển Trái Đất, đặc biệt quan trọng là tầng ozon, hấp thụ mạnh tia tử ngoại, kính viễn vọng tử ngoại chỉ được ứng dụng với những trạm quan sát bên ngoài khí quyển Trái Đất. Các vật thể nóng khoảng chừng trên 10.000 độ K trong thiên hà thường phát ra bức xạ vật đen có cực lớn tại vùng tử ngoại. Do vậy, kính viễn vọng tử ngoại phân phối nhiều thông tin về những vì sao nóng ( thường là sao còn trẻ ). Tia tử ngoại cũng hay được phát ra từ những vùng khí xung quanh những thiên hà hay những thiên thể đang hoạt động giải trí mạnh .Kính viễn vọng Hubble là một ví dụ về kính viễn vọng tử ngoại đã được phóng lên khoảng trống, trở thành đài quan sát quay chung quanh Trái Đất .

Kính viễn vọng tia X.

Kính viễn vọng tia X được đặt trên những vệ tinh phóng vào khoảng trống để bắt lấy tia X phát ra từ những vật thể trong khoảng trống. Năm 1999, hai kính viễn vọng tia X quan trọng được phóng, Chandra X-ray của NASA và XMM của Cơ quan Không gian châu Âu ( ESA ) .Vài kính viễn vọng quang tuyến X có phong cách thiết kế tương tự như như kính viễn vọng phản xạ, có điều độc lạ là gương phản chiếu có hình thể gần như hình tròn trụ thay vì là mặt thấu kính. Các tia X từ vật thể cần quan sát phóng đến gương và được phản hồi đến bộ phận tích lũy tia X. Để ngăn ngừa những tia X không xuất phát từ vật thể cần quan sát ( do đó gây nhiễu ), những bộ phận thu tia X được bảo phủ bằng một ống chì có đặc tính lôi cuốn tia X .

Kính viễn vọng tia gamma.

Tia gamma là bức xạ điện từ với độ dài sóng ngắn hơn cả tia X. Vì tia gamma không hề xâm nhập bầu khí quyển của Trái Đất, phải đưa kính viễn vọng tia gamma vào khoảng trống .Vài hiện tượng kỳ lạ hủy hoại to tát nhất trong ngoài hành tinh, như khi những vì sao trung tính va đập nhau hoặc lỗ đen, phóng ra khoảng trống những tia gamma có nguồn năng lượng cao. Vào đầu thập niên 1990 s, kính viễn vọng tia gamma Compton phát hiện những luồng tia gamma được phân bổ đồng đều trong khoảng trống. Vì sự phân bổ này, có quan điểm cho rằng đó là tác dụng của những hiện tượng kỳ lạ lớn trong khoảng trống, như việc va đập giữa hai vì sao trung tính, hoặc giữa một định vì sao trung tính và một lỗ đen .Kính viễn vọng tia gamma gồm có 2 hoặc nhiều hơn bộ phận phát hiện tia gamma đặt thẳng hàng. Một bộ phận sẽ được kích động khi có một tia gamma chiếu đến mặc dầu theo góc nhìn nào. Để hoàn toàn có thể quan sát những tia gamma chiếu từ một vật thể, cần có tối thiểu 2 bộ phận phát hiện đặt theo một đường thẳng hướng đến vật thể này. Chỉ những tia gamma phát ra từ vật thể cần quan sát hoàn toàn có thể đi xuyên qua những bộ phận phát hiện .

Trong khoảng trống.

Với những quan sát thiên văn học, những kính viễn vọng quang học trên Trái Đất thường bị tác động ảnh hưởng xấu của nhiễu loạn chiết suất khí quyển, chưa kể đến những hiện tượng kỳ lạ khí tượng như mây, mưa, bụi. Với những kính thiên văn vô tuyến trên Trái Đất, sự nhiễu sóng vô tuyến do con người tạo ra là một trở ngại đáng kể. Thêm nữa, bầu khí quyển Trái Đất hấp thụ mạnh những tia hồng ngoại ( do hơi nước ), tử ngoại ( do tầng ozon ), tia X đến từ ngoài thiên hà ; khiến quan sát thiên văn tại những bước sóng này khó khăn vất vả .Các trạm quan sát đặt trong khoảng trống hoàn toàn có thể giúp thoát khỏi ảnh hưởng tác động trực tiếp của khí quyển Trái Đất. Nếu được đặt xa Trái Đất, như ở trên mặt phẳng Mặt Trăng nơi không khi nào hướng về Trái Đất, những kính thiên văn vô tuyến còn được Mặt Trăng che chắn khỏi những nhiễu loạn vô tuyến đến từ Trái Đất .

Kính viễn vọng Hubble.

Ảnh chụp kính viễn vọng khoảng trống Hubble .Kính viễn vọng Hubble, được nghiên cứu và điều tra từ thập niên 1970 và phóng lên khoảng trống năm 1990, là một bước nâng tầm quan trọng trong quan sát thiên văn trong phổ quang học, tử ngoại và hồng ngoại .

Nó có thể thu nhận ánh sáng từ vật thể cách xa 12 tỉ năm ánh sáng. Nó lần đầu tiên sử dụng công nghệ Multi-Anode Microchannel Array (MAMA) để ghi nhận tia tử ngoại nhưng loại trừ ánh sáng. Nó có sai số trong định hướng nhỏ tương đương với việc chiếu một tia laser đến đúng vào một đồng xu cách đó 320 km và giữ yên như thế.

Việc phong cách thiết kế kính này theo dạng mô-đun được cho phép những phi hành gia tháo gỡ, thay thế sửa chữa hoặc sửa chữa thay thế từng mảng bộ phận dù họ không có trình độ sâu về những thiết bị. Trong một lần sửa, độ phân giải của Hubble đã được tăng lên gấp 10 .Hubble cung ứng khoảng chừng 5-10 GB tài liệu một ngày. Vài tò mò quan trọng do Hubble mang lại gồm có : * chi tiết cụ thể sự va đập của sao chổi Shoemaker-Levy 9 vào Sao Mộc ;

Liên kết ngoài.