Opublikowano:

Krótka historia…

Krótka historia skonstruowania pierwszych teleskopów optycznych

Komu ludzkość zawdzięcza odkrycie teleskopu? Nie jest to sprawa całkowicie jasna i nadal bywa dyskutowana. W 385 roku przed Chrystusem Demokryt ogłosił, że Droga Mleczna zbudowana jest z miriadów gwiazd. Niektórzy specjaliści utrzymują, że do takiego wniosku można dojść wyłącznie dzięki obserwacjom teleskopowym. Inni wskazują na zachowane teksty helleńskie i rzymskie mające wykazać, że w Starożytności znano instrument optyczny zwany dziś teleskopem (*). Są to jednak wyłącznie poszlaki i wydaje się, że wyciąganie tak daleko idących wniosków nie jest uzasadnione.

Lunety, teleskopy działające na zasadzie załamania światła na granicy ośrodków

PRZED ROKIEM 1609

Technologia szlifowania soczewek znana była w czasach najdawniejszych. Pierwsze soczewki wykonywane były nie ze szkła, ale z obrobionego i oszlifowanego kwarcu (dwutlenku krzemu, SiO2), twardego materiału występującego naturalnie i dość powszechnie. Trudno jednak dociec, czy przedmioty odnalezione przez archeologów to ozdoby czy świadome próby wykonania soczewek.

Pierwsze dobrze udokumentowane historycznie stosowanie soczewek pojawia się w źródłach greckich i rzymskich. 
Za oficjalny początek astronomii teleskopowej można uznać działalność żyjącego w XI wieku mezopotamskiego astronoma Alhazena (Abu Ali Hasan Ibn al-Hajsam). Był on najwybitniejszym fizykiem ówczesnego świata i uważa się go za ojca optyki. Zajmował się szeroko załamaniem i rozszczepieniem światła, zaś jego prace miały znaczący wpływ na rozwój nowożytnego teleskopu.

Soczewki odkryto w znaleziskach archeologicznych w Visby na Gotlandii (terytorium Szwecji). Soczewki te datuje się na drugą połowę XI wieku. Kształt tych soczewek to jest taki, że połowa to prawie idealna elipsoida, zaś druga strona jest płaska. Jest to prawie idealny przyrząd optyczny. Niektóre z tych soczewek posiadały oprawę ze srebra i zapewne były używane jako wisiorki.

Powszechnie uznaje się że na obszarze Europy okulary korygujące dalekowzroczność przy pomocy odpowiednich soczewek zostały wynalezione w północnej Italii na przełomie XIII i XIV wieku. Być może były już wcześniej znane w Chinach, jednak odkrycie dokonane we Włoszech było z pewnością niezależne. Około 1450 okryto, że soczewki wklęsłe (rozpraszające) korygują krótkowzroczność. Tak więc w połowie XV stulecia dwa rodzaje soczewek niezbędnych do skonstruowania lunety były już znane i odkrycie teleskopu było, jak można przypuszczać, jedynie kwestią czasu. Nie mamy jednak odpowiednich źródeł pisanych lub materialnych aby móc stwierdzić z całą pewnością, czy już podówczas skonstruowano odpowiednią lunetę.

Posiadamy dobrze udokumentowane przekazy świadczące, że zarówno soczewkowe jak i lustrzane teleskopy były znane w Anglii w drugiej połowie XVI wieku. Pisma Jana Dee oraz Tomasza Diggesa z lat odpowiednio 1570 i 1571 opisują zastosowanie tych konstrukcji optycznych przez ojca Tomasza, Leonarda Diggesa. Niezależne potwierdzenie tego faktu znaleźć można w innych zapisach z tamtego okresu. Jednakże wiedza o tym nie rozprzestrzeniła się i dopiero na początku wieku siedemnastego wiedza ta stała się powszechna w Niderlandach.

Praktyczne wykorzystanie przyrządu optycznego zwanego teleskopem miało miejsce Niderlandach, będących podówczas Republiką Zjednoczonych Prowincji Niderlandzkich, przeżywającą swój złoty wiek i ekspansję kolonialną, około roku 1608. Odkrycie – z dzisiejszego, historycznego punktu widzenia – należy przypisać trzem osobom: Janowi Lippershey, Zachariaszowi Janssen (obydwaj byli wytwórcami okularów) oraz Jakubowi Adrianszoon.

Pierwsze teleskopy zbudowane były z soczewki skupiającej i soczewki rozpraszającej – takie teleskopy nie odwracają obrazu, tj. uzyskany obraz jest obrazem ziemskim. Ze względu na wielość praktycznych zastosowań takich lunet, ich znacząca liczba szybko rozprzestrzeniła się po całej Europie.

Przy okazji wszystkim adeptom astronomii można polecić skonstruowanie takiej taniej i prostej lunety – najłatwiej ze szkieł okularowych. Będzie to instrument absolutnie fatalny z punktu widzenia jakości optyki (obarczony gigantyczną aberracją chromatyczną przy obserwacjach gwiazd, słabą rozdzielczością itp), jednak z punktu widzenia dydaktyczno – poznawczego warto się tego podjąć.

