用冰取火

乍一想,水火不相容,冰遇火會熔化,用冰取火簡直是天方夜譚。但如果你懂得一些光學道理就知道,將冰製作成的冰透鏡,完全可以用來取火。

儒勒·凡爾納在他的科幻小說《荒涼的冰原》裏,就曾對製作冰透鏡的想法作過出色描繪。一場叛亂把去北極探險的船長和他的追隨者們丟棄在茫茫無邊的冰原上,身旁僅有一條破損的船。他們從船上取來一些木柴和食品,並用僅剩的隧石和打火鐮在冰原上生起了火。就在他們追殺一頭北極熊的時候,火熄滅了,燧石和打火鐮也不見了。在冰原上,沒有火,就意味著被凍死、餓死。

怎麼辦?船長絕望地望著天空。陽光是那麼的明媚,要是有一塊放大鏡就好了。用放大鏡可以將光線聚焦,用來取火。可是,這裏除了冰還是冰,哪兒去找放大鏡。對了,就用冰,用冰來製作冰透鏡。

他們挑選了一塊直徑約30厘米的潔淨的冰塊。先用小斧劈成形,再用小刀削光,然後用手小心翼翼地把它的表麵擦亮。終於,一塊像水晶般晶瑩透明的冰透鏡做好了。

有了冰透鏡,用冰透鏡取火,就不是一件困難的事了。

隻要將冰透鏡對著陽光,讓光線透過冰透鏡聚焦,並在焦點處放些紙、木屑等易燃物品,一會兒,透過冰透鏡聚焦的光線,就可以將這些易燃物品點燃。

追趕時空的距離——“哈勃”

“明月幾時有,把酒問青天……”千百年來,人類遙望星空,苦苦追尋著宇宙萬物的變化規律。望遠鏡的出現,大大地開拓了人類的視野,使我們可以通過它去觀察宇宙。但是,由於在地麵,望遠鏡受到大氣層的遮擋和烏雲、迷霧、雨雪、晝夜等條件的限製,使得從地麵上觀測星雲像“從湖底去看飛鳥”,十分困難。隨著航天技術的發展,科學家決定把望遠鏡搬上天空,搬到大氣層以外去,讓它無遮無擋一覽無餘地觀測宇宙。1990年4月24日,隨著“發現”

號航天飛機的又一次升空,這個偉大的設想終於實現了。從此,地球有了一個值得驕傲的“太空巨眼”。

這個“太空巨眼”叫“哈勃”,它以美國天文學家埃德溫·P·哈勃命名,以紀念這位天文學家在20世紀前半期對星係天文學和宇宙結構組成方麵所作出的傑出貢獻。“哈勃”是人類有史以來最大、最精密、結構複雜、設備先進的太空望遠鏡。它運行於距地麵613公裏高的軌道上,每973分鍾繞地球一周。它全長131米,寬47米,重約12噸,其鏡筒直徑428米,主鏡直徑24米,副鏡03米,裝有先進的成像係統、計算機處理係統、中心消光圈、主鏡消光圈、控製操縱係統、圖像發送係統以及由兩個長118米、寬23米、能提供24千瓦功率的太陽能電池板,兩部與地麵通信的拋物麵天線等。除此之外,它還附帶有寬視場行星照相機、暗弱天體照相機、暗弱天體攝譜儀,高分辨率攝譜儀、高速光度計、精密製導遙感器等8台科學儀器設備。按照設計,它將使人類觀測宇宙的視野擴大350倍,可看到宇宙中140億光年處發出的光。它能觀察到29等星,即相當於可看到500公裏以外一支蠟燭的光。它能夠單個地觀測星群中的任一顆星,能研究和確定宇宙的大小和起源,以及宇宙的年齡、距離標度,能分析河外星係,確定星係間的距離,能對行星、黑洞、類星體和太陽係進行研究,並畫出宇宙圖和太陽係內各行星的氣象圖。它能觀測的光譜範圍之廣,所提供的圖像清晰度之高以及觀測時間之長是任何一台望遠鏡所不可比擬的。美國為了研製這台世界第一號的天文望遠鏡,耗資21億美元,用了近13年時間,花費了巨大的人力財力。

那麼“哈勃”到底是什麼樣子呢?它的結構如圖:

太空望遠鏡結構圖

它的工作原理是這樣的:來自太空中被觀測目標的光線首先進入主鏡,然後反射到副鏡上,再由副鏡射向主鏡的中心孔,穿過中心孔達到主鏡的焦麵上形成高質量的圖像,最後由各種科學儀器進行精密處理,把最終處理數據通過中繼衛星係統發回地麵。