Бернхард Шмидт - Bernhard Schmidt

Бернхард Шмидт

Бернхард Вольдемар Шмидт (11 апреля [ OS 30 марта] 1879, Нарген - 1 декабря 1935, Гамбург ) был эстонским оптиком . В 1930 году он изобрел телескоп Шмидта, который исправлял оптические ошибки сферической аберрации , кому и астигматизма, что впервые сделало возможным создание очень больших широкоугольных отражающих камер с коротким временем экспозиции для астрономических исследований.

Детство

Шмидт был сыном Карла Константина и Мари Элен Кристин ( урожденная Розен) Шмидт. Он родился и вырос на острове Нарген (Найссаар) у побережья Ревеля (Таллинн), Эстония , тогда входившая в состав Российской Империи . Жители этого острова, в основном эстонские шведы , в основном говорили по- шведски или по- эстонски , но семья Шмидтов также говорила по- немецки . Бернхард был старшим из шести детей, трех мальчиков (один из которых умер в младенчестве) и трех девочек.

Найссаар был небольшим сельским островом, население которого в основном поддерживало себя рыболовством и проводкой судов в порт Ревель. Вместе со своим младшим братом Августом Фредриком Бернхард Шмидт участвовал во многих детских приключениях на острове. Он был чрезвычайно любознательным, изобретательным и творческим молодым и взрослым человеком. Например, в молодости он построил свой собственный фотоаппарат из купленного объектива и старого сильфона-гармошки, и ему удалось сфотографировать окрестности и различных членов семьи, и даже продал некоторые из своих фотографий. Он также увлекся ночным небом и созвездиями.

Одно несчастье оказалось трагичным и запомнило Шмидта на всю оставшуюся жизнь. Когда ему было 15 лет, он экспериментировал с порохом . Он набил зарядом железную трубку, но из-за ошибки с предохранителем трубка взорвалась, и он потерял большой и указательный пальцы правой руки. Несмотря на попытки его матери очистить и перевязать раны, хирурги в Таллинне позже ампутировали всю руку. Это событие, кажется, углубило его сдержанность и самоанализ - качества, хорошо отмеченные его современниками в более поздней жизни.

Молодость

Несмотря на свою потерю, Шмидт вскоре снова экспериментировал и изобретал. Он также сделал больше фотографий и стал мастером их разработки и печати. В 1895 году он переехал в Таллинн и какое-то время работал над ретушью фотографий. Позже он работал на Электромоторном заводе Вольта и получил навыки рисования. В 1901 году он отправился в Гетеборг , Швеция , чтобы учиться в Технологическом университете Чалмерса , но вскоре после этого перешел в университет Митвейда в Королевстве Саксония, чтобы продолжить свое образование.

Совершеннолетие

В этот период возрос его интерес к астрономии и оптике. В Митвейде он надеялся учиться у доктора Карла Штреля, известного теоретика оптики. Однако Штрел недавно уехал. Постепенно Шмидт нашел свое истинное призвание, а именно шлифовку и полировку высокоточной оптики для астрономических приложений. Похоже, он начал шлифование зеркал примерно в 1901 году, а затем начал продавать некоторые из своих изделий астрономам-любителям. К марту 1904 года он настолько продвинулся в своем новом начинании, что, закончив учебу, вскоре вступил в контакт с профессионалами крупнейших обсерваторий Германии. Его бизнес быстро пошел в гору, когда известные астрономы, такие как Герман Карл Фогель и Карл Шварцшильд, осознали превосходство зеркал Шмидта для своих исследований.

Mittweida годы

Между 1904 и 1914 годами бизнес Шмидта процветал, и он приобрел огромную репутацию в Германии. Он не только создал одни из самых сложных и точных зеркал, которые когда-либо предпринимались до того времени, но и ему было поручено корректировать и улучшать линзы, изначально поставляемые известными оптическими компаниями, например, 50-сантиметровый рефрактор Steinheil в Потсдамской астрофизической обсерватории. По мере роста его бизнеса он нанял нескольких помощников, двое из которых оставили ценные отчеты о методах работы Шмидта. Шмидт также купил автомобиль, что было редкостью в то время, и нанял друга в качестве шофера. Используя длиннофокусное горизонтальное зеркало и плоский целостат собственного производства, он сделал впечатляющие фотографии Солнца, Луны и больших планет. Если учесть, что большую часть фальсификации он делал буквально одной рукой, трудно не удивиться мастерству Шмидта.

Первая мировая война положила конец буму. Шмидт был арестован как враг-инопланетянин, так как Эстония входила в состав Российской империи , и был отправлен в лагерь для интернированных примерно на полгода. После освобождения он оставался под контролем полиции, а часть его подозрительного на вид астрономического оборудования была конфискована. Он попытался продолжить свой бизнес, но поскольку война затянулась и обернулась поражением для Германии, экономика стала мрачной, и у ученых не было денег на астрономию. Ситуация не улучшилась после войны из-за политических потрясений в Германии и необходимости выплаты военных репараций. Инфляция вышла из-под контроля в 1923 году, и многие люди потеряли все свои сбережения. К середине 1920-х годов бизнес Шмидта был разорен, и ему пришлось ликвидировать оставшееся оборудование как хлам.

