牧夫天文论坛(中国最早的天文论坛,致力于天文和望远镜的科普交流平台)

 找回密码
 加入牧夫(注明天文爱好者)

QQ登录

只需一步,快速开始

蔡司光学大连望远镜
爱牧夫天文微店有新品牧夫纪录片牧夫20年历
牧夫文化衫
查看: 16031|回复: 12

看《星你》学天文,都敏俊的望远镜有多牛

[复制链接]
发表于 2014-2-15 19:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 马褂 于 2014-2-18 06:31 编辑

最近受朋友推荐,看热播韩剧《来自星星的你》。周三新出的第16集里有段关于天文的剧情。作为天文爱好者,我把它提取出来分析分析。

这段剧情是这样,千颂伊的弟弟千允才,因不满姐姐夜不归宿,气势汹汹来到叫兽家里兴师问罪,却被叫兽的天文望远镜和学识所震撼,折服在其气场之下。

先来看剧照回顾:
允才看到了叫兽的望远镜:
004s.jpg
注意看镜口的镜片,黑魆魆的

005s.jpg
注意:允才问的这句话:这能观测多远
朋友们,要记好:这句话虽然听起来很顺理成章,但是却是一句外行话。
与此类似的还有一句:“这能放大多少倍?”
以后想跟人打听望远镜,这两句都不要问,一问,就暴露出自己是外行(具体后文有解释)。

006s.jpg
果然,叫兽无语了,可能是觉得这个问题一两句话纠正不过来,翻着白眼随口回答:能看到木星和土星。

007s.jpg
一转身,看到那边还有一台望远镜,赶紧扑了过去。

008s.jpg
这回叫兽不再给他机会提傻问题了,抢先一步介绍:极限星等13.28,聚光力816倍

009s.jpg
这个参数的望远镜用来看仙女星云好像有点大材小用,不过可能是它的名气大。如果换成说NGC2237星云之类的,不但观众不容易理解,估计允才更要加二弄勿清爽哉!

010s.jpg
我觉得允才肯定搞不清是啥意思,但总之被震撼到,已经眼冒红心地改口叫大哥了

012s.jpg
叫兽投其所好,加送了几张照片给这未来小舅子,是在智利阿卡塔马沙漠拍的。允才可能连叫姐夫的心都有了。
(以上剧照来自于爱奇艺网站所播放的《星你》高清视频截屏)

这里面有些细节,电视里三言两语讲不清,我来为大家做介绍。牵涉到的问题有这么几个:
1、怎么衡量一台望远镜?
2、望远镜都有哪些种类?
3、我们用望远镜来看什么?

【1、买望远镜,首要指标是“分辨率”】
分辨率,又称解像力,指的是当两个天体,在望远镜中刚刚能被分辨出来时,它们之间的夹角是多大。

比如看月球,观看效果如果是这样,观众肯定不满意,他们希望看到的是环形山月海等细节。注意看左边沿区域,其实有点儿环形山的结构了,但是分辨率不够高,只能看出一个个扁圆圈。
orion01.JPG

这张厉害了,连美国人当年插的旗子都能看见!你说它看得更远了吗?没有,看的还是月球表面。只是其分辨率足以把旗子上的星星都分辨出来。(其实这是搞笑的,哈勃望远镜要看到这样都费劲)
orion02.JPG

有人可能存在疑问:这不就是放大倍数吗?
望远镜的放大倍数是用物镜的焦距除以目镜的焦距算出来,如果物镜的分辨率不够,换上再强的目镜,放大后的图像也是糊的。就像上面那张图,拿到电脑上单纯地放大,最后将是一团马赛克。而不会像下面这样(当然也是恶搞的):
orion03.JPG
(以上图片来自于日本Orion望远镜的创意海报)

要说看到东西的远近,这个比不出性能,拿人眼来说,人的肉眼能看到月亮,所看的距离就是38万公里;能看到太阳,所看的距离就是1.5亿公里。在中学有篇语文课文《宇宙里有些什么》,其中提到:
……我们肉眼能看到仙女座里的一个恒星系。每当初冬晚上八九点钟的时候,差不多在天空正中有一个纺锤形的小光斑,就是这个恒星系。它距离我们那样远,光线从它那里到地球上得走二百二十万年。……
说明人的肉眼至少能都看到220万光年远的东西。——人的肉眼都能看到的东西,还要叫兽那台聚光能力816.32倍的反射镜做嘛用?

