天文望遠鏡

健康知識 9547 674 2016-10-08

天文望遠鏡(Astronomical Telescope)是觀測天體的重要工具,可以毫不夸張地說,沒有望遠鏡的誕生和發展,就沒有現代天文學。隨著望遠鏡在各方面性能的改進和提高,天文學也正經歷著巨大的飛躍,迅速推進著人類對宇宙的認識。

基本信息

  • 中文名稱

    天文望遠鏡

  • 外文名稱

    Astronomical Telescope

  • 用途

    觀測天體的重要工具

  • 構成

    由主鏡、尋星鏡構成

  • 優勢

    可見區有良好的透射

  • 集光能力

    超強

目錄
1基本簡介
2種類介紹
3​結構
4注意事項

基本簡介

望遠鏡,通過光學成像的方法使人看到遠處的物體,并且顯得大而近的一種儀器。望遠距離、放大倍率、清析度為望遠鏡重要因素。

種類介紹

1.伽利略式望遠鏡

1609年,伽利略制作了一架口徑4.2厘米,長約12厘米的望遠鏡。他是用平凸透鏡作為物鏡,凹透鏡作為目鏡,這種光學系統稱為伽利略式望遠鏡。伽利略用這架望遠鏡指向天空,得到了一系列的重要發現,天文學從此進入了望遠鏡時代。

2.開普勒式望遠鏡

1611年,德國天文學家開普勒用兩片雙凸透鏡分別作為物鏡和目鏡,使放大倍數有了明顯的提高,以后人們將這種光學系統稱為開普勒式望遠鏡。現在人們用的折射式望遠鏡還是這兩種形式,天文望遠鏡是采用開普勒式。

3.施密特式折反射望遠鏡

折反射式望遠鏡最早出現于1814年。1931年,德國光學家施密特用一塊別具一格的接近于平行板的非球面薄透鏡作為改正鏡,與球面反射鏡配合,制成了可以消除球差和軸外象差的施密特式折反射望遠鏡,這種望遠鏡光力強、視場大、象差小,適合于拍攝大面積的天區照片,尤其是對暗弱星云的拍照效果非常突出。施密特望遠鏡已經成了天文觀測的重要工具。

4.馬克蘇托夫式

1940年馬克蘇托夫用一個彎月形狀透鏡作為改正透鏡,制造出另一種類型的折反射望遠鏡,它的兩個表面是兩個曲率不同的球面,相差不大,但曲率和厚度都很大。它的所有表面均為球面,比施密特式望遠鏡的改正板容易磨制,鏡筒也比較短,但視場比施密特式望遠鏡小,對玻璃的要求也高一些。

由于折反射式望遠鏡能兼顧折射和反射兩種望遠鏡的優點,非常適合業余的天文觀測和天文攝影,并且得到了廣大天文愛好者的喜愛。

5.歐洲甚大望遠鏡

歐洲南方天文臺自1986年開始研制由4臺8米口徑望遠鏡組成一臺等效口徑為16米的光學望遠鏡(VLT)。這4臺8米望遠鏡排列在一條直線上,它們均為RC光學系統,焦比是F/2,采用地平裝置,主鏡采用主動光學系統支撐,指向精度為1″,跟蹤精度為0.05″,鏡筒重量為100噸,叉臂重量不到120噸。這4臺望遠鏡可以組成一個干涉陣,做兩兩干涉觀測,也可以單獨使用每一臺望遠鏡。

6.雙子望遠鏡

雙子望遠鏡(GEMINI)是以美國為主的一項國際設備(其中,美國占50%,英國占25%,加拿大占15%,智利占5%,阿根廷占2.5%,巴西占2.5%),由美國大學天文聯盟(AURA)負責實施。它由兩個8米望遠鏡組成,一個放在北半球,一個放在南半球,以進行全天系統觀測。其主鏡采用主動光學控制,副鏡作傾斜鏡快速改正,還將通過自適應光學系統使紅外區接近衍射極限。

7.日本昴星團望遠鏡

這是一臺8米口徑的光學/紅外望遠鏡(SUBARU)。它有三個特點:一是鏡面薄,通過主動光學和自適應光學獲得較高的成象質量;二是可實現0.1″的高精度跟蹤;三是采用圓柱形觀測室,自動控制通風和空氣過濾器,使熱湍流的排除達到最佳條件。此望遠鏡采用Serrurier桁架,可使主鏡框與副鏡框在移動中保持平行。大天區多目標光纖光譜望遠鏡LAMOST(郭守敬) 這是中國已建成的一架有效通光口徑為4米、焦距為20米、視場達20平方度的中星儀式的反射施密特望遠鏡。

