許多人認(rèn)為伽利略是第一位發(fā)明和***望遠(yuǎn)鏡的天文學(xué)家;然而,第一個(gè)望遠(yuǎn)鏡是由漢斯·利普希(HansLipperhey)在17世紀(jì)早期制造的。利普希是一家德國和荷蘭合資的玻璃制造商,該公司成功地減少了望遠(yuǎn)鏡在對焦時(shí)的光量。這個(gè)模型也啟發(fā)了其他科學(xué)家致力于完善望遠(yuǎn)鏡。
圖解:伽利略向威尼斯大侯爵介紹如何使用望遠(yuǎn)鏡
很容易指出漢斯?利普希(HansLipperhey)才是望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明者,但其發(fā)明的歷史卻是混亂而令人困惑的。今天的歷史學(xué)家和科學(xué)家們?nèi)匀辉跔幷撌钦l發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡。讓我們來了解一下望遠(yuǎn)鏡及其對科學(xué)史的影響。
望遠(yuǎn)鏡的歷史是怎樣的?
望遠(yuǎn)鏡可以追溯到早期眼鏡和鏡頭的制造商。在15世紀(jì),鏡片在歐洲被廣泛使用。這些鏡片不結(jié)實(shí),沒有拋光,也不夠清晰。由于它們的缺陷,它們對天文學(xué)觀測沒有用處。
到16世紀(jì)末17世紀(jì)初,鏡片制造商改進(jìn)了切割和拋光鏡片的能力。正是在這個(gè)時(shí)候,在荷蘭***布景的漢斯·利***(HansLippershey)開始試驗(yàn)做鏡片。
圖解:于1624年描述的早期“荷蘭望遠(yuǎn)鏡”。
利***在望遠(yuǎn)鏡上蒙了層紗,只允許少量的光線進(jìn)入他的望遠(yuǎn)鏡。當(dāng)他減少光的數(shù)量并將其聚焦時(shí),圖像變得清晰但仍然很灰暗,沒有其他望遠(yuǎn)鏡制造商做到過這個(gè),所以利***的望遠(yuǎn)鏡是望遠(yuǎn)鏡技術(shù)發(fā)展的開端。
1608年9月,利***把望遠(yuǎn)鏡帶到拿騷的莫里斯王子那里。一周后,利***為他的新設(shè)備申請了專利。其他科學(xué)家和玻璃制造商們搶先聲稱他們做出了類似的設(shè)備;利***因?yàn)檫@些聲明而被剝奪了專利權(quán)。
圖解:這張取自羅杰·培根Demultiplicationespecierum的光學(xué)圖,顯示光被裝滿了水的球形玻璃容器折射。
在利***之后,望遠(yuǎn)鏡傳遍了整個(gè)歐洲。到1609年5月底,在巴黎等大城市已經(jīng)可以很容易找到和購買望遠(yuǎn)鏡。伽利略買到了利***的望遠(yuǎn)鏡并開始改進(jìn)它。伽利略的望遠(yuǎn)鏡是第一個(gè)用于太空觀測的望遠(yuǎn)鏡。
圖解:1848年建成的辛辛那提天文臺折射望遠(yuǎn)鏡影像。
隨著時(shí)間的推移,天文學(xué)家開始***功率更大、圖像更清晰的望遠(yuǎn)鏡。英國的托馬斯·哈里奧特成功地做成了一臺可以把物體放大六倍的望遠(yuǎn)鏡。伽利略隨后制造了一臺可以將物體放大八倍的望遠(yuǎn)鏡。
第一臺望遠(yuǎn)鏡長什么樣子?
早期的望遠(yuǎn)鏡看起來很相似。最早的望遠(yuǎn)鏡是由一個(gè)或幾個(gè)圓柱形的長管組成的。管子可以由錫、鉛、紙板和木頭制成,用銅、布或皮革扎帶、膠水固定在一起。拋光鏡片和鏡子被放置在管內(nèi),以放大圖像和反射光線。
Credit:MuseoGalileo,InstituteandMuseumoftheHistoryofScience
早期望遠(yuǎn)鏡的主要問題是什么?
伽利略的望遠(yuǎn)鏡以及十七世紀(jì)***的其他望遠(yuǎn)鏡,都有嚴(yán)重的問題。早期的望遠(yuǎn)鏡非常小,觀測范圍也非常有限。要看到更遠(yuǎn)的物體幾乎是不可能的。
稍早期的望遠(yuǎn)鏡沒有固定的眼睛位置,這意味著望遠(yuǎn)鏡中出現(xiàn)的圖像可能會離開視線或焦點(diǎn)。較小的尺寸也會引起色差,因?yàn)橥h(yuǎn)鏡無法將物體的顏色聚焦或?qū)?zhǔn)。
望遠(yuǎn)鏡這個(gè)詞是怎么來的?
“telescope”一詞來源于意大利語telescopio,出現(xiàn)于17世紀(jì)初,1611年8月,望遠(yuǎn)鏡一詞出現(xiàn)在弗雷德里克·塞西寫給伽利略的一封信中。伽利略的信表明他在塞西之后才使用這個(gè)詞。英語形式的“telescope”出現(xiàn)在1650年。我們今天在英語中仍然使用這種形式。
望遠(yuǎn)鏡對科學(xué)有重大影響嗎?
