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望遠鏡助人類探索宇宙四百年

2024-08-08科學

參考訊息網7月30日報道 美國【大眾科學】月刊網站7月20日發表比爾·古爾吉的文章,題為【望遠鏡400年——認識宇宙的視窗】,全文摘編如下:

最早的望遠鏡被稱為折射望遠鏡,由荷蘭眼鏡制造商制造於17世紀初。他們使用一對透鏡——一個凸透鏡安裝在望遠鏡的末端,另一個凹透鏡充當目鏡。在大多數情況下,這些望遠鏡用於測量土地和軍事目的。義大利天文學家伽利略是第一批利用這種望遠鏡觀測天空的人之一。

德國天文學家強尼斯·克卜勒用一對凸透鏡改進了望遠鏡凸凹透鏡的設計。這樣做的好處是視野更寬,放大倍數提高,但影像看起來是顛倒的。盡管如此,采用克卜勒設計的望遠鏡制造商能夠使用長達150英尺(約合45.7公尺)的望遠鏡實作100倍的放大率。然而,這種長鏡筒的望遠鏡經不起風吹雨打,惡劣的天氣會令其失效。

英國的艾薩克·牛頓爵士提出了一種基於反射光或曲面鏡的替代設計。這種設計可以捕捉更多光線,避免光線穿過透鏡時發生的扭曲棱鏡效應——即色差。

在太空時代之前的兩個多世紀的時間裏,正如望遠鏡的尺寸不斷增加,鏡面的尺寸、材料和品質也不斷增加和提高。進入太空時代後,哈伯和詹姆士·韋布等太空望遠鏡消除了地球大氣層的幹擾。借助韋布空間望遠鏡,我們能夠比以往任何時候都更深入地觀察宇宙,窺探130多億年前大霹靂後形成的第一批星系。

如今,美國國家航空暨太空總署(NASA)正在開展多個空間望遠鏡計畫,包括南茜·葛瑞絲·羅曼望遠鏡和宜居世界天文台。

1609年——折射望遠鏡

受荷蘭和丹麥望遠鏡制造商的啟發,伽利略於1609年制造了自己的望遠鏡。他的第一架望遠鏡有著3倍放大率。隨著時間的推移,他的設計不斷改進。他最終的望遠鏡可以將物體放大30倍。

幸運的是,伽利略不僅是一位有天賦的天文學家,也是一位技藝精湛的藝術家,這使他能夠透過鏡頭捕捉到他所觀察的宇宙天體的詳細影像。他的月球素描展示了以往從未見過或想象過的月球山脈和隕石坑。

1672年——牛頓爵士的反射望遠鏡

當光線穿過玻璃,它會被分成七彩色帶,這意味著,折射望遠鏡存在色差問題,從而影響影像品質。為了克服這種棱鏡效應,牛頓建造了一架使用曲面鏡的反射望遠鏡。

1672年,法國神父勞倫特·卡塞格蘭改進了牛頓的設計。他使用凹面主鏡和凸面副鏡將光線透過主鏡上的一個孔反射回目鏡,從而在小型鏡筒中實作長焦距。

1789年——赫雪爾望遠鏡

英國天文學家威廉·赫雪爾爵士的望遠鏡采用反射式設計,主鏡較大,目鏡位於軸外,以避免遮擋光路。這樣就可以采用更大的鏡面,並具備更大的聚光能力。

赫雪爾用他的一架望遠鏡發現了一顆新行星,他根據喬治三世國王的名字將其命名為「喬治之星」。這顆行星後來被命名為天王星。

赫雪爾繪制的星雲圖來自1912年由皇家學會和皇家天文學會在倫敦出版的【威廉·赫雪爾爵士科學論文集】。

1900年——巴黎博覽會大望遠鏡

1900年巴黎博覽會,法國科學儀器制造商保羅·戈蒂埃建造了一架57公尺長的反射望遠鏡(長度超過半個足球場),它的鏡面直徑為1.25公尺。

1917年——虎克望遠鏡

威爾森山天文台的虎克望遠鏡由美國天文學家喬治·埃勒裏·黑爾設計,使用直徑為100英寸的鏡面,是當時世界上最大的望遠鏡。它極大地推動了對星系和星雲的研究。

20世紀20年代,美國天文學家艾德溫·哈伯開始使用虎克望遠鏡,這為我們理解宇宙遠大於我們的星系這個事實和大霹靂理論奠定了基礎。

1990年——哈伯空間望遠鏡

哈伯空間望遠鏡由NASA和歐洲航天局建造,是基於太空的反射望遠鏡,鏡面直徑2.4公尺。它在大氣層上方的地球軌域上執行。當它開始執行時,它在其對宇宙的觀測中提供了前所未有的解析度和細節。

NASA預計該望遠鏡將持續執行到本世紀20年代末。

2021年——韋布空間望遠鏡

韋布空間望遠鏡是NASA、歐洲航天局和加拿大航天局合作的成果。它是一種先進的太空反射望遠鏡,配備直徑6.5公尺的分節鏡面。

它在紅外光譜中運作,這使其能夠以極高的靈敏度觀測遙遠的星系、系外行星和其他天文現象。

韋布望遠鏡在距離地球100萬英裏的第二個太陽-地球拉格朗日點(L2)附近繞太陽執行。(編譯/朱捷)

來源: 參考訊息