Методика преподавания астрономии| << Предыдущая |
§ 29. Школьные телескопы и их установки.
Поскольку ещё не все школы имеют телескопы, можно рекомендовать организовать при одной из школ, имеющей его, пользование им для учащихся близлежащих школ. Не следует понимать пользование такой трубой, как перенесение её из одной школы в другую. Наоборот, труба должна быть установлена в определённой школе, обладающей удобными условиями для наблюдений.
Наиболее рациональный способ пользования такой районной обсерваторией для каждой школы с её учителем можно наметить в методическом объединении учителей.
Так как в некоторых школах могут быть трубы разных систем и размеров, полезно прежде всего обратить внимание на некоторые общие требования, имеющие особенное значение при показывании неба школьникам.
Не останавливаясь здесь на деталях ухода за трубой, которые излагаются во многих книгах, разберём вопрос об её установке. Установка трубы имеет решающее значение для продуктивности наблюдений. Шаткая, трясущаяся установка самую лучшую трубу может сделать бесполезной и, наоборот, даже неважная труба на хорошей, прочной установке, особенно если у неё имеется микрометрическое движение, будет служить хорошо. Поэтому всякую трубу надо прежде всего обеспечить прочной установкой и тщательно уравновесить относительно осей. Вращение на всех осях должно быть плавным, без трения, вызывающего тряску трубы.
Наиболее удобным типом установки трубы является экваториальная. Экваториальную установку можно сделать даже из простой азимутальной или же без особых затруднений изготовить заново (рис. 13).
Рис. 13. Экваториальные
установки.
Для переноски трубы надо устроить запирающийся ящик, чтобы труба не выпала во время переноски, а треногу стягивать внизу ремешком.
Если труба постоянно стоит на площадке, то лучше объектив и окуляры хранить отдельно в школе. Учитель ввинчивает их перед наблюдениями. Ввинчивание объектива - операция деликатная; надо не повредить нарезок и не выронить из рук объектива. Поэтому при ввинчивании объектива следует всегда трубу поворачивать объективным концом вниз и в этом же месте подставлять на время ввинчивания стул или табуретку с положенной на него мягкой подушкой. Если рука сорвётся и объектив упадёт, то он попадёт на подушку.
К крышке ящика, в котором хранятся окуляры, изнутри полезно приклеить табличку с указанием увеличения каждого из окуляров и поля зрения.
Следует иметь в виду, что навести трубу на небесные светила даже опытному человеку бывает нелегко из-за малого поля зрения; тем более это трудно учащимся. Поэтому полезно к трубе приделать самодельный искатель (трубу с малым увеличением и большим полем зрения). Наличие искателя при трубе в школьных наблюдениях является тем более необходимым, чем меньше поле зрения. Даже при увеличении в 50 раз менисковый телескоп при наличии диоптров трудно быстро нацелить на слабый объект, например на туманность Андромеды. Если же учитель тратит много времени на такое нацеливание, то школьники теряют терпение; такое ожидание вообще расхолаживает учащихся.
Наведение трубы на светило значительно легче, когда окуляр точно установлен на фокус. Поэтому на выдвижном коле не трубы следует заранее (по наблюдению отдалённого земного предмета) сделать отметку, указывающую установку окуляра.
В качестве искателя можно использовать имеющиеся в продаже монокуляры. Они дают прямое (не перевернутое) изображение и имеют большое поле зрения. Отсутствие креста нитей в поле зрения такого монокуляра не вносит особых затруднений; достаточно установить искомый объект в центре поля зрения окуляра, что выполняется довольно точно "на глаз".
Ещё лучше "телескопический прицел", продающийся в спортивных и охотничьих магазинах. В таком инструменте вместо креста нитей имеется в поле зрения игла, положение которой можно менять боковыми винтами в прицеле. Благодаря этому такой искатель достаточно прикрутить к трубе мягкой проволокой параллельно оптической оси, хотя бы и не вполне точно; вращением винтов можно конец иглы поставить так, чтобы на нём был виден объект, видимый в центре поля зрения. Эту установку иглы надо сделать заранее днём по далёкому земному предмету и время от времени проверять. При наблюдении в телескопический прицел зрачок глаза должен быть на определённом месте. Поэтому на "прицел" следует сделать картонную трубку, заканчивающуюся крышечкой с отверстием в 5-7 мм.
Монокуляр или даже целый бинокль устанавливается на особой скамеечке, надеваемой на трубу (рис. 14). Такие скамеечки надо иметь и на объективном, и на окулярном концах трубы. Одна из них будет служить для прикрепления фотоаппарата, другая - для прикрепления искателя.
Рис. 14. Столик к трубе для
установки вспомогательных
инструментов (искатель и др.).