望遠(yuǎn)鏡使我們對宇宙的運(yùn)行有了深刻的了解,使科學(xué)得以進(jìn)一步發(fā)展。哥白尼認(rèn)為太陽是太陽系的中心。使用望遠(yuǎn)鏡,伽利略意識到太陽確實(shí)是在中心。然而,望遠(yuǎn)鏡不僅僅使科學(xué)家們相信太陽是太陽系的中心。
圖解:靠近加州洛杉磯,位于威爾遜山天文臺的100英寸(2.54米)的虎克反射望遠(yuǎn)鏡。
望遠(yuǎn)鏡使我們能夠觀察到離我們星球數(shù)百萬英里遠(yuǎn)的行星和恒星。它們使我們能夠看到月球表面和其他行星的氣象模式。望遠(yuǎn)鏡還使我們能夠觀察太空中的星云或塵埃和氣體云。
望遠(yuǎn)鏡不斷增大的功率使我們清楚地了解了行星運(yùn)動的規(guī)律。事實(shí)上,伽利略是第一個(gè)通過他的望遠(yuǎn)鏡看到了木星的衛(wèi)星和它們的運(yùn)動的人,他將這些衛(wèi)星***為衛(wèi)星。它們是太空中第一類被識別為圍繞著另一個(gè)物體運(yùn)行的物體。
圖解:格林威治皇家天文臺"洋蔥"式的圓頂內(nèi)安放的是28英寸的折射望遠(yuǎn)鏡。在前景中的是口徑120公分(47英寸)的威廉·赫歇爾反射望遠(yuǎn)鏡(由于它的焦距長度,被稱為"40英尺望遠(yuǎn)鏡")剩余部分。
望遠(yuǎn)鏡使我們能夠深入觀察和研究太空的深度,然而它們也給了我們檢驗(yàn)我們自己星球的機(jī)會。現(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡可以探測到熱波、X射線和無線電波。望遠(yuǎn)鏡展示了我們的星球是如何與其他星球相互作用的,它們還可以生動詮釋重力和物理學(xué)的性質(zhì)。
更近期,望遠(yuǎn)鏡使我們能夠觀察到具有與我們相似行星系統(tǒng)的星系。事實(shí)上,科學(xué)家們目前正在使用望遠(yuǎn)鏡研究與我們的行星具有相似大小和組成的行星。我們或許能夠精確定位位于宜居帶的具備維持生命的條件的行星。
有哪些現(xiàn)代或者著名的望遠(yuǎn)鏡?
哈勃太空望遠(yuǎn)鏡可能是最著名的現(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡。哈勃望遠(yuǎn)鏡長13.2米,直徑4.2米。它于1990年發(fā)射,自發(fā)射以來已經(jīng)完成了超過130萬次的觀測。它的電池容量相當(dāng)于22節(jié)汽車電池加起來的容量。
圖解:在建造中的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡主鏡。這是組合鏡,它涂上金(橙紅色)以反射可見光、近紅外線以及中紅外線。
美國宇航局目前正在建造詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡,并預(yù)計(jì)于2021年發(fā)射。韋伯望遠(yuǎn)鏡主要用作紅外望遠(yuǎn)鏡。它的鏡子由18個(gè)不同的部分組成,可以折疊和調(diào)整。為了保護(hù)望遠(yuǎn)鏡不受太陽照射,它有五層的防護(hù)罩,每層都有一個(gè)網(wǎng)球場那么大。
慶祝望遠(yuǎn)鏡!
2008年,歐洲航天局/歐洲空間研究與技術(shù)中心(位于荷蘭諾德維克)舉行了一次會議,慶祝漢斯·利普希的“望遠(yuǎn)鏡”專利獲得400周年。天文學(xué)家、歷史學(xué)家和公眾們被邀請到ESTEC會議中心,討論望遠(yuǎn)鏡的歷史、望遠(yuǎn)鏡技術(shù)、望遠(yuǎn)鏡的政治環(huán)境以及儀器技術(shù)的未來。
圖解:尼斯天文臺的50公分折射望遠(yuǎn)鏡。
慶?;顒拥牟糠职▍⒂^萊頓博物館布爾哈維-國家科學(xué)史和醫(yī)學(xué)史博物館。招待會部分包括從卡特維克到萊頓,從萊茵河到卡格普拉森的游輪晚餐。
我如何才能了解更多關(guān)于望遠(yuǎn)鏡的內(nèi)容呢?
有幾本關(guān)于天文學(xué)歷史的書。其中一本是亨利·金所著、多佛出版社出版的《望遠(yuǎn)鏡的歷史》(TheHistoryofTheTelescope)。這本書是學(xué)習(xí)天文學(xué)歷史的良好開端,但該書中的歷史結(jié)束于1950年左右。
圖解:位于美國新墨西哥州的圣阿古斯丁平原上的甚大天線陣。
為了補(bǔ)充多佛的書,杰夫·安徒生在《望遠(yuǎn)鏡:它的歷史、技術(shù)和未來》(普林斯頓大學(xué)出版社,2007)中對望遠(yuǎn)鏡做了很好的描述。這本書的內(nèi)容組織可能看起來令人困惑,但安徒生提供了可信的信息,他的寫法也很容易讀。
對于那些對使用望遠(yuǎn)鏡感興趣的人,特倫斯·迪金森和阿道夫·夏勒提供了一個(gè)簡單的夜間觀察指南:《一個(gè)實(shí)用的宇宙觀察指南》(螢火蟲圖書,2006年)。這本書附有有用的插頁和圖表來指導(dǎo)望遠(yuǎn)鏡使用者。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學(xué)名詞
3.spacedictionary-李潔
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