Obserwatoria astronomiczne
od 3000 lat p.n.e. Najwcześniejszymi zegarami słonecznymi znanymi z zapisów archeologicznych są obeliski ze starożytnej astronomii egipskiej i astronomii babilońskiej. Poprzednikami obserwatoriów astronomicznych były monolityczne konstrukcje, które śledziły pozycje Słońca, Księżyca i innych ciał niebieskich do celów pomiaru czasu lub kalendarzy. Najbardziej znaną z tych starożytnych struktur jest Stonehenge (1), zbudowany w Anglii w okresie od 3000 do 1520 roku p.n.e. Mniej więcej w tym samym czasie kapłani-astrolodzy w Babilonii obserwowali ruchy Słońca, Księżyca i planet ze szczytu swoich tarasowych wież zwanych zigguratami. Jedne z najbardziej znanych starożytnych obserwatoriów astronomicznych powstało w IV wieku p.n.e. w Babilonie i dwa wieki później, w Aleksandrii, założone przez Greka Eratostenesa, który m.in. dokonał pomiaru obwodu Ziemi.
1900 p.n.e. Obserwatorium astronomiczne Taosi w prowincji Shanxi w Chinach. Najstarszy tego typu obiekt w Azji.
200 p.n.e. Powstaje obserwatorium słoneczne Trzynaście Wież, Chankillo na terenie współczesnego Peru. Wieże pozwalały na przewidzenie wschodów słońca i wyznaczały ważne dla miejscowych daty.
ok. 150 r. p.n.e Prawdopodobnie pierwsze obserwatorium, które wykorzystywało instrumenty do dokładnego pomiaru pozycji obiektów niebieskich, zbudowane na wyspie Rodos przez największego z przedchrześcijańskich astronomów, Hipparcha (2). Odkrył on tam precesję i opracował system wielkości używany do określania jasności obiektów niebieskich.
IX-XV n.e. W Bagdadzie na początku IX wieku powstaje obserwatorium Al-Szammasiyah. Było częścią Bayt al-Hikma (Domu Mądrości), który został założony przez kalifa al-Mamuna.
1576 Pierwszym znaczącym przednowoczesnym europejskim obserwatorium był obiekt powstały w duńskim Uranienborgu (3) na wyspie Ven, zbudowany przez króla Fryderyka II dla Tycho Brahe w 1576 roku.
1609 Teleskop optyczny użyty do badania nieba został skonstruowany przez Galileo Galilei, z wykorzystaniem informacji od flamandzkich pionierów w produkcji soczewek. Pierwsze duże ośrodki badań astronomicznych wykorzystywały teleskop poruszający się tylko w jednej płaszczyźnie. Odmierzając czas przejścia gwiazd, gdy lokalny południk był omijany przez ruch obrotowy Ziemi, astronomowie byli w stanie poprawić dokładność pomiarów położenia obiektów niebieskich z kilku minut łuku (przed pojawieniem się teleskopu) do mniej niż jednej dziesiątej sekundy łuku.
XVII-XVIII w. Pomysł zastosowania w teleskopie zwierciadła wklęsłego zamiast soczewki jako elementu skupiającego światło narodził się w połowie XVII wieku. Zwierciadło pozbawione jest aberracji chromatycznej (ponieważ podczas odbicia światło nie zmienia ośrodka, w którym się rozchodzi), natomiast aberrację sferyczną można korygować, dobierając odpowiednio kształt zwierciadła. Jeden z pierwszych projektów teleskopu zwierciadlanego stworzył około 1663 roku James Gregory.
Zbudowanie pierwszego działającego teleskopu zwierciadlanego (około roku 1670) przypisuje się angielskiemu uczonemu Isaacowi Newtonowi, który zaprojektował i wykonał instrument własnego pomysłu (4). Od XVII aż do połowy XIX wieku zwierciadła teleskopów wykonywane były ze specjalnego brązu, łatwego do obróbki mechanicznej, szlifowania i polerowania, ale posiadającego względnie niewielki współczynnik odbicia światła i dość szybko tracącego swoje właściwości wskutek korozji. Metalowe zwierciadła zostały wyparte przez szklane w XIX wieku, po wynalezieniu technologii powlekania szkła cienką warstwą srebra.
