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望遠(yuǎn)鏡并非意大利科學(xué)家伽利略發(fā)明的

2010-11-03

                                                    望遠(yuǎn)鏡并非意大利科學(xué)家伽利略發(fā)明的
    17世紀(jì)初的一天，荷蘭小鎮(zhèn)的一家眼鏡店的主人利伯希（Hans Lippershey），為檢查磨制出來(lái)的透鏡質(zhì)量，把一塊凸透鏡和一塊凹鏡排成一條線(xiàn)，通過(guò)透鏡看過(guò)去，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處的教堂塔尖好象變大拉近了，于是在無(wú)意中發(fā)現(xiàn)了望遠(yuǎn)鏡的秘密。1608年他為自己制作的望遠(yuǎn)鏡申請(qǐng)專(zhuān)利，并遵從當(dāng)局的要求，造了一個(gè)雙筒望遠(yuǎn)鏡。據(jù)說(shuō)小鎮(zhèn)好幾十個(gè)眼鏡匠都聲稱(chēng)發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡，不過(guò)一般都認(rèn)為利伯希是望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明者。
    望遠(yuǎn)鏡發(fā)明的消息很快在歐洲各國(guó)流傳開(kāi)了，意大利科學(xué)家伽利略得知這個(gè)消息之后，就自制了一個(gè)。第一架望遠(yuǎn)鏡只能把物體放大3倍。一個(gè)月之后，他制作的第二架望遠(yuǎn)鏡可以放大8倍，第三架望遠(yuǎn)鏡可以放大到20倍。1609年10月他作出了能放大30倍的望遠(yuǎn)鏡。伽里略用自制的望遠(yuǎn)鏡觀察夜空，第一次發(fā)現(xiàn)了月球表面高低不平，覆蓋著山脈并有火山口的裂痕。此后又發(fā)現(xiàn)了木星的4個(gè)衛(wèi)星、太陽(yáng)的黑子運(yùn)動(dòng)，并作出了太陽(yáng)在轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)論。幾乎同時(shí)，德國(guó)的天文學(xué)家開(kāi)普勒也開(kāi)始研究望遠(yuǎn)鏡，他在《屈光學(xué)》里提出了另一種天文望遠(yuǎn)鏡，這種望遠(yuǎn)鏡由兩個(gè)凸透鏡組成，與伽利略的望遠(yuǎn)鏡不同，比伽利略望遠(yuǎn)鏡視野寬闊。但開(kāi)普勒沒(méi)有制造他所介紹的望遠(yuǎn)鏡。沙伊納于1613年—1617年間首次制作出了這種望遠(yuǎn)鏡，他還遵照開(kāi)普勒的建議制造了有第三個(gè)凸透鏡的望遠(yuǎn)鏡，把二個(gè)凸透鏡做的望遠(yuǎn)鏡的倒像變成了正像。沙伊納做了8臺(tái)望遠(yuǎn)鏡，一臺(tái)一臺(tái)地云觀察太陽(yáng)，無(wú)論哪一臺(tái)都能看到相同形狀的太陽(yáng)黑子。因此，他打消了不少人認(rèn)為黑子可能是透鏡上的塵埃引起的錯(cuò)覺(jué)，證明了黑子確實(shí)是觀察到的真實(shí)存在。在觀察太陽(yáng)時(shí)沙伊納裝上特殊遮光玻璃，伽利略則沒(méi)有加此保護(hù)裝置，結(jié)果傷了眼睛，后幾乎失明。荷蘭的惠更斯為了減少折射望遠(yuǎn)鏡的色差在1665年做了一臺(tái)筒長(zhǎng)近6米的望遠(yuǎn)鏡，來(lái)探查土星的光環(huán)，后來(lái)又做了一臺(tái)將近41米長(zhǎng)的望遠(yuǎn)鏡。
