到這裏,我們已經介紹了很多關於恒星的有趣知識,從恒星的發現到恒星的演變再到後來對恒星方方麵麵的介紹,但是在這一過程中,最重要的是離不開觀測恒星的工具和方法。否則,我們的天文學家不可能對恒星有那麼多的認識和了解,也不可能在天文學領域裏取得一次又一次的進步,更不可能實現人類進入太空的夢想。那麼,究竟用什麼儀器和方法能觀測到遠離我們的恒星呢?下麵我來給你介紹幾個好“助手!”下麵是早期望遠鏡的介紹:
1.伽利略望遠鏡
在我們小的時候就見過望遠鏡了,但是你知道它是什麼時候出現的嗎?其實最早的望遠鏡出現在1608年荷蘭的一個眼鏡作坊裏,一名學徒在無聊的時候用一前一後兩塊鏡片觀察物體時,竟然發現遠處的物體離自己很近,受此啟發這位幸運的學徒發明了望遠鏡。他的老板不失時機地將這一發明轉成商品,並把這一發明轉獻給政府。
有了這些望遠鏡的幫助,弱小的荷蘭海軍打敗了強大的西班牙艦隊,荷蘭人得到了獨立。荷蘭為了保持這種優勢,加強了保密工作。但是,望遠鏡發明的消息還是很快在歐洲各國流傳開了,意大利科學家伽利略得知這個消息之後,就研製了一個。第一架望遠鏡隻能把物體放大三倍。一個月後他研製的就能把物體放大8倍,第三架就可以放大到20倍。1609年10月,他製作了能放大30倍的望遠鏡。伽利略用自製的望遠鏡觀測夜空,第一次發現了月球表麵高低不平,覆蓋著山脈並有火山口裂痕。從此以後又發現了木星的四個衛星、太陽黑子的運動,並提出了太陽在轉動的結論。
伽利略望遠鏡在天文學研究曆史上具有重要的意義,伽利略也因此被稱為第一位研製出望遠鏡的天文學家。
2.開普勒和沙伊納的天文望遠鏡
德國的天文學家開普勒也開始研究望遠鏡,他在《曲光學》裏提出了另一種天文望遠鏡,這種望遠鏡由兩個凸透鏡組成,與伽利略的望遠鏡不同,比伽利略望遠鏡視野更寬闊。但開普勒沒有製造出他所介紹的望遠鏡;而是沙伊納於1613~1617年間製作出了這種望遠鏡,他還根據開普勒的建議製造了有第三個凸透鏡的望遠鏡。把兩個凸透鏡做的望遠鏡做得倒像變成了正像。沙伊納做了八台望遠鏡,一台一台地去觀測太陽,無論哪一台都能看到相同形狀的太陽黑子。
3.牛頓天文望遠鏡
1666年,牛頓重複了用三棱鏡分解日光為七彩光帶的實驗。他正確地解釋說,這是各色光線通過玻璃折射時折射率不同造成的。但是,他認為各種玻璃的折射本領都是一樣的,因此折射望遠鏡不易製造。為了解決這個難題,牛頓便以銅錫合金磨成一麵凹透鏡來反射聚光成像,1672年,牛頓製成了一種新的反射望遠鏡,一般稱為牛頓望遠鏡。第一台反射望遠鏡非常小,望遠鏡的反射鏡口徑隻有2.5厘米,但是已經能清楚地看到木星和金星的盈虧了。
4.射電望遠鏡
射電望遠鏡是指觀測和研究來自天體的射電波的基本設備,可以測量天體射電的強度、頻譜及偏振等量。包括收集射電波的定向天線,放大射電信號的高靈敏度接收機,信息記錄、處理和顯示係統等。
射電望遠鏡的外形差別很大,有固定在地麵的單一口徑的球麵射電望遠鏡,有能夠全方位轉動的類似衛星接收天線的射電望遠鏡,有射電望遠鏡陣列,還有金屬杆製成的射電望遠鏡。
射電望遠鏡誕生於1931年,美國貝爾實驗室用天線陣接收到了來自銀河係中心的無線電波。隨後美國人雷伯在自家的後院建造了一架口徑9.5米的天線。並在1939年接收到了來自銀河係中心的無線電波,並且根據觀測結果繪製出了一張射電天文圖,射電天文從此誕生。雷伯使用的那架天線是世界上第一架專門用於天文觀測的射電望遠鏡。
經典射電望遠鏡的基本原理和光學反射望遠鏡相似,投射來的電磁波被一精確鏡麵反射後,同相到達公共焦點。用旋轉拋物麵作鏡麵易於實現同相聚焦。因此,射電望遠鏡天線大多是拋物麵。射電望遠鏡表麵和一理想拋物麵的均方誤差如不大於λ/16~λ/10,該望遠鏡一般就能在波長大於λ的射電波段上有效地工作。對米波或長分米波觀測,可以用金屬網作鏡麵;而對厘米波和毫米波觀測,則需用光滑精確的金屬板作鏡麵。從天體投射並彙集到望遠鏡焦點的射電波,必須達到一定的功率電平,才能為接收機所檢測。目前的檢測技術水平要求最弱的電平一般應達10~20瓦。射頻信號功率首先在焦點處放大10~1000倍,並變換成較低頻率,然後用電纜將其傳送至控製室,在那裏再進一步放大、檢波,最後以適於特定研究的方式進行記錄、處理和顯示。