1675 Obserwatorium w Greenwich, zbudowane przez króla Karola II w Londynie. Prowadzone w pierwszym okresie przez Johna Flamsteeda i Edmunda Halleya, służyło wówczas do pomiarów astrometrycznych, przydatnych do nawigacji w żegludze dalekomorskiej. W XIX wieku stało się najbardziej znanym obserwatorium świata, wyznaczając południk zerowy, od którego liczy się długość geograficzną.
1789 Wielki astronom i odkrywca William Herschel buduje rekordowy wówczas optyczny teleskop zwierciadlany o długości dwunastu metrów (5) w obserwatorium Slough w Anglii.
1888 Pierwsze światło z Lick Observatory na Mount Hamilton w pobliżu San Jose w Kalifornii. Obserwatorium Licka było pierwszym na świecie górskim obserwatorium, w którym na stałe przebywali astronomowie. Refraktor o średnicy soczewki 91 cm (36 cali) był największym teleskopem na świecie, zanim uruchomiono teleskop Yerkesa o średnicy 104 cm.
1897 Inauguracja obserwatorium astronomicznego Yerkes (6) w Williams Bay w stanie Wisconsin, USA. W obserwatorium znajdują się cztery teleskopy główne. Największy z nich, soczewkowy, ma średnicę 102 cm (40 cali). Został zbudowany przez znawcę astronomii i technika Alvana G. Clarka. Był największym teleskopem na świecie
aż do czasu zbudowania obserwatorium Mount Wilson w 1904 roku. Wciąż pozostaje największym refraktorem na świecie.
1904 Powstaje obserwatorium Mount Wilson w Kalifornii. Założone przez George'a Ellery'ego Hale'a w Kalifornii, gdzie prowadzono badania słoneczne i odkryto istnienie innych galaktyk. Dokonano tam wielu przełomowych obserwacji astronomicznych. Piętnaście lat po otwarciu obserwatorium rozpoczyna w nim pracę 100-calowy (2,5 m) optyczny teleskop zwierciadlany Mount Wilson, znajdujący się w Mount Wilson w Kalifornii. Był największym teleskopem na świecie w latach 1917–1949. Został wykorzystany przez Edwina Hubble'a, który m.in. wykazał, że Wszechświat się rozszerza.
1931...39 Możliwość obserwacji Wszechświata w zakresie radiowym została opracowana w latach trzydziestych XX wieku. Amerykański inżynier Karl Jansky wykrył sygnały radiowe z centrum galaktyki Drogi Mlecznej w 1931 roku za pomocą liniowej anteny kierunkowej. W 1937 roku amerykański inżynier i astronom Grote Reber skonstruował antenę o średnicy 9,4 m (7), która aż do końca II wojny światowej była używana jako jedyny na świecie radioteleskop oraz detektor wykrywający sygnały o częstotliwości 160 megaherców.
1949 Początek eksploatacji 200-calowego (5,1 m) optycznego teleskopu zwierciadlanego w Palomar w Kalifornii. Jako projekt teleskopu zaproponowano projekt estońskiego optyka Bernharda Schmidta pochodzący z 1929 roku. Instrument jest wyłącznie kamerą - nie ma okularu. Pierwotnie używano w nim 10- i 14-calowych szklanych płyt fotograficznych. W latach 2000–2001 został wyposażony w matrycę CCD. Kamera jest programowana i obsługiwana głównie z Pasadeny w Kalifornii, bez operatora na miejscu, z wyjątkiem otwierania i zamykania kopuły obserwatorium.
