天文望遠(yuǎn)鏡基礎(chǔ)知識(shí)

天?望遠(yuǎn)鏡基礎(chǔ)知識(shí)-天?知識(shí)

天?望遠(yuǎn)鏡基礎(chǔ)知識(shí)-天?知識(shí)

天?望遠(yuǎn)鏡是現(xiàn)在天?學(xué)最基本的儀器，也是??天?普及?作者和天?愛好者必備的觀測(cè)?具。

天?望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)

根據(jù)物鏡的結(jié)構(gòu)不同，天?望遠(yuǎn)鏡?致可以分為三?類：以透鏡作為物鏡的，稱為折射望遠(yuǎn)鏡；?反射鏡作為物鏡的，稱為反射望遠(yuǎn)鏡；既包含透

鏡，?有反射鏡的，稱為折反射望遠(yuǎn)鏡。往往有的天?愛好者買了?塊透鏡，以為這就解決了望遠(yuǎn)鏡的物鏡問題。其實(shí)，?塊透鏡成像會(huì)產(chǎn)?象差，現(xiàn)

在，正規(guī)的折射天?望遠(yuǎn)鏡的物鏡?都由2～4塊透鏡組成。相?之下，折射天?望遠(yuǎn)鏡?途較?，使??便，?較適合做天?普及?作。

反射望遠(yuǎn)鏡的光路可分為?頓系統(tǒng)和卡塞格林系統(tǒng)等。?般說來，對(duì)天?普及?作，特別是對(duì)觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)不?的愛好者來說，?頓式反射望遠(yuǎn)鏡使?起

來不太?便，其物鏡?需經(jīng)常鍍膜，維護(hù)起來也?煩。折反射望遠(yuǎn)鏡是由透鏡和反射鏡組成。天體的光線要受到折射和反射。這類望遠(yuǎn)鏡具有光?強(qiáng)，視

場(chǎng)?和能消除?種主要像差的優(yōu)點(diǎn)。這類望遠(yuǎn)鏡?分施密特系統(tǒng)、馬克蘇托夫系統(tǒng)和施密特卡塞格林系統(tǒng)等。根據(jù)我們多年實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，中國科學(xué)院南京

天?儀器??產(chǎn)的120折射天?望遠(yuǎn)鏡對(duì)于天?普及?作和??天?愛好者來說，是?種既?便?實(shí)?的儀器。

望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)性能

在天?觀測(cè)的對(duì)象中，有的天體有視?，有的沒有可分辨的視?；有的天體光極強(qiáng)，有的?特微弱；有的是??發(fā)光，有的是反射光。觀測(cè)者應(yīng)根據(jù)

觀測(cè)?的，選?不同的望遠(yuǎn)鏡，或采?不同的?法進(jìn)?觀測(cè)；?般說來，普及性的天?觀測(cè)多屬于綜合性的，要考慮“?鏡多?”。選擇天?望遠(yuǎn)鏡時(shí)，?

定要充分了解它的基本光學(xué)性能。

?徑--指物鏡的有效直徑，常?D來表?；

相對(duì)?徑--指物鏡的有效?徑和它的焦距之?，也稱為焦?，常?A表?；即A＝D/F。

?般說來，折射望遠(yuǎn)鏡的相對(duì)?徑都?較?，通常在1/15～1/20，?反射望遠(yuǎn)鏡的相對(duì)?徑都?較?，通常在1/3.5～1/5。觀測(cè)有?定視?的天體

時(shí)，其視?的線??和F成正?，其?積與F2成正?。象的光度與收集到的光量成正?，即與D2成正?，和象的?積成反?，即與F2成反?。

放?率--指?視望遠(yuǎn)鏡的物理量，即?度的放?率。它等于物鏡焦距和?鏡焦距之?。

不少?提到天?望遠(yuǎn)鏡時(shí)，?先考慮的就是放?倍率。其實(shí)，天?望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡不?樣，地?天?觀測(cè)的效果如何，除儀器的優(yōu)劣外，還受地球?

