Бернхард Шмидт

Чтобы узнать о немецком микробиологе, см. Бернхарда Шмидта (микробиолог) .

Бернхард Шмидт

Бернхард Вольдемар Шмидт (11 апреля [ OS 30 марта] 1879, Нарген, Эстония - 1 декабря 1935, Гамбург ) был эстонцем. оптик . В 1930 году он изобрел телескоп Шмидта , который исправлял оптические ошибки сферической аберрации , комы и астигматизма, что позволило впервые создать очень большие широкоугольные отражательные камеры с короткой выдержкой для астрономических исследований.

Детство

Шмидт был сыном Карла Константина и Мари Элен Кристин ( урожденной Розен) Шмидт. Он родился и вырос на острове Нарген (Найссаар), у берегов Ревеля (Таллинн), Эстония , входившая тогда в состав Российской империи . Жители этого острова, в основном эстонские шведы , в основном говорили по-шведски или по-эстонски , но семья Шмидтов говорила и 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 рыбной ловлей и проводкой кораблей в порт Ревеля. Вместе со своим младшим братом Августом Фредриком Бернхард Шмидт пережил множество детских приключений на острове. Он был чрезвычайно любознательным, изобретательным и изобретательным молодым человеком и взрослым. Например, в молодости он построил свою собственную камеру из купленного объектива и старого меха-гармошки и преуспел в фотографировании окрестностей и различных членов семьи и даже продал некоторые из своих фотографий. Он также увлекся ночным небом и созвездиями.

Одно несчастье оказалось трагическим и оставило след Шмидта на всю оставшуюся жизнь. Когда ему было 15 лет, он экспериментировал с порохом . Он набил зарядом железную трубку, но из-за ошибки с запалом трубка взорвалась, и он лишился большого и указательного пальцев правой руки. Несмотря на попытки его матери очистить и перевязать раны, хирурги в Таллинне позже ампутировали ему всю руку. Это событие, похоже, углубило его сдержанность и самоанализ - качества, которые хорошо отмечали его современники в более поздней жизни.

Молодость

Несмотря на потерю, Шмидт вскоре снова начал экспериментировать и изобретать. Он также сделал больше фотографий и научился их проявлять и печатать. В 1895 году он переехал в Таллинн и некоторое время занимался ретушью фотографий. Позже он работал на заводе электродвигателей Вольта и приобрел навыки черчения. В 1901 году он поехал в Гетеборг , Швеция , чтобы учиться в Технологическом университете Чалмерса , но вскоре после этого перешел в Университет Митвайды в Королевстве Саксония, чтобы продолжить свое образование.

Взрослая жизнь

В этот период возрос его интерес к астрономии и оптике. В Митвейде он надеялся учиться у доктора Карла Штреля, известного теоретика оптики. Однако Штрель недавно ушел. Постепенно Шмидт нашел свое истинное призвание — шлифовку и полировку высокоточной оптики для астрономических приложений. Кажется, он начал шлифовку зеркал примерно в 1901 году, а после этого начал продавать часть своей продукции астрономам-любителям. К марту 1904 года он добился настолько больших успехов в своем новом начинании, что после окончания учебы вскоре начал общаться с профессионалами в крупнейших обсерваториях Германии. Его бизнес быстро пошел в гору, когда такие известные астрономы, как Герман Карл Фогель и Карл Шварцшильд, осознали превосходство зеркал Шмидта для своих исследований.

Мидвейдские годы

Между 1904 и 1914 годами бизнес Шмидта процветал, и он приобрел огромную репутацию в Германии. Он не только изготовил некоторые из самых сложных и точных зеркал, когда-либо созданных до того времени, но ему было поручено корректировать и улучшать линзы, первоначально поставляемые известными оптическими домами, например, 50-сантиметровый визуальный рефрактор Штайнхайля 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 в то время было редкостью, и нанял друга шофером. Используя длиннофокусное горизонтальное зеркало и плоский целостат собственного производства, он сделал впечатляющие фотографии Солнца, Луны и крупных планет.