它的技術特色是:

1.把主動光學技術應用在反射施密特系統,在跟蹤天體運動中作實時球差改正,實現大口徑和大視場兼備的功能。

2.球面主鏡和反射鏡均采用拼接技術。

3.多目標光纖(可達4000根,一般望遠鏡只有600根)的光譜技術將是一個重要突破。

LAMOST把普測的星系極限星等推到20.5m,比SDSS計劃高2等左右,實現107個星系的光譜普測,把觀測目標的數量提高1個量級

8.射電望遠鏡

1932年央斯基(Jansky.K.G)用無線電天線探測到來自銀河系中心(人馬座方向)的射電輻射,這標志著人類打開了在傳統光學波段之外進行觀測的第一個窗口。

第二次世界大戰結束后,射電天文學脫穎而出,射電望遠鏡為射電天文學的發展起了關鍵的作用,比如:六十年代天文學的四大發現,類星體,脈沖星,星際分子和宇宙微波背景輻射,都是用射電望遠鏡觀測得到的。射電望遠鏡的每一次長足的進步都會毫無例外地為射電天文學的發展樹立一個里程碑。

英國曼徹斯特大學于1946年建造了直徑為66.5米的固定式拋物面射電望遠鏡,1955年又建成了當時世界上最大的可轉動拋物面射電望遠鏡;六十年代,美國在波多黎各阿雷西博鎮建造了直徑達305米的拋物面射電望遠鏡,它是順著山坡固定在地表面上的,不能轉動,這是世界上最大的單孔徑射電望遠鏡。

1962年,Ryle發明了綜合孔徑射電望遠鏡,他也因此獲得了1974年諾貝爾物理學獎。綜合孔徑射電望遠鏡實現了由多個較小天線結構獲得相當于大口徑單天線所能取得的效果。

1967年Broten等人第一次記錄到了VLBI干涉條紋。

七十年代,聯邦德國在玻恩附近建造了100米直徑的全向轉動拋物面射電望遠鏡,這是世界上最大的可轉動單天線射電望遠鏡。

八十年代以來,歐洲的VLBI網(EVN),美國的VLBA陣,日本的空間VLBI(VSOP)相繼投入使用,這是新一代射電望遠鏡的代表,它們在靈敏度、分辨率和觀測波段上都大大超過了以往的望遠鏡。

中國科學院上海天文臺和烏魯木齊天文站的兩架25米射電望遠鏡作為正式成員參加了美國的地球自轉連續觀測計劃(CORE)和歐洲的甚長基線干涉網(EVN),這兩個計劃分別用于地球自轉和高精度天體測量研究(CORE)和天體物理研究(EVN)。這種由各國射電望遠鏡聯合進行長基線干涉觀測的方式,起到了任何一個國家單獨使用大望遠鏡都不能達到的效果。

9.哈勃空間望遠鏡

哈勃空間望遠鏡(HST),這是由美國宇航局主持建造的四座巨型空間天文臺中的第一座,也是所有天文觀測項目中規模最大、投資最多、最受到公眾注目的一項。它籌建于1978年,設計歷時7年,1989年完成,并于1990年4月25日由航天飛機運載升空,耗資30億美元。但是由于人為原因造成的主鏡光學系統的球差,不得不在1993年12月2日進行了規模浩大的修復工作。成功的修復使HST性能達到甚至超過了原先設計的目標,觀測結果表明,它的分辨率比地面的大型望遠鏡高出幾十倍。

1997年的維修中,為HST安裝了第二代儀器:有空間望遠鏡成象光譜儀、近紅外照相機和多目標攝譜儀,把HST的觀測范圍擴展到了近紅外并提高了紫外光譜上的效率。

1999年12月的維修為HST更換了陀螺儀和新的計算機,并安裝了第三代儀器――高級普查攝像儀,這將提高HST在紫外-光學-近紅外的靈敏度和成圖的性能。

HST對國際天文學界的發展有非常重要的影響。

10.空間天文望遠鏡

下一代大型空間望遠鏡(NGST)和空間干涉測量飛行任務(SIM)是NASA起源計劃的關鍵項目,用于探索在宇宙最早期形成的第一批星系和星團。其中,NGST是大孔徑被動制冷望遠鏡,口徑在4~8米之間,是HST和SIRTF(紅外空間望遠鏡)的后續項目。它強大的觀測能力特別體現在光學、近紅外和中紅外的大視場、衍射限成圖方面。將運行于近地軌道的SIM采用邁克爾干涉方案,提供毫角秒級精度的恒星的精密絕對定位測量,同時由于具有綜合成圖能力,能產生高分辨率的圖象,所以可以用于實現搜索其它行星等科學目的。

