望遠鏡的分辨本領是由哪些因素決定的呢?
這台望遠鏡的分辨本領比人眼高60倍,它當然能比人眼看到更多的星星。
望遠鏡的口徑越大,分辨本領就越高,能看到的星就越多,所以人們就不斷地建造口徑越來越大的望遠鏡。但是,由於技術上的困難,折射式望遠鏡的口徑一般難以超過100厘米。照此計算,其分辨本領就難以超過0.1角秒。
反射式望遠鏡的口徑可以造大好幾倍。例如:前蘇聯和美國的兩台反射式望遠鏡,口徑分別是590厘米和500厘米,它們的分辨本領就分別可以達到0.017角秒和0.02角秒,是人眼分辨本領的3000倍以上!
顯然,如果人類以後繼續不斷地建造口徑越來越大的望遠鏡,我們能看到的星星也就會繼續不斷地增多。但是,望遠鏡的口徑越大,建造時在技術上遇到的困難也越大。
看不見的“光”
自然界裏存在著各種波長的電磁波,它們具有不同的特性。這些特性之一,就是有些電磁波我們的肉眼能夠接受並產生視覺,另外的電磁波則不能。人就是靠這種“可見的”電磁波才能看到東西,這部分電磁波因而就叫做可見光。很大部分的電磁波肉眼是看不見的。例如:電視台、廣播電台所用的電磁波,醫院裏用來透視人體的X光,物體向外輻射的紅外線、紫外線、等,肉眼都無法看見。電磁波有著各種不同的波長。按照波長的不同,我們把電磁波分別叫做X射線、紫外線、可見光、紅外線、微波、射電波。
可見光僅僅是電磁波譜中的很小一部分。如果所有的恒星發出的都是可見光,那麼,借助光學望遠鏡我們便可用肉眼全部看得見它們(假定望遠鏡的口徑不受限製)然而,宇宙裏的天體並非如此。有許多天體並不發射可見光,而是發射別的電磁波。對於這樣的天體,用口徑再大的光學望遠鏡也無法看到。
射電望遠鏡的使用
顯然,人類完全可以利用無線電技術來解決天文學裏的這個問題。在發現無線電波後幾年,就有人設想探測來自太陽的無線電輻射,但是沒有獲得成功,於是這種努力漸漸停止了。後來,由於一次完全偶然的機會,這個問題取得了突破。說來有趣,取得這一突破的,不是天文學家,而是一位無線電工程師,美國貝爾電話實驗室的雇員,名叫詹斯基,而且詹斯基又是為了與天文學絲毫無關的目的而獲得這一成功的。1931年,詹斯基正在研究無線電通訊中天電(自然界中產生的電磁波)幹擾的問題(在雷電交加的時候收聽廣播或收看電視,會明顯地察覺到這種天電幹擾、他發現了一個天電幹擾源。起初,他弄不清這個幹擾源在什麼地方,後來終於確定,它是在外層空間發射出帛波長非常短的無線電波。他在1932年和1933年發表了這一發現,可惜他的文章在天文學界沒有引起太大的注意。
1937年,美國的另一位無線電工程師雷伯在自己的後花園裏建造了一台接收宇宙射電波的較好的裝置。這實際上就成了人類擁有的第一台“射電(無線電)望遠鏡”,並且由此而誕生了一門嶄新的學科一一射電天文學。同時,雷佑成了第一位(並且在相當長時間裏僅有他這一位)射電天文學家。在幾年當中,雷伯小心地確定出天空中各個射電源的位置。1940年,雷伯發表了他這方麵的第一篇文章。這些射電流的波長非常短,比通常用於通訊的無線電波波長還要短得多。同時,這些射電波的強度十分微弱。這些原因使得當時的無線電技術還很難掌握它。
由於第二次世界大戰,雷伯的工作中斷下來。但是,在戰爭期間,無線電技術迅速發展,特別是由於戰爭的需要,英國和美國都在大力發展雷達技術。雷達所用的正好就是波長非常短的無線電波微波。雷達技術的高速發展,為後來建造大型的射電望遠鏡準備了良好條件。於是,第二次世界大戰結束以後,一批天文學家就現成地享受了這一成果,舒舒服服地轉到射電天文學的領域裏。
射電望遠鏡是一種反射式望遠鏡。但它的反射麵不是用玻璃,而是用金屬膜或金屬網做成的,就和平常看到的傘形電視接收天線一樣。這個拋物麵形的反射麵,將來自宇宙空間的微弱的微波輻射反射到它的焦點上。安裝在焦點上的接收裝置——天線便收集這些訊號,送到放大器裏加以放大。這樣,我們便可以用它來“看”宇宙裏不發射@可見光而隻發射微波的天體了。這種天體,即使在最大的0光學望遠鏡裏也是難以看到的,但用射電望遠鏡“看”,它們卻非常地“明亮”。
射電望遠鏡把我們的觀測能力提高了不知多少倍。它使我們“看”到宇宙裏的另一批天體。如果把這些天體的位置畫在一張紙上,就構成了一張射電天空圖。這張圖上畫出的星空,和我們的肉眼在晚上看到的星空是截然不同的。
多普勒效應
為了求得恒星的視向速度,我們先得介紹一下物理學中的“多普勒效應”。
這個效應是大家熟知的。例如:當一列火車高鳴汽笛正從我們身邊急駛而過的時候,汽笛的音調會由髙亢變為低沉。這是由於汽笛本身的運動,使在一定時間間隔內到達我們耳裏的聲波數目(或頻率)發生了變化之故。
在光學上也有相同的現象。一個運動著的光源,當它向我們高速而來的時候,光波集合緊密,因而波長變短,頻率變高,光的顏色就變得紫藍,這就是所謂紫移現象。相反,光源離我們而去的時候,光波拉長,因而波長變長,態頻率變低,光就變得紅些,這稱為紅移。人們通常是通過陽的測量運動光源的光譜線的波長變化,來表示紅移或紫移的兄大小。