天文望遠(yuǎn)鏡能夠探測(cè)到幾億光年甚至更遠(yuǎn)距離的星體是因?yàn)檫@些星體發(fā)出的電磁波過(guò)幾億年傳遞到了地球,然后被天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到。天文望遠(yuǎn)鏡主要有兩種,一種是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡,另一種是射電望遠(yuǎn)鏡。
天文望遠(yuǎn)鏡的原理天文望遠(yuǎn)鏡探測(cè)的是電磁波。光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡探測(cè)的是可見(jiàn)光,即所謂的看到了星體本身;射電天文望遠(yuǎn)鏡探測(cè)的是射電波,射電波屬于無(wú)線電波的一種,無(wú)線電波又是頻率比可見(jiàn)光低的電磁波。但是二者的具體探測(cè)方法也有所區(qū)別。
光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的光是由恒星發(fā)出的,但這其中許多恒星都早已不存在,我們看到的是幾十億年前發(fā)出的光。光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡又分為反射式、反射式和折反射式天文望遠(yuǎn)鏡。顧名思義,折射式望遠(yuǎn)鏡的原理是利用凸透鏡的成像原理,看到的也是實(shí)像;反射式望遠(yuǎn)鏡的原理是利用平面鏡反射,看到的是虛像;折反式望遠(yuǎn)鏡是將二者結(jié)合在一起,看到的也是虛像。
射電天文望遠(yuǎn)鏡,它屬于專(zhuān)業(yè)的天文臺(tái)觀測(cè)使用的天文望遠(yuǎn)鏡,它通過(guò)接受星體發(fā)出的射電波,然后記錄下關(guān)鍵的數(shù)據(jù),包括天體射電的強(qiáng)度、頻譜、偏振等,同時(shí)還配備有專(zhuān)業(yè)的信息處理系統(tǒng)對(duì)收集的信息進(jìn)行處理。在這樣的條件下,可以觀測(cè)到普通光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)不到的星體,比如脈沖星、類(lèi)星體、星際有機(jī)分子等等。
天文望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)主鏡筒:
天文望遠(yuǎn)鏡主鏡筒是觀測(cè)星星的主角,藉著不同的目鏡,我們可以盡情將星星看個(gè)夠。
尋星鏡:
天文望遠(yuǎn)鏡主鏡筒通常都以數(shù)十倍以上的倍率觀測(cè)星體。在找星星時(shí),如果使用數(shù)十倍來(lái)找,因?yàn)橐曇靶。弥麋R筒將星星找出來(lái),可沒(méi)那么簡(jiǎn)單,因此就使用一支只有放大數(shù)倍的小望遠(yuǎn)鏡,利用它具有較大視野的功能,先將要觀測(cè)的星星位置找出來(lái),如此就可以在主鏡筒,以中低倍率直接觀測(cè)到該星星。
目鏡:
如果一部天文望遠(yuǎn)鏡缺少了目鏡,就沒(méi)有辦法看星星。目鏡的功用在于放大之用。通常一部望遠(yuǎn)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(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)星星的裝置。赤道儀分成赤經(jīng)軸和赤緯軸,其中重要的是赤經(jīng)軸。在使用上,必須先將赤經(jīng)軸軸心對(duì)準(zhǔn)天球北極點(diǎn),當(dāng)找到星星之后,開(kāi)啟追蹤馬達(dá),鎖住離合器,即可追蹤星星。為了方便赤經(jīng)軸對(duì)準(zhǔn)北極星,在赤經(jīng)軸中心裝置了一支小望遠(yuǎn)鏡,叫做極軸望遠(yuǎn)鏡。在赤經(jīng)和赤緯軸上,有大和小微調(diào),它們的功用是在于找輔助找星星之用。
追蹤馬達(dá):
赤經(jīng)追蹤馬達(dá)可以驅(qū)動(dòng)赤經(jīng)軸,以跟地球自轉(zhuǎn)相同的角速度逆向轉(zhuǎn)動(dòng),跟蹤星星,將星體長(zhǎng)時(shí)間保持在視野中觀測(cè)。此外,也可以利用較快的速度尋找欲觀測(cè)的星星,以及增減速上海氣象來(lái)做天文攝影的功能。
