Что изобрел галилео галилей в 1609 году
Галилео Галилей представил первый телескоп
Итальянский ученый Галилео Галилей, 25 августа 1609 года представил свой первый телескоп с выпуклым объективом и вогнутым окуляром. Он представлял собой конструкцию, состоявшую из нескольких линз, заключённых в трубу из свинца и давал приблизительно трехкратное увеличение.
Вскоре ему удалось построить телескоп, дающий увеличение в 32 раза. Отметим, что термин телескоп ввел в науку именно Галилей. Ряд телескопических открытий Галилея способствовали утверждению гелиоцентрической системы мира, которую Галилей активно пропагандировал, и опровержению взглядов геоцентристов Аристотеля и Птолемея.
Все это опровергало учение Аристотеля о противоположности «земного» и «небесного»: Земля стала телом принципиально той же природы, что и небесные светила, а это, в свою очередь, служило косвенным доводом в пользу системы Коперника: если другие планеты движутся, то естественно предположить, что движется и Земля. Галилей обнаружил также либрацию Луны и довольно точно оценил высоту лунных гор.
Галилей предложил использовать наблюдения затмений спутников Юпитера для решения важнейшей проблемы определения долготы на море. Сам он не смог разработать реализацию подобного подхода, хотя работал над ней до конца жизни.
Галилей открыл также солнечные пятна. Существование пятен и их постоянная изменчивость опровергали тезис Аристотеля о совершенстве небес. По результатам их наблюдений Галилей сделал вывод, что Солнце вращается вокруг своей оси, оценил период этого вращения и положение оси Солнца. Галилей установил, что Венера меняет фазы.
Галилей отметил также странные «придатки» у Сатурна, но открытию кольца помешали слабость телескопа и поворот кольца, скрывший его от земного наблюдателя. Полвека спустя кольцо Сатурна открыл и описал Гюйгенс, в распоряжении которого был 92-кратный телескоп.
Историки науки обнаружили, что 28 декабря 1612 года Галилей наблюдал еще не открытую тогда планету Нептун и зарисовал ее положение среди звезд, а 29 января 1613 года наблюдал ее же в соединении с Юпитером. Однако Галилей не опознал Нептун как планету.
История телескопа: от Галилея до наших дней
Телескоп «Швабе» не отличается от оригинала ничем, кроме улучшенного качества изображения. Интересно, что принципиальные схемы телескопов были открыты еще в XVII веке и применяются до сих пор. Об эволюции телескопов и первооткрывателях телескопостроения – в нашем материале.
У истоков астрономии
410 лет назад, в 1609 году, итальянец Галилео Галилей, впервые наблюдая через телескоп небесные тела, смог разглядеть кратеры на Луне, отдельные звезды Млечного Пути и спутники Юпитера. Свои наблюдения Галилей описал в книге «Звездный вестник», которая произвела фурор в научной среде. Этот момент считается одним из поворотных в становлении астрономии как науки о Вселенной.
Галилео Галилей демонстрирует свой телескоп в Венеции. Фреска Джузеппе Бертини
Первые зрительные трубы, изучая которые Галилей собрал свой телескоп, были изготовлены в 1607 году в Голландии. Но до этого еще в 1509 году Леонардо да Винчи в своих записях сделал чертежи простейшего линзового телескопа и предлагал смотреть через него на Луну.
Устройство первых телескопов было достаточно простым. В трубе на расстоянии располагались две линзы: объектив − выпуклая линза с фокусным расстоянием в 10, 20 или 30 дюймов и окуляр – вогнутая рассеивающая линза. Недостатками такого устройства являлись малое поле зрения и слабая яркость картинки.
В 1611 году немецкий ученый Иоганн Кеплер предлагает свою конструкцию телескопа – с двумя собирающими линзами. Эта схема давала перевернутое изображение, но зато оно было более ярким, и при этом значительно расширялось поле зрения. Первый телескоп по схеме Кеплера был сделан в 1613 году ученым-иезуитом Кристофом Шейнером. Он же впервые использовал для наведения телескопа две взаимно перпендикулярные оси, одна из которых стоит под прямым углом к плоскости экватора, что помогало компенсировать вращение Земли при наблюдениях.
Рефлектор Ньютона и другие телескопы
Первый телескоп, собранный Галилеем, имел трехкратное увеличение. Позже ему удалось добиться 32-кратного приближения. В дальнейшем ученые поняли, что увеличение фокусного расстояния улучшает качество изображения и помогает избежать аберраций, или искажений. Размеры телескопов при этом стали достигать 100 метров.