1962 Założenie Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), którego instrumenty znajdują się w północnym Chile. To obecnie jedne z największych i najbardziej zaawansowanych technologicznie teleskopów, m.in. 3,6-metrowy New Technology Telescope oraz Very Large Telescope (VLT), który składa się z czterech pojedynczych 8,2-metrowych teleskopów i czterech mniejszych teleskopów pomocniczych, które mogą pracować razem lub osobno.
Należący do kompleksu Atacama Large Millimeter Array obserwuje wszechświat w milimetrowych i submilimetrowych zakresach długości fal i jest jak dotąd największym na świecie naziemnym projektem astronomicznym. Został on ukończony w marcu 2013 roku w ramach międzynarodowej współpracy Europy (reprezentowanej przez ESO), Ameryki Północnej, Azji Wschodniej i Chile. W budowie znajduje się Ekstremalnie Wielki Teleskop. Będzie on wykorzystywał zwierciadło segmentowe o średnicy 39,3 metra i stanie się największym na świecie optycznym teleskopem zwierciadlanym, gdy zostanie oddany do użytku pod koniec tej dekady.
1963 Uruchomienie 300-metrowego radioteleskopu w Arecibo (Portoryko). Od 1963 do 2016 roku (gdy oddano do użytku chiński 500-metrowy FAST) był radioteleskopem o największej pojedynczej czaszy na świecie. Radioteleskop zakończył pracę w 2020 roku, gdy wisząca konstrukcja zerwała się.
1964 Początki kompleksu obserwatoriów na Mauna Kea (ang. Mauna Kea Observatories, w skrócie MKO) na Hawajach (8). Pierwszy teleskop na szczycie Mauna Kea powstał za sprawą planetologa Gerarda Kuipera. Przeprowadzając testy na szczycie Mauna Kea w 1964 roku, Kuiper odkrył, że panują tam warunki idealne do prowadzenia badań w podczerwieni. W latach 90. XX wieku oddano tam do użytku na wysokości 4145 metrów dwa wielkie teleskopy amerykańskie (Keck I i Keck II) pracujące w zakresie światła widzialnego i podczerwieni z tzw. optyką aktywną. Były wówczas największymi teleskopami astronomicznymi na świecie. Obecnie zajmują 3. i 4. miejsce pod względem wielkości.
2002 Pierwsze prace w obserwatorium LIGO w Stanach Zjednoczonych, mającym na celu wykrycie i rejestrowanie fal grawitacyjnych. Budowę rozpoczęto w 1996 r. Obserwato-rium LIGO to nie jedna, lecz dwie identyczne instalacje, oddalone od siebie o ponad 3 tys. kilometrów. Jedna z nich znajduje się w Hanford, w pobliżu Richland w stanie Waszyngton, a druga w Livingston w stanie Luizjana (9). 11 lutego 2016 roku międzyna-rodowy zespół naukowców poinformował o pierwszym w historii zarejestrowaniu fal grawitacyjnych, pochodzących ze zderzenia układu dwóch czarnych dziur.
2005...07 W krótkim czasie pobito kolejne rekordy rozmiarów teleskopów optycznych. W 2005 roku pierwsze światło w SALT, największym teleskopie optycznym na półkuli południowej, z sześciokątnym zwierciadłem głównym o wymiarach 11,1 na 9,8 metra. Dwa lata później to samo nastąpiło w Gran Telescopio de Canarias (GTC) w Hiszpanii, największym teleskopie optycznym na świecie o efektywnej średnicy 10,4 metra.
Klasyfikacja obserwacji astronomicznych
W astronomii głównym źródłem informacji o ciałach niebieskich i innych obiektach są obserwacje promieniowania elektromagnetycznego. Można je skategoryzować według obserwowanego zakresu długości fal. Niektóre widma mogą być obserwowane z powierzchni Ziemi, podczas gdy inne są widoczne jedynie na bardzo dużej wysokości lub z przestrzeni kosmicznej.
