Astronomia obserwacyjna

Astronomia obserwacyjna jest jednym z działów astronomii, którego podstawowym źródłem danych jest obserwacja nieba. Prowadzi się je przy pomocy instrumentów naziemnych, a także satelitów wyposażonych w przyrządy obserwacyjne. Do instrumentów naziemnych zaliczane są przede wszystkim radioteleskopy i teleskopy.

Charakterystyka i eksploatacja urządzeń obserwacyjnych

Umieszczanie przyrządów obserwacyjnych na orbicie okołoziemskiej jest wysoce kosztownym przedsięwzięciem. Daje to jednak ogromne możliwości ze względu na brak niekorzystnego wpływu atmosfery. Równolegle jednak rozwijana jest technologia konstrukcji naziemnych teleskopów i nowoczesnych systemów optyki adaptatywnej i aktywnej. Dają one możliwość osiągnięcia podobnych parametrów przez teleskopy naziemne co te umieszczone w przestrzeni kosmicznej. Do najbardziej czułych urządzeń stosowanych w astronomii obserwacyjnej należą teleskopy Kecka zlokalizowane na Mauna Kea. Radioteleskopy są wciąż narażone na wpływ zakłóceń generowanych przez wszelkiego rodzaju wszechobecny sprzęt elektroniczny. Wolny od tego typu niedogodności mógłby być radioteleskop umieszczony na niewidocznej z naszej planety stronie Księżyca, jednakże w najbliższych latach realizacja tak ambitnego projektu nie będzie jeszcze możliwa.

Przewaga aparatury orbitalnej nie dotyczy jednak każdego aspektu. Teleskopy orbitalne muszą zmagać się z bardzo wymagającymi warunkami próżni kosmicznej, w której to występują m.in. wahania temperatury. Na dodatek niemal niemożliwe jest dokonanie jakichkolwiek napraw po umieszczeniu obiektu na orbicie, a samo jego wyniesienie na orbitę jest niezwykle drogie. Wyjątkiem od tej reguły była równie udana co kosztowna akcja związana z naprawą Teleskopu Hubble’a w 1993 roku. Astronomia obserwacyjna rozwija się bardzo szybko, a niemal codziennie dokonywane są nowe odkrycia. Jest to jedna z dziedzin w której uznawane teorie zmieniają się na przestrzeni nie wieków czy lat, a miesięcy lub nawet tygodni.

Na dodatek astronomia obserwacyjna jest dziedziną, w której znaczącą rolę mogą odegrać amatorzy, których obserwacje często prowadzą do poznawania nowych obiektów w przestrzeni. Nośnik informacji od obiektu do obserwatora w tradycyjnej astronomii stanowi fala elektromagnetyczna, a dokładniej światło. Obserwacji można jednak przeprowadzić również za pomocą rejestracji promieni kosmicznych, neutrin czy nawet detekcji fal grawitacyjnych.

Dlaczego ziemska atmosfera utrudnia obserwacje?

Atmosfera ziemska jest problematyczna ze względu na jej nieprzezroczystość względem promieniowania pochodzącego z kosmosu. W pogodną noc widzimy gwiazdy, jednakże oznacza to tylko, że atmosfera przy braku chmur jest przezroczysta dla promieniowania w zakresie widzialnym, a ten zakres obejmuje bardzo niewielką część zakresu długości fal promieniowania elektromagnetycznego. W praktyce okna obserwacyjne tego typu są nieliczne – istnieje kilka dość wąskich w zakresie podczerwieni oraz jedno szerokie, radiowe. W związku z tym atmosfera jest nieprzezroczysta względem fotonów bardziej energetycznych niż widzialnych. Powoduje to, że do powierzchni planety nie dociera promieniowanie rentgenowskie, nadfioletowe i gamma, które byłoby szkodliwe dla zdrowia. To pierwsze pochłaniane jest głównie przez atomy azotu oraz węgla, drugie przede wszystkim przez ozon, a to w zakresie dalekiej podczerwieni za pośrednictwem pary wodnej. Z tego też powodu prowadzenie obserwacji naziemnych radiowych przy pomocy najkrótszych fal powoduje konieczność umiejscowienia radioteleskopu w dogodnych warunkach klimatycznych.

Te właściwości atmosfery powodują, że obserwacje w zakresie rentgenowskim, gamma, nadfioletowym, mikrofalowym oraz podczerwieni wykonuje się za pomocą satelitów. W zakresie optycznym atmosfera jest czynnikiem utrudniającym obserwacje i również wygodniej prowadzić je przez satelitę, jednakżę w tym przypadku, koszt takich badań i ograniczenia na rozmiar lustra przyczyniają się do tego, że bardziej opłacalny jest rozwój techniki naziemnej. Pozwala ona kompensować niekorzystne efekty atmosfery takie jak optyka aktywna.