Первая мировая война положила конец этому буму. Шмидт был арестован как враг-иностранец, так как Эстония принадлежала Российской империи , и отправлен в лагерь для интернированных примерно на полгода. После освобождения он остался под контролем полиции, а часть его подозрительного астрономического оборудования была конфискована. Он попытался продолжить свой бизнес, но по мере того, как война затягивалась и обернулась поражением 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. В 1923 году инфляция вышла из-под контроля, и многие люди потеряли все свои сбережения. К середине 1920-х годов бизнес Шмидта был разрушен, 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 и целостатом телескопа Шмидта и приказал построить одно из них для своей обсерватории. После войны, когда экономическое положение Шмидта становилось все более трудным, Шмидт начал предлагать Шорру какую-то работу в обсерватории. Шорр мог предложить лишь немногое: Шмидт мог приехать в Бергедорф и поселиться бесплатно; предстоял ремонт горизонтального телескопа, за который ему заплатили небольшую плату. Это было в 1926 году. Какое-то время Шмидт не соглашался. На его счету ряд патентов, один из которых касался использования гребного винта с ветряным приводом для движения лодок вперед. Шмидт надеялся превратить это изобретение во что-то прибыльное. Он также вернулся в Эстонию, чтобы навестить семью и изучить возможности в области оптики. Эстония стала независимой республикой после Первой мировой войны.

Из этих усилий ничего не вышло, и к 1927 году перспективы Шмидта были настолько плохими, что он принял предложение Шорра. Он начал обустраивать мастерскую в подвале Главного служебного корпуса обсерватории и ремонтировать горизонтальный телескоп. В 1927 и 1929 годах Шмидт участвовал в двух экспедициях Гамбургской обсерватории по солнечному затмению: первой на север Швеции и второй на Филиппины . Именно во время этой второй поездки Шмидт объявил своему спутнику, астроному Вальтеру Бааде , о самом важном изобретении жизни Шмидта, действительно об изобретении, которое произвело революцию в астрономии и оптическом дизайне во второй половине 20-го века, а именно о его широкоугольном отражателе. камера.

Камера Шмидта

Основная статья: камера Шмидта

Астрономы давно мечтали найти способ быстро фотографировать большие участки неба с целью изучения видимого содержимого Вселенной и наблюдения крупномасштабных структур. Обычные телескопы до времен Шмидта показывали узкие поля зрения, обычно диаметром 1 или 2 градуса. Обследование всего неба с помощью таких телескопов требовало огромных затрат времени и ресурсов на протяжении многих лет и (из-за узкого обзора) имело тенденцию упускать из виду крупные структуры. Можно было увидеть большие полосы с помощью маленьких объективов камеры, но тогда слабые (и, следовательно, далекие) объекты оставались бы невидимыми. Что было необходимо, так это камеры с большой апертурой, обладающие широким полем зрения, хорошими характеристиками изображения («разрешением») и быстрым фокусным расстоянием для уменьшения времени экспозиции.

К сожалению, до Шмидта единственными широкоугольными телескопами с большой апертурой были обычные телескопы-рефлекторы с коротким фокусным отношением (около f/3), и они давали изображения, которые, хотя и были резкими в середине поля зрения, быстро теряли четкость вдали от дальнего поля зрения. полевой центр. Изображения звезд стали раздутыми и приобрели форму кометы, причем голова «кометы» указывала в середину фотографического поля. Это вздутие живота происходит главным образом из-за оптических аберраций (то есть ошибок), называемых «кома» и «астигматизм». До Шмидта было невозможно построить большой и быстрый телескоп-рефлектор, который не страдал бы этими ошибками.

Шмидт хорошо знал об этом и обдумывал возможные решения в конце 1920-х годов. По словам Бааде, он уже отказался по крайней мере от одного решения, когда наконец наткнулся на свою окончательную конструкцию, которая включала в себя новый и действительно смелый отход от традиционных оптических схем. Шмидт понял, что, используя большое сферическое зеркало (вместо обычного параболоидного зеркала телескопа-рефлектора) и диафрагму с меньшим отверстием, расположенную в центре кривизны зеркала, он может одним махом устранить кому и астигматизм. Однако у него останется сферическая аберрация, которая столь же вредна для резкости изображения.