Одним из существенных искажений, которые мешали работе пионеров астрономии, был хроматизм, когда изображение становилось нечетким и у него появлялись яркие цветные контуры. Чтобы избавиться от хроматических аберраций, англичанин Исаак Ньютон, экспериментировавший в 1660-е годы с оптикой, решает заменить выпуклую линзу на сферическое зеркало. Для этого он добавляет в бронзу мышьяк и разрабатывает хорошо поддающийся шлифовке материал. Первый телескоп-рефлектор был построен Ньютоном в 1668 году. Длиной он был всего 15 см и диаметром 33 мм. Ученый смог добиться 40-кратного увеличения высокого качества. Новый телескоп настолько понравился королю, что Ньютон был избран членом Королевского общества.
Оригинальный телескоп-рефлектор Исаака Ньютона. Фото Лондонского королевского общества
В 1672 году француз Лоран Кассегрен предложил двухзеркальную схему, где первое зеркало было параболическим, а в качестве второго рефлектора выступал выпуклый гиперболоид, располагающийся перед фокусом первого. Первый подобный телескоп был сделан в 1732 году. Таким образом, уже в конце XVII века были разработаны все основные схемы телескопов, которые совершенствовались в последующие годы.
Время гигантов
В середине XIX века появились первые фотографии, выполненные с помощью телескопов. В 1860-е годы произошло важное событие в мире астрономии – англичанин Уильям Хаггинс впервые использовал вместе с телескопом спектроскоп. Ученый исследовал спектры излучения звезд и доказал различия между галактиками и туманностями.
Если во второй половине XIX века моду задавали телескопы-рефракторы, то в XX веке лидерами стали зеркальные рефлекторы. И сегодня в большинстве телескопов используются зеркальные схемы.
Большой телескоп азимутальный. Фото: Руслан Зимняков/Flickr
В 1917 году в Калифорнии был построен зеркальный телескоп Хукера диаметром 100 дюймов (2,54 м), с помощью которого Эдвин Хаббл делал свои открытия. В 1948-м там же был запущен телескоп Хейла диаметром 5,15 м. Он оставался самым крупным в мире до 1976 года, когда в СССР был открыт БТА (Большой телескоп азимутальный), установленный в Специальной астрофизической обсерватории на горе Семиродники около Нижнего Архыза. Это был первый телескоп с альт-азимутальной компьютеризованной монтировкой. Основные работы по телескопу выполняли предприятия, входящие сегодня в холдинг «Швабе»: Лыткаринский завод оптического стекла и Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова. По сей день зеркало БТА диаметром 605 см является самым большим по массе.
С каждым десятилетием сложность и размеры телескопов растут. Так, самый большой в мире телескоп с цельным зеркалом диаметром 10 м находится на Гавайских островах. На Канарских островах есть еще более крупный Большой Канарский телескоп диаметром 10,4 м. Но его первичное зеркало не является цельным − оно собрано из 36 зеркальных шестиугольных сегментов. Применение ячеистых зеркал стало новым шагом в развитии телескопов.
Реплика от «Швабе»
Сегодня ощутить себя астрономами далекого прошлого можно благодаря ученым из столицы Сибири. В 2008 году на Новосибирском приборостроительном заводе (НПЗ) холдинга «Швабе» воссоздали телескоп-рефлектор, созданный Исааком Ньютоном в 1668 году. Первые экземпляры устройства выпустили как памятные сувениры для гостей Новосибирска, приехавших посмотреть на полное солнечное затмение, так называемое русское. Но спрос оказался таким высоким, что телескопы продолжали выпускать по единичным заказам, а потом и вовсе решили запустить серийное производство – под названием ТАЛ-35.
Чертежи телескопа создавали практически с нуля – на основе архивной информации. Оптическая труба ТАЛ-35 состоит из двух частей: подвижной и основной. Монтировка (подвижная опора телескопа) представляет собой деревянный шар. В рефлекторе Ньютона зеркало повернуто к оптической оси под углом 45 градусов, поэтому наблюдение ведется не с торца телескопа, а в боковой части.
Реплика телескопа Ньютона. Фото: «Швабе»
Детали телескопа Ньютона изготавливают на тех же линиях, где серийно производят линейку известных в мире телескопов ТАЛ. Единственное отличие копии от исторического оригинала – это качество изображения. Если Ньютон использовал для отражения полированную бронзовую пластину, то реплику оснастили оптическим зеркалом, обработанным алюминием. Таким образом, несмотря на сувенирное назначение, эти телескопы можно использовать и для наблюдений.
