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資本主義的產(chǎn)生、文藝復(fù)興運(yùn)動的興起，解放了人們的思想，激發(fā)起人們的探索精神，把人們的目光引向浩瀚的宇宙，近代自然科學(xué)就是在這種物質(zhì)的和思想的歷史條件下誕生，導(dǎo)致17世紀(jì)主要在天文學(xué)和力學(xué)領(lǐng)域中的“科學(xué)革命”。人們不斷地尋求對天文現(xiàn)象的解釋，力求發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律，而任何規(guī)律的發(fā)現(xiàn)及驗(yàn)證都是建立在一定的觀測實(shí)踐基礎(chǔ)之上的，因此人們迫切需要一種工具，更好的觀測天文現(xiàn)象，而天文望遠(yuǎn)鏡也就孕育而生。隨著天文望遠(yuǎn)鏡的產(chǎn)生，人們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些天文學(xué)上的規(guī)律，并因?yàn)楂@得有效的觀測數(shù)據(jù)而得到論證。在接下來的天文學(xué)發(fā)展中，人類的研究領(lǐng)域不斷深入，繼而對天文望遠(yuǎn)鏡提出更高要求，在這一趨勢之下，天文望遠(yuǎn)鏡獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)了天文學(xué)不斷向前發(fā)展，也使人類對宇宙的認(rèn)知愈加深入。 1.天文望遠(yuǎn)鏡的誕生 1609年，伽利略制作了一架口徑為4.2厘米，長約12厘米的望遠(yuǎn)鏡。他用凸透鏡作為物鏡，凹透鏡作為目鏡，這種光學(xué)系統(tǒng)稱為伽利略式望遠(yuǎn)鏡。伽利略第一次用這架望遠(yuǎn)鏡觀測太空，得到了一系列的重要發(fā)現(xiàn)。這一小小的舉動成就了天文學(xué)歷史上的一個重大變革，天文學(xué)從此進(jìn)入了望遠(yuǎn)鏡時代。伽利略堪稱天文望遠(yuǎn)鏡之父。從此，人們觀測宇宙的方式發(fā)生了180度的轉(zhuǎn)換，相應(yīng)的人們的宇宙觀也發(fā)生了巨大的變化。2009年，是伽利略將望遠(yuǎn)鏡用于觀測星空400周年，因此，2009年被定為國際天文學(xué)年。 在伽利略使用望遠(yuǎn)鏡后，望遠(yuǎn)鏡也傳入了中國，中國早期天文學(xué)的觀測研究與伽利略觀測的對象有所不同，中國天文學(xué)家主要將望遠(yuǎn)鏡用于日食觀測，并記錄下珍貴的數(shù)據(jù)資料，在望遠(yuǎn)鏡的幫助下，中國古代天文學(xué)得到了很好的發(fā)展。 現(xiàn)在，緊跟世界科技的步伐，中國的天文學(xué)家已經(jīng)能夠利用最先進(jìn)的技術(shù)手段和相關(guān)設(shè)備來觀測日食等天文現(xiàn)象，天文觀測研究水平獲得了前所未有的提高。 2.天文望遠(yuǎn)鏡在天文學(xué)史上的意義 將望遠(yuǎn)鏡使用于天文學(xué)觀測領(lǐng)域，是天文學(xué)史上的一次重大革命，意義深遠(yuǎn)。 400年前望遠(yuǎn)鏡在天文學(xué)中的應(yīng)用，使歐洲人的宇宙觀發(fā)生了巨大的變化。在天文望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)之前，亞里士多德的理論——月界之外是完美的，是恒定不變的。而當(dāng)天文望遠(yuǎn)鏡觀測到月亮的形態(tài)卻是表面凸凹不平的。伽利略還用天文望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了銀河是由星星組成的，發(fā)現(xiàn)木星有四顆衛(wèi)星，這表明不是所有的星體都以地球?yàn)橹行?。他還發(fā)現(xiàn)了一些行星也有相位的變化，和月亮一樣有著陰晴圓缺。所有的這些天文學(xué)現(xiàn)象都由于望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)而被發(fā)現(xiàn)，對于以前的關(guān)于天體的一些描述、認(rèn)知、理論也由于望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)而面臨土崩瓦解的局面，代之的將是更有信服力，且基于天文望遠(yuǎn)鏡實(shí)際觀測數(shù)據(jù)的天文學(xué)理論。 