Giáo trình tổng hợp những phương pháp thiên văn và mối quan hệ cơ học của các hành tinh phần 10 pps

lg L 0,4(M M)=− Ví dụ : Sao Thiên lang có cấp sao tuyệt đối là 1,3 thì LgL = 0,4 (4,8 - 1,3) L ≈ 25 L - Chú ý : Tính độ trưng L của mặt trời: Gọi Q là hằng số mặt trời, tức lượng năng lượng bức xạ toàn phần (đủ các bước sóng) của mặt trời truyền thẳng góc đến một diện tích 1cm2 ở cách mặt trời một khoảng cách bằng 1đvtv trong 1 phút. Người ta đo được Q là : Q = 1,95 Calo/cm2. phút. Đem nhân hằng số này v ới diện tích mặt cầu bán kính = 1đvtv ta thu được năng lượng bức xạ mặt trời trong 1 phút. Chia tiếp cho 60 ta được tổng công suất bức xạ của mặt trời, hay độ trưng của nó (Q đổi ra jun, biết 1calo = 4,18Jun). 60 4 2 d.Q L π = w.,s/J., ).,(, ,., 2626 213 10831083 60 104911434184951 == = * Như vậy cấp sao tuyệt đối phản ánh chính xác hơn về khả năng bức xạ của sao. Cấp sao tuyệt đối càng nhỏ năng suất bức xạ càng lớn. V. KÍNH THIÊN VĂN (TELESCOPES) (hay Kính viễn vọng) Kính thiên văn theo tiếng Hy Lạp là Telescope có nghĩa là dụng cụ để nhìn những vật ở xa. Đó là dụng cụ dùng để thu tín hiệu (bức xạ điện từ) phát ra từ thiên thể. Do khí quyển trái đất chỉ có hai cửa sổ cho bức xạ điện từ là vùng ánh sáng nhìn thấy và vùng sóng vô tuyến nên có thể có hai loại kính thiên văn đặt trên trái đất là kính thiên văn quang học và kính thiên văn vô tuyến. Ở đây ta sẽ xét kính quang học. Nguyên tắc củ a kính là thu gom ánh sáng từ thiên thể để có thể nhìn được những sao có cấp sao lớn, mắt thường không nhận ra và khuyếch đại ảnh. Tuy nhiên tính năng thu gom là quan trọng hơn. Vì là dụng cụ quang học nên kính thường chịu những sai lệch quang học (quang sai, sắc sai) làm méo, nhòe ảnh nên người ta phải làm kính từ thủy tinh tốt và kết hợp chúng để loại trừ sai lệch. Ngoài ra, vì là dụng cụ thu bức xạ điện từ, là những bức xạ dể bị ảnh hưởng của môi trường, nên kính thường phải được đặt ở những vùng núi cao, không khí trong lành khô ráo, khí quyển ít bị xáo động. Ngày nay, kính thiên văn là dụng cụ cần thiết không thể thiếu được trong quan sát thiên văn. Rất tiếc ở nước ta chưa có được một đài thiên văn nào tầm cỡ, với những kính thiên văn tối tân. Đó là vì đất nước còn nghèo nàn, lạc hậu. Nhưng cũng có thể là do khí hậu n ước ta nóng ẩm, mưa bão nhiều, không tiện cho việc đặt kính quan sát. Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Hình 93 1. Phân loại kính. Tùy theo hệ thống quang học kính có thể được chia làm 2 loại: a) Kính thiên văn khúc xạ (Refracting telescopes). Kính thiên văn được cấu tạo chủ yếu bởi 2 phần: Vật kính và thị kính. Ở loại kính khúc xạ vật kính là thấu kính (thị kính dĩ nhiên cũng là thấu kính, có tác dụng phóng đại ảnh). Kính này được biết đến từ lâu, thường được gọi là ống nhòm. Trong số này có kính kiểu Kepler, kiểu Galileo Kính loại này lớn nhất hiện nay là ở Yeskes Observatory tại Wincosin (Mỹ), sử dụng từ năm 1890, có thông số : - Đường kính vật kính D = 1m - Tiêu cự vật kính F = 19,8m - Tiêu cự thị kính f = 2,8m Nhược điểm của loại kính này là khả năng thu gom ánh sáng không cao và bị sắc sai làm nhòe ảnh. Hình 94 b) Kính thiên văn phản xạ (Reflecting telescopes). Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Loại này có vật kính là gương cầu hoặc gương parabol. Thị kính vẫn là thấu kính. Có nhiều kiểu như kiểu Newton, kiểu Cassegrain, kiểu Grigorian, kiểu Conde (xem hình 95) Hình 95. Kính Thiên văn phản xạ (nguyên lý chung) Các kiểu khác nhau ở chỗ đặt thêm kính phụ tại tiêu điểm nhằm tăng thêm khả năng của kính. a) Kính kiểu Newton b) Kính kiểu Cassegrain Hình 96 Ngoài ra còn có các loại kính hỗn hợp để tăng cường khả năng của kính, khử độ méo, tăng thị trường. Hệ vật kính hỗn hợp gồm cả những gương và thấu kính. Đó là các kính như: Kiểu Schmidt, kiểu Schmidt-Cassegrain, kiểu Maksukov-Bouwer, kiểu Questar v.v Hình 97 Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Kính thiên văn ngày nay được hoàn thiện hơn nhiều, như có thêm CCD để xử lý số liệu v.v 2. Các đặc trưng của kính thiên văn. Mục đích của kính thiên văn là thu gom bức xạ của thiên thể để làm tăng mật độ bức xạ. Do đó nó có thể cho thấy cả những thiên thể mà mắt thường không thể thấy được và tách rõ các chi tiết ở gần làm ta phân biệt rõ các chi tiết của thiên thể. Kính cũng có khả năng phóng đại hình ảnh thiên thể. Nhưng ta sẽ thấy đây không phải là chức năng chính của kính. a) Khả năng thu gom ánh sáng của kính thiên văn (Light - Gathering Power - LGP). Là đại lượng đặc trưhg cho khả năng thu gom ánh sáng của kính. Đó là đại lượng dùng để so sánh, không có thứ nguyên. Ta biết vật kính có đường kính D càng lớn thì càng gom được nhiều ánh sáng tức càng có khả năng nhận được những độ rọi thấp. (Vì quang thông φ có giá trị liên hệ với độ rọi là: 4 2 D S E π φ = φ = , neân 2 1 D ~E ) Mà độ rọi càng thấp thì cấp sao càng lớn, tức nhờ kính ta có thể nhìn thấy cả những sao mờ, mắt thường không thấy được. Giả sử, kính 1 có đường kính D1 thu được độ rọi là E1. kính 2 có đường kính D2 thu được độ rọi là E2. Thì LGP là đại lượng so sánh giữa 2 kính : 2 2 1 21 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = D D LGP , Như vậy, kính có đường kính lớn sẽ có LGP lớn. - Thường người ta hay so sánh với mắt. Con ngươi mắt có đường kính là d = 6mm và có thể nhìn đến sao cấp + 6. (Ta ký hiệu là mmắt). Giả sử có kính thiên văn có đường kính là D (tính ra mm). Ta xem so với mắt kính thu được đến cấp sao nào: Ta có : vì E ~ 2 1 D Nên mat kinh E E ~ 2 D d ⎡⎤ ⎢⎥ ⎣⎦ Theo công thức Pogson ĺ Vậy: Dlg, Dlglg. Dlgdlgmm mmdlgDlg )mm(,dlgDlg )mm(, d D lg maét kính maét kính maét kính maét kính 5936 5656 55 55 4022 40 2 +−= +−= +−= −=− −=− −= ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ m kính = 2,1 + 5lgD Ta dùng công thức này để xác định khả năng nhìn thấy sao đến cấp nào của kính, khi biết đường kính vật kính của kính (tính ra mm - milimet). Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Vậy đường kính vật kính của kính thiên văn là một thông số rất quan trọng. Nó càng lớn thì ta càng có khả năng nhìn được nhiều vật thể trong vũ trụ hơn. Tuy nhiên không thể tăng D lên mãi được, vì sẽ làm tăng thêm những sai lệch quang học, làm ảnh không chính xác. Ở đài thiên văn Pastukhôp của Nga có kính thiên văn D = 6m được coi là lớn nhất thế giới hiện nay. Ngày nay người ta phối hợp nhiều kính nhỏ để tăng D mà không làm méo ảnh. b) Độ bội giác - hay độ phóng đại (Magnifying Power - MP). Độ phóng đại của ảnh là: f F K = trong độ : F - tiêu cự của vật kính f - tiêu cự của thị kính Ở kính thiên văn vật kính thường là cố định, ta có thể thay đổi thị kính để có độ phóng đại theo ý muốn. Tuy nhiên, trong thiên văn người ta chứng minh được độ bội giác tỷ lệ nghịch với khả năng thu gom ánh sáng. Có nghĩa ta càng phóng đại thì ảnh càng mờ. Vì vậy, độ phóng đại không phải là đặc tính quan trọng của kính thiên văn. Có thể hiểu như sau: Nế u tăng độ phóng đại bằng cách thay tiêu cự của thị kính thì ảnh to lên. Nhưng đường kính vật kính không đổi nên lượng ánh sáng gom được không đổi, tức ảnh phải mờ đi, nhìn không rõ nữa. Mà trong thiên văn điều ta cần là ảnh sáng rõ, chứ không cần to lên. Độ phóng đại của kính thiên văn cũng không phải là vô hạn. Khả năng phóng đại (theo chiều dài) cực đại của kính là: K = 2D trong đó D là đường kính vật kính tính ra mm (milimet) c) Năng suất phân giải (Resolving Power). Năng suất phân giải đặc trưng cho khoảng cách góc giới hạn giữa hai điểm của vật mà mắt còn phân biệt được. Theo lý thuyết nhiễu xạ thì yêu cầu này thỏa mãn khi vân sáng nhiễu xạ trung tâm của điểm này trùng với vân tối thứ nhất của điểm kia. Công thức tính năng suất phân giải e theo bước sóng quan sát ( và đường kính vật kính D là: rad D ,e λ = 221 Nếu e tính ra giây cung, λ, D tính ra mm thì D .,"e λ = 5 1052 Mắt thường nhạy cảm với bước sóng λ = 5.10 -4 mm. Từ đó năng suất phân giải với kính thiên văn quang học là: DD , "e 1201051052 45 ≈= − hay : )m.m(D " e 120 = - Liên hệ giữa năng suất phân giải và độ phóng đại: Mắt người có thể phân giải được hai điểm ở cách nhau 2’. Nếu nhìn qua kính có độ phóng đại K và năng suất phân giải e thì góc nhìn trực tiếp e được phóng đại lên thành Ke. Vậy độ phóng đại K cần thiết của kính để giúp mắt có thể phân biệt được 2 điểm ở cách nhau một Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . hai loại kính thiên văn đặt trên trái đất là kính thiên văn quang học và kính thiên văn vô tuyến. Ở đây ta sẽ xét kính quang học. Nguyên tắc củ a kính là thu gom ánh sáng từ thiên thể để có. V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Kính thiên văn ngày nay được hoàn thiện hơn nhiều, như có thêm CCD để xử lý số liệu v.v 2. Các đặc trưng của kính thiên văn. Mục đích của kính thiên văn là thu gom bức xạ của thiên thể. kính. Tùy theo hệ thống quang học kính có thể được chia làm 2 loại: a) Kính thiên văn khúc xạ (Refracting telescopes). Kính thiên văn được cấu tạo chủ yếu bởi 2 phần: Vật kính và thị kính. Ở