答案就是分辨率

人眼看到的只是一团模糊的小光斑,而用了高分辨率的望远镜将有可能拍到这样的照片:
M31.JPG
(图片来自网络)

再看看人类所制造的超级神眼——用哈勃太空望远镜甚至能看到仙女星云内部产生的恒星:
M31_hst.JPG
(图片来自网络)

一般而言望远镜的口径越大,也就是作为主镜的物镜,直径越大,分辨率就越高。计算方法是用常数140除以望远镜主镜的直径(毫米)

比如一个望远镜的主镜片直径是200毫米,分辨率就是140/200=0.7秒(这个秒是角度单位,不是时间单位,为角度1度的3600分之一)

用这样口径的望远镜去看1公里之外的景物,距离大于3.4毫米的两个东西能被分辨出来,小于3.4毫米的东西会糊成一团
去看月亮,距离是38万公里,能分辨出相距大于1.3公里的两个东西。
去看仙女星云,距离220万光年,能分辨出相距大于7.35光年的东西。相比之下像太阳这样和最近的恒星南门二距离是4.2光年的,就分辨不出是两个星体了。

再次强调:用望远镜看东西,别问能看多远,多远都能看,关键是问能看得多清楚。

口径增大的另一个作用就是增加了聚光能力。人眼的瞳孔是7毫米左右,望远镜的口径越大,比瞳孔的聚光能力就越强。相当于给人配了个大口径瞳孔,计算方法是口径的毫米数除以7,然后因为面积和直径的是平方关系,所以对之求平方,就得到聚光能力。

叫兽的那台反射镜的聚光能力是816.32,可以据此算法反推出其口径:求816的平方根,再乘以7mm,约得200毫米,也就是8英寸口径左右。(说起来也奇怪,望远镜的标称值,习惯是用英寸标口径,但却用毫米标焦距,这么混搭着)

极限星等是所能看到最暗的星星,聚光能力为816倍,说明它能看到比人眼所能看到的极限6等星还暗816倍的星星。

星等的计算:Log(813)/Log(2.512)=7.28,再加上人眼极限的6等星,刚好等于13.28等。

叫兽的装备还是挺给力的,数据也不是信口瞎编,都是很专业的数据!

【2、望远镜的种类】
按大类分,望远镜有折射式、反射式、折反式这样三种。
折射式望远镜是伽利略老师发明的,1609年秋,他将自己发明的折射式望远镜首次用于天文观测,从此彻底改变人类对宇宙的认知。(叫兽也是1609年来到地球的,不知道两者之间有没有什么联系)

折射望远镜的工作原理,是凸透镜对光线进行折射而汇聚成像。折射容易产生色散的问题,天体射来的光线中含有红光和紫光,折射率不同,最后产生的像,一侧有一道红边,另一侧有一道蓝边。这就没法进行精细观测。

高级的折射望远镜会用萤石等折射率低的材质来做镜片,以及用3片或更多镜片设计成3种或四种色光会聚到同一点,以降低色散,术语叫做复消色差(APO)或者超消色差(Super-APO)。还需要镜片镀膜技术,在镜片上镀几层增透膜,尽量全面地收集光线。这个做得好的效果就是看主镜上的反光亮度很低,黑魆魆的。

(tips:现在市场上经常有看到卖望远镜,镜片看上去红光或者金光闪耀超炫酷毙。这被称为“大红膜”,是很低档的镀膜技术。我还曾经遇到两个人,从路边看起来是辆军车上下来,拿着个望远镜说这是从部队里顺出来的便宜卖了要不要。我瞄了一眼看是大红膜,呵呵一声就走了。)

