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望远镜

为庆祝"2009国际天文年",英国《新科学家》评选出了人类历史上最著名的望远镜。以下是这14架最著名的望远镜:

伽利略折射望远镜

伽利略是第一个认识到望远镜将可能用于天文研究的人。虽然伽利略没有发明望远镜,但他改进了前人的设计方案,并逐步增强其放大功能。图中的情景发生于1609年8月,伽利略正在向当时的威尼斯统治者演示他的望远镜。伽利略制作了一架口径4.2厘米,长约1.2米的望远镜。他是用平凸透镜作为物镜,凹透镜作为目镜,这种光学系统称为伽利略式望远镜。伽利略用这架望远镜指向天空,得到了一系列的重要发现,天文学从此进入了望远镜时代。折射望远镜的优点是焦距长,底片比例尺大,对镜筒弯曲不敏感,最适合于做天体测量方面的工作。但是它总是有残余的色差,同时对紫外、红外波段的辐射吸收很厉害。

2、牛顿反射式望远镜

牛顿反射式望远镜的原理并不是采用玻璃透镜使光线折射或弯曲,而是使用一个弯曲的镜面将光线反射到一个焦点之上。这种方法比使用透镜将物体放大的倍数要高数倍。牛顿经过多次磨制非球面的透镜均告失败后,决定采用球面反射镜作为主镜。他用2.5厘米直径的金属,磨制成一块凹面反射镜,并在主镜的焦点前面放置了一个与主镜成45o角的反射镜,使经主镜反望远镜射后的会聚光经反射镜以90o角反射出镜筒后到达目镜。反射望远镜的主要优点是不存在色差,当物镜采用抛物面时,还可消去球差图中显示的是牛顿首个反射式望远镜的复制品。

3、赫歇尔望远镜

18世纪晚期,德国音乐师和天文学家威廉-赫歇尔开始制造大型反射式望远镜。图中显示的是赫歇尔所制造的最大望远镜,镜面口径为1.2米。该望远镜非常笨重,需要四个人来操作。赫歇尔是制作反射式望远镜的大师,他早年为音乐师,因为爱好天文,从1773年开始磨制望远镜,一生中制作的望远镜达数百架。赫歇尔制作的望远镜是把物镜斜放在镜筒中,它使平行光经反射后汇聚于镜筒的一侧。在反射式望远镜发明后,反射材料一直是其发展的障碍:铸镜用的青铜易于腐蚀,不得不定期抛光,需要耗费大量财力和时间,而耐腐蚀性好的金属,比青铜密度高且十分昂贵。

4、耶基斯折射望远镜

耶基斯折射望远镜坐落于美国威斯康星州的耶基斯天文台,主透镜建成于1895年,是当时世界上最大望远镜。十九世纪末,随着制造技术的提高,制造较大口径的折射望远镜成为可能,随之就出现了一个制造大口径折射望远镜的高潮。世界上现有的8架70厘米以上的折射望远镜有7架是在1885年到1897年期间建成的,其中最有代表性的是1897年建成的口径102厘米的叶凯士望远镜和1886年建成的口径91厘米的里克望远镜。但折射望远镜后来在发展上受到限制,主要是因为从技术上无法铸造出大块完美无缺的玻璃做透镜,并且由于重力使大尺寸透镜的变形会非常明显,因而丧失明锐的焦点。

5、威尔逊山60英寸望远镜

这幅图片拍摄于1946年,夜间操作员吉因-汉考克正在手动操控望远镜。1908年,美国天文学家乔治-埃勒里-海耳主持建成了口径60英寸的反射望远镜,安装于威尔逊山。这是当时世界上最大的望远镜,光谱分析、视差测量、星云观测和测光等天文学领域成为世界领先的设备。虽然数年后胡克望远镜的口径超过了它,但在此后的数年中它依然是世界上最大的望远镜之一。1992年海耳望远镜上安装了一台早期的自适应光学设施,使它的分辨本领从0.5-1.0角秒提高到0.07角秒。

