Bernhard Schmidt - Bernhard Schmidt

Bernhard Schmidt

Bernhard Woldemar Schmidt (11 kwietnia [ OS 30 marca] 1879, Nargen – 1 grudnia 1935, Hamburg ) był estońskim optykiem . W 1930 wynalazł teleskop Schmidta, który korygował błędy optyczne aberracji sferycznej , komy i astygmatyzmu, umożliwiając po raz pierwszy budowę bardzo dużych, szerokokątnych kamer refleksyjnych o krótkim czasie naświetlania do badań astronomicznych.

Dzieciństwo

Schmidt był synem Carla Constantina i Marie Helene Christine (z domu Rosen) Schmidt. Urodził się i dorastał na wyspie Nargen (Naissaar), u wybrzeży Reval (Tallinn) w Estonii , wówczas części Imperium Rosyjskiego . Mieszkańcy tej wyspy, głównie estońscy Szwedzi , na ogół mówili po szwedzku lub po estońsku , ale rodzina Schmidtów mówiła także po niemiecku . Bernhard był najstarszym z sześciorga dzieci, trzech chłopców (jeden z nich zmarł w dzieciństwie) i trzech dziewczynek.

Naissaar była małą, wiejską wyspą, której ludność utrzymywała się głównie z połowów i pilotowania statków do portu Reval. Wraz ze swoim młodszym bratem Augustem Fredrikiem Bernhard Schmidt przeżywał wiele dziecięcych przygód na wyspie. Był niezwykle dociekliwym, pomysłowym i obdarzonym wyobraźnią młodym i dorosłym człowiekiem. Na przykład w młodości zbudował swój własny aparat z zakupionego obiektywu i starego miecha harmonijkowego i udało mu się sfotografować swoje otoczenie i różnych członków rodziny, a nawet sprzedał część swoich zdjęć. Zafascynował się także nocnym niebem i konstelacjami.

Jedno nieszczęście okazało się tragiczne i naznaczyło Schmidta do końca jego życia. Kiedy miał 15 lat, eksperymentował z prochem . Napakował żelazną rurę ładunkiem, ale przez pomyłkę z bezpiecznikiem rura eksplodowała i stracił kciuk i palec wskazujący prawej ręki. Pomimo prób oczyszczenia i zabandażowania ran przez matkę, chirurdzy w Tallinie amputowali później całą rękę. Wydaje się, że to wydarzenie pogłębiło jego rezerwę i introspekcję, cechy dobrze zauważone przez jego współczesnych w późniejszym życiu.

Młodość

Mimo swojej straty Schmidt wkrótce zaczął ponownie eksperymentować i wymyślać. Zrobił też więcej zdjęć i stał się biegły w ich rozwijaniu i drukowaniu. W 1895 przeniósł się do Tallina i przez pewien czas zajmował się retuszowaniem fotografii. Później pracował w Zakładach Silników Elektrycznych Volta i zdobył umiejętności kreślarskie. W 1901 wyjechał do Göteborga w Szwecji , aby studiować na Chalmers University of Technology , ale wkrótce potem przeniósł się na Uniwersytet Mittweida w Królestwie Saksonii, aby kontynuować swoją edukację.

Wiek dojrzały

W tym okresie wzrosło jego zainteresowanie astronomią i optyką. W Mittweida miał nadzieję studiować u dr Karla Strehla, znanego teoretyka optyki. Strehl jednak niedawno odszedł. Stopniowo Schmidt znalazł swoje prawdziwe powołanie, a mianowicie szlifowanie i polerowanie wysoce precyzyjnej optyki do zastosowań astronomicznych. Wydaje się, że zaczął on szlifowanie luster około 1901 roku, a następnie zaczął sprzedawać niektóre ze swoich produktów astronomom amatorom. Do marca 1904 r. poczynił tak duże postępy w swoim nowym przedsięwzięciu, że po ukończeniu studiów wkrótce nawiązał kontakt z profesjonalistami z głównych obserwatoriów w Niemczech. Jego biznes szybko się rozwinął, gdy znani astronomowie, tacy jak Hermann Carl Vogel i Karl Schwarzschild, zdali sobie sprawę z doskonałości luster Schmidta w swoich badaniach.