折射镜需要高级玻璃加工技术,所以成本很高,加上玻璃片做大了也很沉,使用不方便。后来大名鼎鼎的艾萨克·牛顿爵爷又发明了一种望远镜,利用一块金属凹面镜反射光线来聚焦成像,这不但不要昂贵的玻璃片,还没有折射时产生的色散问题。这就是反射式望远镜,由于是牛顿发明的,所以又称为牛反。

反射式望远镜也有造成图像不清的彗差等其他问题,但比起折射镜来说,同样价钱的成本,反射镜的口径能大好多。根据前面的介绍,口径越大分辨率越强、聚光能力也越强,所以反射镜更受欢迎。

【3、观测行星与观测深空天体】
天文观测的大多数情况还是晚上出去看星星。主要有两类目标:
一类是太阳系内的行星以及卫星等,这个适合用折射望远镜看,就像叫兽那样:折射望远镜用来看木星和土星。
另一类是看太阳系之外的,星团、星云等,就是观测所谓的“深空天体”(Deep skyobject,DSO),绝大多数都是肉眼不可见的,需要大口径牛反的超强聚光能力才能看到——也如叫兽在剧中所说的。

这同时给不少正打算开始天文之旅的朋友带来一个建议:你们不用着急一开始就考虑买望远镜。
1、一般的天文主题照片,是色彩斑斓、超拽酷炫,但这不是给眼睛配上望远镜就能看到的,需要用相机长时间曝光及加上其他技巧才能拍出来。贸然投入可能只会带来森森的失望。

2、要买望远镜也得搞清自己的观测目标,如果打算以观测行星为主,那么考虑买折射镜或折反镜;如果考虑以观测深空为主,考虑买反射镜。当然如果有钱,也可以各买一台,就像叫兽这样,没准能换来妹纸家属的投诚。

3、天文望远镜是这样的:一分钱一分货;一毛钱两分货;一块钱三分货。买个几百的入门也就是个玩具顶多看看环形山,上千上万的又很沉重,有可能懒得搬出去就老是搁在床底下睡觉。其实不用望远镜,也能立刻参与天文观测,广袤的夜空还是有很多肉眼目标的。如月亮的圆缺变化、五星的聚散离合、流星雨、银河、日月食、极光等等;另外现在还有不少人造天体,ISS国际空间站、铱星闪光等,也是不错的观测目标。至少,你还可以认认星座。

【4、阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜】
最后,略谈一谈叫兽提到的这个阿卡塔马沙漠。据网上搜集的资料:
它位于南美洲西侧,智利境内。这儿可算是世界上最干旱的地方,据记录是十几年的降水才几毫米。美国在搞火星登陆前到它这儿来模拟练习。

这么干旱的地方,空气中没什么水汽,正好是天文学家和天文爱好者打着灯笼也难找的地方。在《悦游(Condé NastTraveler)》杂志的官网上列出的5个毕生值得一看的自然夜空现象中,智利(Chile)的阿卡塔马沙漠(AtacamaDesert)的夜空被认为是世界上最迷人的景象。

这里有37个天文中心,其中18个用于科学观测,19个为游客和天文爱好者开设。其中最著名的当数从2002年开始,北美、欧洲、亚洲一些国家,斥资13亿美元,在这儿搞了个国际合作的天文项目,名为阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波天线阵(ALMA),建起66座高精度射电望远镜的组成一个望远镜阵。——通俗地理解为相当于建造一台望远镜,口径为这66台射电望远镜之和,其分辨率将超过哈勃望远镜的10倍。
(此段经网友@Arus_战巡指正:射电望远镜的分辨率不是阵列中所有望远镜之和,而是按整个阵列的最大长宽来算,如果你把两台射电望远镜放在地球两端,且其连接到控制中心的线路等长,那么这货的分辨率就跟一台与地球直径一样大的射电望远镜相同)

这个项目已于13年3月份建成,它可以帮助天文学家捕捉到宇宙中更加寒冷的天体(分子气体、星尘、大爆炸辐射等),提供正在形成当中的星系、恒星或者行星的图像,以及或许能帮助人类找寻宇宙其它星球上可能存在的生命。
alma.jpg
001O0G7lgy6GA8HKZE8ec&690.jpg
(图片来自网络)