Астрономия – одна из важнейших наук, формирующих мировоззрение. Несколько лет назад она вернулась в обязательную школьную программу старших классов. Выпускаются новые учебники, в ЕГЭ добавляются астрономические вопросы. Как отмечает генеральный директор НПЗ Василий Рассохин, в создании телескопа ТАЛ-35 новосибирцы руководствовались не только популярностью прибора как сувенира: «Мы уверены, что телескопы Ньютона станут первым шагом в большую науку для многих молодых людей».
События, связанные с этим
Крылья и винты: 80 лет Улан-Удэнскому авиазаводу
Завод имени Дегтярева: более 100 лет на страже Отечества
История телескопа: от Галилея до наших дней
Александр Нудельман – конструктор, вооруживший летчиков, танкистов и врачей
Телескоп Галилея
Увеличительные приборы нужны морякам, чтобы вовремя заметить вражеское судно или долгожданный берег; военным, чтобы рассмотреть удалённые вражеские позиции и составить план битвы; астрономам, чтобы лучше увидеть звёзды и планеты. Первые такие приборы — зрительные трубы и телескопы — появились в начале XVII в.
Рождение зрительной трубы
Первый чертёж зрительной трубы обнаружен в записях Леонардо да Винчи от 1509 г. В 1604 г. немецкий астроном И. Кеплер научно объяснил, как проходят лучи через подобную оптическую систему из двух линз. А через 4 года в Голландии, славившейся своим стеклодувным производством и лучшими очковыми мастерами, уже появились зрительные трубы из двух линз. Трое голландских мастеров И. Липперсгей, З. Янсен и Я. Мециус, работая с линзами, заметили, что выпуклая (собирающая) и вогнутая (рассеивающая) линзы, установленные на некотором расстоянии друг от друга, способны создать чёткое приближенное изображение удалённого предмета. Первым своё изобретение продемонстрировал Липперсгей в 1608 г. — этот год и считается датой рождения зрительной трубы.
Труба, направленная в небо
В 1609 г. итальянский астроном, математик, физик и мыслитель Галилео Галилей сконструировал зрительную трубу с трёхкратным увеличением и направил её в небо, разглядывать звёзды, — так зрительная труба превратилась в телескоп. Для астрономических наблюдений Галилей создал телескоп, увеличивающий изображение в 8 раз. Лучший телескоп Галилея увеличивал в 32 раза. С его помощью Галилей разглядел сложный рельеф поверхности Луны, открыл 4 спутника (луны) планеты Юпитер, обнаружил пятна на Солнце, а увеличенный Млечный Путь в телескопе предстал скоплением отдельных звёзд.
В России зрительные трубы назывались «подзорными» — «увеличивающими зоркость». Галилей называл свое изобретение — «perspicillum» («ясно вижу»). Название «телескоп» (от греч. tele — даль и skopeo — смотрю) предложил в 1611 г. греческий математик Дж. Демизиани.
Угол зрения
Удалённые предметы или предметы близкие, но слишком мелкие мы видим плохо или не видим совсем, потому что угол зрения от них слишком мал. Угол зрения — это угол преломления хрусталиком глаза световых лучей от предмета. Лучи, отражённые от предмета, проходят через хрусталик нашего глаза и проецируются на сетчатке в перевёрнутом виде. Но мозг снова переворачивает изображение, и мы видим мир правильно.
Как работает телескоп
Система линз в зрительной трубе или оптическом телескопе изменяет направление световых лучей, показывая нам предмет под большим углом зрения. Изображение на сетчатке увеличивается, и мы видим подробности строения предмета. Когда говорят, что телескоп увеличивает в 10 раз, это значит, что он показывает предметы под углом зрения в 10 раз большим, чем невооружённый глаз.
Телескоп Галилея — это труба, в которую с двух сторон вставлены линзы. Обращённая к глазу линза — это окуляр, а линза, обращённая к объекту наблюдения, — объектив. Объектив — собирающая линза, увеличивающая угол зрения. Окуляр телескопа — рассеивающая линза, превращающая сходящиеся лучи, идущие от объектива, снова в параллельные, но на меньшей площади. Рассеивающая линза не даёт перевернуть изображение, и в телескопе Галилея мир виден правильно.