?的明晰度和寧靜度的影響，受觀測(cè)地的環(huán)境等諸因素的制約。?且，?架天?望遠(yuǎn)鏡有?個(gè)不同焦距的?鏡，也就是有?個(gè)不同的放?倍率可?。觀測(cè)

時(shí)，絕不是以最?倍率為最佳，?應(yīng)以觀測(cè)?標(biāo)最清晰為準(zhǔn)。

分辨?--指望遠(yuǎn)鏡能夠分辨出的最??距。?視觀測(cè)時(shí)，望遠(yuǎn)鏡的分辨?＝140（?秒）/D（毫?），D為物鏡的有效?徑。

視場(chǎng)--指天?望遠(yuǎn)鏡所見的星空范圍的?直徑。

貫穿本領(lǐng)--指在晴朗的夜晚，望遠(yuǎn)鏡在天頂?向能看到最暗弱的恒星星等。貫穿本領(lǐng)主要和望遠(yuǎn)鏡的有效?徑有關(guān)。

例如，南京天?儀器??產(chǎn)的120折反射天?望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)性能為：主鏡的有效?徑為120mm，焦距為1500mm，相對(duì)?徑為1/12.5，?鏡放?倍率

有：37.5倍，60倍，100倍，200倍，理論分辨?為1"?2"，?視極限星等為12等，視場(chǎng)?于10。它的尋星鏡物鏡有效?徑為35mm，焦距為175mm，

放?率為7倍，視場(chǎng)為500。

天?望遠(yuǎn)鏡的?鏡

當(dāng)?們了解了天?望遠(yuǎn)鏡的基本光學(xué)性能以后，有?往往只注意物鏡，?忽視了做為望遠(yuǎn)鏡終端設(shè)備之?的?鏡。其結(jié)果常常使再好的望遠(yuǎn)鏡也不能

充分發(fā)揮應(yīng)有的本領(lǐng)，只能望天興嘆。

天?望遠(yuǎn)鏡的?鏡主要有兩個(gè)作?：其?，將物鏡所成的像放?，這對(duì)于觀測(cè)有視?的天體和近距雙星是?分重要的；其?，使出射光束為平?光，

使觀測(cè)者觀測(cè)起來舒適省?。?鏡的種類很多，?較常?的有：惠更斯?鏡，?字母H表?，MH或HM表?惠更斯?鏡的改進(jìn)型，這類?鏡適?于低倍率

或中倍率的觀測(cè)。冉斯登?鏡，以字母R表?，適于?作裝有?字絲或標(biāo)尺的?鏡，?在低倍率或中倍率的測(cè)量性觀測(cè)。凱爾納?鏡，以字母K表?，是冉

斯登?鏡的改進(jìn)型，消除了冉斯登?鏡的?差，這種?鏡，視場(chǎng)?，常?在低倍率觀測(cè)上，如彗星或??積的天體。斯坦海爾的單??鏡，蔡斯的?畸變

?鏡，阿貝?畸變?鏡，希克?畸變?鏡都?在?放?率的觀測(cè)上，如對(duì)?星或?球表?細(xì)節(jié)的觀測(cè)等。

?架天?望遠(yuǎn)鏡應(yīng)備有多種?鏡，這樣才能便于不同的觀測(cè)，也才能最?限度地發(fā)。揮它應(yīng)有的作?。曾見到這樣?個(gè)情況：某部門從國外訂購?架

較好的天?望遠(yuǎn)鏡，但是只有兩個(gè)?鏡。可是說明書中介紹它有多種?鏡。為什么只有兩個(gè)呢?賣?說，買?訂貨時(shí)設(shè)寫明。這是?個(gè)教訓(xùn)。因此，訂購天

?望遠(yuǎn)鏡時(shí)，事前?定要充分做好調(diào)研，有完整可靠的信息，有?較內(nèi)?的?把關(guān)，認(rèn)真審核好訂貨程序才?。

尋星鏡和導(dǎo)星鏡

天?望遠(yuǎn)鏡的主鏡擔(dān)負(fù)著觀測(cè)的主?。但是，許多天?觀測(cè)不是光靠主鏡就能全部順利完成的。它也需要有助?，這就是尋星鏡或?qū)晴R。

為了能迅速地搜尋到待觀測(cè)的天體，常常在主鏡旁附設(shè)?個(gè)?型天?望遠(yuǎn)鏡，它就是尋星鏡。尋星鏡?股都采?折射式的天?望遠(yuǎn)鏡。它的光軸與主

鏡光軸平?，這樣才能保持與主鏡的?標(biāo)?致。尋星鏡物鏡的?徑?般在5～10厘?左右，視場(chǎng)在30～50左右，放?率在7～20倍左右，焦平?處裝有供

定標(biāo)?的分劃板。觀測(cè)時(shí)，先?尋星鏡找到待觀測(cè)的天體，將該天體調(diào)到，視場(chǎng)中央。這時(shí)，該天體?然也就在主鏡視場(chǎng)中央。

