טלסקופ
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
טלסקופ הינו מכשיר לצפייה בעצמים רחוקים. בצורתו הפשוטה ביותר הטלסקופ הינו צינור שבכל אחד מקצותיו עדשה מרכזת. טלסקופים משמשים בעיקר לצפייה בעצמים רחוקים בחלל כגון כוכבי לכת, כוכבים, גלקסיות וערפיליות, והגדולים שבהם ממוקמים במבנה מיוחד להם, מצפה כוכבים. טלסקופים משמשים גם לצפייה בציפורים וכן יש להם שימושים צבאיים.
תוכן עניינים |
[עריכה] היסטוריה
המצאת הטלסקופ הנה בעייה היסטוריוגרפית לא פתורה, החורגת מעבר לשאלת זהות הממציא - אם כלל ישנו ממציא אחד ומוגדר - לעבר שאלות מהותיות הרבה יותר; על תפקיד הראייה במדע המערבי, על תפקידם של מכשירים בהשגת ידע על העולם, על יכולתו של מכשיר אופטי לתווך את הראייה מבלי לעוות אותה, ועוד. תפיסת הראייה ומקומה בעשייה המדעית עברה מהפך באותה תקופה - מחַשְׁדָנוּת ודחייה של חוש הראייה ויכולתו להשיג מידע אמיתי על העולם, שאפיינה את הפילוסופיה בימי-הביניים, ועד להסתמכות מרכזית על חוש הראייה במדע המודרני . מושג התצפית המדעית עצמו עבר שינוי מהותי, מרגע שמכשירים אופטיים דוגמת הטלסקופ או המיקרוסקופ החלו לתווך את הראייה.
המכשיר המדעי המודרני נולד בתקופה שבין 1550 ל-1700; המכשירים המדעיים המוקדמים לא עוצבו לשם מדידה, והגיעו לרוב ממסורת "קסמי הטבע", כשהדגש בהם היה על הטעייה ובידור, ולא על תצפית זהירה ואדישה. מהבחינה הזו, הטלסקופ כמכשיר מדעי היה מכשיר מסוג שונה וחדש לגמרי. הטלסקופ, ובעיקר השימוש שעשה בו גלילאו גליליי, הציג שדה ידע מורכב שבו מגוון תאוריות ופרקטיקות שונות נפגשות. העקרונות האופטיים שנכללו בו לא היו מובנים, והתוצאה שהפיק חתכה והשפיעה לרוחב גבולות דיסציפלינאריים מסורתיים, משום שהשליכה על הקוסמולוגיה - תחום שלא נכלל בסמכות הדיון המדעי-מתמטי-אסטרונומי, אלא התאולוגי.
[עריכה] ממציא הטלסקופ
עד היום לא ברור מי היה האדם הראשון שבנה טלסקופ. רוג'ר בייקון תכנן טלסקופים כבר במאה ה-13, וסביר כי ג'מבטיסטה דלה פורטה (Giambattista della Porta 1538-1615) השתמש במה שהוא בעקרון שילוב טלסקופי, של עדשה קמורה ועדשה קעורה האחת לפני רעותה, כבר בתחילת המחצית השנייה של המאה ה-16. דלה-פורטה השיג ודאי יחס הגדלה נמוך מאוד, של 1.5 בערך, אך מעבר לכך, עניינו לא היה בפיתוח מכשיר תצפית מדעי, אלא ביצירת אפקטים קסומים, כחלק מסדרת "קסמי-הטבע" שאסף לספרו "Magia Naturalis". חוקרי ההיסטוריה של האופטיקה מציינים כי האפשרות הטכנולוגית לצפות בעדשות הייתה לערבים ולוויקינגים עוד במאה העשירית לספירה, וידוע כי עדשות ראייה היו בנמצא באירופה מאז 1280 לערך, ועם זאת, רק ב-1589 הופיע הטלסקופ הראשון.
הקרדיט לבניית הטלסקופ ניתן ליצרן עדשות הולנדי אלמוני, כנראה מהעיר מידלבג (Middelburg): שני יצרני עדשות מאותה עיר מתחרים על תואר הממציא; האנס ליפרהי (Lipperhey 1570-1619) וזכריה ינסן (Janssen). עם זאת, ההמצאה מיוחסת גם לז'אקוב מטיוס (Metius) מהעיר אלקמר (Alkmaar), בנו של מתמטיקאי ומהנדס צבאי ידוע, ואח לפרופסור למתמטיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת פריסיאן (Frisian). מבין השלושה, שמו של ליפרהי מופיע על המסמך הראשון הידוע בנוגע לטלסקופ, בבקשה להוצאת פטנט על המצאת "מכשיר לראיית דברים מרוחקים כאילו הם קרובים" (מצוטט אצל: Van Helden, The Historical Problem of the Invention of the Telescope, p.253), מה-2 באוקטובר 1608. עובדה זו אינה מוכיחה בהכרח כי ליפרהי גם המציא את המכשיר, מה גם שבאותו החודש הוגשה עוד בקשה להוצאת פטנט על מכשיר זהה, הפעם על ידי מטיוס, בקשה שנידונה ב-17 באוקטובר 1608. אחת הסברות היא שמטיוס הזמין עדשות אצל יצרן העדשות ליפרהי, וזה הצליח לנחש את תוכניתו של הראשון.