    使用透鏡作物鏡的望遠(yuǎn)鏡稱(chēng)為折射望遠(yuǎn)鏡，即使加長(zhǎng)鏡筒，精密加工透鏡，也不能消除色象差，牛頓曾認(rèn)為折射望遠(yuǎn)鏡的色差是不可救藥，后來(lái)證明過(guò)分悲觀的。1668年他發(fā)明了反射式望遠(yuǎn)鏡，斛決了色差的問(wèn)題。第一臺(tái)反望遠(yuǎn)鏡非常小，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)的反射鏡口徑只有2.5厘米，但是已經(jīng)能清楚地看到木星的衛(wèi)星、金星的盈虧等（見(jiàn)附圖1）。1672年牛頓做了一臺(tái)更大的反射望遠(yuǎn)鏡，送給了英國(guó)皇家學(xué)會(huì)，至今還俁存在皇家學(xué)會(huì)的圖書(shū)館里。1733年英國(guó)人哈爾制成第一臺(tái)消色差折射望遠(yuǎn)鏡。1758年倫敦的寶蘭德也制成同樣的望遠(yuǎn)鏡，他采用了折射率不同的玻璃分別制造凸透鏡和凹透鏡，把各自形成的有色邊緣相互抵消。但是要制造很大透鏡不容易，目前世界上大的一臺(tái)折射式望遠(yuǎn)鏡直徑為102厘米，安裝在雅弟斯天文臺(tái)。1793年英國(guó)赫瑟爾（William Herschel），制做了反射式望遠(yuǎn)鏡，反射鏡直徑為130厘米，用銅錫合金制成，重達(dá)1噸。1845年英國(guó)的帕森（William Parsons）制造的反射望遠(yuǎn)鏡，反射鏡直徑為1.82米。1917年，胡克望遠(yuǎn)鏡（Hooker Telescope）在美國(guó)加利福尼亞的威爾遜山天文臺(tái)建成。它的主反射鏡口徑為100英寸。正是使用這座望遠(yuǎn)鏡，哈勃（Edwin Hubble）發(fā)現(xiàn)了宇宙正在膨脹的驚人事實(shí)。1930年，德國(guó)人施密特（Bernhard Schmidt）將折射望遠(yuǎn)鏡和反射望遠(yuǎn)鏡的優(yōu)點(diǎn)（折射望遠(yuǎn)鏡像差小但有色差而且尺寸越大越昂貴，反射望遠(yuǎn)鏡沒(méi)有色差、造價(jià)低廉且反射鏡可以造得很大，但存在像差）結(jié)合起來(lái)，制成了第一臺(tái)折反射望遠(yuǎn)鏡。
    戰(zhàn)后反射式望遠(yuǎn)鏡在天文觀測(cè)中發(fā)展很快，1950年在帕洛瑪山上安裝了一臺(tái)直徑5.08米的海爾（Hale）反射式望遠(yuǎn)鏡。1969年在前蘇聯(lián)高加索北部的帕斯土霍夫山上安裝了直徑6米的反射鏡。1990年，NASA將哈勃太空望遠(yuǎn)鏡送入軌道，然而，由于鏡面故障，直到1993年宇航員完成太空修復(fù)并更換了透鏡后，哈勃望遠(yuǎn)鏡才開(kāi)始全面發(fā)揮作用。由于可以不受地球大氣的干擾，哈勃望遠(yuǎn)鏡的圖像清晰度是地球上同類(lèi)望遠(yuǎn)鏡拍下圖像的10倍。1993年，美國(guó)在夏威夷莫納克亞山上建成了口徑10米的“凱克望遠(yuǎn)鏡”，其鏡面由36塊1.8米的反射鏡拼合而成。2001設(shè)在智利的歐洲南方天文臺(tái)研制完成了“超大望遠(yuǎn)鏡”(VLT)，它由4架口徑8米的望遠(yuǎn)鏡組成，其聚光能力與一架16米的反射望遠(yuǎn)鏡相當(dāng)?，F(xiàn)在，一批正在籌建中的望遠(yuǎn)鏡又開(kāi)始對(duì)莫納克亞山上的白色巨人兄弟發(fā)起了沖擊。這些新的競(jìng)爭(zhēng)參與者包括30米口徑的“加利福尼亞極大望遠(yuǎn)鏡”（California Extremely Large Telescope，簡(jiǎn)稱(chēng)CELT），20米口徑的大麥哲倫望遠(yuǎn)鏡（Giant Magellan Telescope，簡(jiǎn)稱(chēng)GMT）和100米口徑的絕大望遠(yuǎn)鏡（Overwhelming Large Telescope，簡(jiǎn)稱(chēng)OWL）。它們的倡議者指出，這些新的望遠(yuǎn)鏡不僅可以提供像質(zhì)遠(yuǎn)勝于哈勃望遠(yuǎn)鏡照片的太空?qǐng)D片，而且能收集到更多的光，對(duì)100億年前星系形成時(shí)初態(tài)恒星和宇宙氣體的情況有更多的了解，并看清楚遙遠(yuǎn)恒星周?chē)男行恰?