Ввинчиванием шурупа а
жестяная петля затягивается.
Некоторые школы имеют менисковые телескопы конструкции Д. Д. Максутова. В менисковом телескопе изображения получаются, как и в обычных астрономических трубах, перевёрнутые. Оптическая система телескопа состоит из вогнутого зеркала, перед которым на некотором расстоянии помещена отрицательная вогнутая линза (мениск). Поверхности и зеркала, и мениска - сферические (рис. 15).
Рис. 15. Схема школьного
менискового телескопа
конструкции Д.Д.
Максутова.
Телескоп имеет диаметр мениска 70 мм, отражающий кружок в середине его диаметром 20 мм, так что по количеству проходящего света отверстие телескопа равносильно диаметру объектива в 67 мм. Фокусное расстояние всей системы 70 см, но благодаря особенностям устройства телескопа его длина всего 20 см (вместе с окуляром). Увеличение равно 50, причём окуляр имеет винтовой ход (как в биноклях) и зенитную призму. На корпусе трубы имеются два диоптра для наведения телескопа и около ближайшего к окуляру диоптра - откидное зеркальце. Смотря сбоку в зеркальце, учитель видит оба диоптра и, наведя их на наблюдаемый объект, может подправить установку микрометрическими винтами.
Диоптр при объективном конце трубы плохо виден ночью; хорошо покрасить его белой краской или светящимся составом.
У школьного телескопа диаметр поля зрения около 0њ,5, но слабые объекты, видимые в телескоп хорошо, нелегко видеть невооружённым глазом через диоптры. Поэтому искатель с увеличением в 2-4 раза к телескопу необходим, и его надо сделать одним из указанных выше способов.
В некоторых школьных телескопах выдвижение окуляра недостаточно для дальнозорких. Если в телескопе окуляр имеет малое выдвижение, этот недостаток исправить нетрудно: нужно вывинтить небольшой винтик сбоку окулярной гильзы, тогда окуляр может быть значительно выдвинут. Однако совсем вывинчивать окуляр не следует, так как такое вывинчивание может повлечь за собой проникновение внутрь телескопа пыли и влаги, портящих поверхность зеркала.
При наведении на светило следует трубу сначала закрепить по высоте, а после проверки видимости светила в поле зрения закрепить по азимуту, и уже потом микрометрическим движением поставить светило в центре или справа в поле зрения, учитывая видимое суточное движение.
Штатив состоит из колонки, ввинченной в тяжёлую и довольно большую чугунную треногу для установки её на столе или на колонке астрономической площадки. Установка азимутальная, с двумя закреплёнными и двумя микрометрическими винтами (по азимуту и высоте). Недостатком этой конструкции является её неуравновешенность. На конце горизонтальной оси, противоположном трубе, противовеса не имеется; если колонка не вертикальная, то труба поворачивается силой тяжести в наинизшее её положение.
|
|
|
Рис.16 Часть штатива |
Этот недостаток учитель может сам исправить, пристроив каким-либо способом к концу оси надлежащий груз. Наиболее удобно в конце оси (она - полая внутри) просверлить отверстие и в него вставить болтик с гайкой так, чтобы он выдавался наружу по направлению оси сантиметров на 5-8. Отлив из свинца кружки толщиной 5-10 мм и просверлив в середине отверстия, можно надевать их на болт (закрепив затем гайками) в качестве противовесов. Если нет свинца, то противовес можно сделать из консервной банки, наполненной песком (рис. 16).
Заготовив небольшую консервную
банку, делают на нее крышку из жести с
загнутыми краями. В центре дна банки и
крышки надо сделать отверстия по диаметру
болта и, насадив банку на болт, заполнить
дробью или песком, прикрыть крышкой и туго
прижать гайкой.
 |
|
Рис. 17. Общий вид |
|
|
|
Рис. 18. Способ
укре- пления металлической пробки в колонке. |
Тяжёлая чугунная тренога, на которой стоит колонка этого телескопа, имеет слишком длинные выступы, мешающие наблюдателю. Кроме того, её нелегко переносить. Полезно установить колонку на прочную треногу, и тогда трубу легко переносить с одного места на другое и не нужно перетаскивать столик для установки треноги.
Удобны фотографические треноги, но надо брать наиболее крепкие, назначенные для тяжёлых фотокамер (рис. 17). Если есть возможность приобрести геодезическую треногу (для теодолитов), то такая будет наилучшей для телескопа.
Можно заказать слесарю плотно входящую внизу в колонку металлическую пробку с соответствующим отверстием. Вставив пробку внутрь колонки, надо сбоку закрепить её винтами (рис. 18). При этом, как показывает опыт, можно укоротить колонку до высоты 20 см.
