天文臺和望遠鏡的功勞

16世紀，尼古拉·哥白尼提出了日心說挑戰(zhàn)托勒密的地心說，正當他們爭執(zhí)不下的時候，丹麥天文學家第谷認為，要解決這個問題，就要創(chuàng)立一個滿意的星體運行理論，精確掌握星體的運行位置。第谷在哥本哈根海峽的一個荒島上建立了一座完善的天文臺——烏倫堡天文臺，并著手改進了儀器設備。他增大了觀測儀器的尺寸并將其安裝在堅固的基礎(chǔ)上，對儀器進行了精密的刻度，從而提高了儀器的精密度、穩(wěn)定性和長期反復觀測讀數(shù)的可靠性。

德國科學家開普勒仔細整理了第谷留下的觀測資料，并進行了仔細的分析，通過多次的探索計算，歸納出了開普勒三定律，很快得到了天文學家們的公認。而開普勒也得到了“天空的立法者”的光榮稱號。1608年荷蘭的眼鏡匠利佩希在制造眼睛鏡片時，把一塊凸透鏡和凹透鏡合在一起往外看，遠處的物體變近了，他偶然地造出了第一架望遠鏡，它的目鏡為凹透鏡。發(fā)明望遠鏡的消息迅速在歐洲傳開。伽利略在1609年發(fā)明了世界上第一架能放大32倍的望遠鏡。牛頓經(jīng)過多年的研究，于1668年完成了自己的設計，成功地制造了第一架反射望遠鏡，全長只有15厘米，口徑為2.5厘米，而放大倍數(shù)和當時的2米長的折射望遠鏡相同。1672年，牛頓又制造了第一架更大的反射望遠鏡，全長為1.2米，口徑為2米。

望遠鏡的誕生，標志著現(xiàn)代天文學的誕生。它拓展了人類的視野。

1924年，美國天文學家埃德溫。哈勃在加利福尼亞州的威爾遜天文臺，將一架口徑254厘米的望遠鏡指向仙女座星云。這片云狀物立即在望遠鏡里分解成許多的恒星，使人類認識到，不僅地球不是宇宙的中心，太陽也不是銀河系的中心，銀河系是直徑達10萬光年，內(nèi)有1000多億顆恒星的大圓盤，這樣的巨大星系在浩瀚的宇宙中也只是滄海一粟。地球在宇宙中的地位越來越低，而人類的視線和理性不斷地突破新的疆域，投向更高更遠的地方。從某種意義上講，望遠鏡的發(fā)展也就是現(xiàn)代天文學的發(fā)展。

近期，我國將建造LAMOST光學望遠鏡，建成后的望遠鏡，兩塊大鏡面的子鏡數(shù)達到24塊和37塊，光纖數(shù)達到4000根，光譜儀數(shù)量達到16臺，它的建成打破了大視場望遠鏡不能兼有大口徑的瓶頸，被國際上譽為“建造地面高效率的大口徑望遠鏡最好的方案”，將使人類觀測天體光譜的數(shù)目提高一個數(shù)量級(至千萬量級)。

太空天文臺

地球被一層大氣包圍著，來自于遙遠星系的光要通過厚厚的大氣層才能到達天文望遠鏡，這就好比潛水員在水下看岸上的物體模糊不清，加之大氣中的煙霧、塵埃以及水蒸氣的波動、地面的振動和超大鏡片受重力作用而引起的形變等，對天文觀測都有影響，為了排除以上的干擾，人類試圖將天文臺建在大氣層外的太空中。

1990年4月25日，美國航天飛機將“哈勃”空間望遠鏡送到離地面575千米的環(huán)地軌道上，建造了世界上第一個完整的性能卓越的太空天文臺?！肮笨臻g望遠鏡總長12.8米，鏡筒直徑4.27米，主鏡直徑2.4米，全重11.5噸。