Lata Mittweidy

W latach 1904-1914 firma Schmidta rozkwitła i zyskał ogromną reputację w Niemczech. Nie tylko wyprodukował jedne z najtrudniejszych i najdokładniejszych zwierciadeł, jakie kiedykolwiek próbowano do tej pory, ale powierzono mu również korygowanie i ulepszanie soczewek pierwotnie dostarczanych przez słynne domy optyczne, na przykład 50-centymetrowy refraktor wizualny Steinheil w Obserwatorium Astrofizycznym w Poczdamie . Wraz z rozwojem firmy zatrudnił kilku asystentów, z których dwóch pozostawiło cenne relacje o metodach pracy Schmidta. Schmidt kupił też samochód, który był wówczas rzadkim luksusem, i zatrudnił przyjaciela jako szofera. Używając horyzontalnego zwierciadła o długim ognisku i celostatu, obu własnej produkcji, wykonał imponujące zdjęcia Słońca, Księżyca i głównych planet. Jeśli weźmie się pod uwagę, że większość prac wykonał dosłownie jedną ręką, trudno nie dziwić się umiejętnościom Schmidta.

I wojna światowa zakończyła boom. Schmidt został aresztowany jako wróg-obcy, ponieważ Estonia należała do Imperium Rosyjskiego , i trafił do obozu internowania na około sześć miesięcy. Po zwolnieniu pozostawał pod kontrolą policji, a część jego podejrzanie wyglądającego sprzętu astronomicznego została skonfiskowana. Próbował kontynuować swoją działalność, ale gdy wojna przeciągnęła się i przerodziła się w klęskę dla Niemiec, gospodarka stała się ponura, a naukowcy nie mieli pieniędzy na astronomię. Sytuacja nie uległa poprawie po wojnie ze względu na zawirowania polityczne w Niemczech i konieczność płacenia reparacji wojennych. Inflacja wymknęła się spod kontroli w 1923 roku i wielu ludzi straciło całe oszczędności. W połowie lat dwudziestych biznes Schmidta był zrujnowany i musiał zlikwidować pozostały sprzęt jako złom.

Bergedorf

Muzeum Schmidta w Hamburg Observatory , Bergedorf

Od 1916 roku Schmidt kontaktował się z profesorem Richardem Schorrem , dyrektorem Obserwatorium w Hamburgu , placówki znajdującej się poza Hamburgiem na wsi w pobliżu wsi Bergedorf . Schorr zainteresował się horyzontalnym zwierciadłem i teleskopem celostatycznym Schmidta i kazał zbudować jeden dla swojego obserwatorium. Po wojnie, kiedy sytuacja ekonomiczna Schmidta stawała się coraz trudniejsza, Schmidt zaczął prosić Schmidta o jakąś pracę w obserwatorium. Schorr miał niewiele do zaoferowania: Schmidt mógł przyjechać do Bergedorfu i zamieszkać za darmo; były do ​​wykonania prace naprawcze na teleskopie poziomym, za które miał zapłacić niewielką opłatę. To było w 1926 roku. Przez pewien czas Schmidt się nie zgadzał. Miał na swoim koncie szereg patentów, z których jeden dotyczył użycia śruby napędzanej wiatrem do napędzania łodzi do przodu. Schmidt miał nadzieję, że ten wynalazek stanie się opłacalny. Wrócił także do Estonii, aby odwiedzić rodzinę i zbadać możliwości w optyce, ponieważ Estonia stała się niepodległą republiką po I wojnie światowej.

Nic z tych wysiłków nie wyszło, aw 1927 roku perspektywy Schmidta były tak słabe, że przyjął propozycję Schmidta. Zaczął zakładać warsztat w podziemiach Głównego Gmachu Obsługi obserwatorium oraz remontować teleskop poziomy. W latach 1927 i 1929 Schmidt brał udział w dwóch ekspedycjach na zaćmienie Słońca zorganizowanych przez Obserwatorium w Hamburgu, pierwszej do północnej Szwecji, a drugiej na Filipiny . To właśnie podczas tej drugiej wyprawy Schmidt ogłosił swojemu towarzyszowi, astronomowi Walterowi Baade , najważniejszy wynalazek życia Schmidta, rzeczywiście wynalazek, który zrewolucjonizował astronomię i projektowanie optyczne w drugiej połowie XX wieku, a mianowicie jego szerokokątny reflektor aparat fotograficzny.