主鏡在進(jìn)?較長時(shí)間的觀測(cè)時(shí)，為了及時(shí)糾正跟蹤中的誤差，在主鏡旁設(shè)?個(gè)起監(jiān)視作?的望起鏡，它就叫導(dǎo)星鏡。天?普及?的望遠(yuǎn)鏡也就?導(dǎo)星

鏡代替了導(dǎo)星鏡。望遠(yuǎn)鏡的裝置與跟蹤?架理想的天?望遠(yuǎn)鏡不僅應(yīng)有優(yōu)良的光學(xué)系統(tǒng)，還必須解決好?系列機(jī)械結(jié)構(gòu)問題。?如說，鏡筒如何架起來

呢?為了能觀測(cè)到地平上任意天體，根據(jù)對(duì)軸線?向的選擇不同，通常天?望遠(yuǎn)鏡的裝置分為兩?類：地平裝置和?道裝置。在地平裝置中，鏡的是天體的

地平經(jīng)度，沿?平軸變化時(shí)，表?的是天體的地平緯度。由于天球的周?視運(yùn)動(dòng)，天體在地平坐標(biāo)中，兩個(gè)量都隨時(shí)?變，表?的只是瞬時(shí)位置。因此，

?般說來，地平裝置不便于做較長時(shí)間的連續(xù)觀測(cè)。

?道裝置就解決了這個(gè)問題。它的?條軸和天軸平?，叫極軸。另?條軸和極軸垂直，叫?緯軸。當(dāng)鏡筒繞極軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，這是對(duì)?的變化，繞?緯軸

旋轉(zhuǎn)時(shí)，是?緯的變化。天體的?緯不隨周?運(yùn)動(dòng)?變化，是常量。因此，只要使鏡筒跟隨著天體繞極助運(yùn)動(dòng)即可達(dá)到使天體保持在視場(chǎng)內(nèi)的?的。這就

是跟蹤天體的基本原理。顯然，這就是克服由地球?轉(zhuǎn)引起的相對(duì)位置變化。地球以每4分鐘10的速度由西往東?轉(zhuǎn)著，跟蹤天體也應(yīng)以每4分公10的勻速

從東往西繞極軸運(yùn)動(dòng)。如何使鏡筒這樣轉(zhuǎn)動(dòng)呢?驅(qū)動(dòng)跟蹤裝置的機(jī)械系統(tǒng)叫轉(zhuǎn)儀鐘。本世紀(jì)以前的轉(zhuǎn)儀鐘，其動(dòng)?靠鏈條式的重錘或發(fā)條提供，轉(zhuǎn)儀鐘的速

度靠離?調(diào)速器來控制。現(xiàn)在轉(zhuǎn)儀鐘的動(dòng)?靠馬達(dá)帶動(dòng)，速度由天?鐘或?線電振蕩器來控制。導(dǎo)星就是彌補(bǔ)跟蹤中的誤差問題。

可見，對(duì)于天?普及?作來說，天?望遠(yuǎn)鏡最好是能跟蹤天體的?道裝置。

什么是?頓反射式天?望遠(yuǎn)鏡？

根據(jù)物鏡的結(jié)構(gòu)不同，天?望遠(yuǎn)鏡?致可以分為三?類：以透鏡作為物鏡的，稱為折射望遠(yuǎn)鏡；?反射鏡作為物鏡的，稱為反射望遠(yuǎn)鏡；既包含透鏡，?

有反射鏡的，稱為折反射望遠(yuǎn)鏡。

反射望遠(yuǎn)鏡的光路可分為?頓系統(tǒng)和卡塞格林系統(tǒng)等。?頓系統(tǒng)由凹?鏡作為物鏡，?塊?型平?鏡在鏡筒前?作為副鏡，以便轉(zhuǎn)折光線的望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)。

最早由英國科學(xué)家伊薩克??頓爵?所發(fā)明。這種設(shè)計(jì)的望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此成本低廉。很多天?愛好者的望遠(yuǎn)鏡都采?這種結(jié)構(gòu)。折反射望遠(yuǎn)鏡是由透

鏡和反射鏡組成。天體的光線要受到折射和反射。這類望遠(yuǎn)鏡具有光?強(qiáng)，視場(chǎng)?和能消除?種主要像差的優(yōu)點(diǎn)。這類望遠(yuǎn)鏡?分施密特系統(tǒng)、馬克蘇托

夫系統(tǒng)和施密特卡塞格林系統(tǒng)等。

?般說來，折射望遠(yuǎn)鏡的相對(duì)?徑都?較?，通常在1/15～1/20，?反射望遠(yuǎn)鏡的相對(duì)?徑都?較?，通常在1/3.5～1/5。

