天文基礎(chǔ)9、望遠(yuǎn)鏡和觀測方法匯總

1、閑聊天文觀測和天文望遠(yuǎn)鏡天文觀測的一些基本概念星星究竟是什么n大部分是恒星，能夠自身發(fā)光發(fā)亮；n少數(shù)是行星，反射太陽光。如何度量星星之間的距離？n光年：1光年10萬萬萬千米n秒差距： 1秒差距3.26 光年？千米星座的來歷n公元前三千年古巴比倫人對星空區(qū)劃的創(chuàng)造，把亮星用假想的連線聯(lián)起來，構(gòu)成星座；n古希臘人的想象賦予星座之名和豐富的內(nèi)容；n17世紀(jì)后隨著航海地理大發(fā)現(xiàn)，完善南天星座的創(chuàng)立；n1928年國際天文學(xué)聯(lián)合會確定了國際通行的全天劃分為88個星座星空劃分方法；n北天區(qū)29個星座、南天區(qū)47個星座、黃道12個星座。我國自己的星空區(qū)域劃分方法三垣四象二十八宿拱極區(qū)附近：n紫微垣、太微垣、天

2、市垣黃、赤、白道附近：n東方蒼龍：角、亢、氐、房、心、尾、箕n北方玄武：斗、牛、女、虛、危、室、壁n西方白虎：奎、婁、胃、昴、畢、觜、參n南方朱雀：井、鬼、柳、星、張、翼、軫星星與我們的距離都一樣遠(yuǎn)嗎？星星的命名n希臘字母；n拉丁字母；n數(shù)字；n更復(fù)雜的科學(xué)編號；n我國的命名體系。星等的概念n公元前2世紀(jì)古希臘天文學(xué)家喜帕恰斯首先提出星等概念，他把看到的恒星按亮度分成 6等，最亮的 1等，最暗的 6等。1等星的亮度距離1公里遠(yuǎn)的1燭光的亮度更精確的星等n1850年英國天文學(xué)家普森（N.R.Pogson)經(jīng)過研究并用儀器精密測定，把星等概念科學(xué)定量化：n星等相差5等，亮度差為100，即星等差1等

3、，亮度之比為2.512倍。n為了精確，又引入了小數(shù)星等和負(fù)數(shù)星等。如天狼星是-1.4等，織女星是0.0等，軒轅十四是1.4等。n肉眼可見的6等以上恒星全天約為6000顆。天球天球是一個假想的球，它是以觀測者（或地心）為中心，以無窮遠(yuǎn)為半徑的球，所有天體都投影在這個球面上。兩大坐標(biāo)系地平坐標(biāo)系赤道坐標(biāo)系天體的角距離n在天球上度量兩個天體之間的距離，不用長度單位，而用角度單位。天極的高度等于當(dāng)?shù)氐乩砭暥仁疽鈭D天文望遠(yuǎn)鏡的基本情況關(guān)于天文望遠(yuǎn)鏡的兩個常見問題n你這臺望遠(yuǎn)鏡能看多遠(yuǎn)？n你這臺望遠(yuǎn)鏡能放大多少倍？n口徑（D）：指望遠(yuǎn)鏡物鏡所能收到的最大光束的直徑。n焦距（F）：從望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)主點(diǎn)到主焦

4、點(diǎn)的距離。n焦比：焦比=F/D在攝影時，焦比數(shù)字越大，光力越弱；照相機(jī)鏡頭上稱為光圈。n極限星等：將望遠(yuǎn)鏡指向天頂，肉眼所能看到的最暗恒星的星等稱為極限星等，也叫貫穿本領(lǐng)。n極限星等ml與以厘米為單位的望遠(yuǎn)鏡有效口徑之間的簡單關(guān)系由公式 ml=6.9+5lgD 給出。例如有效口徑15厘米的望遠(yuǎn)鏡，極限星等約為12.8等。n分辨率：把望遠(yuǎn)鏡能分清為兩個物點(diǎn)的最小角距離稱為分辨分辨率。望遠(yuǎn)鏡的口徑?jīng)Q定分辨率。n放大率：放大率=F物/F目n望遠(yuǎn)鏡的有效放大倍數(shù)：一般是物鏡有效口徑以毫米為單位的值。n視場：用目視望遠(yuǎn)鏡觀測星空時所能見到的天空部分的角直徑叫視場。當(dāng)目鏡的工作視場一定時，望遠(yuǎn)鏡的視場與放

