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    望遠鏡的應用

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    望遠鏡發展史

    1609年,義大利科學家伽利略首先將望遠鏡應用於天空。60年後,英國科學家牛頓以反射面鏡(牛頓式望遠鏡)取代易產生色差的透鏡式望遠鏡。之後,許多偉大的天文學家精心研究、改進設計的光學望遠鏡的使用,都帶來了令人振奮的星空新發現,也掀起一陣陣的觀星和科學研究的熱潮,開拓了世人的自然景觀視野,更帶領歐洲走出文明黑暗的世代。

    經過三百多年來的光學望遠鏡改良,我們不但對於太陽系的行星有了大略的瞭解,對於銀河系等螺旋狀星系、星雲有了更多的認識。最近五十年來,科學家憑藉計算機的輔助而突破了以往的造鏡限制,造就出多面反射鏡組成單一影像、拼嵌式、立體攝影等高解析、高畫質的望遠鏡。再加上電子藕合裝置(CCD)配合計算機的問世對天文學產生了深遠的影響,強化的影像促使我們對於觀測的結果形成許多不同的新見解、新觀念。另外,環繞地球執行和觀測的哈勃太空望遠鏡,可免除地球混濁大氣層的視野干擾和觀測點條件選擇的限制,成為有史以來最具威力的望遠鏡,它讓我們觀看宇宙的視野起了革命性的改變。新近計算機網際網路的發展,使得遠方遙控觀測和天文知識更加普及。

    近四百年來,許多科學家都為這一窺天利器做出了貢獻,以下是望遠鏡及其應用的發展史。

    1609年,伽利略

    伽利略利用“光線穿透玻璃時會折射彎曲”的透鏡聚光原理,創制“折射式透鏡望遠鏡”,並首次用它對天空進行觀測。伽利略看到了太陽黑子、月球上的群山陰影、木星較大的4個衛星以及金星的面相。

    1668年,牛頓

    牛頓創制了第一架反射式面鏡望遠鏡,清楚地觀看出木星的8個較大衛星。消除了透鏡望遠鏡產生色差的缺點,且有鏡筒短、便宜、易維護等優點

    1659年,惠更斯

    以框架吊透鏡代替受風影響的長焦距望遠鏡筒(元代郭守敬建立的“簡儀”中已有去除管子結構的“窺衡”觀測裝置,它比惠更斯的構思早三百多年),首次描繪出土星光環,並修正早期認為土星是3個行星組成而不是一個行星的錯誤觀念。後來,1675 年卡西尼更進一步發現土星環上的環縫。

    1782年,威廉;赫瑟爾

    用12米長、直徑30釐米的反射式望遠鏡,繪製了首張詳細的銀河天體圖。讓我們知道銀河系是我們自己所在的星系,其光芒源自其中數十億的星球與星雲。1826年,弗朗哈佛建造了一座直徑25釐米的透鏡及精巧時控臺座可追蹤星體移動的望遠鏡。這項時控裝置可追蹤穿越天空的星體,使天文學家能繪製出天空星群分佈的天體圖,清楚顯示形成銀河系的序列星群。

    1845年,威廉.巴森茲

    應用直徑1.8米,由磨光金屬製成的巨大反射鏡觀測,首度描繪螺旋狀星雲,並解釋螺旋狀星雲的形成,而我們現在已經知道銀河系外有很多螺旋狀星雲。

    1897年,葉凱士

    使用直徑長達1米的葉凱士折射式透鏡望遠鏡(目前仍是全世界最大的折射式透鏡望遠鏡),它首度證實銀河系是一種螺旋狀星系,對測量長期的星球運動相當有用。現在天文學家確證我們所在的銀河系形狀是螺旋星系。

    1918年,哈勃

    哈勃以具有直徑2.5米反射鏡的胡克望遠鏡探索遙遠的星系,精確地指出銀河中看似微弱的星雲,其實是位在距離我們有幾百萬光年的其它星系中。他的研究有助於天文學家瞭解宇宙的浩瀚。

    1947年,加州巴洛馬山的海爾望遠鏡

    架設在美國加州巴洛馬山,具有直徑5米反射鏡的海爾望遠鏡,可以實現對可見宇宙的較外邊緣的觀測。天文學家利用它對遙遠的星系,如仙女座星系,做非常仔細的觀測,他們測量出仙女座星系距離地球二十萬億公里,是先前所知距離的兩倍。

    1960年代起,計算機輔助觀測

    當今的天文學家將計算機應用於望遠鏡所有的設計、架構與操作的各個階段,促使新一代效能更佳的望遠鏡來臨,結果產生了許多不同的模式,適用於多種不同的任務。

    1977年,多面反射鏡組成單一影像

    憑藉計算機的輔助,許多來自反射鏡的影像可結合成單一影像。1977年設於美國亞歷桑那州霍普金斯山的第一座多面反射鏡望遠鏡(MMT)首次執行。該望遠鏡一排6片,直徑1.8米的反射鏡,可聚集到相當於直徑4.5米單片反射鏡所聚集之光線。

    1986年,電子藕合裝置(CCD)進一步輔助觀測

    電子儀器與計算機的問世對天文學產生了深遠的影響,強化的影像促使天文學許多不同新見解的產生。具有電子藕合裝置的電子感應器可感測到最微弱的光學訊號,或偵測許多不同種類的輻射。經過計算機處理後,訊號被整理與加強,這些經由電子儀器觀測到的訊號傳遞了清晰的資訊。數字處理將極細微的差異放大,顯現出原來被地球大氣掩藏,以致肉眼看不到的東西。

    1990年,拼嵌式望遠鏡

    拼嵌式望遠鏡具有成本低廉、修補時易移動的優點。美國夏威夷的凱克望遠鏡是由36片反射鏡拼嵌成一座直徑10米的望遠鏡。凱克望遠鏡所觀測的物體亮度比海爾望遠鏡所能見到的強4倍。

    1990年,哈勃太空望遠鏡

    排除了地球的混濁大氣層的視野干擾,哈勃太空望遠鏡正在距離地表600 公里處環繞地球執行和觀測。哈勃太空望遠鏡是有史以來最具威力的望遠鏡,它讓我們觀看宇宙的視野起了革命性的改變。現代,計算機網際網路計算機網際網路通暢無阻,使終端個人使用者不受時間和空間的限制,就可結合全球(甚至外層空間中)的觀測望遠鏡進行遠方遙控觀測。並可立刻結合先進計算機軟體進行分析與數字處理。

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