反射式天?望遠(yuǎn)鏡和折射式天?望遠(yuǎn)鏡各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

折射式望遠(yuǎn)鏡鏡筒長,重量?,隨著望遠(yuǎn)鏡?徑的增?焦距增長鏡筒太長并發(fā)?彎曲，制作難度加?，出現(xiàn)了反射望遠(yuǎn)鏡

反射式天?望遠(yuǎn)鏡鏡筒短,重量輕.缺點(diǎn)是多?了反光鏡和光線?向沒有改變.使觀察者的位置受到限制.折射式天?望遠(yuǎn)鏡優(yōu)點(diǎn)是光線改變?向,觀察者有了更

?的?由空間,但鏡筒長,重量?,現(xiàn)在?般是?者的結(jié)合,名為折反射望遠(yuǎn)鏡.

如果剛?門,建議?折射式,便宜

有點(diǎn)基礎(chǔ)的天?愛好者還是?反射式的好

世界著名天?臺(tái)與?型天?望遠(yuǎn)鏡

1．美國威爾遜?天?臺(tái)

1.5?反射望遠(yuǎn)鏡 完成年代：1908年

歷史意義：驗(yàn)證?型反射光學(xué)望遠(yuǎn)鏡在天?觀測(cè)研究的實(shí)?價(jià)值。

2.5?反射望遠(yuǎn)鏡 完成年代：1917年

歷史意義：確認(rèn)了宇宙的基本結(jié)構(gòu)概念，得到膨脹理論的證據(jù)。

2．美國帕羅瑪?天?臺(tái)

海爾望遠(yuǎn)鏡：5?反射望遠(yuǎn)鏡 完成年代：1949年

歷史意義：深?探測(cè)宇宙，成功的攝影到?常暗弱的星系和遙遠(yuǎn)的天體，驗(yàn)證宇宙論的學(xué)說，為新型望遠(yuǎn)鏡提供光學(xué)及?程技術(shù)上的模范。

3．英澳天?臺(tái)

3.9?望遠(yuǎn)鏡 完成年代：1975年.

歷史意義：紅外線光學(xué)觀測(cè)技術(shù)獨(dú)樹?幟，另外該臺(tái)的 Malin在科學(xué)普及的天攝影上獲得全球的肯定。

4．基特峰與賽拉托洛洛天?臺(tái)

4?望遠(yuǎn)鏡完成年代：1974年

歷史意義：運(yùn)?成本與投資報(bào)酬率的經(jīng)濟(jì)觀念，在南北半球

3.9?反射鏡英國天?學(xué)界并未參與歐南臺(tái)，但在澳洲、南?合作了多次天?儀器的建設(shè)計(jì)劃

UKST英國1.5?施密特望遠(yuǎn)鏡是世界第?具消?差雙?膠合C.P的?型施密特鏡

Malin成功地使?暗房技術(shù)顯露了許多本來不為?知的星象細(xì)節(jié)，展?了宇宙之美，為現(xiàn)代天?學(xué)做了許多“公關(guān)”?作，歐美各國的天?科

學(xué)節(jié)?都可看見他的作品

觀測(cè)站中，使?相同設(shè)計(jì)的望遠(yuǎn)鏡，?以節(jié)省制造?期與經(jīng)費(fèi)。另有國家?量引?天?學(xué)研究的領(lǐng)域，使天?學(xué)的成就，成為國?的表現(xiàn)。

5．CFHTY

3.6?望遠(yuǎn)鏡（加拿?、法國、美國合作）

完成年代：1979年

歷史意義：安裝在夏威夷海拔4200?的瑪納基亞?上，在絕佳的視相度下成為世界解像?最佳的天?望遠(yuǎn)鏡，因此被稱為地?上的太空望遠(yuǎn)鏡。

6．蘇俄特殊物理天?臺(tái)

6?望遠(yuǎn)鏡5^

完成年代：1976年

歷史意義：全世界?先使?電腦操控經(jīng)緯儀式的?型天?望遠(yuǎn)鏡。特殊的?平式焦點(diǎn)光學(xué)設(shè)計(jì),為未來超?型、新式天?望遠(yuǎn)鏡的先驅(qū)。

7．卡拉阿托天?臺(tái)

3.5?反射望遠(yuǎn)鏡（西班?、德國合作）

完成年代：1985年

歷史意義：?道儀式架臺(tái)的最后代表望遠(yuǎn)鏡。精密的光學(xué)設(shè)計(jì)及模組化的更換偵測(cè)儀器概念及資料匯流排的使?，開啟數(shù)位化?動(dòng)控制天?臺(tái)的潮

流。

前蘇聯(lián)特殊物理天?臺(tái)的6?反射鏡在完成時(shí)的70年代，超越西??個(gè)世代地使?了經(jīng)緯儀架臺(tái)與?平式焦點(diǎn)的設(shè)計(jì)，樹?了天?儀器發(fā)展史上的新?