6、胡克100英寸望远镜

在富商约翰-胡克的赞助下,口径为100英寸的反射望远镜于1917年在威尔逊山天文台建成。在此后的30年间,它一直是世界上最大的望远镜。为了提供平稳的运行,这架望远镜的液压系统中使用液态的水银。1919年阿尔伯特-迈克尔逊为这架望远镜装了一个特殊装置:一架干涉仪,这是光学干涉装置首次在天文学上得到应用。迈克尔逊可以用这台仪器精确地测量恒星的大小和距离。亨利-诺里斯-罗素使用胡克望远镜的数据制定了他对恒星的分类。埃德温-哈勃使用这架100英寸望远镜完成了他的关键的计算。他确定许多所谓的"星云"实际上是银河系外的星系。在米尔顿-赫马森的帮助下他认识到星系的红移说明宇宙在膨胀。

7、海耳200英寸望远镜

海耳对胡克100英寸望远镜并不十分满意。1928年,他决定在帕洛马山天文台再架设了一台口径为200英寸的巨型反射望远镜。新望远镜于1948年完工并投入使用。海耳1890年毕业于美国麻省理工学院。1892年任芝加哥大学天体物理学副教授,开始组织叶凯士天文台,任台长。1904年筹建威尔逊山太阳观象台,即后来的威尔逊山天文台。他任首任台长,直到1923年因病退休。1895年,海耳创办《天体物理学杂志》。1899年当选为新成立的美国天文学与天体物理学会副会长。海耳一生最主要的贡献体现在两个方面:对太阳的观测研究和制造巨型望远镜。

8、喇叭天线

喇叭天线位于美国新泽西州的贝尔电话实验研究所,曾用来探测和发现宇宙微波背景辐射。喇叭天线建造于1959年。当喇叭长度一定时,若使喇叭张角逐渐增大,则口面尺寸与二次方相位差也同时加大,但增益并不和口面尺寸同步增加,而有一个其增益为最大值的口面尺寸,具有这样尺寸的喇叭就叫作最佳喇叭。喇叭天线的辐射场可利用惠更斯原理由口面场来计算。口面场则由喇叭的口面尺寸与传播波型所决定。可用几何绕射理论计算喇叭壁对辐射的影响,从而使计算方向图与实测值在直到远旁瓣处都能较好地吻合。

9、甚大阵射电望远镜

甚大阵射电望远镜坐落于美国新墨西哥州索科洛,于1980年建成并投入使用。甚大阵由27面直径25米的抛物面天线组成,呈Y型排列。天文学家可以利用甚大阵来研究黑洞、星云等宇宙各种现象。甚大望远镜是一组光学望远镜阵列。它包括了4个8.2米的望远镜,阵列中每个都是一个大型望远镜,而且每一个都能独立工作,并具有捕获比人类肉眼观测到的光线弱40亿倍的光线,这比南非大望远镜能捕获的最弱光线还弱四倍。甚大阵望远镜能够把最多3个望远镜集中在一起形成独立单元,通过地下的镜片将光线组合成一个统一的光束,这使得望远镜系统能够观测到比单个望远镜分辨率高25倍的图像。

10、哈勃太空望远镜

哈勃太空望远镜发射于1990年4月。它位于地球大气层之上,因此它取得了其他所有地基望远镜从来没有取得的革命性突破。天文学家们利用它来测量宇宙的膨胀比率以及发生产生这种膨胀的暗能量和神秘力量。哈勃太空望远镜已到"晚年"。它在太空的十几年中,经历过数次大修。尽管每次大修以后,"哈勃"都面貌一新,特别是2001年科学家利用哥伦比亚航天飞机对它进行的第四次大修,为它安装测绘照相机,更换太阳能电池板,更换已工作11年的电力控制装置,并激活处于"休眠"状态的近红外照相机和多目标分光计,然而,大修仍掩盖不住它的老态,因为"哈勃"从上太空起就处于"带病坚持工作"状态。

