開普勒望遠鏡和伽利略望遠鏡的區(qū)別是什么?
有以下區(qū)別:
一、結(jié)構(gòu)不同
1、伽利略望遠鏡有一個凸透鏡,一個凹透鏡,中間存在實像,可以在實像面上放置分劃板,伽利略式望遠鏡的焦點在目鏡之后。
2、開普勒望遠鏡有兩個凸透鏡即物鏡是凸透鏡,目鏡也是凸透鏡,中間不存在實像,開普勒望遠鏡的焦點在物鏡與目鏡之間。
二、成像不同
1、伽利略望遠鏡成像為成正立的像。
2、開普勒望遠鏡成像為成倒立的像。
三、視野和尺寸不同
1、伽利略望遠鏡,一個放大鏡,倍數(shù)小的,是物鏡。一個凹透鏡,度數(shù)大的,是目鏡,鏡筒短而能成正像,但它的視野比較小。
2、開普勒望遠鏡,物鏡是放大倍數(shù)小的,目鏡是放大倍數(shù)大的,這種結(jié)構(gòu)視野寬,倍數(shù)容易大,鏡筒較長,視野比較大而且較遠。
開普勒望遠鏡成像原理
原理是當恒星系統(tǒng)中的行星運行到開普勒號與恒星之間時,由于行星的遮擋,開普勒號光度計傳感器接收到的恒星亮度會變?nèi)酢5孛婵茖W家可以根據(jù)恒星亮度的這種周期性的微弱變化來推算出行星的大小和軌道周期等數(shù)據(jù)。開普勒望遠鏡能探測到的這種亮度微弱變化可以小到百萬分之十左右。
開普勒望遠鏡介紹
開普勒式望遠鏡(The Kepler telescope),折射式望遠鏡的一種。物鏡組也為凸透鏡形式,但目鏡組是凸透鏡形式。這種望遠鏡成像是上下左右顛倒的,但視場可以設計的較大,最早由德國科學家開普勒于1611年發(fā)明。為了成正立的像,采用這種設計的某些折射式望遠鏡,特別是多數(shù)雙筒望遠鏡引在光路中增加了轉(zhuǎn)像稜鏡系統(tǒng)。此外,幾乎所有的折射式天文望遠鏡的光學系統(tǒng)為開普勒式。
開普勒望遠鏡成像原理有哪些?
開普勒望遠鏡成像原理是光的折射。
當我們對著目鏡觀察時,進入眼睛的光線就好像是從ab射來的。ab離我們很近,就使我們從望遠鏡中看到的天體覺得離自己近,而看得更清楚。開普勒望遠鏡實際應用時還需要增加正像系統(tǒng)。從天體射來的平行光線,經(jīng)物鏡后,在焦點以外距焦點很近處成一倒立縮小實像AB。
如何在家制作這種望遠鏡呢?
首先找兩個合適的凸透鏡片,再找一個合適的鏡筒,將兩片凸透鏡設法嵌入到鏡筒中,一個開普勒望遠鏡就制作完畢了。
焦距長的做物鏡,焦距短的做目鏡,鏡筒要能伸縮,以便根據(jù)被觀察物體的遠近,調(diào)整物鏡和目鏡的距離(簡稱調(diào)焦)。
光榮退役!2分鐘回顧開普勒望遠鏡輝煌功績
10月30日,美國國家航空航天局(NASA)宣布開普勒空間望遠鏡“光榮退休”。
開普勒空間望遠鏡是干嘛的?它又有哪些功勞呢?通過一個簡短的小視頻,一起來了解一下吧!