隨著天文望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)，人類的視距也在不斷拓展，探索宇宙的能力不斷增強(qiáng)，在天文學(xué)領(lǐng)域不斷取得一個又一個可喜的成績，天文學(xué)的發(fā)展也進(jìn)入了一個新紀(jì)元，在天文學(xué)領(lǐng)域，天文望遠(yuǎn)鏡可謂功不可沒。 沒有天文望遠(yuǎn)鏡的誕生和發(fā)展，就沒有現(xiàn)代的天文學(xué)。隨著望遠(yuǎn)鏡在各個方面性能的改善和提高，天文學(xué)也正經(jīng)歷著巨大的飛躍，迅速推動人類對宇宙的不斷深入認(rèn)識。 3.天文望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展過程 1608年荷蘭眼鏡匠漢斯·利帕什制成了世界上第一架望遠(yuǎn)鏡。到1609年伽利略首次將望遠(yuǎn)鏡用于天文學(xué)中的觀測，這是天文學(xué)發(fā)展的一個巨大革命，從此開創(chuàng)了天文學(xué)觀測研究的新時代。伽利略首次用于天文學(xué)觀測的望遠(yuǎn)鏡是折射式望遠(yuǎn)鏡 1668年牛頓制成了第一架反射式望遠(yuǎn)鏡，從此，折射望遠(yuǎn)鏡和反射望遠(yuǎn)鏡就平行發(fā)展。 1938年，央斯基發(fā)現(xiàn)了來自銀河中心方向的天體的無線電波，開辟了另一個觀測宇宙的電磁波窗口，于是射電望遠(yuǎn)鏡誕生了。上世紀(jì)60年代天文學(xué)的四大發(fā)現(xiàn)：類星體、脈沖星、微波背景輻射、星際有機(jī)分子，都是射電望遠(yuǎn)鏡在天文學(xué)研究中應(yīng)用所取得的成就。目前世界上最大的單天射電望遠(yuǎn)鏡是波多黎各的Arecibo望遠(yuǎn)鏡。 1957年10月，蘇聯(lián)成功發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，開創(chuàng)了空間觀測和太陽系探測的新時代。特別是觀測可以在各個波段進(jìn)行，全波段天文學(xué)的時代隨之到來了。 追溯天文望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展歷史，可以得出一個事實(shí)：提高分辨率以達(dá)到觀測到天體的一些微小細(xì)節(jié)，是天文望遠(yuǎn)鏡的制作和天文學(xué)家們追求的目標(biāo)。天文望遠(yuǎn)鏡的更新發(fā)展，其實(shí)就是一個將望遠(yuǎn)鏡的口徑越做越大的過程。 1918年，美國建成了當(dāng)時最大的發(fā)射望遠(yuǎn)鏡，口徑為2.54米。1924年，哈勃用它觀測到旋渦星云是銀河系之外的，但和銀河系類似的星系。1929年，哈勃又用這架望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了河外星系的譜線紅移。 1948年，美國建成了口徑5.08米的望遠(yuǎn)鏡；1976年，蘇聯(lián)將望遠(yuǎn)鏡的口徑擴(kuò)大到6米。從伽利略的3.8厘米，到蘇聯(lián)的6米，望遠(yuǎn)鏡口徑似乎已經(jīng)達(dá)到極限，由于技術(shù)手段的限制，做出口徑更大的望遠(yuǎn)鏡，已經(jīng)十分困難。 到了上世紀(jì)80年代，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，一種稱為“主動光學(xué)”的技術(shù)誕生了，它使得制造口徑超過6米的望遠(yuǎn)鏡成為可能。 4.天文望遠(yuǎn)鏡的分類 從現(xiàn)代科技應(yīng)用的方式、規(guī)模及研究的角度出發(fā)，天文望遠(yuǎn)鏡從產(chǎn)生到現(xiàn)在，基本上可以分為以下幾個類別：折射式望遠(yuǎn)鏡、折反射式望遠(yuǎn)鏡、現(xiàn)代大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、射電望遠(yuǎn)鏡、空間望遠(yuǎn)鏡、其它波段的望遠(yuǎn)鏡。 其中折射式望遠(yuǎn)鏡分為伽利略式望遠(yuǎn)鏡和開普勒式望遠(yuǎn)鏡; 折反射式望遠(yuǎn)鏡分為施密特式折反射望遠(yuǎn)鏡和馬克蘇托夫式; 現(xiàn)代大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡包括歐洲南方天文臺甚大望遠(yuǎn)鏡（VLT）、雙子望遠(yuǎn)鏡（GEMINI）以及 昴星團(tuán)（日本）8米望遠(yuǎn)鏡（SUBARU）; 空間望遠(yuǎn)鏡中有哈勃空間望遠(yuǎn)鏡引（HST）和月基天文臺；其它波段的望遠(yuǎn)鏡則有紅外望遠(yuǎn)鏡 、紫外望遠(yuǎn)鏡 、X射線望遠(yuǎn)鏡 和γ射線望遠(yuǎn)鏡。 