11、凯克系列望远镜

凯克望远镜位于夏威夷莫纳克亚山,口径为10米。由于当今技术不可能实现单片望远镜镜面口径超过8.4米,因此凯克望远镜的镜面由36块六边形分片组合而成。凯内望远镜巨大的镜面使它使用起来非同一般,不只是因为它的大尺寸,还因为它是由36个直径为1.8米的六边形小镜片组成的。凯克望远镜开创了基于地面的望远镜的新时代。它的规模是美国加利富尼亚州帕落马山上的海耳望远镜的两倍,后者在前几十年内是世界上最大的望远镜。有人曾认为制造如此之大的望远镜是不可能的,但新科学技术把不可能变为了现实。

12、斯隆2.5米望远镜

"斯隆数字天空勘测计划"的2.5米望远镜位于美国新墨西哥州阿柏角天文台。该望远镜拥有一个相当复杂的数字相机,望远镜内部是30个电荷耦合器件(CCD)探测器。斯隆望远镜使用口径为2.5米的宽视场望远镜,测光系统配以分别位于u、g、r、i、z波段的五个滤镜对天体进行拍摄。这些照片经过处理之后生成天体的列表,包含被观测天体的各种参数,比如它们是点状的还是延展的,如果是后者,则该天体有可能是一个星系,以及它们在CCD上的亮度,这与其在不同波段的星等有关。另外,天文学家们还选出一些目标来进行光谱观测。

13、威尔金森宇宙微波各向异性探测卫星

美国宇航局于2001年7月发射了威尔金森宇宙微波各向异性探测卫星(WMAP),用来研究宇宙微波背景以及宇宙大爆炸遗留物的辐射问题。WMAP绘制了首张清晰的宇宙微波背景图,从而可以精确地测定宇宙的年龄为137亿年。WMAP的目标是找出宇宙微波背景辐射的温度之间的微小差异,以帮助测试有关宇宙产生的各种理论。它是COBE的继承者,是中级探索者卫星系列之一。WMAP以宇宙背景辐射的先躯研究者大卫-威尔金森命名。

14、雨燕观测卫星

"雨燕"(Swift)观测卫星发射于2004年,主要是用来研究伽玛暴现象。"雨燕"可在短短的一分钟内自动观测到伽玛暴现象。到目前为止,它已经发现了数百次伽玛暴现象。"雨燕"卫星实际上是一颗专门用于确定伽马射线暴起源、探索早期宇宙的国际多波段天文台。它主要由三部分组成,分别从伽马射线、X射线、紫外线和光波四个方面研究伽马射线暴和它的耀斑。在多年的运行中,"雨燕"卫星先后共10次捕捉到以极快角速度运行的伽马射线暴,其中,最短的伽马射线暴只持续了50毫秒。"雨燕"卫星可以检测到120亿光年以外单独的恒星参数。

北京时间2008年10月13日消息,美国MSNBC网站公布了至2008年伟大的八具太空望远镜,这些近20年里先后进入太空的望远镜好比"太空之眼",帮助人类对宇宙有了更清晰的认识。以下就是这八具太空望远镜。

15.开普勒太空望远镜

开普勒太空望远镜(Kepler Mission)是美国国家航空航天局设计来发现环绕着其他恒星之类地行星的太空望远镜。使用NASA发展的太空光度计,预计将花3.5年的时间,在绕行太阳的轨道上,观测10万颗恒星的光度,检测是否有行星凌星的现象(以凌日的方法检测行星)。为了尊崇德国天文学家约翰内斯·开普勒,这个任务被称为开普勒太空望远镜。开普勒是NASA低成本的发现计划聚焦在科学上的任务。NASA的艾美斯研究中心是这个任务的主管机关,提供主要的研究人员并负责地面系统的开发、任务的执行和科学资料的分析。