開普勒望遠鏡于2009年發(fā)射,2018年10月30日光榮退役,原因是燃料耗盡。
它的謝幕算不上悲劇,圓滿多過悲傷的離別。
服役9年,觀測超過53萬顆恒星,共發(fā)現(xiàn)2000余顆太陽系外的行星……
這位“太空 探索 ”老將給我們留下了許多輝煌。
1
“行星獵手”的稱號實至名歸
在凝望星空的9年時間里,開普勒空間望遠鏡共確認了2662顆行星(截至2018年10月24日),此外還發(fā)現(xiàn)了近2900顆待確認的行星。
迄今為止被證實的3800多顆太陽系外行星中70%是由開普勒太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)的。
平時我們仰望星空看到的絕大多數(shù)是會發(fā)光的恒星,僅有幾顆能看到的行星都是我們太陽系里的。
開普勒太陽望遠鏡的部署才讓我們對太陽系外行星的多樣性大開眼界。
2
“行星獵手”怎樣尋找行星
2009年升空后,開普勒太空望遠鏡就用凌日光度法尋找行星,它會一刻不停地看著面前的恒星,記錄這些恒星的亮度變化。
當不發(fā)光的行星從恒星面前經(jīng)過時,會擋住一部分星光,造成恒星亮度在一段時間內(nèi)變暗。
開普勒望遠鏡會敏銳捕捉到這些恒星的亮度變化并傳回地球,如果這種情況周期性出現(xiàn)3-4次,科學家就可以確定有行星在圍繞恒星公轉(zhuǎn)。
3
退役并不意味著發(fā)現(xiàn)之旅的結(jié)束
開普勒望遠鏡的發(fā)現(xiàn)改變了科學家對行星的認識,從根本上打開了人類 探索 太空的大門。
其收集的信息顯示20%-50%的可見恒星可能擁有與地球大小相近的巖石行星,一些此類行星表面可能存在液態(tài)水,這對 探索 地外生命有著重要意義。
此外開普勒太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)了很多大小介于地球和海王星之間的行星,這是太陽系中所缺少的,這些觀測數(shù)據(jù)對研究銀河系 歷史 和宇宙膨脹速度有著關鍵作用。
如今,這位太空 探索 老將光榮退役,但這并不意味著發(fā)現(xiàn)之旅的結(jié)束,它留下的數(shù)據(jù)遺產(chǎn)將繼續(xù)幫助科學家們探尋行星的秘密。
此外繼任者TESS凌日系外行星勘測衛(wèi)星已于2018年4月發(fā)射升空,未來TESS將站在開普勒的肩膀上繼續(xù) 探索 太陽系外行星,幫助人類更加深入地了解宇宙!
開普勒太空望遠鏡很神奇,找到幾千顆系外行星,為啥沒找到生命?
尋找地外生命和文明,是科學家們幾百年來的夢想。當然科學家不會像一些吃瓜群眾,見到一個弄不明白的事情,如見到UFO(不明飛行物)就想入非非,硬要往外星人頭上扯。
科學家講的是證據(jù),現(xiàn)在的證據(jù)是,在太陽系除了地球,其他星球連一個細胞都沒有發(fā)現(xiàn)。
首先就是需要找到太陽系外其他恒星附屬的行星,尤其是宜居帶類地行星。所謂的宜居帶,就是相距恒星在一個合適距離,行星溫度不冷不熱能保持液態(tài)水存在的區(qū)域;而類地行星就是像地球這樣,有一層巖石包裹著具有固體表面的行星。
因為科學家們確信,要找到類似地球的生命,宜居帶和類地行星是必備條件。當然宇宙中可能存在與地球完全不一樣的生命或文明,這些生命和文明在什么樣的條件下可以孕育和進化,目前就更沒有發(fā)現(xiàn),也沒有理論,今天我們就不討論了。
自從有了望遠鏡,幾百年來科學家們一直在尋找太陽系外的行星,但猶如大海撈針,令人失望。直到1992年,美國兩位天文學家亞歷山大·沃爾茲森和戴爾·弗萊爾,首次發(fā)現(xiàn)了圍繞著脈沖星運行的兩顆系外行星,分別被命名為PSR B1257+12 B 和 PSR B1257+12 C;1995年, 瑞士兩位天文學家麥克·梅耶和迪迪爾·奎洛茲,則首次發(fā)現(xiàn)了圍繞類太陽恒星公轉(zhuǎn)的系外行星,命名為飛馬座51b 。
從此尋找系外行星(太陽系外行星)成為了天文學家們追崇的熱門,眾多的地面望遠鏡和科學項目組加入了搜尋系外行星的隊伍,不斷發(fā)現(xiàn)新的行星;1990年發(fā)射的首個太空望遠鏡哈勃號,則 最早用直接成像法發(fā)現(xiàn)了北落師門周圍的行星。但這些發(fā)現(xiàn)有的是“業(yè)余”,即便“專業(yè)”的效率也并不高,科學界迫切需要一個更專業(yè)更高效的系外行星搜尋計劃。