​結構

主鏡筒

主鏡筒是觀測星星的主要部件。

尋星鏡

主鏡筒通常都以數十倍以上的倍率觀測星體。在找星星時,如果使用數十倍來找, 因為視野小,上海天文臺要用主鏡筒將星星找出來, 可沒那麼簡單,因此我們就使用一支只有放大數倍的小望遠鏡, 利用它具有較大視野的功能,先將要觀測的星星位置找出來, 如此就可以在主鏡筒,以中低倍率直接觀測到該星星。

目鏡

如果一部天文望遠鏡缺少了目鏡, 就沒有辦法看星星。目鏡的功用在于

天文望遠鏡構造天文望遠鏡構造

天文望遠鏡天文望遠鏡

放大之用。通常一部望遠鏡都要配備低,中和高倍率奇觀三種目鏡。

赤道儀赤道儀是一種可以跟蹤星星, 長時間觀測星星的裝置。赤道儀有許多種形式,我們經常看到的是德國式的赤道儀.赤道儀分成赤經軸和赤緯軸, 其中重要的是赤經軸。在使用上,必須先將赤經軸軸心對準天球北極點, 當找到星星之后,開啟追蹤馬達, 鎖住離合器,即可追蹤星星。為了方便赤經軸對準北極星,北京天文館在赤經軸中心裝置了一支小望遠鏡,叫做極軸望遠鏡。在赤經和赤緯軸上, 有大和小微調,它們的功用是在於找輔助找星星之用。

經緯臺

經緯臺馬達可以驅動赤經軸,尋找并以跟地球自轉相同的角速度逆向轉動,跟蹤星星, 將星體長時間保持在視野中觀測。此外,也可以利用較快的速度尋找欲觀測的星星,以及增減速上海氣象來做天文攝影的功能。赤緯追蹤馬達的功用是當觀測中的星體偏離視野中心,尋找星體和天文攝影時, 做調整及修正之用。一般赤道儀應有赤經馬達,若需要長時間的攝天文影, 就同時需要赤經和赤緯馬達。

三腳架臺和腳架

三腳架臺是承接赤道儀和鏡筒,以連接腳架用的, 腳架是承載望遠鏡和赤道儀,并且做為一種使用的支柱。小型赤道冰河時代3儀通常使用三腳架, 較重的赤道儀,則為單柱腳。

赤道儀控制盒和電源

赤道儀要能運轉, 就必須要使用電源,驅動追蹤馬達工作。一般可攜帶型式的赤梅雨歌道儀, 都要購置乾電池或蓄電池,適合野外山區的使用。赤道儀的控制盒設計有許多種功能, 如此才能觀測星體,尋找星體和從事天文攝影等的需求。

注意事項

1.絕對不能直接用望遠鏡觀看太陽,觀看太陽必須通過投影法或有專門濾光措施,否則會燒壞視網膜,而且會對主鏡造成一定損害。

2.不要把望遠鏡當做玩具,望遠鏡是精密光學儀器,要細心使用和維護

3.不要認為用望遠鏡什么都能看到,通過望遠鏡確實能觀看到肉眼不能分辨的天體和天體上的細節,但觀看效果越好,價格也越高,沒有十全十美的望遠鏡,選擇適合自己的最重要;

4.對于每一臺望遠鏡,都有它合適的放大倍數。超過這個倍數并不能增強分辨能力,反而會使物體變得很暗,難以看清。60mm~80mm口徑的望遠鏡,合適的放大倍數應小于100倍,200倍的放大倍率幾乎什么都看不到。

5.如果無法在夜空中識別五個以上的星座,就不要著急使用望遠鏡,因為無法尋找可觀測的星星,就只能看月亮;

6.天文望遠鏡通常也可以觀看風景或動植物,可以很容易得到比雙筒望遠鏡更高的放大倍率。不過使用倍率應在100倍以下,20-50倍最合適。