Чтобы переставить трубу на фототреногу, нужно поставить последнюю рядом с трубой, отпустить закрепительные винты и, держа всю установку в верхней её части одной рукой, другой вывинчивать колонку на треножнике: когда выйдет последний виток нарезки колонки, держа левой рукой за верхнюю часть установки, а правой за колонку, переносим её на фототреногу и крепко привинчиваем к ней колонку; левую руку можно отпустить только тогда, когда колонка окончательно привинчена. Следует заметить, что в средней части фототреноги нужно её ножки соединить верёвкой или проволокой, чтобы на гладком полу они не разошлись; винты фототреноги завинчивать крепко и концы её несколько воткнуть в землю. Колонку на фототреноге надо, конечно, устанавливать возможно ближе к вертикальному положению.
Если ученики умеют обращаться с микрометрическими винтами, то при наблюдениях надо трубу ставить так, чтобы оба винта были обращены к наблюдающему ("труба налево, противовес направо"). Микрометрические винты по азимуту и высоте имеют одинаковые головки, и в темноте при наблюдениях учащиеся не всегда вращают тот винт, который надо повернуть, чтобы удержать светило в поле зрения. Поэтому полезно у одного из них (лучше по высоте) сделать отметку, заметную на ощупь (например, надпил головки с края).
Если ученики ещё не имеют опыта управления микрометрическими винтами, то трубу надо устанавливать микрометрическими винтами от наблюдателя ("труба направо, противовес налево"), откидывая зеркальце диоптра. Учитель при этом становится справа от наблюдающего ученика, чтобы корректировать наводку при помощи зеркальца и микрометрических винтов, не мешая ученику смотреть в окуляр.
Менисковый школьный телескоп по его техническим условиям должен показывать раздельно двойные звёзды до 3" расстояния между ними. В него можно наблюдать подробности лунной поверхности, фазы Венеры, спутники Юпитера и полосы на нём, кольцо Сатурна, туманности Ориона и Андромеды, звёздные скопления. Теоретическая проницающая сила этого телескопа-до 11-й звёздной величины (в ясную безлунную ночь).
Основное зеркало телескопа по тем или иным причинам может сместиться из своего нормального положения. Проверку правильности установки зеркала можно сделать по наблюдениям яркой звезды. Для этого наводим телескоп на яркую звезду и, держа её в центре поля зрения, выдвигаем окуляр так, чтобы звезда представлялась в виде светлых концентрических колец. При правильном положении зеркала эти кольца должны быть окружностями. Если они представляются эллипсами, значит зеркало надо слегка повернуть до тех пор, пока кольца станут окружностями. Три винта, которыми устанавливается зеркало, утоплены в окулярном конце трубы и закреплены очень маленькими винтиками сбоку трубы. Изменение установки зеркала - дело деликатное. Если учитель решится сам, не отправляя прибор на завод, исправить установку, то без помощника и специально подобранных ("часовых") отвёрток обойтись нельзя. Исправление надо делать в хороший ясный и не холодный вечер. Заранее очень тонкой отвёрткой слегка вывинчивают боковые винтики (чтобы освободить установочные). Наблюдатель, держа звезду в центре поля зрения, замечает вид колец и ту сторону, в которую они вытянуты. После этого он, не отрывая глаза от трубы, указывает помощнику, какой винт надо слегка повернуть (вправо или влево), и замечает, как изменилось изображение. Винт надо указывать в той стороне, куда замечается вытянутость. После этого уже нетрудно бывает через 10-15 минут проб винтами найти такое положение, при котором изображения колец станут окружностями. Когда такое положение найдено, надо снова завинтить до отказа боковые винтики.
 |
| Рис.
19. Наблюдение Солнца менисковым телескопом. |
Наблюдения Солнца с этим телескопом следует вести только при помощи окулярного увеличения - на экране. Очень удобно при этом пользоваться зенитной призмой, отбрасывая изображение в ту сторону, где находится противовес. Экран очень легко и просто (лёгкая фанерная дощечка с приколотым листом белой не шероховатой бумаги) прикрепляется к противовесу при помощи той же гайки, которая служит для его закрепления (рис. 19). Никак нельзя допускать учащихся смотреть прямо через телескоп на Солнце, так как этим можно серьёзно повредить зрение и даже ослепнуть на один глаз.
Азимутальную установку телескопа нетрудно своими силами превратить в экваториальную, навинчиваемую на треногу. Основное правило, которое должно быть соблюдено, - это уравновешивание инструмента и расположение его центра тяжести над средней частью треноги (по вертикали).