赤緯追蹤馬達(dá)的功用是當(dāng)觀測(cè)中的星體偏離視野中心,尋找星體和天文攝影時(shí),做調(diào)整及修正之用。一般赤道儀應(yīng)有赤經(jīng)馬達(dá),若需要長(zhǎng)時(shí)間的攝天文影,就同時(shí)需要赤經(jīng)和赤緯馬達(dá)。
三腳架臺(tái)和腳架:
三腳架臺(tái)是承接赤道儀和鏡筒,以連接腳架用的,腳架是承載天文望遠(yuǎn)鏡和赤道儀,并且做為一種使用的支柱。小型赤道冰河時(shí)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(yùn)轉(zhuǎn),就必須要使用電源,驅(qū)動(dòng)追蹤馬達(dá)工作。一般可攜帶型式的赤梅雨歌道儀,都要購(gòu)置干電池或蓄電池,適合野外山區(qū)的使用。赤道儀的控制盒設(shè)計(jì)有許多種功能,如此才能觀測(cè)星體,尋找星體和從事天文攝影等的需求。
天文望遠(yuǎn)鏡的研究和使用到了今天這個(gè)地步,已經(jīng)取得了非常大的成果,小至旅游外出的基本望遠(yuǎn),大到為人類(lèi)對(duì)天體觀測(cè)及研究做出了最大的貢獻(xiàn)。天文望遠(yuǎn)鏡在以后的生活中將會(huì)發(fā)揮更大的作用。
大型化:
建造現(xiàn)代大型天文望遠(yuǎn)鏡的目的是提高集光能力和分辨能力,以觀測(cè)更暗天體和分辨細(xì)節(jié)。提高集光能力就要增大物鏡的口徑。無(wú)論是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡還是射電望遠(yuǎn)鏡,都在朝著大型化的趨勢(shì)發(fā)展。許多在研或者預(yù)研究的大型天文望遠(yuǎn)鏡正在各個(gè)國(guó)家開(kāi)展。
太空化:
地球上,光學(xué)望遠(yuǎn)鏡會(huì)受到大氣污染的影響,射電望遠(yuǎn)鏡會(huì)受到尋呼機(jī)、手機(jī)等電磁波發(fā)射臺(tái)站的干擾。因此科學(xué)家把越來(lái)越多的天文望遠(yuǎn)鏡送上了太空。九十年代哈勃望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射標(biāo)志著望遠(yuǎn)鏡太空化時(shí)代的到來(lái)?,F(xiàn)在科學(xué)家們的想法是在月球上建造天文望遠(yuǎn)鏡。
與其它學(xué)科的關(guān)聯(lián)越來(lái)越大:
現(xiàn)代天文望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展使工藝和技術(shù)發(fā)展到了極點(diǎn)。當(dāng)代的許多技術(shù)如電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光技術(shù)、核輻射技術(shù)等都被應(yīng)用到天文望遠(yuǎn)鏡中來(lái)。傳統(tǒng)的望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)了更新?lián)Q代,以多鏡面的拼合并結(jié)合主動(dòng)光學(xué)和自適應(yīng)光學(xué)技術(shù),制造出突破單面鏡極限的大口徑望遠(yuǎn)鏡射電干涉儀和綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡的問(wèn)世,大大提高了解析度,實(shí)現(xiàn)了射電成像。
國(guó)際間的合作加強(qiáng):
尤其是以美國(guó)國(guó)家宇航局和歐洲宇航局及南方天文臺(tái)為首的國(guó)際間合作越來(lái)越多。許多重大項(xiàng)目都需要國(guó)際間的攜手合作,探測(cè)精度越來(lái)越高。由于光電器件的飛速發(fā)展,系統(tǒng)探測(cè)的靈敏度、信噪比等綜合性能得到了極大的提高。
為了觀測(cè)到更加遙遠(yuǎn)空間中的精微天文現(xiàn)象,比如和地球類(lèi)似大小行星引發(fā)的恒星速度擺動(dòng),人們還在不斷修建更大、更強(qiáng)的天文望遠(yuǎn)鏡。