Телескоп собирает широкий параллельный световой пучок в узкий параллельный пучок, усиливая «плотность» светового потока и делая видимым, например, свет далёких звёзд, неразличимый невооружённым глазом.
Развитие идеи
Телескоп Галилея — это рефрактор — тип оптических телескопов, работающих за счёт рефракции — преломления световых лучей в системе линз. В 1611 г. Кеплер предложил заменить рассеивающую линзу в окуляре телескопа собирающей — она превращала расходящийся пучок лучей (после их фокусировки объективом (F) в параллельный. Такая схема расширила поле зрения телескопа, т. е. позволила охватить взором больший кусок неба, но давала перевёрнутое изображение. Астрономы, пользующиеся рефракторами Кеплера, привыкли наблюдать «перевёрнутый мир».
Рефракторы, по-разному преломляя лучи разных цветов, дают цветовые искажения — хроматическую аберрацию. В 1668 г. И. Ньютон сделал телескоп нового типа — рефлектор, в котором пучок света собирает система зеркал и нет хроматической аберрации.
Что открыл Галилео Галилей?
15 февраля 1564 года — день рождения одного из основателей современного точного естествознания, выдающегося итальянского физика Галилео Галилея. Именно с него берёт начало физика как наука.
В последующие 20 лет он экспериментально и теоретически устанавливает основные начала механики. Прежде всего, это принцип относительности для прямолинейного и равномерного движения и принцип постоянства ускорения под действием силы тяжести. Первый принцип позднее привёл Ньютона к понятию инерционной системы отсчёта, а второй — к понятию инертной массы. А Эйнштейн, распространив принцип относительности Галилея на все физические процессы (в частности, на свет) и толкуя второй его принцип как эквивалентность сил инерции и тяготения, создал общую теорию относительности.
В 1609 году Галилей создаёт свой первый телескоп и начинает систематические астрономические наблюдения. Он открывает горы на Луне, четыре спутника Юпитера.
Обнаруживает, что Млечный путь состоит из множества звёзд. Открывает пятно на Солнце и его вращение, фазы у Венеры. Эти астрономические открытия приносят Галилею и его телескопу такую широкую популярность, что он даже налаживает производство телескопов. А в 1610−14 годах, комбинируя и подбирая расстояние между линзами, изобретает микроскоп. Эти два прибора в последующие века послужили мощным орудием научных исследований.
А сам Галилей исследовал природу света, цвета, занимался вопросами физической оптики. Сформулировал идею конечности скорости распространения света и провёл эксперименты по её определению.
Астрономические открытия Галилея были обобщены им в вышедшем в 1632 году трактате «Диалог о двух главнейших системах мира», практическим путём подтвердившем правильность учения Коперника о гелиоцентрической системе мира. Эта книга разъярила церковников.
Инквизиция наложила запрет на книгу, а самого Галилея в 1633 году заставила отречься от своих взглядов и отлучила от церкви. В той же церкви, где в 1600 году был приговорён к сожжению так и не отрёкшийся от своих взглядов Джордано Бруно, Галилей, стоя на коленях, произнес предложенный ему текст отречения. 
Кристиано Банти, «Галилей перед Инквизицией», 1857 г.
Фото: ru.wikipedia.org
Умер Галилео Галилей 8 января 1642 года в возрасте 78 лет. Похоронен без почестей и надгробия. В 1737 году, через 95 лет, его прах был перенесен во Флоренцию, в церковь Санта-Кроче. А в 1992 году, только через 350 лет после смерти Галилея, Римский Папа Иоанн Павел II после работы специальной комиссии признал гелиоцентрическую систему мира и снял обвинения с великого учёного.
6 Изобретения Галилео Галилея и другие работы
Содержание:
В Изобретения Галилео Галилея они означали революцию в научной дисциплине. Фактически, его способ восприятия реальности предполагал изменение эпистемы XVI и XVII веков. Его вклад и открытия были настолько важны, что стали плодом споров и дискуссий.
Галилео Галилей (1564-1642) был итальянским физиком, астрономом, философом, инженером и математиком, который оказал большое влияние на научную революцию. Кроме того, он не только преуспел в науке, но и проявил заметный интерес к миру искусства. Некоторые авторы считают его отцом науки и отцом современной физики.
Артефакты и улучшения Галилео Галилея
Телескоп
В 1609 году до Галилея дошли слухи о создании телескопа, который позволял наблюдать объекты, находящиеся на больших расстояниях. Он был построен голландцем Гансом Липперши и позволял наблюдать за некоторыми звездами, которые не были заметны невооруженным глазом.