Aparat Schmidta

Astronomowie od dawna poszukiwali sposobu na szybkie sfotografowanie dużych połaci nieba w celu zbadania widocznej zawartości Wszechświata i zobaczenia struktur wielkoskalowych. Zwykłe teleskopy do czasów Schmidta pokazywały wąskie pola widzenia, zwykle mierzące 1 lub 2 stopnie średnicy. Badanie całego nieba za pomocą takich teleskopów wymagało ogromnych nakładów czasu i środków na przestrzeni lat i (ze względu na wąskie widoki) zwykle pomijano duże struktury. Można było zobaczyć duże połacie za pomocą małych obiektywów aparatu, ale wtedy słabe (a więc odległe) obiekty pozostawały niewidoczne. Potrzebne były kamery o dużej aperturze, posiadające szerokie pola o dobrych właściwościach obrazowania („definicja”) i szybkich współczynnikach ogniskowych w celu skrócenia czasów ekspozycji.

Niestety, jedynymi teleskopami szerokokątnymi o dużej aperturze przed Schmidtem były zwykłe teleskopy zwierciadlane o krótkiej ogniskowej (około f/3), a te prezentowały obrazy, które choć ostre w środku pola widzenia, szybko traciły ostrość z dala od pola widzenia. centrum pola. Obrazy gwiazd stały się rozdęte i miały kształt komety, z głową „komety” skierowaną na środek pola fotograficznego. To wzdęcie wynika głównie z aberracji optycznych (tj. błędów) zwanych „śpiączką” i „astygmatyzmem”. Przed Schmidtem nie można było zbudować dużego, szybkiego teleskopu zwierciadlanego, który nie byłby nękany tymi błędami.

Schmidt zdawał sobie z tego sprawę i rozważał możliwe rozwiązania w późnych latach dwudziestych. Według Baade'a zrezygnował już z co najmniej jednego rozwiązania, kiedy w końcu trafił na swój ostateczny projekt, który zakładał nowatorskie, wręcz śmiałe odejście od tradycyjnych konstrukcji optycznych. Schmidt zdał sobie sprawę, że dzięki zastosowaniu dużego sferycznego zwierciadła (zamiast normalnego zwierciadła paraboloidalnego w teleskopie zwierciadlanym) i mniejszej przesłony aperturowej umieszczonej w środku krzywizny zwierciadła, mógł jednym pociągnięciem wyeliminować komę i astygmatyzm. Zostałby jednak z aberracją sferyczną, która jest równie szkodliwa dla ostrości obrazu.

Schmidt zdał sobie sprawę, że może wyeliminować aberrację sferyczną, umieszczając cienką, bardzo słabo zakrzywioną soczewkę asferyczną (obecnie nazywaną „ płytką korekcyjną Schmidta ”) w tym samym środku krzywizny, co przysłona aperturowa. Ta soczewka asferyczna ma złożoną krzywą, która jest wypukła w pobliżu środka i wklęsła w pobliżu obwodu, co tworzy przeciwną aberrację sferyczną lustra sferycznego, z którym jest sparowana, niwelując aberrację sferyczną lustra. W ten sposób bardzo zgrabnie i prosto mógł skonstruować duży aparat o przysłonie f/1,75 lub szybszym, który dawałby ostre obrazy w polu o średnicy ponad 15 stopni, co umożliwiałoby fotografowanie dużych połaci nieba przy krótkich ekspozycjach ( rzędu kilku minut w porównaniu z godziną lub więcej z konwencjonalnym reflektorem). Jego pierwszy aparat miał aperturę o średnicy około 360 mm (14,5 cala) i ogniskową f/1,75. Obecnie znajduje się w muzeum w Obserwatorium w Hamburgu . Schmidt łączy różne elementy optyczne (specjalne zwierciadło, przesłona). w określonym miejscu, a „płyta korekcyjna" w prosty system katadioptryczny , oparty na rozumowaniu z pierwszych zasad, była epoką. W szczególności „płyta korekcyjna" była jak nic, czego nigdy wcześniej nie widziano w konstrukcji teleskopu. Po Schmidcie W kolejnych dziesięcioleciach pojawił się powódź nowych konstrukcji katadioptrycznych.

Ostatnie lata

Schmidt zbudował swój pierwszy „Schmidtspiegel” (znany później jako aparat Schmidta) w 1930 roku, przełom, który wywołał sensację na całym świecie. Wykorzystał bardzo sprytną metodę (tzw. metodę „panelu próżniowego”), aby wykonać trudną „płytę korekcyjną”, dzięki czemu system dawał doskonałe obrazy. Miska próżniowa obejmowała ostrożne wygięcie równoległej płyty szklanej pod częściową próżnią do lekkiej krzywizny ugięcia, a następnie polerowanie górnej krzywej na płasko. Po zwolnieniu próżni obiektyw wracał do „kształtu Schmidta” potrzebnego w aparacie. Nikt wcześniej nie robił w ten sposób obiektywu.