6.現(xiàn)代天文望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展前景及趨勢 6.1 開普勒太空望遠(yuǎn)鏡 開普勒太空望遠(yuǎn)鏡(KEPLER)于2009年3月發(fā)射升空，位于距離地球0.5個天文單位的某個高空位置，隸屬于美國宇航局。開普勒太空望遠(yuǎn)鏡是世界上首個用于探測太陽系外類地行星的飛行器。 美國宇航局用開普勒太空望遠(yuǎn)鏡來發(fā)現(xiàn)宇宙中的類地行星。在為期至少3年半的任務(wù)期內(nèi)，開普勒太空望遠(yuǎn)鏡將對天鵝座和天琴座中大約10萬個恒星系統(tǒng)展開觀測，以尋找類地行星和生命存在的跡象。開普勒望遠(yuǎn)鏡功能強(qiáng)大。據(jù)說當(dāng)它從太空觀察地球時，能發(fā)現(xiàn)居住在小鎮(zhèn)上的人在夜里關(guān)掉他家的門廊燈。 6.2阿塔卡瑪大型毫米波天線陣 阿塔卡瑪大型毫米波天線陣(Atacama Large Millimeter Array)是來自北美、歐洲和亞洲的一些國家或地區(qū)科研機(jī)構(gòu)合作建造的大型射電望遠(yuǎn)鏡陣列，它位于智利北部查南托高原的拉諾德查南托天文臺，地處安第斯山脈5000多米海拔的山頂之上，這里是地球上氣候最干燥的地區(qū)之一，海拔高，非常適合毫米波天文觀測。阿塔卡瑪大型毫米波天線陣建成時將由66個無線電天線組成，分布范圍最遠(yuǎn)可達(dá)10英里，它將是世界上最大、最先進(jìn)的射電望遠(yuǎn)鏡陣列，預(yù)計(jì)2012年開始投入運(yùn)行。 6.3詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡 詹姆斯·韋布望遠(yuǎn)鏡由美國諾思羅普-格魯曼公司制造，耗資45億美元。包含10項(xiàng)新科技，有一個紅外線照相機(jī)以及一架在極低溫度下仍能照常運(yùn)行的光譜儀。體積是哈勃望遠(yuǎn)鏡的3倍。直徑為6.5米，遮陽板的面積則有一個網(wǎng)球場那么大。它將被送入月球之外的一個更為遙遠(yuǎn)的軌道上，接替退休的哈勃望遠(yuǎn)鏡，幫助科學(xué)家觀察宇宙誕生后形成的首批星系。計(jì)劃于2013年發(fā)射升空，預(yù)計(jì)壽命為10年，隸屬于美國宇航局、歐洲航天局和加拿大宇航局。 6.4巨型麥哲倫望遠(yuǎn)鏡 巨型麥哲倫望遠(yuǎn)鏡由美國和澳大利亞九所大學(xué)或研究機(jī)構(gòu)共同建設(shè)和研究，選址于智利拉斯坎帕納斯天文臺，將于2011年開始建設(shè)。 “巨型麥哲倫望遠(yuǎn)鏡”與大型雙筒望遠(yuǎn)鏡原理相似，但它的鏡頭增加到7個，每個鏡頭直徑大約為8.4米?！熬扌望溦軅愄煳耐h(yuǎn)鏡”將刷新紀(jì)錄，成為單一鏡片望遠(yuǎn)鏡中直徑最大的望遠(yuǎn)鏡。而且“巨型麥哲倫望遠(yuǎn)鏡”的獨(dú)特設(shè)計(jì)使得這臺望遠(yuǎn)鏡的聚光能力相當(dāng)于一面直徑為25.6米的巨型望遠(yuǎn)鏡，功能是當(dāng)前最大光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的4.5倍，成像清晰度將達(dá)到“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡的10倍。 6.5三十米望遠(yuǎn)鏡 三十米望遠(yuǎn)鏡目前仍處于設(shè)計(jì)階段，將選址于智利或夏威夷。顧名思義，三十米望遠(yuǎn)鏡的主鏡頭最高可以形成直徑30米的集光面。巨型主鏡分割為492塊分片，每個分片都可以自動調(diào)整和改變位置以確保觀測精度?？茖W(xué)家計(jì)劃用三十米望遠(yuǎn)鏡觀測宇宙早期的狀況，更好地研究星系和恒星的起源。 400年前的1609年，伽利略將望遠(yuǎn)鏡第一次指向天空，這個小小的舉動卻成就開創(chuàng)性的偉大發(fā)現(xiàn)，它所引發(fā)的天文學(xué)科技變革深深地影響并改變了我們的宇宙觀、世界觀。到現(xiàn)在為止，在地面和太空中的望遠(yuǎn)鏡能夠?qū)τ钪孢M(jìn)行一天24小時不間斷的全波段探測。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類研究領(lǐng)域的不斷深入，天文望遠(yuǎn)鏡畢將人類的視野帶到宇宙更遙遠(yuǎn)的地方。人類探索外太空的腳步更為快速且永不停止。 |
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