Благодаря этому описанию Галилей решил построить свою собственную версию телескопа. В отличие от телескопа Липперши, телескоп Галилео увеличивал изображение до шести раз и не деформировал объекты при увеличении.
Кроме того, телескоп Галилея был единственным в то время телескопом, который давал прямое изображение. Это было достигнуто за счет использования расходящейся линзы в глазном пространстве. С помощью этого изобретения астроному удалось освободиться от финансовых долгов, поскольку его артефакт был приобретен Венецианской республикой.
Термометр
В 1593 году Галилей построил термометр, который отличался от предыдущих, поскольку позволял рассчитывать колебания температуры по шкалам. Объект представлял собой емкость, наполненную кусками теста, которые двигались в зависимости от температуры.
Каждый из этих пакетов был маркирован определенной степенью, и вода позволяла пакетам опускаться или подниматься в зависимости от температуры. В настоящее время существуют более сложные термометры, которые рассчитывают температуру без использования таких сложных механизмов, однако это возможно благодаря усовершенствованиям от Galileo.
Биланцетта
Биланцетта была своего рода ведьмой, созданной ученым в 1597 году. Она считается первым коммерческим инструментом, созданным астрономом, поскольку многие люди приобрели ее в то время. Некоторые торговцы использовали его для расчета обменных курсов, а военные использовали его для измерения загрузки орудия.
В общих чертах инструмент состоял из двух линейок, которые перемещались по части, имевшей полукруглую форму. Сегодня этот инструмент все еще используется людьми для ориентации, хотя с момента своего появления он претерпел несколько модификаций.
Микрометр
Микрометр был устройством, предназначенным для точного расчета расстояния между каждым спутником от Земли.
По словам Джованни Альфонсо Борелли (1608-1679), микрометр состоял из линейки с двадцатью равными делениями. Одна из характеристик этого изобретения состоит в том, что его можно было поместить в телескоп и иметь возможность скользить через трубку последнего.
Целатон
Целатон был инструментом, созданным Галилеем для наблюдения за лунами Юпитера. Устройство позволяло рассчитать длину с моря, также оно состояло из объекта, который мог быть встроен в телескоп, и имел форму корпуса.
Одна из особенностей этого изобретения заключается в том, что оно было задумано для использования на палубе судна, находящегося в постоянном движении.
Побег Галилея
Он называется «Побег из Галилея» по конструкции изобретателя, состоящей из маятниковых часов. Их разработка датируется 1637 годом, и они считаются первой иллюстрацией маятниковых часов. Этот тип механизма также известен как часы со спусковым механизмом, что и дало название конструкции.
К тому времени астроном был очень стар и ослеп. По этой причине рисунок был сделан его сыном по описаниям его отца. Сын Галилея начал строительство объекта, однако оба умерли до того, как проект удалось завершить.
Законы, изобретенные Галилео Галилеем
Галилео Галилей не только проектировал и создавал новые артефакты; Он также отличился тем, что открыл ряд законов, которые позже послужили руководством для выдающихся физиков, таких как Исаак Ньютон (1643-1727). Наиболее важные из них перечислены ниже:
Закон инерции
Этот закон гласит, что каждый движущийся объект имеет тенденцию продолжать движение по прямой, если только на него не влияет другая сила, которая отклоняет его от траектории. Закон инерции был использован Исааком Ньютоном, чтобы позже установить руководящие принципы своего первого закона.
Закон свободного падения
Галилей считал, что в пространстве, свободном от воздуха, два объекта в свободном падении могут преодолевать равные расстояния за один и тот же период времени независимо от веса каждого из них. Это утверждение было весьма спорным для того времени, поскольку противоречило древним аристотелевским принципам свободного падения.
Чтобы проверить свою теорию, Галилей решил поэкспериментировать со свинцовым шаром, который он несколько раз уронил на наклонную плоскость, проверяя разную высоту и наклон. С помощью этого эксперимента астроном смог подтвердить, что квадрат времен пропорционален расстоянию, которое проходит сфера.
Закон изохронии маятников
Принцип маятника был открыт Галилеем, который понял, что период колебаний маятника не зависит от амплитуды (то есть максимального расстояния, на которое маятник может отойти от уравновешенного положения).
Напротив, период колебаний зависит от длины пряжи. Позже был разработан маятник Фуко, который состоял из длинного маятника, который мог свободно качаться в любой плоскости и часами.
Ссылки
Homo antecessor: характеристика вымершего вида