Шмидт понял, что можно устранить сферическую аберрацию, поместив тонкую, очень слабо изогнутую асферическую линзу (теперь называемую « пластинкой корректора Шмидта ») в том же центре кривизны, что и диафрагма с отверстием. Эта асферическая линза имеет сложную кривую, выпуклую ближе к середине и вогнутую ближе к периферии, что создает сферическую аберрацию, противоположную сферическому зеркалу, с которым она соединена, компенсируя сферическую аберрацию зеркала. Таким образом, очень аккуратно и просто он смог сконструировать большую камеру с диафрагмой f/1,75 или даже выше, которая давала бы четкие изображения в поле зрения диаметром более 15 градусов, позволяя снимать большие участки неба с короткой выдержкой ( порядка нескольких минут по сравнению с часом и более с обычным рефлектором). Его первая камера имела апертуру около 360 мм или 14,5 дюйма в диаметре и фокусное число f/1,75. Сейчас она находится в музее Гамбургской обсерватории . Комбинация Шмидтом разнообразных оптических элементов (специального зеркала, диафрагмы) в определенном месте и «корректирующую пластину») в простой катадиоптрическая система, основанная на рассуждениях из первых принципов, стала эпохальной. В частности, «корректирующая пластина» не имела аналогов в конструкции телескопов. После Шмидта в последующие десятилетия появилось множество новых катадиоптрических конструкций.

Последние годы

Шмидт построил свой первый «Шмидшпигель» (который стал известен как камера Шмидта) в 1930 году, и это прорыв, вызвавший сенсацию во всем мире. Он применил очень хитрый метод (так называемый метод «вакуумной кастрюли»), чтобы сделать сложную «корректирующую пластину», так что система давала превосходные изображения. Вакуумный поддон включал в себя тщательное деформирование параллельной стеклянной пластины под частичным вакуумом до легкой провисающей кривой, а затем плоскую полировку верхней кривой. После сброса вакуума линза снова приняла «форму Шмидта», необходимую для камеры. Никто раньше не делал объектив таким способом.

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

Шмидт заболел в конце ноября 1935 года после командировки 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.

Во второй книге «Я бы хотел быть там, европейская история», выпущенной в 2008 году американскими историческими публикациями, Фримен Дайсон написал: «Он (Шмидт) купил достаточный запас коньяка и тихо упился до смерти».

Личная жизнь и наследие

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

Шмидт не был женат и не имел детей. Вскоре после его смерти, благодаря поддержке Вальтера Бааде , когда он прибыл в обсерваторию Маунт-Вилсон в Соединенных Штатах, идея телескопа Шмидта получила распространение. 18-дюймовый телескоп Шмидта был произведен в 1936 году, а двенадцать лет спустя знаменитый 48-дюймовый (122 см) телескоп Шмидта Сэмюэля Осчина был построен в обсерватории Маунт-Паломар . Этот последний телескоп произвел поток новых наблюдений и информации.

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 и более технологически продвинутые версии. Бергедорф Шмидт был перенесен в обсерваторию Калар-Альто в 1976 году.

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

Шмидт - главный герой оперы Домини Клементса « Просвещенный ученик тьмы», рассказывающий о его воспитании, истории жизни и наследии.

См. также

• Список производителей астрономических инструментов
• 1743 Шмидт

Дальнейшее чтение

• Дафнер, Барбара (2002). «Небо твердо перед глазами, научная биография астрооптика Бернхарда Шмидта» . Рецензия на книгу . 36 (122). Штутгарт: 118. Бибкод : 2005JHA....36..118O . дои : 10.1177/002182860503600114 . S2CID   125004595 .
• Бернард Шмидт, «Яркая зеркальная система без комы», Central-Zeitung für Optik und Mechanik 52.2 (1931), стр. 25–26; также в сообщениях Гамбургской обсерватории в Бергедорфе 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, Парусный спорт против ветра: роман Бернхарда Шмидта , издательство Northwestern University Press, 2012, стр. 348.
• Ричард Шорр, «Бернхард Шмидт †», Astronomische Nachrichten 258 (1936), полковник. 45-48.
• Шрамм, Йохен (1996). «Звезды над Гамбургом. История астрономии в Гамбурге» . Гамбург.
• Артур Арно Вахманн, «Жизнь оптика Бернхарда Шмидта», « Звезды и космос » (1962/2), стр. 28–32.
• Артур Арно Вахманн, «Из жизни Б. Шмидта», Sky & Telescope (S&T), ноябрь 1955 г., стр. 4–9.

Внешние ссылки

• Биография заархивирована 30 октября 2021 г. в Wayback Machine.
• Оригинальный телескоп Шмидта