Schmidt opublikował krótką relację (w języku niemieckim ) o swoim wynalazku w profesjonalnych publikacjach i zaproponował zbudowanie swoich kamer dla profesjonalnych obserwatoriów. Niestety, jego rozgłos był zbyt mały, a projekt zbyt nowatorski. Ponadto wynalazek zbiegł się z początkiem Wielkiego Kryzysu . Żadne rozkazy nie przyszły i do końca życia pozostawał zależny od Schorr i Bergedorf, utrzymując skromne dochody z dorywczych prac. W 1934 roku wyprodukował większy aparat i przeszlifował 60-centymetrowy refraktor fotograficzny Bergedorf-Steinheil.

Schmidt zachorował pod koniec listopada 1935 roku po podróży służbowej do Lejdy w Holandii . Mimo prób leczenia zmarł 1 grudnia 1935 roku w Hamburgu w wieku 56 lat. Sekcja zwłok wykazała, że ​​cierpiał na infekcję płuc.

Życie osobiste i dziedzictwo

2-metrowa kamera Schmidta (teleskop Alfreda-Jenscha w Obserwatorium Karla Schwarzschilda w Tautenburgu , Niemcy ).

Schmidt nie ożenił się i nie miał dzieci. Wkrótce po jego śmierci, dzięki wsparciu Waltera Baade, kiedy przybył do Obserwatorium Mount Wilson w Stanach Zjednoczonych, pomysł teleskopu Schmidta wystartował. 18" Schmidt został wyprodukowany w 1936 roku, a dwanaście lat później słynny 48" (122 cm) teleskop Samuela Oschina Schmidt-teleskop został zbudowany w Obserwatorium Mount Palomar . Ten ostatni teleskop przyniósł zalew nowych obserwacji i informacji. Niewątpliwie udowodnił błyskotliwość koncepcji Schmidta.

Następnie w Bergedorf w 1955 roku poświęcono duży, dobrze zbudowany Schmidt. Dwumetrowy teleskop Schmidta z Obserwatorium Karla Schwarzschilda został zbudowany później i pozostaje największą kamerą Schmidta na świecie, chociaż od tego czasu wyprodukowano bardziej zaawansowane technologicznie wersje. Bergedorf Schmidt został przeniesiony do Obserwatorium Calar Alto w 1976 roku.

Bernhard Schmidt jest także bohaterem powieści biograficznej Vastutuulelaev: Bernhard Schmidti romaan ( Żeglując pod wiatr: powieść Bernharda Schmidta ) estońskiego pisarza Jaana Krossa .

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

  • Dufner, Barbara (2002). „Den Himmel Fest im Blick, Eine wissenschaftliche Biografia über den Astro-Optiker Bernhard Schmidt” . Recenzja książki . Stuttgart. Kod Bibcode : 2005JHA....36..118O .
  • Bernard Schmidt, „Ein lichtstarkes komafreies Spiegelsystem”, Central-Zeitung für Optik und Mechanik 52,2 (1931), s. 25-26; także w Mitteilungen der Hamburger Sternwarte w Bergedorf 36,7 (1932), s. 15–17.
  • Erik Schmidt (syn Augusta Fredrika Schmidta i bratanek Bernharda Schmidta), Złudzenia optyczne, Historia życia Bernharda Schmidta, wielkiego gwiezdnego optyka XX wieku, (Estonia, 1995).
  • Jaan Kross, Żeglowanie pod wiatr: powieść Bernharda Schmidta , Northwestern University Press, 2012, s. 348.
  • Richard Schorr, „Bernhard Schmidt†”, Astronomische Nachrichten 258 (1936), kol. 45–48.
  • Schramma, Jochena (1996). „Sterne über Hamburg, Die Geschichte der Astronomie w Hamburgu” . Hamburg.
  • Arthur Arno Wachmann, „Das Leben des Optikers Bernhard Schmidt”, Sterne und Weltraum (1962/2), s. 28-32.
  • Arthur Arno Wachmann, „Z życia B. Schmidta”, Sky & Telescope (S&T), listopad 1955, s. 4-9

Linki zewnętrzne