程碑。

8．美國WIYN天?臺(tái)

3.5?反射望遠(yuǎn)鏡（威斯康?、印地安納、耶魯、國家光學(xué)天?臺(tái)）

完成年代：1994年

歷史意義：全電腦即時(shí)操控的鏡??持系統(tǒng)，是美國第?個(gè)全新概念的、新技術(shù)望遠(yuǎn)鏡。

9．歐洲南?天?臺(tái)（ESO）

3.5?新技術(shù)望遠(yuǎn)鏡NTT（法國、意?利、德國、荷蘭、瑞典、瑞?、?利時(shí)、丹麥合作）

完成年代：1989年

歷史意義：電腦控制的影像分析系統(tǒng)，使望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)隨時(shí)處于最佳狀態(tài)，并為將來的16?VLT望遠(yuǎn)鏡作技術(shù)可?性的驗(yàn)證。

10．NOT

2.5?北歐光學(xué)望遠(yuǎn)鏡（瑞典、丹麥、挪威、芬蘭合作）

完成年代：1989年N

歷史意義：?創(chuàng)環(huán)境控制概念的天?臺(tái)設(shè)計(jì)，使望遠(yuǎn)鏡清晰度?為增加，創(chuàng)下世界最??徑能看到冥王星衛(wèi)星及重?透鏡現(xiàn)象的愛因斯坦?架星象。

11．WHT

4.2?望遠(yuǎn)鏡（西班?、英國合作）

完成年代：1990年

歷史意義：當(dāng)年排名世界第三的“超巨炮”，使歐洲天?學(xué)?躍為與美國并駕齊驅(qū)之勢(shì)。

12．美國

哈伯太空2.4??徑望遠(yuǎn)鏡 完成年代：1990年

歷史意義：超世代的望遠(yuǎn)鏡概念，為21世紀(jì)太空天?學(xué)觀測(cè)的開路先鋒，其?昂的造價(jià)及多災(zāi)多難的儀器問題（如散光鏡?），亦列?了世界??笑

話紀(jì)錄。

13．凱克望遠(yuǎn)鏡

完成年代：1992年

歷史意義：10?直徑望遠(yuǎn)鏡，以36塊多?形鏡?組合成的新世代望遠(yuǎn)鏡，雖然儀器性能仍不盡理想，但未來可望突破。?前正以凱克I號(hào)與II號(hào)兩具同

型望遠(yuǎn)鏡，試驗(yàn)光學(xué)?涉儀的技術(shù)。

天?望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明

1608年，荷蘭有?位眼鏡制造商叫漢斯"李波?賽，他的兩個(gè)孩?很調(diào)?，也很聰明。?天，偶然?個(gè)機(jī)會(huì)，兩個(gè)孩?從店鋪?拿來兩?透鏡，?前?后

擺弄著，?眼睛張望著。孩?們驚訝了，他們發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處教堂上的風(fēng)標(biāo)???近。李波?賽得知此事也很?興，他就??個(gè)簡(jiǎn)易的筒，把兩塊透鏡裝好。這

就是世界上第?臺(tái)望遠(yuǎn)鏡。

意?利的科學(xué)家伽利略聽到了這個(gè)消息，并于1609年制作了?部?徑42mm的望遠(yuǎn)鏡。這部望遠(yuǎn)鏡讓他"?開眼界"，因?yàn)樗@訝地發(fā)現(xiàn)，?球表?有??

和?數(shù)的坑洞；?星也如?球般，有著盈虧的變化；??星旁邊竟然還有四顆?星星繞著?星公轉(zhuǎn)！這些發(fā)現(xiàn)徹底的顛覆了傳統(tǒng)的天?學(xué)觀念。伽利略是

有史以來使?望遠(yuǎn)鏡觀察天空的第??，這部望遠(yuǎn)鏡同時(shí)也開創(chuàng)了天?學(xué)的另?個(gè)新紀(jì)元。

之后的1611年，德國科學(xué)家刻?勒也設(shè)計(jì)了?部望遠(yuǎn)鏡，并改良了?鏡，擴(kuò)?了望遠(yuǎn)鏡的視野，成為今?望遠(yuǎn)鏡的主流。