יהיה אשר יהיה הממציא, הטלסקופים הראשונים הגיעו לשוק ב-1604, אך עוררו עניין מועט בלבד; יכולת ההגדלה שלהם הייתה שולית וזניחה (פי 3 לערך), ואיכותם האופטית הייתה גרועה. מדענים התייחסו אליהם כאל אביזרי אשליה, והציבור לא ראה במתקנים הללו יותר מצעצועים. כאשר החל להתעניין במכשיר גלילאו, בראשית יולי 1609, טלסקופים היו בנמצא כבר למעלה מעשרים שנה, כך שאין ספק לגבי השאלה אם גלילאו המציא אותם.
[עריכה] גלילאו גליליי והטלסקופ
גלילאו גליליי בנה את הטלסקופ שלו בשנת 1609, וקרא לו בתחילה perspicillum, ולאחר מכן השתמש במונח הלטיני טלסקופיום ובאיטלקית טלסקופיו (מהם גם נגזר השם באנגלית ובשפות רבות אחרות כיום). הוא הבין שהטלסקופ יהיה חסר שימוש אם הדימוי שהוא מייצר אינו בהיר וחד. אך אם הדימויים היו אמיתיים, הטלסקופ יהיה בעל חשיבות שקשה לדמיין. וכך התמסר כולו לבניית טלסקופים, תוך שימוש בזכוכית משלו ובעיבוד עצמי של העדשות, מבלי להעזר בעדשות של יצרני משקפיים אומנים.
המכשיר האופטי החדש המצויד בעדשות הציג מערך שלם של בעיות; היה צורך לפתור גורמים מבלבלים בנוגע לחוש הראיה, לטבעו של האור, ולאופנים בהם יש לפרש תמונה ויזואלית כידע פִיזִיקָלִי. גלילאו ערך מגוון ניסויים ופיתוחים בכדי להוכיח שהדימויים הטלסקופיים אינם פגמים אופטיים, כשלים של עין הצופה, או אשליות שנוצרות על-ידי העדשות.
גלילאו נקט במספר פרוצדורות בכדי להוכיח שהדימוי הטלסקופי אינו אשליה או פגם; הוא הביט על אותו האובייקט בו זמנית בעין אחת חשופה ובשנייה דרך הטלסקופ, והחל לתקן את הדימוי האופטי, כשהוא מוחק בשיטתיות את כל אותן תופעות אשר נראות דרך המכשיר אך אינן נראות בעין בלתי מזוינת. הוא החליף עדשות, דאג למקם את העדשות על ציר אופטי מדויק, הוסיף צמצמים בצורות ובקטרים שונים ששיפרו את הרזולוציה של הטלסקופ, הפחיתו את האפקטים של קרניים טועות ואת העיוותים שנוצרים כתוצאה מסטיות כרומטיות ומאברציות. בנוסף, הצמיד גלילאו גריד ניתן להסרה לצינור הטלסקופ, באופן שבו עין אחת התבוננה דרך הטלסקופ ועין שנייה התבוננה דרך הגריד, כך שכל תנועה בשדה הנצפה יכלה להימדד בדייקנות ביחס אליו.
ב-10 במרץ 1610 פירסם גלילאו את ספרו Sidereus Nuncius, בו חשף את תגליותיו המרעישות בעזרת הטלסקופ. בכך היה גלילאו הראשון לפרסם תצפיות אסטרונומיות שמתבססות על שימוש בטלסקופ. תגליתו הראשונה הייתה כי פני הירח אינם מושלמים וחלקים, כפי שמקובל היה לחשוב, אלא מחורצים בהרים ובעמקים, בדומה לפני כדור הארץ. אך התגלית המרכזית הייתה גילוי ארבעת הירחים הגדולים של צדק. תצפיות אלו הוכיחו, אליבא דה גלילאו, כי אותה פיזיקה שולטת בשמים ובארץ, וכי תנועת גרמי השמיים אינה סובבת סביב כדור הארץ. תגליות אלו היוו, לדעתו, הוכחה לכך שהקוסמולוגיה ההליוצנטרית הקופרניקאית הייתה אמיתית, ולא רק מודל תיאורטי. את תגלית ירחי צדק העניק גלילאו לארבעת אחי משפחת מדיצ'י, ובתמורה למחווה זו מונה לפילוסוף החצר של המשפחה, מינוי שאפשר לו לפרוש מהוראה באוניברסיטה ולהתמסר למחקר. לאחר פרסום הספר גלילאו גילה עוד, בעזרת הטלסקופ, את הטבעות של שבתאי, את העובדה שכוכב הלכת נוגה סובב סביב השמש, והצליח להסביר את הכתמים על פני השמש.
