科学网—盘点五大功能最强望远镜:斯皮策穿透宇宙尘埃观测

一个望远镜,

17世纪初的一天,荷兰密特尔堡镇一家眼镜店的主人科比斯赫,他为检查磨制出来的透镜质量,把一块凸透镜和一块凹镜排成一条线,通过透镜看过去,
发现远处的教堂的塔好象变大而且拉近了,于是在无意中发现了望远镜原理。1608年他为自己制作的望远镜申请专利,并遵从当局的要求,造了一个双筒望远镜。据说密特尔堡镇好几十个眼镜匠都声称发明了望远镜,不过一般都认为利比赫是望远镜的发明者。
(现代双筒望远镜结构示意图。图中红线表示景物光线经望远镜传入人眼的过程)
望远镜发明的消息很快在欧洲各国流传开了,意大利科学家伽利略得知这个消息之后,就自制了一个。第一架望远镜只能把物体放大3倍。一个月之后,他制作的第二架望远镜可以放大8倍,第三架望远镜可以放大到20倍。1609年10月他作出了能放大30倍的望远镜。
伽里略用自制的望远镜观察夜空,第一次发现了月球表面高低不平,覆盖着山脉并有火山口的裂痕。此后又发现了木星的4个卫星、太阳的黑子运动,并作出了太阳在转动的结论。
几乎同时,德国的天文学家开普勒也开始研究望远镜,他在《屈光学》里提出了另一种天文望远镜,这种望远镜由两个凸透镜组成,与伽利略的望远镜不同,比伽利略望远镜视野宽阔。但开普勒没有制造他所介绍的望远镜。沙伊纳于1613年─1617年间首次制作出了这种望远镜,他还遵照开普勒的建议制造了有第三个凸透镜的望远镜,把二个凸透镜做的望远镜的倒像变成了正像。沙伊纳做了8台望远镜,一台一台地云观察太阳,无论哪一台都能看到相同形状的太阳黑子。因此,他打消了不少人认为
黑子可能是透镜上的尘埃引起的错觉,证明了黑子确实是观察到的真实存在。在观察太阳时沙伊纳装上特殊遮光玻璃,伽利略则没有加此保护装置,结果伤了眼睛,最后几乎失明。
荷兰的惠更斯为了提高望远镜的精度在1665年做了一台筒长近6米的望远镜,来探查土星的光环,后来又做了一台将近41米长的望远镜。
使用物镜和目镜的望远镜称为折射望远镜,即使加长镜筒,精密加工透镜,也不能消除色象差,1668年英国科学家反射式望远镜,斛决了色象差的问题。第一台反望远镜非常小,望远镜内的反射镜口径只有2.5厘米,但是已经能清楚地看到木星的卫星、金星的盈亏等。1672年牛顿做了一台更大的反射望远镜,送给了英国皇家学会,至今还俣存在皇家学会的图书馆里。
牛顿曾认为折色象差不可救药,后来,证明过分悲观。1733年英国人哈尔制成一台消色差折射望远镜。1758年伦敦的宝兰德也制成同样的望远镜,他采用了折光原则不同的玻璃分别制造凸透镜和凹透镜,把各自形成的有色边缘相互抵消。
但是要制造很大透镜不容易,目前世界上最大的一台折射式望远镜直径为102厘米,安装在雅弟斯天文台。
反射式望远镜存在天文观测中发展很快,1793年英国赫瑟尔制做了反射式望远镜,反射镜直径为130米,用铜锡合金制成,重达1吨。1845年英国的洛斯制造的反射望远镜,反射镜直径为1.82米。1913年在威尔逊山天文台反望远镜,直径为254米。1950年在帕洛玛山上安装了一台直径5.08米反射镜的反射式望远镜。1969年在苏联高加索北部的帕斯土霍夫山
上装设了直径为6米的反射镜,它是当时世界上最大的反射式望远镜,现在大型天文台大都使用反射式望远镜。

盘点五大功能最强望远镜:斯皮策穿透宇宙尘埃观测
联合国宣布2009年为国际天文年,而2009年也是伽利略利用天文望远镜进行观测的400周年纪念。1609年,伽利略将望远镜第一次指向天空,这个开创性的伟大发现所触发的科技变革深深地影响并改变了我们的世界观。到现在,在地面和空间中的望远镜能够对宇宙进行一天24小时不间断的全波段探测。以下是美国《大众机械》(Popular
Mechanics
)杂志盘点的世界功能最强5大天文望远镜。

望向远方,

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看到某个角落,

凯克望远镜于1993年投入运行,位于夏威夷莫纳克亚山山顶上,隶属于美国加州理工学院和加州大学。凯克望远镜事实上是双子望远镜,分别为凯克I和凯克II。每个望远镜口径为10米。凯克望远镜最早建于20世纪90年代,是当时世界上口径最大的望远镜。凯克望远镜先进的适应性光学镜头为后来的计算机驱动镜头的出现打下了基础。由于望远镜的口径不可能无限扩大,最切实可行的办法就是用一些小镜片组合成一台大口径的望远镜。凯克望远镜最关键的改革就是采用了这种系统,它的主镜片由36块口径为1.8米的六角形小镜片组成,组合后的效果相当于一架口径10米的反射望远镜。

它就是个望远镜。

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福尼亚州帕落马山上的海耳望远镜的两倍,后者在建成后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。

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哈勃太空望远镜发射于1990年,重约2.45万磅,长约13.3米,其主镜面直径约为2.4米。隶属于美国宇航局和欧洲航天局。哈勃太空望远镜服役19年来对太空中的2.5万个天体拍摄了50多万张照片。科学家根据哈勃太空望远镜的观测结果,撰写了7000多篇科学论文,这使哈勃太空望远镜成为人类制造的最高产的科学仪器之一。服役期间,哈勃还帮助测定了宇宙年龄,证实了主要星系中央都存在黑洞,发现了年轻恒星周围孕育行星的尘埃盘,提供了宇宙正加速膨胀的证据以及帮助确认了宇宙中存在暗能量。哈勃望远镜拍摄过许多著名宇宙图片,如蟹状星云、鹰状星云、哈勃深空等,因此,它已成为世界上最著名的太空望远镜。

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