Бергедорф

Музей Шмидта в Гамбургской обсерватории , Бергедорф

С 1916 года Шмидт поддерживал контакты с профессором Рихардом Шорром , директором Гамбургской обсерватории , учреждения, расположенного за пределами Гамбурга, в сельской местности, недалеко от деревни Бергедорф . Шорр заинтересовался горизонтальным зеркалом Шмидта и телескопом целостат и приказал построить один для своей обсерватории. После войны, когда экономическое положение Шмидта становилось все более тяжелым, Шмидт начал предлагать Шорру какую-то работу в обсерватории. Шорру было мало что предложить: Шмидт мог приехать в Бергедорф и поселиться бесплатно; На горизонтальном телескопе предстояло провести ремонтные работы, за которые ему заплатили небольшую плату. Это было в 1926 году. Какое-то время Шмидт не соглашался. В его активе был ряд патентов, один из которых касался использования ветряного винта для движения лодки вперед. Шмидт надеялся превратить это изобретение во что-нибудь прибыльное. Он также вернулся в Эстонию с семейным визитом и поиском возможностей в области оптики, поскольку Эстония стала независимой республикой после Первой мировой войны.

Из этих усилий ничего не вышло, и к 1927 году перспективы Шмидта были настолько плохи, что он принял предложение Шорра. Он начал устраивать мастерскую в подвале Главного хозяйственного корпуса обсерватории и ремонтировать горизонтальный телескоп. В течение 1927 и 1929 годов Шмидт участвовал в двух экспедициях по солнечному затмению, организованных Гамбургской обсерваторией, первая - на север Швеции, вторая - на Филиппины . Именно во время этой второй поездки Шмидт объявил своему напарнику, астроному Вальтеру Бааде , самое важное изобретение при жизни Шмидта, действительно изобретение, которое произвело революцию в астрономии и оптическом дизайне во второй половине 20-го века, а именно его широкоугольный отражатель. камера.

Камера Шмидта

Астрономы давно мечтали о способе быстро сфотографировать большие участки неба с целью изучения видимого содержимого Вселенной и наблюдения за крупномасштабными структурами. Обычные телескопы до времен Шмидта демонстрировали узкие поля зрения, обычно составляющие 1 или 2 градуса в диаметре. Съемка всего неба с помощью таких телескопов требовала огромных затрат времени и ресурсов в течение многих лет и (из-за узкого обзора) имела тенденцию пропускать большие структуры. Можно было видеть большие участки с маленькими объективами камеры, но тогда слабые (и, следовательно, далекие) объекты оставались бы невидимыми. Что было необходимо, так это камеры с большой апертурой, обладающие широкими полями с хорошими характеристиками изображения («четкость») и быстрым соотношением фокусных расстояний для уменьшения времени экспозиции.

К сожалению, до Шмидта единственными широкопольными телескопами с большой апертурой были обычные отражающие телескопы с коротким фокусным расстоянием (около f / 3), и они давали изображения, которые, хотя и были резкими в середине поля зрения, быстро теряли свою четкость вдали от полевой центр. Изображения звезд стали раздутыми и имели форму кометы, при этом голова «кометы» была направлена ​​в середину фотографического поля. Это вздутие живота происходит в основном из-за оптических аберраций (т. Е. Ошибок), называемых «комой» и «астигматизмом». До Шмидта было невозможно построить большой телескоп с быстрым рефлектором, который не страдал бы от этих ошибок.

Шмидт это прекрасно понимал и в конце 1920-х годов обдумывал возможные решения. По словам Бааде, он уже отказался по крайней мере от одного решения, когда, наконец, натолкнулся на свой окончательный дизайн, который включал в себя новый, действительно смелый отход от традиционных оптических конструкций. Шмидт понял, что, используя большое зеркало сферической формы (вместо обычного параболоидального зеркала рефлекторного телескопа) и меньшую апертурную диафрагму, расположенную в центре кривизны зеркала, он мог одним махом устранить кому и астигматизм. Однако у него останется сферическая аберрация, которая так же разрушит резкость изображения.

Шмидт понял, что может устранить сферическую аберрацию, поместив тонкую, очень слабо изогнутую асферическую линзу (теперь называемую « пластиной корректора Шмидта ») в том же центре кривизны, что и апертурная диафрагма. Эта асферическая линза имеет сложную кривую, которая является выпуклой около ее середины и вогнутой около ее периферии, что создает противоположную сферическую аберрацию сферического зеркала, с которым она соединена, нейтрализуя сферическую аберрацию зеркала. Таким образом, очень аккуратно и просто он мог сконструировать большую камеру с f / 1,75 или даже быстрее, которая давала бы резкие изображения в поле диаметром более 15 градусов, что позволяло снимать большие участки неба с короткими выдержками ( порядка нескольких минут по сравнению с часом и более с обычным отражателем). Его первая камера имела апертуру около 360 мм или 14,5 дюймов в диаметре и фокусное расстояние f / 1,75. Сейчас она находится в музее Гамбургской обсерватории . Шмидт сочетает в себе различные оптические элементы (специальное зеркало, диафрагму). в определенном месте, и «корректирующая пластина») в простую катадиоптрическую систему, основанную на рассуждении из первых принципов, была эпохой. В частности, «корректирующая пластина» не походила ни на что прежде в конструкции телескопа. После Шмидта Поток новых катадиоптрических конструкций появился в последующие десятилетия.