בספר ישנו חידוש נוסף שמחדיר גלילאו לאסטרונומיה; בטרם הפנה את הטלסקופ שלו אל השמים, האסטרונומיה הייתה מדע עם דִּיאַגְרָמות בלבד, אך ללא ייצוגים נטורליסטיים - או תמונות - של השמים. ב-Sidereus nuncius מציג גלילאו תמונות שצייר את הירח, כפי שהוא נראה דרך הטלסקופ. גלילאו המשיך פרקטיקה זו גם ב"מכתב על כתמי-השמש" שפרסם ב- 1613, שם צייר את ההופעות היומיות של השמש ברצף כמעט חסר הפרעה של יותר מחודש, כך שהקורא יכול לראות את הצורה המשתנה של הכתמים ואת התקדמותם לרוחב פני החמה. ישנם חוקרים אשר רואים בשימוש שעשה גלילאו בתמונות ניסיון של המדען לשכנע באופן ויזואלי את קוראיו באמיתות טענותיו ובאמינות מכשירו - ניסיון שנבע מחוסר יכולתו להסביר באופן מדעי כיצד פועל המכשיר.
לאחר פרסום הספר, שעורר סערה גדולה ונתקל בהתנגדות, הוביל גלילאו מסע נמרץ לאישור תגליותיו ולקבלת מכשירו ככלי החדש שאיתו יש לצפות ברקיע. התגובה הראשונית של העולם האקדמי הייתה לדחות את טענותיו המדהימות, לא רק משום טבען יוצא הדופן אלא גם משום שנעשו באמצעות טלסקופ! מכשיר שנתפס כלא אמין ויוצר אשליות.
במסגרת נסיונותיו לבסס את מעמדו וסמכותו של הטלסקופ ככלי מדעי, שלח גלילאו לאסטרונומים חשובים את הטלסקופים שייצר, כדי שיוכלו לצפות במו עיניהם בתגליותיו, ובכך יאשרו ויתַקֶפו את תצפיותיו. התשובה שקיבל מכמה קולגות הייתה מפתיעה: "מרבית מדעני הטבע (natural philosophers) פשוט לא חשבו ששווה אפילו להביט דרך הטלסקופים שלו, משום שא-פריורי התנגדותם התיאורטית לאמינות המכשיר הייתה כה מוצקה" (Ronchi, "The influence of the early development of optics on science and philosophy", p.201). כלומר, אנשי המדע סירבו מראש להאמין למה שהם עתידים לראות בטלסקופ, משום שחשבו שהדימויים שמראה המכשיר אינם משתקפים דרכו אלא נוצרים על-ידו (כמו בקלידוסקופ).
[עריכה] הטלסקופ הניוטוני
כבר ב1616 הגה הנזיר האיטלקי זוצ'י את השימוש במראה קעורה במקום בעדשה על מנת לרכז את האור, אולם הוא לא הצליח לייצר מראה קעורה מדוייקת דיה. הגאון האנגלי אייזק ניוטון הצליח לבנות טלסקופ מבוסס מראות מתקבל על הדעת כ 40 שנה מאוחר יותר, ועל שמו נקרא המודל טלסקופ ניוטוני.
בטלסקופ ניוטני מראה ראשית בעלת חתך של פרבולה מרכזת את קרני האור לעבר מראה משנית שטוחה. המראה המשנית מוחזקת בזוית בת 45 מעלות לציר האופטי של המראה הראשית, וכך מחזירה את חרוט האור המתקבל מן הראשית לצד הטלסקופ, בו ממוקמת עדשת העינית.
המודל הניוטוני סבל מתחילת דרכו מהקושי בייצור מראה בעלת חתך פאראבולי. בנוסף לכך סובל הטלסקופ הניוטוני מעיוות ההולך וגובר ככל שזוית האור הנכנס מתרחקת מהציר האופטי של המראה הראשית.
מודלים אחרים המשתמשים במראות פותרים בעיות אלו באמצעות חתכים שונים וארגון שונה של המראות. ראויים לציון הטלסקופ של מקסוטוב, בו שימוש במראה ספרית עם עדשת מיניסקוס מתקנת נותן חדות גבוה מאד, וטלסקופ של ריצ'י-קרטיין המשתמש בזוג מראות ששתיהן בעלות חתך של היפרבולה ומצטיין בשדה נטול עיוותים גאומטריים. מודל ריצ'י-קרטיין הוא הנפוץ ביותר לטלסקופים המשמשים למחקר כיום, דוגמת טלסקופ החלל האבל. לעומת זאת המודל הניוטוני עדיין נמצא בשימוש רחב בקרב חובבי אסטרונומיה בזכות עלות יצורו הנמוכה.