開普勒太空望遠鏡(后面有時會簡稱“開普勒”)又稱為開普勒任務,英文表述為 Kepler Mission,是NASA(美國航天局)研制的 世界首艘專門探測太陽系外類地行星的空間望遠鏡,并于2009年3月7日在美國卡納維爾角空軍基地發(fā)射升空。
約翰內(nèi)斯·開普勒(Johannes Kepler)是17世紀的德國天文學家、數(shù)學家,他發(fā)現(xiàn)了 行星運動三大定律 ,即軌道定律、 面積定律 和周期定律,為人類認識宇宙和行星運動貢獻巨大,開普勒太空望遠鏡就以他的名字命名,以茲追崇。
開普勒望遠鏡不是像哈勃望遠鏡一樣圍繞著地球轉(zhuǎn),而是像地球一樣圍繞著太陽轉(zhuǎn),像個跟屁蟲跟在地球屁股后面,但會漸漸遠離地球,4年后距離地球約0.5AU(7500萬公里)。其觀測視場指向 天鵝座和 天琴座 所在的領域,遠離了黃道平面,這樣就不但不會被地球遮蔽,可以持續(xù)觀測,而且不會受到地球、月球漫射影響,也不會受到陽光滲漏影響。
“開普勒”質(zhì)量約1039公斤,口徑為0.96米,主鏡為1.4米,視野約105平方度(視直徑約12度),看到的天區(qū)與一個人伸直胳膊看到的拳頭遮蔽的視野差不多,觀測深度約3000光年,廣度約全天的0.25%。
“開普勒”一升空,就顯示了與眾不同的非凡實力,在服役的9年多時間里,觀測到候選系外行星5000多顆,經(jīng)審查被確認的有2662顆,其中候選宜居帶類地行星49顆,有30多顆得到確認。
全球科學界還采用多種方法尋找系外行星,從1995年發(fā)現(xiàn)首顆系外行星,截止到2020年11月16日,發(fā)現(xiàn)的系外行星總量為4373顆。從這個數(shù)據(jù)來看,僅開普勒太空望遠鏡的發(fā)現(xiàn),就占已發(fā)現(xiàn)的系外行星總數(shù)的60%以上。
現(xiàn)在科學探測系外行星的方法很多,如最早那顆行星就是利用視向速度法找到的,此外還有微引力透鏡法、天體測量法、計時法、掩星法等等。這些都是通過間接觀測,通過物理學原理測算出來的。
系外行星都無法直接“看到”,只能通過恒星光變和引力攝動等方式“測算”到的。因為系外行星視角太小了,到現(xiàn)在用直接成像法找到的行星只有100余顆,這種方法找到的行星都是巨大的“熱木星”,也就是溫度在600~2000K的年輕類木行星,其中絕大部分質(zhì)量有木星數(shù)十倍。
直接成像也不是能夠直接“看到”,而是通過恒星不可見的紅外光變化來“測算”。這些尋找系外行星的方法都有一套很復雜的理論,今天就不展開說了,只說說掩星法。
開普勒太空望遠鏡尋找系外行星的方法就是采用掩星法。掩星法又稱凌日法或凌星法,就是通過觀測系外行星在視向上橫穿恒星表面時,恒星光度發(fā)生細微變化來確定行星存在的方法。
因此“開普勒”上裝置的最重要儀器就是NASA研制的高精度太空光度計,其主要功能不是得到行星清晰圖像,而是通過對恒星光度測量,獲取恒星的光度變化,從而計算出有沒有行星圍繞的結(jié)論。
“開普勒”對一顆m(V)=12類似太陽的恒星觀測6.5小時,可檢測出20ppm(百萬分之二十)的綜合光度變化,而一顆類似地球的行星凌星時造成的光度變化約84ppm。
“開普勒”就這樣在軌道上定向觀測10萬顆恒星的光度,通過恒星光度細微變化來檢測是否有行星凌日,并計算出凌日行星的公轉(zhuǎn)周期、軌道大小、凌日深度、行星大小等等,還能通過對行星母恒星的光譜、光度等參數(shù)測算,得到其質(zhì)量,從而推算出行星是否在宜居帶。
“開普勒”升空之前,科學界發(fā)現(xiàn)的系外行星基本都是大質(zhì)量大體積的“熱木星”,“開普勒”升空后,發(fā)現(xiàn)了大量與地球差不多的較小類地行星,還發(fā)現(xiàn)了首個具有6行星的恒星系統(tǒng),首個圍繞著兩顆恒星運行的行星,發(fā)現(xiàn)圍繞著類太陽恒星運行的最小行星等等。
為了大家閱讀方便,特別說明一下行星的命名規(guī)則:就是恒星名字后面,根據(jù)靠近主恒星的行星順序,依次命名為b、c、d、e、f、g、h等。“開普勒”發(fā)現(xiàn)的行星前面都冠以開普勒恒星名稱,如開普勒20就是恒星名稱,開普勒20e就是靠近開普勒20恒星的第4順序行星。
開普勒20e和開普勒20f是人類最早發(fā)現(xiàn)的小行星,這兩顆恒星的半徑分別是地球的0.8倍和1.03倍,是距離我們約950光年的恒星~開普勒20系統(tǒng)中,五顆行星中的兩顆。開普勒20是一顆類太陽恒星,質(zhì)量約太陽的91%,表面溫度略低于太陽,約5466K。這兩顆類地行星距離主星太近,一般認為不適宜生命存在,而其他幾顆行星都是類木行星。
