什么是望远镜?
望远镜是一种使遥远的物体看起来更近、更亮的工具,这样我们就可以研究它们。“望远镜"这个词来自希腊语,意思是"远视”。望远镜通过收集来自恒星、行星和星系的光,并将其聚焦,使我们的眼睛或相机能够捕捉清晰的图像。没有望远镜,我们肉眼只能看到约5,000颗星星,但望远镜揭示了我们自己看不到的数十亿个星系。它们是科学史上最重要的发明之一。
第一批实用望远镜约于1608年由汉斯·利珀希等眼镜制造商在荷兰建造。1609年,意大利科学家伽利略·伽利雷建造了他自己的望远镜,成为第一个用它仔细研究天空的人。伽利略发现了月球上的山脉、绕木星运行的四颗大卫星以及金星的相位变化。几个世纪以来,望远镜变得越来越大、越来越强大,让天文学家能够看到太空更深处。艾萨克·牛顿于1668年发明了一种使用镜子而非镜片的新型望远镜,这种设计至今仍在许多望远镜中使用。
有几种不同类型的望远镜,每种都设计用于探测不同类型的光或能量。光学望远镜使用镜片或镜子收集可见光,即我们眼睛能看到的那种光。射电望远镜有大型碟形天线,能接收来自太空的无线电波,这些波对我们的眼睛是不可见的。哈勃望远镜和詹姆斯·韦伯空间望远镜等空间望远镜在地球大气层上方运行,能够捕捉清晰得多的图像。还有X射线望远镜和红外望远镜,各自揭示其他望远镜看不到的事物。
天文台是专门设计用于观测和研究太空天体的建筑或设施。大多数天文台建在高山顶上,远离城市灯光,那里的空气稀薄干燥。高海拔的稀薄空气意味着大气层对星星和行星视野的干扰更小。著名的天文台包括夏威夷的莫纳克亚天文台,它坐落在海拔近4,200米处。有些天文台根本不在山上,而是位于太空中,绕地球甚至太阳运行。
夏威夷的莫纳克亚天文台是世界上一些最大、最强大望远镜的所在地。欧洲南方天文台(ESO)在智利的阿塔卡马沙漠运营着几架望远镜,那里是地球上最干燥的地方之一,非常适合观星。波多黎各的阿雷西博天文台曾拥有有史以来建造的最大射电望远镜之一,天线盘直径305米,直到2020年坍塌。智利的甚大望远镜(VLT)使用四个大镜子,可以协同工作,充当一台巨型望远镜。每一个天文台都帮助科学家对宇宙做出了重要发现。
宇宙最好的一些景象来自于用火箭发射到太空的望远镜。哈勃空间望远镜于1990年发射,在三十多年间拍摄了数十万张清晰详细的图像。空间望远镜有一个巨大优势,因为地球大气层会折射和模糊光线,使地面图像不那么清晰。钱德拉X射线天文台探测来自爆炸恒星和黑洞等极热天体的X射线。将望远镜置于大气层之上,科学家们能够比以往任何时候都更清晰地看到宇宙。
望远镜帮助科学家做出了历史上一些最重要的发现。它们告诉我们地球不是宇宙的中心,我们的星系只是数十亿星系中的一个。现代望远镜已经发现了数千颗系外行星,即绕太阳以外恒星运行的行星。望远镜还帮助天文学家研究暗物质、黑洞和宇宙的膨胀。每建造一架更强大的望远镜,我们就会对宇宙学到一些新的令人惊讶的事物。
科学家和工程师们一直在研究更大更好的望远镜,以便看到太空更深处。正在智利建造的极大望远镜(ELT)完工后将拥有39米宽的镜子,成为有史以来建造的最大光学望远镜。新的射电望远镜阵列,如正在南非和澳大利亚建造的平方公里阵列,将能够探测来自整个宇宙的极其微弱的信号。未来的空间望远镜有朝一日可能能够直接拍摄其他恒星周围类地行星的照片。随着望远镜技术的进步,无法预知我们接下来会发现什么。