“哈勃”空間望遠鏡包括全部自動化儀器設備，所攜帶的最先進設備有6種：

寬視場行星照相機。它靈敏度高，觀測波段極寬，從紫外一直到紅外，不僅可觀測到太陽系行星，還可對銀河系和河外星系進行觀測，且照片清晰度非常高。

暗弱天體照相機。它是兩個既獨立又相似的完整天體和探測系統(tǒng)，可探測到很暗的星體。

暗弱天體攝譜儀。可對從紫外到近紅外波段的輻射進行光譜分析，又可測算它們的偏振。

高分辨率攝譜儀，能對紫外波段進行分光觀測，能觀察更暗弱、更遙遠的天體。

高速光度計，可在可見光波段和紫外波段范圍內(nèi)對天體作精確測量，可確定恒星目標的光度標準，又進一步識別過去人們觀測到的天體情況。

精密制導遙感器，共有3臺，分別用于望遠鏡定向系統(tǒng)和天體位置精密測量定位。

“哈勃”空間望遠鏡是有史以來最大、最精確的天文望遠鏡，它上面的廣角行星相機可拍攝幾十到上百個恒星照片，其清晰度是地面上天文望遠鏡的10倍以上，其觀測能力等于從華盛頓看到1.6×10⁷m外悉尼的一只螢火蟲?！肮笨臻g望遠鏡所收集的圖像和信息，經(jīng)人造衛(wèi)星和地面數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡，最后到達美國的太空望遠鏡科學研究中心，這些極其珍貴的太空圖像和宇宙資料，展露了宇宙中許多不為人知的物體與事件，使天文學取得了突破性的進展。它證實了一些理論，也推翻了另一些理論，還發(fā)現(xiàn)了一些人們對之毫無準備卻需要創(chuàng)立新的物理理論來解釋的現(xiàn)象。

“哈勃”空間望遠鏡預計 2010年“退休”，21世紀的太空望遠鏡研制計劃正緊鑼密鼓地在全世界范圍內(nèi)展開，21世紀初葉，將有數(shù)臺大型天文觀測設備被送入外層空間，它將是繼“哈勃”空間望遠鏡取得的輝煌成就之后，人類探測太空的又一次大手筆。

美國正在積極籌劃研制“詹姆斯·韋伯”太空望遠鏡，預計在2013年升空，旨在接替目前在空間運行的“哈勃”望遠鏡。

“韋伯”空間望遠鏡六邊形主鏡直徑達6.5米，它的視力為“哈勃”的6倍，清晰度卻不亞于“哈勃”。

“韋伯”望遠鏡將被發(fā)射到地球公轉(zhuǎn)軌道的外側(cè)距離地球150萬千米的太空中繞太陽轉(zhuǎn)動，它將背對地球，同時還保持與地球相同的角速度，永遠藏在地球的背面，成為與地球同步繞太陽運行的一顆人造小行星。這就能躲避太空中其他星體的碰撞。

“韋伯”空間望遠鏡進入預期軌道后將打開它那網(wǎng)球場般大小的“眼罩”，這樣可以保證自己不被太陽光灼傷，同時將折疊的巨大鏡片逐漸展開。

“韋伯”望遠鏡帶有高精密紅外探測裝置，專門用來觀測那些宇宙深處冰冷黯淡的行星，它肩負著地球人的使命，去探尋“大爆炸”后宇宙誕生早期的第一批星系，去努力尋找宇宙深處的文明。

地下，海底天文臺

地下、海底天文臺是人類觀測宇宙的另一個窗口。

地下天文臺沒有光學望遠鏡，也不用射電望遠鏡，它探測的是一種宇宙中不帶電的基本粒子——中微子。中微子質(zhì)量小，速度快，一般不會和電子及原子核發(fā)生相互作用，所以它貫穿能力特別強，幾乎能毫無阻礙地穿越宇宙中的任何天體和星際物質(zhì)，而到達地球；科學家們把天文臺搬到地下，目的是利用地表巖石或海水來阻斷來自宇宙深處的其他粒子，專門捕獲中微子，進行更深層次的天體觀察。

地下天文臺的主體是一個巨型水糟。中微子穿過水槽時，與水中帶電的氫、氧原子碰撞的可能性很小，但如果它與某帶電粒子發(fā)生了碰撞，帶電粒子會從中微子那里得到能量，加快運動速度，并向外輻射被稱作杰連科夫光的藍綠光。當超高靈敏度的光檢測儀捕捉到這種極微弱的光后，就能根據(jù)其強度、飛行距離，換算出中微子能量的大小，再根據(jù)運動方向判斷出中微子的來源方向，推斷出天體的位置。

由加拿大、美國和英國聯(lián)合投資建造的位于地下2000米的加拿大薩特伯里中微子觀測中心，其中央是一個球形水槽，能裝1000噸重水。重水具有捕捉中微子的最理想的特性。這個球體四周有1萬部光探測儀，用來記錄中微子與重水碰撞時釋放的微光。這個地下天文臺將于2007年正式運行，有望揭開太陽內(nèi)部和超新星爆炸等宇宙之謎。

目前全世界已建成或正在建造的地下、海底天文臺還有日本東京大學宇宙射線研究所，它建在岐阜縣神風礦山離地面約1000米的地下；美國“阿瑪姆達”天文臺建在南極冰層下2000米深處；美國的“特瑪姆特”天文臺建在夏威夷海面下4800米深處。它們接受天體信息的本領(lǐng)，是地面天文臺所望塵莫及的，將為人類探測宇宙打開新的眼界。

隨著科學技術(shù)的高速發(fā)展，人類的視野會不斷向宇宙深處拓展、延伸。

責任編輯 張?zhí)锟?/p>