但這個發(fā)現(xiàn)是一個重要轉(zhuǎn)折點,終結(jié)了沒有發(fā)現(xiàn)系外小行星的 歷史 。
“開普勒”發(fā)現(xiàn)的最小行星是開普勒42恒星系統(tǒng)中的行星,這是一顆距離我們只有126光年的紅矮星,質(zhì)量只有太陽的0.13倍,光度只有太陽的0.24%,目前發(fā)現(xiàn)它有三顆行星相伴,其中的開普勒42b體積約地球的0.78倍,開普勒42c體積約地球的0.73倍,而開普勒42d的體積只有火星的1.97倍,是迄今發(fā)現(xiàn)最小的行星。
開普勒186是一顆距離我們約500光年的紅矮星,質(zhì)量約是太陽的0.54倍,其有五顆行星相伴,其中的開普勒186f最引人注目,大小約地球的1.1倍,且在宜居帶,有科學家分析這很可能是最有希望存在生命的星球。但也有分析發(fā)現(xiàn),雖然算得上是地球的表親,但并非雙胞胎,其在宜居帶靠外的邊緣區(qū)域,很可能存在的是水冰而非液態(tài)水,不一定適宜居住。
而開普勒 1649c則是一個意外發(fā)現(xiàn),這顆審查時被遺漏的行星,是在“開普勒”退休幾年后,2020年對“開普勒”拍攝的資料重新審查時偶然發(fā)現(xiàn)的。這顆距離我們約300光年的行星, 大小是地球的1.06倍,而且是一顆巖石星球,理論計算正處于恒星的宜居帶,被認為是迄今為止最像地球的一顆行星。
不過令人失望的是,由于其主星是一顆紅矮星,質(zhì)量很小,宜居帶就距離主星很近,開普勒1649c公轉(zhuǎn)周期只有19天,并不適宜生命存在。
“開普勒”還發(fā)現(xiàn)了開普勒90星系,這是位于天龍座距離我們2545光年的一個類太陽系,是迄今為止發(fā)現(xiàn)系外行星最多的恒星系統(tǒng),和我們太陽系一樣有8顆行星相伴。
“開普勒”發(fā)現(xiàn)的系外行星花樣繁多,還有圍繞著2顆恒星甚至4顆恒星運行的行星,有不少地球的大表哥、地球2.0等星球,這里就無法一一表述了。
這些年搜尋地外行星計劃中,發(fā)現(xiàn)了不少大表哥、地球2.0等貌似地球的行星,那么這些行星上會有外星人嗎?
其實“開普勒”也不知道,而且誰也不知道。因為雖然人類對系外行星觀測不斷進步,但真正“看得清”的一個也沒有,那些所謂大表哥、地球2.0等等,都是瞎咋呼而已,與地球環(huán)形相差甚遠。就像在地球上很難找到完全一樣的兩片樹葉或兩個 指紋,在宇宙中也難以找到和地球完全一樣的星球。
宇宙中可能存在地外生命和文明,或許還會存在與地球完全不一樣的生命或文明,但迄今為止還沒有任何證據(jù),甚至沒有發(fā)現(xiàn)這方面的任何蛛絲馬跡。既然如此,作為嚴謹?shù)目破瘴恼拢筒荒茈S意揣測。
2018年,開普勒太空望遠鏡就由于燃料告罄而不得不光榮退役了,那么它的位置由誰來填補呢?是不是未來行星搜尋計劃會被擱置呢?大家不必擔心,NASA研制的新一代“行星獵手”早就應運而生了,它就是新一代的“凌日系外行星巡天衛(wèi)星”,簡稱TESS,它早就于北京時間2018年4月19日順利發(fā)射升空了,頂替了老一輩的“開普勒”,繼續(xù)未盡的事業(yè)。
TESS的觀測區(qū)域面積是“開普勒”的400倍,也就是可以進行全天搜尋。它把天空分為26個不同區(qū)域,每27天巡天一次,重點查看20萬顆靠近地球最大最亮的恒星,科學家希望通過它至少發(fā)現(xiàn)20000顆系外行星,在其中找到更宜居的星球。
搜尋系外行星,一方面是為了發(fā)現(xiàn)地外生命或文明,另一方面也是為將來地球無法居住時,人類不得不移民外星尋找最宜居的地方。這是人類為了繁衍所進行的未雨綢繆,是一群具有高瞻遠矚眼光的科學家、實業(yè)家、政治家的偉大舉措,作為人類的一員,我為有這樣杰出的同類而欣慰。
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開普勒望遠鏡的成像原理
開普勒望遠鏡是由兩組凸透鏡組成的.靠近眼睛的凸透鏡叫做目鏡,靠近被觀察物體的凸透鏡叫做物鏡.我們能不能看清一個物體,它對我們的眼睛所成“視角”的大小十分重要.望遠鏡的物鏡所成的像雖然比原來的物體小,但它離我們的眼睛很近,再加上目鏡的放大作用,視角就可以變得很大.