在经过数个月的努力后,美国航天局2013年8月15日宣布放弃修复"开普勒"太空望远镜。"开普勒"由此结束搜寻太阳系外类地行星的主要任务,但它仍可能被用于其他科研工作。

1、哈勃太空望远镜

哈勃太空望远镜

发射时间:1990年

哈勃望远镜于1990年发射升空。20年来这部功勋卓著的望远镜重新改变了我们对宇宙的认识,向公众奉献了大批精彩绝伦的太空靓照。然而哈勃望远镜遭受了硬件失灵的故障,令其无法与地面实现通讯。但美宇航局正在制定一个复苏"大天文台"的计划,令"哈勃"望远镜至少服役到2013年。

2、康普顿伽马射线太空望远镜

发射时间:1991年

主要功能:寻找高能伽马射线

宇宙中一些最狂暴的事件是肉眼所看不到的。它们发生在一种称为伽马射线的光谱环境下。伽马射线是电磁光谱中能量最大的光子。康普顿伽马射线太空望远镜重达17吨,于1991年经由"亚特兰蒂斯"号航天飞机发射升空,用以观测宇宙中的高能射线。康普顿携带的先进仪器向世人揭示了高能伽马射线爆发的分布情况,使科学家绘制出诸如上图这样的精彩地图,该图显示集中于银道面(galactic plane)沿线的伽马射线爆发。2000年,在陀螺仪发生故障后,康普顿被安全地脱离了轨道。

3、钱德拉X射线太空望远镜

发射时间:1999年

主要功能:观测黑洞和超新星

长期以来,科幻作家就喜欢给"超人"等虚构的超级大英雄赋予X射线般的视力,这种超能力可以使他们看清楚普通人看不到的东西。在钱德拉X射线太空望远镜1999年发射后,现实世界的天文学便具有了这种超能力。钱德拉望远镜用以观测黑洞和以高能光形式存在的超新星等物体。它拍摄的具有340年历史的超新星残骸"仙后座A"向天文学家揭示了这种爆发的恒星可能是宇宙射线的重要来源。宇宙射线是不断轰击地球的高能粒子。

4、XMM-牛顿X射线太空望远镜

发射时间:1999年

主要功能:不间断观测深空

1999年12月,多镜片X射线观测卫星(现称XMM-牛顿)发射升空,欧洲天文学家从此拥有了他们自己的X射线观测台。这颗卫星装备了三部X射线望远镜,因其奇异的望远镜飞行轨道而著称,这种飞行轨道可令其长时间、不间断观测深空。XMM-牛顿让欧洲天文学界获得了诸多突破,如观测到迄今在遥远宇宙看到的最大星系团。这个庞大的星系团(上图右侧)证明了一种称为暗能量的神秘力量的存在。据说,暗能量加速了宇宙的膨胀速度。科学家表示,如此巨大的星系团可能是在宇宙初期形成的。

5、威尔金森微波各向异性探测器

发射时间:2001年

主要功能:探测早期宇宙结构

大爆炸发生后约38万年,宇宙释放了大量辐射热,这种辐射热称为宇宙微波背景辐射。按照天文学理论,宇宙起源于大爆炸。美宇航局在1992年发射了一艘航天器,对宇宙微波背景辐射的微小变化进行探测。威尔金森微波各向异性探测器发射于2001年,多年来一直在研究宇宙微波背景辐射更为细微的变化,令科学家对大爆炸后宇宙状况有初步了解。如上图所示,美宇航局在2003年公布了一幅根据威尔金森微波各向异性探测器数据绘制的早期宇宙地图。这些数据证实宇宙已拥有137亿年历史。