[עריכה] חלקי הטלסקופ ומאפייניו
עינית- העדשה או מכלול העדשות הקרובים לעין הצופה. לעיתים קרובות היא גם צמצם השדה (וכמובן חלון היציאה) של הטלסקופ. העינית בטלסקופ רגיל היא עדשה מרכזת אבל בטלסקופ גלילאו היא מפזרת כך שאורך הטלסקופ קטן והדמות ישרה (טוב) אבל זווית השדה קטנה יותר (רע).
עצמית- העדשה הקרובה לעצם הנצפה. לעיתים קרובות היא גם צמצם התאורה (וכמובן אישון הכניסה) של הטלסקופ. העצמית היא עדשה מרכזת וככל שהיא גדולה יותר כך ההפרדה, שטף האור באישון היציאה, זווית השדה וההפרדה הזוויתית גדולים יותר.
בטלסקופ פשוט המרחק בין העינית והעצמית שווה לסכום אורכי המוקד שלהם.
עדשה מיישרת- עדשה שמציבים בתוך הטלסקופ כדי לקבל תמונה ישרה.. עדשה זו מגדילה את הטלסקופ בפי ארבע מאורך המוקד שלה מכיוון שכדי להפך עצם יש להציב אותו במרחק 2f לפני העדשה והדמות מתקבלת במרחק 2f אחרי העדשה. לחילופין התמונה יכולה להישאר הפוך או שיעשה שימוש ב:
מנסרת היפוך- מנסרת Porro או שתי מנסרות ישרות זוית המודבקות זו לזו וההופכות את הדמות.
עדשת שדה- עדשה המוצבת במוקד המשותף של העצמית והעינית על מנת להגדיל את זווית השדה (אינה משנה את ההגדלה).
בלט עין- זהו המרחק בין העינית לאישון היציאה. זהו גם כן המרחק שבו יש להציב את העין על מנת לקבת תמונה מיטבית.
הפרדה זוויתית- הזווית המינימלית בה ניתן להבחין בין שתי נקודות. ההפרדה הזוויתית ברדיאנים שווה ל1.22 כפול אורך הגל חלקי קוטר העצמית.
הפרדה קווית- המרחק המינימלי בו ניתן להבחין בין שני נקודות במישור הדמות. ההפרדה הקווית שווה ל1.22 כפול אורך הגל כפול f# (f number) של העצמית.
הגדלה קווית- ההגדלה בטלסקופ אסטרונומי רגיל שווה ל:
- גודל הדמות חלקי גודל העצם.
- אורך מוקד העצמית חלקי אורך מוקד העינית.
- קוטר אישון הכניסה חלקי קוטר אישון היציאה.
[עריכה] ראו גם
[עריכה] קישורים חיצוניים
| מיזמי קרן ויקימדיה | ||
|---|---|---|
 תמונות ומדיה בוויקישיתוף: טלסקופים |
- טלסקופ - לנסות בבית - מוזיאון המדע ירושלים
- איך עובד הטלסקופ
- שידורים ישירים של אירועים אסטרונומים המלווים בהסברים, מטלסקופים - בישראל
- ידען הטלסקופים, באתר "הידען" (עדיף לפתוח בחלון נפרד)
- פרויקט גלילאו-ההיסטוריה של הטלסקופ
[עריכה] לקריאה נוספת
[עריכה] היסטוריה של הטלסקופ
- יעקב זיק, "גליליאו והטלסקופ", כתב עת למדע ומחשבה גליליאו, גיליון 87 נובמבר 2005. ע"מ 54-60.
- Ronchi, Vasco, "The influence of the early development of optics on science and philosophy", in: Galileo, Man of Science, ed. E. McMullin, Basic Books, Inc., 1967
- Rosen, Edward, The Naming of the Telescope, New York, 1947
- Van Helden A., "The Historical Problem of the Invention of the Telescope", in: History of Science, Vol. 13, 1975, Cambridge: Science History Pub., pp. 251-263
- Van Helden A. & Winkler M., "Representing the Heavens: Galileo and Visual Astronomy", in: ISIS, 83. 1992, pp. 195-217
- Zik, Yaakov, "Science and instruments: The telescope as a scientific instrument at the beginning of the seventeenth century", in: Perspectives on Science, Fall 2001, Vol.9, No.3, Ed. Ariew, Roger, M.I.T., pp. 259-284.