1. Radioastronomia
Radioastronomia zajmuje się badaniem kosmosu z użyciem fal od poniżej 1 mm do setek metrów. Radioastronomia różni się od większości innych form obserwacji tym, że obserwowane fale radiowe mogą być traktowane jako fale, a nie jako oddzielne fotony. Jest więc stosunkowo łatwo zmierzyć amplitudy i fazy, co nie jest takie proste na mniejszych długościach fal.
2. Astronomia w podczerwieni
Astronomia tego typu zajmuje się rejestrowaniem i analizą promieniowania podczerwonego (długości fal dłuższych niż światło czerwone). Oprócz fal o długości bliskiej długości fal światła widzialnego promieniowanie podczerwone jest silnie pochłaniane przez atmosferę, która także emituje fale w podczerwieni. W związku z tym obserwatoria muszą znajdować się w wysokich suchych miejscach lub całkowicie poza atmosferą - w kosmosie. Widmo podczerwieni jest przydatne do badania obiektów, które są zbyt zimne, aby emitować światło widzialne, takich jak planety czy dyski protoplanetarne.
3. Astronomia optyczna
Astronomia optyczna jest najstarszą formą obserwacji. Mimo że światło widzialne rozciąga się od około 4000 do 7000 A (400–700 nm), ten sam sprzęt stosuje się także do obserwacji bliskiego ultrafioletu i bliskiej podczerwieni. Obrazy pierwotnie były sporządzane ręcznie. Na przełomie XIX i XX wieku zaczęto wykorzystywać sprzęt fotograficzny. Współczesne obserwacje rejestrowane są przez detektory elektroniczne a zapisywane cyfrowo, np. kamery z czujnikami CCD.
4. Astronomia w zakresie ultrafioletowym
Termin ten jest używany do nazwania obserwacji w paśmie od 100 do 3200 Å (10–320 nm). Światło na tych długościach fal jest pochłaniane przez atmosferę Ziemi, więc obserwacje muszą być wykonywane z górnych warstw atmosfery lub z kosmosu. Technika ta najczęściej wykorzystywana jest do badania promieniowania cieplnego i linii widmowych z gorących niebieskich gwiazd (gwiazdy OB), które są szczególnie aktywne w tym zakresie. Innymi obiektami często obserwowanymi w świetle ultrafioletowym są mgławice planetarne, pozostałości po supernowych oraz galaktyki aktywne.
5. Astronomia rentgenowska
Astronomia rentgenowska zajmuje się rejestracją promieniowania rentgenowskiego pochodzącego z kosmosu. Zazwyczaj odbierane są sygnały emitowane przez promieniowanie synchrotronowe, cieplne oraz promieniowanie hamowania. Ponieważ promieniowanie rentgenowskie jest pochłaniane przez atmosferę Ziemi, wszystkie obserwacje rentgenowskie muszą być wykonane z dużej wysokości przy użyciu balonów, rakiet lub statków kosmicznych. Znaczącymi źródłami promieniowania są: rentgenowskie układy podwójne, pulsary, pozostałości po supernowych, galaktyki ekliptyczne, gromady galaktyk i galaktyki aktywne.
6. Astronomia promieniowania gamma
Astronomia promieniowania gamma zajmuje się badaniem obiektów astronomicznych na najkrótszej długości fal widma elektromagnetycznego. Promieniowanie gamma może być rejestrowane przez satelity, takie jak teleskop kosmiczny Comptona czy specjalne teleskopy naziemne, np. IACT. Zdecydowaną większość źródeł promieniowania gamma stanowią rozbłyski gamma, które trwają od kilku milisekund do godziny. Zaledwie 10% źródeł promieniowania gamma to stałe obiekty, takie jak: pulsary, gwiazdy neutronowe, czarne dziury i aktywne galaktyki.
PS Dziś nie można w takiej klasyfikacji pominąć astronomii fal grawitacyjnych, nowej dziedziny astronomii, której celem jest użycie wykrywaczy fal grawitacyjnych do gromadzenia danych obserwacyjnych obiektach. Powstało kilka obserwatoriów, takich jak LIGO, ale fale grawitacyjne są niezwykle trudne do wykrycia.
M.U.