GALILEUSZ I JEGO TELESKOP

Przyszedł czas by wspomnieć o człowieku, któremu najczęściej przypisuje się „odkrycie” teleskopu – o Galileuszu. Galileusz miał szczęście – i wiedział chyba wystarczająco dobrze, czym jest reklama. Łut szczęścia poległa na tym, że przebywając w Wenecji w maju roku 1609 usłyszał o pewnym człowieku, który skonstruował instrument, dzięki któremu odległe obiekty wydają się być bliższe i większe niż widziane okiem nieuzbrojonym oraz że zasadą fizyczną dzięki której urządzenie działa jest refrakcja (załamanie) światła. Sam Galileusz twierdził, że rozwiązał problem konstrukcji teleskopu pierwszej nocy po powrocie z Wenecji do Padwy, zaś następnego dnia miał już gotowy instrument, złożony z soczewki skupiającej i soczewki rozpraszającej zamocowanych na przeciwnych końcach ołowianej rury. Kilka dni później, wykonawszy lepszą wersję teleskopu, zabrał ją do Wenecji, gdzie ogłosił „swoje” odkrycie, zaś skonstruowany przez siebie instrument podarował doży Leonardowi Donato. W ten oto sposób wspomniany wyżej łut przerobił Galileusz na ogromny sukces, zarówno w życiu doczesnym (otrzymał dożywotnią katedrę wykładową w Padwie oraz gratyfikację finansową), jak w świadomości potomnych, przechodząc – w dużym stopniu niezasłużenie – do historii jako „odkrywca (lub pierwszy konstruktor) teleskopu”. 

Prawda jest oczywiście nieco inna – Galileusz obserwował swoją lunetą niebo, wyciągał prawidłowe wnioski i potrafił je rozpropagować. Obserwował plamy na Słońcu (znane już od dawna Chińczykom, choć mechanizm ich powstawania do dziś nie został w pełni wyjaśniony), fazy Wenus, Księżyc (prawidłowo rozpoznał formy ukształtowania terenu) oraz zauważył, że Saturn jest wydłużony (jego teleskop był zbyt mały by oddzielić pierścień od tarczy planety). Jego najważniejszych jednak odkryciem były księżyce Jowisza. Zauważył i obwieścił, że zaobserwował Układ Słoneczny – w mniejszej skali. W rezultacie opowiedział się za heliocentryczną, kopernikańską hipotezą budowy Układu Słonecznego, równocześnie negując podwaliny teorii geocentrycznej, ptolemejskiej. Miało to znaczący wpływ na rozwój nauki oraz na życie samego Galileusza, ale to już zupełnie inna historia. Oczywiście Galileusz stopniowo ulepszał swój teleskop – zaczynając od trzykrotnego powiększenia, ostatecznie skonstruował teleskop o powiększeniu około trzydziestokrotnym, który stanowił już dość poważne narzędzie optyczne. Dzięki temu dziś tę konstrukcję nazywamy teleskopem Galileusza.

KEPLER I INNI

Wkrótce Jan Kepler opisał alternatywną konstrukcję teleskopu soczewkowego, zbudowanego w oparciu o dwie soczewki wypukłe. Zaletą tej konstrukcji było znacząco większe pole widzenia teleskopu. Natomiast kontrastowość uzyskiwanych obrazów była wręcz fatalna, w związku z tym teleskopy te wymagały długiej ogniskowej. O ogromnej roli pola widzenia wiedzą wszyscy miłośnicy astronomii. Na marginesie warto dodać, że przy konstruowaniu współczesnych amatorskich teleskopów szuka się zawsze kompromisu między rosnącymi wadami optycznymi (aberracje, koma, dystorsja) wraz ze zmniejszaniem się światłosiły (stosunku średnicy do ogniskowej) oraz z malejącym polem widzenia wraz ze wzrostem ogniskowej. Takim kompromisem, dla typowych i stosunkowo niedrogich współczesnych konstrukcji, jest światłosiła między 1:8 a 1:12.

W drugiej połowie wieku siedemnastego nastąpił ogromny postęp w jakości konstruowanych lunet: dość wspomnieć Krystiana Huygensa (**), który skonstruowanym wraz z bratem teleskopem o ogniskowej równej około 3,5 metra zaobserwował i poprawnie wyjaśnił naturę pierścieni Saturna, czy Jana Cassiniego, odkrywcy największej przerwy w strukturze pierścieni Saturna.

W tym czasie konstruowane teleskopy były niesłychanie długie – 30 czy nawet 60 – metrowe. Manipulacja takim teleskopem jest niesłychanie trudna i tym bardziej należy docenić ludzi, którzy tak nieporęcznymi instrumentami potrafili dokonać tak doniosłych odkryć.

#gruparatowaniapoziomu #kosmos #teleskop #odkrycia #historia #ciekawostkihistoryczne #ciekawoski