5、大率成反比。n望遠(yuǎn)鏡主要解決“看得見”和“看得清”兩方面的問題。n光的衍射現(xiàn)象限制了“看得清”的能力。天文望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展簡史意大利物理學(xué)家伽利略（1564-1642）n1608年荷蘭的眼鏡商漢斯.里帕席根據(jù)學(xué)徒的偶然發(fā)現(xiàn)，制成了第一架望遠(yuǎn)鏡。n1609年，伽利略制成了兩架最早的天文望遠(yuǎn)鏡 。 n伽利略把自制的口徑4.5厘米，放大倍率33倍的望遠(yuǎn)鏡指向天空，很快發(fā)現(xiàn)了月球上的環(huán)形山、圍繞木星運(yùn)轉(zhuǎn)的四顆衛(wèi)星、金星的盈虧現(xiàn)象、日面上的黑子、銀河由無數(shù)暗弱恒星構(gòu)成等現(xiàn)象。 色差原理n1666年，牛頓證明天體的光并非單色光，而是由各種顏色的光混合而成。望遠(yuǎn)鏡的色差是由于透鏡對不同顏色的光具有不同的折射率而

6、造成?？茖W(xué)巨匠牛頓（1642-1727）早期巨型折射鏡n1673年，波蘭的赫維留（1611-1687）制成了一架長達(dá)46米的望遠(yuǎn)鏡，吊在30米高的桅桿上，要許多人用繩子拉著它起落升降。赫歇爾的望遠(yuǎn)鏡n1781年3月13日，英國天文學(xué)家威廉.赫歇爾（1738-1822）用他自制的口徑15厘米的反射鏡發(fā)現(xiàn)了天王星，把太陽系的尺度擴(kuò)大了一倍。n發(fā)現(xiàn)了天王星后，赫歇爾磨制的望遠(yuǎn)鏡口徑越來越大，他是使反射鏡大型化的始祖。n1789年赫歇爾制成當(dāng)時世界上最大的望遠(yuǎn)鏡。口徑1.22米，焦距12.2米。消色差折射鏡的出現(xiàn)n牛頓從理論上弄清了色差的成因，但錯誤的做出折射物鏡色差無法消除的結(jié)論。由于牛頓極高的威望

7、，不少人盲從了他的觀點(diǎn)。直到18世紀(jì)30年代，英國數(shù)學(xué)家C.M.霍爾發(fā)現(xiàn)，用冕牌玻璃作凸透鏡，用火石玻璃作凹透鏡，所制成的復(fù)合透鏡能消除色差。大型折射鏡n19世紀(jì)下半葉是大型折射望遠(yuǎn)鏡的時代，美國的光學(xué)制造家克拉克父子在1870年以后陸續(xù)磨制了口徑66厘米、76厘米、91厘米、102厘米的折射鏡。 巨型反射鏡n20世紀(jì)的上半葉巨型反射鏡又占了上風(fēng)。由于磨制材料的改進(jìn)，用玻璃代替了金屬，并發(fā)明了玻璃鍍銀技術(shù)，許多大口徑反射鏡相繼建成。1948年口徑508厘米的海爾反射望遠(yuǎn)鏡交付使用。 07年5月落成的云南天文臺高美古觀測站2.4米反射望遠(yuǎn)鏡即將竣工的LAMOST國家天文臺興隆觀測基地主鏡口徑6米

8、最大的望遠(yuǎn)鏡位于夏威夷莫納克亞山上的凱克I、II望遠(yuǎn)鏡，直徑各10米，由36面1.8米 的六角型鏡面拼合而成 折反射望遠(yuǎn)鏡n1930年德國的施密特制造出第一架折反射望遠(yuǎn)鏡。同時使用反射鏡和折射鏡。反射鏡是球面鏡，放在球面曲率中心的形狀奇特的透鏡做“改正鏡”，可以補(bǔ)償反射鏡引起的球差，又不會產(chǎn)生彗差和明顯的色差。（下圖）n1940年蘇聯(lián)光學(xué)家馬克蘇托夫發(fā)明馬克蘇托夫望遠(yuǎn)鏡，和施密特望遠(yuǎn)鏡類似，它的改正鏡是彎月形，兩個表面都是球面。制作容易。和反射鏡相比，折反射鏡的視場可以做的較大，有利于拍攝。天文望遠(yuǎn)鏡的幾種類型n折射鏡n反射鏡n折反射鏡折射鏡光路圖反射鏡光路圖射電望遠(yuǎn)鏡 n1931年至1932

