天文必备小常识----闪烁的星星

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天文必备小常识
 
  41 天文学家不喜欢闪烁的星星。漫天闪烁的星星是一个很浪漫的景象。但讽刺的是,它是天文学家害怕的事情。那是因为当恒星闪烁时表明地球大气状况很糟。只有当地球大气干净稳定时望远镜才能产生天体非常清晰的像。但是有时地球大气极不稳定,表明大气中有无数不断移动的湍流。这时透过大气观察天体就像透过一条干净的急速流动的小溪看底下的东西。小溪底下的物体像是不断的波动,被水的湍流扭曲。同样的,大气湍流也把穿过它的光线折射扭曲了。对于裸眼,这些不稳定的大气是星星不多闪烁。望远镜使问题更复杂了,因为在放大天体像的过程中,它也放大了大气的扰动,是星星的像弥散成一个不断变换大小和形状的光斑。天文学家把大气不稳定的夜晚称为大气的视宁度不好。这样,一架望远镜在某一夜晚的分辨率比起其本身的尺寸跟依赖于大气状况。
  42 天文学家通常试图把天文台建造在有更长时间大气视宁度的地方。选择天文台新台址的最大考虑是一个地方大气稳定性或说好的视宁度的持续性。这样的地方通常选在盛行风从比较平坦的地形或海洋上吹来的较高的山峰上。如此平坦的地形产生的空气流动可以保持光滑平行,从而只有尽可能小的垂直运动。这样,比如Kitt峰国家天文台位于较平坦的亚利桑那沙漠上几公里高的山峰上。世界上最好的一些天文台位于像夏威夷的一座名叫莫那克亚的死火山和智利安第斯山脉一系列的山峰上,这些都在于这些地方的向风面是一望无际的海洋。然而尽管在如此理想的地方,一些大望远镜的分辨率很少超过1角秒。
  43 为了找到建造天文台的地方,天文学家也在寻找最晴朗的地方。可以理解,天文学家不仅希望找到大气稳定的地方,它们也希望找到最晴朗的地方。这当然意味着每年有尽可能多的无云日。夏威夷的一些地方覆盖着热带雨林,但是在13000英尺以上,莫那克亚的最高峰如此之高,除了偶尔的大雪,它已超出了“气象带”。智利的那些天文台在干燥的沙漠之上,一年也可能见不到一滴雨。
  44 另一个选择台址的重要因素是远离污染。这看起来也很明显,但当说到污染,光学天文学家关心的不仅仅是空气中没有那些化合物。他们关心的是另一种形式的其他他人没有想过的污染,光污染。城市里发出的灯光和车灯光射向天空洗去了暗星河银河的光,使得一些天文研究除了在郊区实际上无法进行。向曾经是20世纪天文研究重地的威尔逊山和帕洛马山,已经因为来自洛杉矶和圣地亚哥等大城市的光污染逐渐变得不能用了。甚至Kitt峰也日益受到图森不断膨胀的人口的威胁。天文学家已经搬向更远的像在夏威夷和智利的山峰。
  45 大众可以帮助减少光污染。不需要减少晚上街道和高速公路需要的安全照明量,政府和大众可以采取一些简单的不需增加负担的措施而显著的减少它们产生的光污染。仅仅在路灯上加上灯罩和使用不同的光给高速公路照明可以使我们重新拥有不仅是对天文观测至关重要的也是不断减少的自然资源的美丽星空。想要学习大众应该怎样做,请联系:
  Dr.David Crawford
  Dark Sky Association
  3545 Stewart Street
  Tucson,Arizona 857161
  46 当我们谈到宇宙研究时,我们需要注意更多我们的眼睛可以注意的东西。有时天空看起来非常的晴朗但对于某些天文研究却不能接受。对观测光学这一精确测定天体视亮度的天文分支尤其正确。例如,实际上对裸眼来说不可见的一块非常薄的云,在这样的仪器里产生非常大的波动致使数据报废。
  47 能造多大的望远镜有着技术上的限制。望远镜的主镜越大,它成的像越亮越尖锐。那么为什么不简单的用一块巨大的镜子呢?问题就在于造这个镜子的物质有一个承受力的极限。为了使望远镜的透镜或凹面镜能精确的把光聚成一个清晰的像,透镜或凹面镜的镜面必须有精确到几百万分之一英寸的只有光波长的几分之一的镜面形状。现代磨制镜面的工艺可以达到这样的精度,但是镜面重到一定程度以后会在自身的重力下变形。变形量不能达到眼睛看到的程度但是足够把光扭曲到不能精确成像。
  48 世界上最大的折射望远镜在威斯康星,最大的反射望远镜在俄罗斯。(截止到2006年,最大的反射望远镜是欧洲北方天文台的GTC望远镜,口径11.5米——空间天文网注)世界上最大折射望远镜主镜口径有1米。它位于威斯康星州芝加哥大学管理的叶克斯天文台。1948年,加利福尼亚帕洛马山上直径5米的反射望远镜落成。几十年内它始终是世界上最大的。直到20世纪70年代,高加索山脉的一座6米的反射望远镜才落成,但是不幸的是它的光学系统始终不是太好。
  49 新材料和新技术导致了更大望远镜的出现。20世纪80年代一项令人激动人心的望远镜设计技术的进步是天文学家否认了原来认为的光学望远镜尺寸有限制的想法。这一理念包括把几个单独的镜片合成一个望远镜并使它们单独接收到的光产生一个联合的像。这样的方法使单独镜片的总面积等效于整个它们联合起来的面积。夏威夷莫那克亚山上的凯克望远镜用36块直径1.8米的镜片拼在一起。1990年首次进行测试,1996年放在它旁边的双子镜(凯克2)开始加入。更大的多镜面望远镜设计正在进行中。
  50 其它的望远镜设计用激光和计算机征服自然。在一个被称为自适应光学的研究领域,科学家正在调查利用激光不断探测望远镜上空的大气并且把信号传给计算机控制的支持主镜的马达使其精确的改变主镜的形状来抵消大气湍动的变化。如果成功的话,这种望远镜可以达到前所未有的清晰度。
 
 
 
 
 

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