泰利斯科普
天文学是一门观测科学,望远镜则相当于天文学家的“眼睛”。我们平日里所说的天文望远镜多半是指光学望远镜,你一定很好奇它是怎幺工作的吧?接下来就以我国的郭守敬望远镜为例,一起来了解一下吧!
球面主镜MB
球面主镜MB位于“镜筒”的顶端,是星光到达的第二面镜子。它的尺寸为6.67米×6.05米,由37块对角线长1.1米、厚度为75毫米的正六边形子镜拼接而成,比MA更大一圈儿。MB是不动的,星光经过MA的反射后,会投射到这面镜子上,再由这面镜子聚焦到下一站。在MA和MB的配合下,郭守敬望远镜不用转动“镜筒”,就能观测整个天空了。
郭守敬望远镜,专业名称是“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜”。是不是读完有些晕字?别急,它的英文名缩写为LAMOST,因此你也可以亲切地称它为“拉磨”。郭守敬望远镜是我国目前最大的光学望远镜,其外观看上去就像一个圆脑袋的人在通过长长的镜筒遥望天空。它的工作通俗来讲就是给天空中的星星做“人口普查”。运行至今它共获得超两千万条星星的光谱数据,被誉为“光谱之王”。
焦面系统
MB反射的光线会聚集在焦面系统上,形成清晰的图像,就像给星星拍照片。这块直径1.75米的焦面上有着密密麻麻4000根光纤,每根光纤都能对准一颗星,就像超级细的吸管,精准接收每颗星星的光线。因此,郭守敬望远镜可以同时获得4000个天体的光谱,使其成为世界上光谱获取率最高的望远镜。
主动非球面改正镜MA
主动非球面改正镜MA也叫反射施密特改正镜,是星光到达的第一面镜子。当望远镜启动观测时,半圆状的顶棚就会打开,露出这面镜子。它的尺寸为5.72米×4.4米,由24块对角线长1.1米、厚度25毫米的正六边形子镜拼接而成。它可以跟踪天体的运动,在天体经过天顶最高点前后时进行观测。MA十分“聪明”,能主动改变自己的形状,这样无论星星怎幺移动,它都能保持光线聚焦。
光谱仪和CCD探测器
郭守敬望远镜拥有16台光谱仪和32台CCD探测器。光谱仪就像一个“彩虹制造器”,能分解出光线中不同波长的单色光,这样科学家就能分析星星是由哪些元素组成的,它的表面有多热。而CCD探测器通过将光信号转换成电信号,将图像或光谱记录下来。
望远镜如何望远
望远镜,顾名思义是一种能看得很远的“眼镜”,那幺望远镜究竟是如何望远的呢?
望远镜其实是利用光的折射和反射原理,将光线聚集并放大到我们的眼睛上。当我们利用它观察远处的物体时,光线首先进入物镜将光线聚焦到焦点处,形成倒立缩小的实像。然后这个实像落到目镜的焦点上,目镜再将这个实像放大,形成正立放大的虚像,这样我们就能看到远处的物体了。
天文望远镜的基本原理也是一样的,但它要观察的目标遥远得多,因此功能要比普通望远镜强大无数倍。一般来说,望远镜的口径越大,收集到的光就越多,分辨细节的能力就越强。因此,天文学家一直致力于制造更大口径的天文望远镜。但制造一整块特别大的镜子实在是困难,科学家就提出可以将多块较小的镜子拼接成一块大镜子,这就是“拼接镜面”技术。郭守敬望远镜就是采用的这种技术,也是目前大口径望远镜常用的技术之一。
第一台望远镜是怎幺来的
1609年,时年45岁的伽利略制作了世界上第一台天文望远镜,直径仅有4.2厘米。伽利略就是用这台放大倍率约为33倍的望远镜发现了月球表面是凹凸不平的以及木星的四颗卫星,所以伽利略是将望远镜用于天文观测的第一人。从此,人类认知宇宙的固有观念开始改变,开辟了天文学和近代自然科学发展的新时代。如今人类已经将望远镜发射上了太空,将宇宙看得更加清晰。
望天,不止追光
除了光学望远镜,世界上还有许多不同类型的望远镜,它们各自擅长捕捉不同波长的辐射,共同为我们提供了一个全面的宇宙视角。
射电望远镜
射电望远镜能够接收天体发出的无线电波,常用于观测星系、脉冲星、黑洞等。“中国天眼”(FAST)是世界上最大的单口径射电望远镜,直径达到500米。
红外望远镜
红外望远镜可以穿透尘埃云,捕捉天体发出的红外辐射,研究恒星形成区、行星系统以及遥远的星系。位于夏威夷的麦克斯韦望远镜(JCMT)是专门用于红外观测的望远镜。
紫外望远镜
它能探测天体发出的紫外辐射。由于地球大气层吸收了大部分紫外辐射,这类望远镜需要发射到太空中,例如哈勃太空望远镜就具备紫外观测能力。
X射线望远镜
X射线望远镜可以帮助研究黑洞、中子星等极端天体。硬X射线调制望远镜卫星(HXMT)是我国发射的首颗X射线天文卫星,用于观测宇宙中的高能X射线源。
伽马射线望远镜
伽马射线望远镜用于研究宇宙中最剧烈的事件,如伽马射线暴。搭载于中国的暗物质粒子探测卫星“悟空”的高能粒子探测器(HEPD)就是用于探测宇宙中的高能粒子,包括伽马射线。
光学望远镜里的巨无霸
目前世界上最大的光学望远镜口径有多大呢?排名第一的是正在建设中的欧洲极大望远镜ELT,它的主镜直径达39.3米,由798块1.4米长的正六边形镜子组成,是一个名副其实的超级庞然大物。
排名第二的是也在建设中的,位于美国夏威夷群岛最高峰上的30米望远镜TMT,它的主镜直径达30米,由492块1.44米长的正六边形镜子组成,同样也堪称望远镜界的巨无霸,像一只洞察宇宙的眼睛。