Последние годы

Шмидт построил свой первый «Шмидтшпигель» (который стал известен как камера Шмидта) в 1930 году, прорыв, вызвавший сенсацию во всем мире. Он применил очень хитрый метод (так называемый метод «вакуумного поддона») для изготовления сложной «корректирующей пластины», так что система давала превосходные изображения. Вакуумный поддон включал в себя осторожную деформацию параллельной стеклянной пластины в условиях частичного вакуума до небольшого прогиба и затем плоскую полировку верхней кривой. После выпуска вакуума линза снова принимает «форму Шмидта», необходимую для камеры. Так линзы еще никто не делал.

Шмидт опубликовал краткий отчет (на немецком языке ) о своем изобретении в профессиональных изданиях и предложил создать свои камеры для профессиональных обсерваторий. К сожалению, его реклама была слишком маленькой, а его дизайн был слишком новаторским. Более того, изобретение совпало с началом Великой депрессии . Никаких заказов не поступало, и он оставался зависимым от Шорра и Бергедорфа, получая скромный доход от случайной работы до конца своей жизни. В 1934 году он изготовил камеру большего размера, а также переточил 60-сантиметровый фоторефрактор Bergedorf-Steinheil.

Шмидт заболел в конце ноября 1935 года после деловой поездки в Лейден в Нидерландах . Несмотря на попытки лечения, он умер 1 декабря 1935 года в Гамбурге в возрасте 56 лет. Вскрытие показало, что он страдал от легочной инфекции.

Личная жизнь и наследие

2-метровая камера Шмидта (телескоп Альфреда-Йенша в обсерватории Карла Шварцшильда в Таутенбурге , Германия ).

Шмидт не женился и не имел детей. Вскоре после его смерти, благодаря поддержке Вальтера Бааде, когда он прибыл в обсерваторию Маунт-Вильсон в США, идея телескопа Шмидта стала популярной. 18- дюймовый телескоп Шмидта был изготовлен в 1936 году, а двенадцатью годами позже знаменитый 48- дюймовый (122 см) телескоп Самуэля Ошина Шмидт-телескоп был построен в обсерватории Маунт-Паломар . Этот последний телескоп произвел поток новых наблюдений и информации. Это бесспорно доказало великолепие концепции Шмидта.

Впоследствии в Бергедорфе в 1955 году был посвящен большой, хорошо построенный Шмидт. 2-метровый телескоп Шмидта обсерватории Карла Шварцшильда был построен позже и остается самой большой камерой Шмидта в мире, хотя с тех пор были произведены более технологически продвинутые версии. Bergedorf Schmidt был переведен в обсерваторию Калар-Альто в 1976 году.

Бернхард Шмидт также является главным героем биографического романа « Вастутуулелаев: Бернхард Шмидти ромаан»Плавание против ветра: роман Бернхарда Шмидта» ) эстонского писателя Яана Кросса .

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение

  • Дафнер, Барбара (2002). "Den Himmel Fest im Blick, Eine wissenschaftliche Biografie über den Astro-Optiker Bernhard Schmidt" . Книжное обозрение . Штутгарт. Bibcode : 2005JHA .... 36..118O .
  • Бернард Шмидт, «Ein lichtstarkes komafreies Spiegelsystem», Central-Zeitung für Optik und Mechanik 52.2 (1931), стр. 25–26; также в Mitteilungen der Hamburger Sternwarte in Bergedorf 36.7 (1932), стр. 15–17.
  • Эрик Шмидт (сын Августа Фредрика Шмидта и племянник Бернхарда Шмидта), Оптические иллюзии, История жизни Бернхарда Шмидта, великого звездного оптика двадцатого века (Эстония, 1995).
  • Яан Кросс, Плавание против ветра: роман Бернхарда Шмидта , Northwestern University Press, 2012, стр. 348.
  • Ричард Шорр, "Бернхард Шмидт †", Astronomische Nachrichten 258 (1936), кол. 45–48.
  • Шрамм, Йохен (1996). "Sterne über Hamburg, Die Geschichte der Astronomie в Гамбурге" . Гамбург.
  • Артур Арно Вахманн, «Das Leben des Optikers Bernhard Schmidt», Sterne und Weltraum (1962/2), стр. 28–32.
  • Артур Арно Вахманн, «Из жизни Б. Шмидта», Sky & Telescope (S&T), ноябрь 1955 г., стр. 4–9.

Внешние ссылки