为了纪念伽利略发明天文望远镜并用于进行天文观测,联合国教科文组织与国际天文学联合会共同发起确定将2009年确定为国际天文年。可以说当1609年意大利科学家伽利略发明出人类首台天文望远镜开始,人类对宇宙的认识进入了一个新纪元,天文学也从此进入到了望远镜观测时代。 (比利时发行的国际天文年纪念邮票,图片来自网络) 1608年,荷兰的眼镜商人汉斯·李波尔赛发明了望远镜的消息很快在欧洲大地传开。与绝大多数将它用于军事观察、欣赏歌剧、远洋航行不同的是,1年后,意大利科学家伽利略·伽利雷将它拿来观测星空,并根据其成像原理,制作出了世界上第一台天文望远镜,由于其通过凸透镜折射而成像,因此这类望远镜被称为折射式天文望远镜。 第一款折射式天文望远镜与现在所用的普通望远镜结构相似,位于镜筒前端的主镜是凸透镜,位于镜筒后端的是用凹透镜制作的目镜。观测者在目镜端可以观测到经过“凸-凹”组合而形成的正立像。 (伽利略式天文望远镜光学原理图) 伽利略用自制的望远镜发现银河是由无数个恒星组成的;木星周围还有四颗绕着它运行的卫星(因此木卫一、二、三、四又被称为伽利略卫星);土星拥有两颗硕大的卫星(实际是因为放大倍率不够,将土星环看成了土星的卫星);月球表面坑坑洼洼(他还绘制了第一幅月面图)……这些成就无疑开拓了人类的新认知。 (伽利略绘制的月面图,图片来自中国国家天文) 然而这种成像于一倍焦距内的结构放大倍率是有限的,所以仅过了两年,也就是1611年,德国天文学家开普勒,将伽利略式望远镜中的目镜改成了凸透镜。观测者在目镜端观测到的就是经过“凸-凸”组合得到的一倍焦距外倒立像。由于观测对象是天体,不存在正反,因此,这种结构对天文观测的影响并不大。 (开普勒式天文望远镜光学原理图) 我们常用的折射式天文望远镜就是开普勒式,与400多年前的样式相比较,现在的镜筒上加装了一个天顶镜(内置一块平面镜),可以缩短焦距,且能让倒立的像变正。 (现代常见折射式天文望远镜及天顶镜) 折射式天文望远镜也有着自己比较明显的优缺点。 优点: 1、观测目标与观测口处于同一方向,便于操作; 2、成像质量好,视场范围大; 3、由于镜筒呈封闭空间,空气不易进入,因此易于保养。 缺点: 1、早期的折射式望远镜主镜使用单层凸透镜,色差和球差非常严重,现在所用的望远镜多以双层为主,很好地解决了这个问题,但同时也加重了主镜的重量; 2、由于折射式天文望远镜的主镜是一块镜片,这就导致了制作大口径望远镜难度加大,因为要冶炼大口径的透镜是非常困难的。所以,在各种口径超过10米的反射式天文望远镜层出不穷的当下,世界上最大的折射式天文望远镜口径仅为40英寸(1897年启用的芝加哥大学的叶凯士望远镜)。 (叶凯士天文台及40英寸望远镜,图片来自网络) 下期解读词汇 反射式天文望远镜 |
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