9、年，美國的電信工程師央斯基（1905-1950）在研究無線電短波通訊中的各項干擾因素時，用無線接收天線，接收到來自銀河中心的電磁輻射，開創(chuàng)了射電天文學(xué)。 射電望遠(yuǎn)鏡n澳洲帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡 密云天線陣用于嫦娥工程的50米巨型射電望遠(yuǎn)鏡大氣窗口 太空望遠(yuǎn)鏡 天文望遠(yuǎn)鏡的支架結(jié)構(gòu)地平式裝置n一條軸線沿鉛垂線方向，稱為豎直軸；另一條軸線沿水平方向，稱為水平軸。n這種裝置稱為經(jīng)緯支架。n追蹤天體的周日視運(yùn)動需要同時改變轉(zhuǎn)動兩個軸。赤道式裝置n一條旋轉(zhuǎn)軸沿平行于地球的自轉(zhuǎn)軸方向，這就是“極軸”，或曰“赤經(jīng)軸”。另一條軸與之垂直，正好位于天球的赤道面內(nèi)，稱為“赤緯軸”。n這種裝置稱為赤道儀。n在極軸對準(zhǔn)天極

10、的情況下，追蹤天體的周日視運(yùn)動只需要轉(zhuǎn)動赤經(jīng)軸。雙筒望遠(yuǎn)鏡n雙筒望遠(yuǎn)鏡具有成像清晰明亮，視場大、攜帶方便、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，很適于天文愛好者用來巡天和觀測星云、星團(tuán)、彗星等面狀天體。n在晴朗無月的夜晚用雙筒鏡觀測時，可見在廣闊的視場之中繁星密布，偶爾有一、兩朵星云、星團(tuán)點(diǎn)綴其間，令人心曠神恰。n由于雙簡鏡有著廣泛的用途，所以在市場上它的品種繁多，性能也相差很大。雙筒鏡雙筒鏡n現(xiàn)在常見的是開普勒式雙筒鏡，它的視場比伽利略式的大，而且成像更加清晰，但開普勒式雙筒鏡成的是倒立的像，為了得到正像，在它的光路中加有轉(zhuǎn)像棱鏡或轉(zhuǎn)像透鏡，這些轉(zhuǎn)像裝置在地面觀測中是必不可少的。但像的倒正對天文觀測來說無關(guān)緊要，

11、不過正像望遠(yuǎn)鏡可以給初學(xué)者找星帶來方便。雙筒鏡采用的是折射系統(tǒng)，可分為伽利略式和開普勒式兩種。伽利略式雙筒鏡結(jié)構(gòu)簡單，光能損失小、鏡筒較短、價格也較低，但是，它的放大率一般不能超過6倍，放大率再增加，視場就會迅速減小，視場邊緣變暗。成像質(zhì)量也會下降，所以這種雙筒鏡用得較少。n雙筒鏡的口徑、放大率和視場一般都標(biāo)在鏡身上?？趶胶头糯舐视脙山M數(shù)字表示，例如“1050”表示這架雙筒鏡的放大率為10倍?？趶绞?0毫米；再如“154060”表示放大率在15倍至40倍之間可調(diào)，口徑是60毫米。n視場是反映望遠(yuǎn)鏡性能的另一個重要參數(shù)。與天文望遠(yuǎn)鏡不同，雙筒鏡的視場經(jīng)常不以“度”作單位給出，而是給出在1000米

12、(碼）處能看到的景物的最大寬度。如“131m/1000m”或“393Ft./1000Yd.”表示用這架雙筒鏡能看到1000米(碼)處的景物的最大寬度為131米(393英尺)。天文觀測和攝影的基本方法觀測太陽的注意事項n用望遠(yuǎn)鏡觀測太陽時，一定要注意減光，有幾種辦法，一種是在物鏡前加裝中性濾光片或反光膜，一種是把太陽影像投影在白紙上來觀測，另一種是目鏡上加濾光片。千萬不能沒有任何防護(hù)措施直接用眼睛通過望遠(yuǎn)鏡看太陽，哪怕是短暫的一瞥，也會對眼睛造成永久的傷害。n太陽黑子是太陽上具有強(qiáng)磁場的氣體漩渦。其溫度低于太陽表面溫度。太陽黑子活動的強(qiáng)度是變化的，周期平均是11年，2000年、2001年是太陽活動峰年，太陽黑子出現(xiàn)最多，目前剛過低