Если в школе имеется земная зрительная труба, то её можно применить для астрономических наблюдений, заменив в ней длиннофокусный окуляр короткофокусным (можно использовать окуляры от микроскопа или хорошие ахроматические лупы). При этом надо помнить, что норма увеличения для хороших объективов считается обычно 2 на 1 мм диаметра. Таким образом, если имеется, например, зрительная труба с диаметром объектива 40 мм и фокусным расстоянием 60 см, то надо сначала испробовать наблюдать с увеличением в 80 раз. Если изображения нехороши, то продолжать пробы, понижая увеличение, до тех пор, пока не будет найден верхний предел возможности для данного объектива.
Объектив надо диафрагмировать. Время от времени обязательно делать перерыв (минут через 5), отворачивая на время перерыва телескоп от Солнца, чтобы предохранить трубу от перегрева.
Если нет зрительной трубы, можно обойтись самодельной трубой или рационально использовать призменный бинокль. Призменный бинокль может служить для ознакомления с туманностями, звёздными скоплениями, солнечными пятнами, особенностями поверхности Луны, спутниками Юпитера. Для наблюдений в крайнем случае можно применить и галилеевский бинокль, но качество его заметно ниже призменного: меньшее увеличение, малое поле зрения.
 |
| Рис.
20. Установка для наблюдений с биноклем (привинчивается к фото- графическому штативу). |
Бинокль, как и труба, должен быть установлен на штативе. Значение штатива в этом случае очень велико: спутников Юпитера, например, при наблюдениях с руки заметить нелегко, между тем как при установке бинокля на штативе они видны вполне ясно. Большое поле зрения, лёгкость бинокля, удобство наведения оказываются очень существенными для наблюдений в условиях школьной работы.
При наличии нескольких биноклей или монокуляров, установленных на штативах, можно каждому звену учащихся предоставить возможность самостоятельных наблюдений.
Штатив для бинокля, привинчивающийся на фототреногу, можно сделать своими средствами из дерева или металла вроде изображённого на рисунке 20.
Противовесом является батарейка для карманного фонаря, от которой провода идут к патрону маловольтной лампочки, служащей для освещения записи или зарисовок наблюдателя.
Способ крепления бинокля показан
на рисунке 21.
 |
 |
| Рис. 21. Способ укрепления бинокля. | Рис. 22. Установка для наблюдения Солнца с биноклем. |
При отсутствии специальной установки для наблюдений с биноклем надо заготовить палки с дощечкой наверху. Такие палки служат опорой для рук наблюдателя. Призменный бинокль, как и зрительную трубу, можно использовать для показывания Солнца на экране (рис. 22), коротких спектров звёзд (для этого перед объективом укрепляется призма с малым преломляющим углом или дифракционная решётка). Если невозможно закупить бинокли или монокуляры, то, применяя ту же самую оптику бинокля, но без призм, можно изготовить небольшие зрительные трубы из картона или проклеенной бумаги. При использовании бинокля для показа Солнца на экране лучше всего устроить длинный стержень, на одном конце которого прикрепляется бинокль, а на другом - экран. Длину стержня надо подобрать такую, чтобы диаметр изображения Солнца был около 5-6 см (для обычных биноклей около 80 см).
Для наблюдения Солнца можно сделать самодельный гелиоскоп, описанный в № 3 журнала "Физика в школе" за 1951 г. При этом следует иметь в виду, что при сферической поверхности очкового стекла, по указаниям Д. Д. Максутова, наименьшее действие сферической аберрации бывает при светосиле 1: 8. Принимая обычные размеры необрезанных очковых стёкол в 4-5 см, надо подобрать стекло с фокусом (при отражении) в 32-40 см.
При этом условии изображение будет с наименьшими недостатками. Очковые стёкла - не тонкой полировки. Если есть возможность дополировать такое стекло (способами, указанными в книге М. С. Навашина "Самодельный телескоп-рефлектор", Гостехиздат, М., 1953) и посеребрить, то получится рефлектор, дающий увеличение до 30 раз. Опыт построения такого рефлектора по совету автора этих строк был сделан в 1944/45 учебном году одним из членов кружка Московского планетария.
| << Предыдущая |
|
Публикации с ключевыми словами:
методика преподавания - преподавание астрономии - учебные пособия - демонстрации - звездное небо - школьный атлас - звездная карта - звездные карты - модель - численное моделирование - наблюдения - солнечные часы - планетарий - планирование занятий - наглядные пособия
Публикации со словами: методика преподавания - преподавание астрономии - учебные пособия - демонстрации - звездное небо - школьный атлас - звездная карта - звездные карты - модель - численное моделирование - наблюдения - солнечные часы - планетарий - планирование занятий - наглядные пособия | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