=====================================
最后转发几张深空天体的照片,就是前面提过的NGC2237星云,因其外形状如玫瑰,故又名玫瑰星云,值此情人节元宵节之际,祝朋友们转发此玫瑰得幸运:)
001O0G7lgy6GA8TcLkNd5&690.jpg
001O0G7lgy6GA8LZYsTf7&690.jpg
001O0G7lgy6GA8M50Uu86&690.jpg
(图片来自网络)

===================================
后记:
新年开始,我弄了个微信号写一些帖子发给朋友们介绍天文的入门。
刚才被解老大批评,说即使写给入门者看的也需要严谨求实,必须贴到牧夫来经受达人们的检验;同时也给来牧夫的新手提供一些轻松的阅读。
很感谢解老大的支持,于是赶紧把最近写的几篇转贴过来,请大家多多指点,谢谢!


发表于 2014-2-15 19:47 | 显示全部楼层
米德的产品?

点评

啥品牌我就看不出来了,哈哈 其实本来觉得他说看木星土星M31,想吐槽来着。后来觉得还是借机讲讲分辨率的事儿,就写了这么一篇。  详情 回复 发表于 2014-2-15 19:56
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2014-2-15 19:56 | 显示全部楼层

啥品牌我就看不出来了,哈哈
其实本来觉得他说看木星土星M31,想吐槽来着。后来觉得还是借机讲讲分辨率的事儿,就写了这么一篇。


回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2014-2-15 20:04 | 显示全部楼层
哈哈,LX80都出现在镜头里了。

点评

前辈,你说的是?  详情 回复 发表于 2014-2-15 20:24
慧目如炬呀!  详情 回复 发表于 2014-2-15 20:07
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2014-2-15 20:07 | 显示全部楼层
天狼星666 发表于 2014-2-15 20:04
哈哈,LX80都出现在镜头里了。

慧目如炬呀!

点评

多谢抬爱哦  详情 回复 发表于 2014-2-15 20:10
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2014-2-15 20:10 | 显示全部楼层

多谢抬爱哦
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2014-2-15 20:14 | 显示全部楼层
精彩文章,顶!
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2014-2-15 20:24 | 显示全部楼层
深入浅出,好文章,科普贴
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2014-2-15 20:24 | 显示全部楼层
天狼星666 发表于 2014-2-15 20:04
哈哈,LX80都出现在镜头里了。

前辈,你说的是?

点评

LX80,米德产品,赤道仪经纬仪两用,可搭载两种不同光学型式的镜筒,第一张图便是。  详情 回复 发表于 2014-2-15 20:31
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2014-2-15 20:31 | 显示全部楼层

LX80,米德产品,赤道仪经纬仪两用,可搭载两种不同光学型式的镜筒,第一张图便是。

点评

多谢前辈指点,哈哈,正在看这个连续剧呢,还不错。  详情 回复 发表于 2014-2-15 20:32
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2014-2-15 20:32 | 显示全部楼层
天狼星666 发表于 2014-2-15 20:31
LX80,米德产品,赤道仪经纬仪两用,可搭载两种不同光学型式的镜筒,第一张图便是。
...

多谢前辈指点,哈哈,正在看这个连续剧呢,还不错。
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2014-2-20 20:46 | 显示全部楼层
版主的应景科普文很有水平啊。
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2018-11-1 11:38 | 显示全部楼层
厉害厉害,很务实很贴心的一篇!赞
回复 支持 反对

使用道具 举报

本版积分规则

QQ|论坛广告版面招租|简版|手机版|爱牧夫天文淘宝店|牧夫天文论坛 ( 辽ICP备18003274号 本站官方联系电话:+86-411-8424-1208,186-零零贰贰七七九九,联系QQ:224-27993 )

GMT+8, 2019-6-20 10:52 , Processed in 0.150387 second(s), 35 queries .

Powered by Discuz! X3.4

© 2001-2017 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表