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天文望远镜今年400岁 回顾奇迹文化历史

导读:

  宇宙大爆炸、黑洞、黑子、太阳系外星球、棕矮星、类星体、宇宙射线、银河系等一系列有关宇宙和太空

  宇宙大爆炸、黑洞、黑子、太阳系外星球、棕矮星、类星体、宇宙射线、银河系等一系列有关宇宙和太空的现象与名词,如果没有伽利略的发明也许都将不复存在。望远镜已经成为人类文化最伟大的奇迹之一,它不仅使天文学发生了革命而且深刻地影响了其他科学的发展乃至整个人类社会的进步改变了人类的宇宙观!为了以纪念伽利略首次用望远镜观测天体400周年,联合国把2009年定为国际天文年。

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中国古代“望远镜”浑仪是古代天文学家使用最广泛的一种观天仪器,是天文学家测定天体方位时必不可少的武器。其功能相当于现代的望远镜,不过没有用镜片,以中空的窥管替代

  1608年,一名荷兰眼镜商发明了第一架小望远镜。次年,著名的意大利科学家伽利略第一次用自制望远镜观测星球,从此人类踏上了探索宇宙的新征程。

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伽利略组装和使用的折射望远镜

  400年来凝聚了人类雄心勃勃的追求与智慧望远镜从小口径到大口径从光学望远镜到全电磁波段望远镜从地面望远镜到空间望远镜——望远镜已经成为人类文化最伟大的奇迹之一,它不仅使天文学发生了革命而且深刻地影响了其他科学的发展乃至整个人类社会的进步改变了人类的宇宙观!

  “天外有天”

  在伽利略之前,沉迷于夜空世界的天文学者只能用他们的肉眼来观察天空。伽利略自制的望远镜所放大的倍率在今天看来小得可怜。 但在人类科学史上却引发了一场革命。从那以后,望远镜口径的每一次增大,都导致我们认识宇宙眼界的扩展。

  1608年,荷兰眼镜商汉斯·利伯希发明了一种奇妙的“光管”能够把远处物体放大,并为此申请了专利。1609年,意大利物理学家伽利略听说此事后,就自行制造出了一架小天文望远镜。这架望远镜口径4.4厘米,长1.2米,放大率只有32倍,而且视野非常狭窄。但是,伽利略利用它观测到了月球陨石坑、太阳黑子、木星的4颗卫星、土星环,并指出银河实际上是由许多恒星构成的。伽利略还观测到宇宙并非地心说主张的那样,所有天体都围绕地球运行。

  1672年,牛顿提出了一种新的望远镜设计概念。区别于伽利略的折射望远镜,牛顿的新望远镜使用一面凹透镜将光线聚集并反射到焦点上,因此被称为反射望远镜。反射望远镜的反射镜就像一个水桶一样,水桶越大,装的水越多,反射镜越大,能够收集到的光也越多。这种设计使望远镜的放大倍率达到了数百万倍,远远超过了折射望远镜所能达到的极限。虽然基本原理一直不变,但牛顿使用的6英寸直径小铜镜却在随后的岁月里逐渐被更大口径的折射镜所取代。1845年,威廉·赫歇尔用自制的望远镜发现了天王星,他还建成了当时世界上最大的反射望远镜,首次通过观测证实了银河系的恒星呈扁平状分布。

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牛顿设计的反射望远镜

  19世纪中叶以后,随着科学技术的发展和工艺制造水平的提高,使人们建造大型精密的望远镜成为了可能。1917年,胡克望远镜在美国加利福尼亚的威尔逊山天文台建成。它的主反射镜口径为100英寸。正是使用这座望远镜,美国天文学家埃德温·哈勃发现了仙女座星云其实是由大量恒星组成的,而且距离远远超过银河系的尺度。人们终于知道银河系外“天外有天”的事实了。

  从地面到太空

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下一代太空望远镜 2007年5月10日,美国宇航局在华盛顿国家广场向媒体和公众展示了下一代太空望远镜——詹姆斯·韦布太空望远镜的仿真模型。韦布将于2013年进入太空,接替“年迈”的哈勃望远镜。这是詹姆斯·韦布太空望远镜在太空工作的假想图。

  1929年,哈勃的重要发现,为现代宇宙学奠定了观测基础,并激励了全世界建造更大望远镜的决心——射电望远镜的发明,为如同被关在黑屋子里窥探外界的人类打开了一扇大窗;而空间望远镜的发射,更激发了无数人对探索宇宙的渴望。

  二战期间,英国人发现雷达信号会受到来自太阳黑子和耀斑的干扰。战后雷达变身为射电望远镜,给天文望远镜的发展带来了一次飞跃。不过由于地球大气的影响,大部分短波长的紫外线及X射线无法到达地面。为了要观测它们,唯一的办法是到大气层外去。航天技术给望远镜带来了最彻底的一次飞跃。

  1990年4月25日,由美国宇航局主持建造的巨型空间天文台——口径2.4米、工作波长从紫外到近红外的哈勃空间望远镜,由航天飞机运载升空。它耗资30亿美元,是目前所有天文观测项目中规模最大、投资最多、最受公众注目的一项。由于可以不受地球大气的干扰,哈勃望远镜的图像清晰度是地球上同类望远镜拍下图像的10倍,被视为全球最大和最精确的天文望远镜,10多年来解开了很多宇宙的谜团。2007年12月,美国宇航局宣布将对“哈勃”太空望远镜进行升级。2009年5月,国际空间站的宇航员们将最后一次造访年近20岁高龄的哈勃望远镜,并给它增添一台新的摄像机和其他设备以让它在太空观测工作中发挥更多的作用。随着哈勃的组件日渐老化,退役是迟早问题。2009年3月,美国“开普勒”轨道望远镜将开始一个为期3年的观测计划,在遥远的空间中搜寻更多类似地球的行星。而美国太空总署的詹姆斯·韦布望远镜定于2011年发射升空,预计2013年面世。

  地面望远镜的发展也在一日千里地进步,为了随时校正镜面的重力和温度变形,镜面背后安装了一排排计算机指挥的传感器。而位于智利的由4台8米望远镜组成的VLT望远镜,甚至在激光星的帮助下,使镜面产生相应形变来补偿大气扰动的影响。这些称为“主动光学”和“自适应光学”的新技术使望远镜的分辨率达到和空间望远镜媲美的水平,使人类的视野能够达到遥远的宇宙深处。(刘金玉/整理编译)

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欧洲拟建世界最大天文望远镜:欧洲南方天文台(ESO)2006年12月11日宣布,欧洲南方天文台成员国计划投资5700万欧元,建造一个直径达42米的世界最大天文望远镜。这是一张12月11日由欧洲南方天文台发布的该天文望远镜的效果图。

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