6、斯皮策太空望远镜

斯皮策太空望远镜

发射时间:2003年

主要功能:穿透星际气体和尘埃

不知你是否有过爬到山顶,结果只看到烟雾缭绕景象的经历。密不透风的星际气体和尘埃给试图了解遥远恒星和星系的天文学家造成了类似问题。发射于2003年的斯皮策太空望远镜(右图)通过收集红外光,为天文学家们解决了这个难题。红外光是与某个热量有关的电磁辐射的无形模式,这种热量是气云所不能阻挡的。通过斯皮策太空望远镜携带的摄像机,天文学家对星系、新形成的行星系及形成恒星的区域(如左侧的W5区域)进行了前所未有的勘测。

7、费米伽马射线太空望远镜

发射时间:2008年

主要功能:研究黑洞,揭开暗物质神秘面纱

黑洞被称为太空中的旋涡,将一切东西吸引在其周围。但是,当黑洞吞噬恒星时,它们还会以近乎光速的速度向外喷涌释放伽马射线的气体。为何会发生这种情况?2008年7月发射的费米伽马射线太空望远镜可能会揭开这个谜底,这部望远镜的目标是研究高能辐射物,另外还有可能揭开暗物质的神秘面纱,有助于进一步了解宇宙中最极端环境中我们闻所未闻的物质。暗物质是伽马射线爆发的来源。

8、詹姆斯·韦伯太空望远镜

詹姆斯·韦伯太空望远镜

发射时间:2013年

主要功能:寻找宇宙最早形成的恒星和星系

詹姆斯·韦伯太空望远镜定于2013年发射,将利用其7倍于哈勃太空望远镜的聚光能力对太空展开探索。詹姆斯韦伯太空望远镜被看作是哈勃的"接班人",庞大的聚光能力将可能令其观测到宇宙最早形成的恒星和星系。詹姆斯·韦伯望远镜的核心部分是18面六边形镜子,它们将统一行动,用以聚焦遥远、年轻宇宙中的物体。最新研究发现可能会提供从恒星、星系、行星形成到太阳系演变等一切事情的线索。

望远镜的大小,主要是用望远镜的口径来衡量的。为了对天体作更仔细的研究和观测,为了发现更暗弱的天体,多年来人们一直在增大望远镜的口径上下功夫。但是,对不同的望远镜在口径上有不同的要求。现在世界上最大的反射望远镜,是1975年苏联建成的一台6米望远镜。它超过了30年来一直称为"世界之最"的美国帕洛马山天文台的5米反射望远镜。它的转动部分总重达800吨,也比美国的重200吨。1978年,美国一台组合后口径相当于4.5米的多镜面望远镜试运转。这台望远镜由6个相同的、口径各为1.8米的卡塞格林望远镜组成。6个望远镜绕中心轴排成六角形,六束会聚光各经一块平面镜射向一个六面光束合成器,再把六束光聚在一个共同焦点上,多镜面望远镜的优点是:口径大,镜筒短,占地小,造价低。目前口径最大的光学望远镜是10米口径的凯克望远镜

现在世界上最大的折射望远镜,是在德国陶登堡天文台安装的施密特望远镜,改正口径1.35米,主镜口径2米。德国这台折射镜也超过了美国最大的施米特望远镜。美国在望远镜上的两个"世界之最"被人相继夺走了。

1957年10月11日,世界上最大的无线电望远镜在英国约德雷尔河岸建成。它比原计划提前完成,用来跟踪前一星期发射的第一颗苏联卫星。

世界上最早的望远镜是1609年意大利科学家伽利略制造出来的。因此,又称伽利略望远镜。这是一台折射望远镜。他用一块凸透镜作物镜,一块凹镜作目镜,因此观测到的是正像。伽利略在谈到这架世界上第一台望远镜时说:"多谢有了望远镜,我们已经能够使天体离我们比离亚里斯多德近三四十倍,因此能够辨别出天体上许多事情来,都是亚里士多德所没有看见的;别的不谈,单是这些太阳系黑子就是他绝对看不到的。所以我们要比亚里士多德更有把握对待天体和太阳。"

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来自:cenprounhuang  > 机械文明
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