天文望远镜介绍
天文望远镜的基本知识

天文望远镜的基本知识(一)要了解天文望远镜的基本知识天文望远镜有折射式、反射式和折反射式3种:1、折射式使用起来比较方便,视野较大,星像明亮,但是有色差,从而降低了分辨率。
优质折射镜的物镜是2片双分离消色差物镜或3片复消色差物镜。
不过,消色差或复消色差并不能完全消除色差,所谓消色差物镜只是对白光中7种色光的2种色光(红和兰光)消除色差,而复消色差物镜除了对2种色光消色差之外,还对第3种色光(黄光)消除了剩余色差。
2、反射镜的优点是没有色差,但是,反射镜的彗差和像散较大,使得视野边缘像质变差。
常用的反射镜有牛顿式和卡塞格林式2种。
前者光学系统简单、价格便宜,球面反射镜在后端,目镜在前端侧面;后者光学系统的主、付镜为非球面,主镜和目镜都在后面,成像质量较好,价格也较贵。
3、折反射镜兼顾了折射镜和反射镜的优点:视野大、像质好、镜筒短、携带方便。
与同等焦距和同等口径的折射望远镜相比,价格还不及三分之一。
折反射镜有施密特-卡塞格林式和马克苏托夫-卡塞格林式2种,后者又称马-卡镜。
马-卡镜有2片式和3片式2种。
譬如:BOSMA马卡150/l800和BOSMA马卡200/2400都是3片式,因像质比2片式更好,倍受国内外天文爱好者的欢迎。
(二)合理选择望远镜的焦距选择望远镜的焦距,与你想要观测的天体有关。
如果你想观测星云、寻找彗星,要选择短焦距镜;如果你想观测月亮和行星,要选择长焦距镜;如果你想观双星、聚星、变星和星团,最好选择中焦距镜。
中焦距镜可以两头兼顾,比较受欢迎,通常短焦是指焦距与口径之比小于或等于6,长焦是指焦距与口径之比大于15,介于两者之间称之为中焦距镜。
(使用增倍镜可以成倍延长望远镜的焦距。
)(三)放大倍数并非越大越好天文望远镜倍率=F/f,即望远镜物镜焦距除以目镜焦距。
根据天文学家长期观测的经验,观测深空天体最大放大倍数不得大于1.5倍物镜的口径(以毫米数表示),用口径100毫米物镜的望远镜,在大气条件为中等宁静度的情况下观测,不得大于125倍。
天文望远镜介绍

天文望远镜
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望远镜,通过光学成像的方法使人看到远处的物体,并且显得大而近的一种 仪器。望远距离、放大倍率、清析度为望远镜重要因素。随着近现代科技的 发展,望远镜能够观测的波段已经突破了可见光波段,从无线电到伽玛射线
的各种波段的辐射都可以通过不同类型的望远镜收集。
而观测的纪录介质,也从原来的 人眼,胶片,发展到半导体电子 元件(比如CCD)。而以现代计 算机图形图像技术为依托的后期 处理技术更为人类满足远望的的 渴求提供了技术保证。望远镜一 般应用于远方观测或太空观测。
双筒望远镜
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双筒望远镜具有成像清晰明亮,视场大、携带方便、价格便宜等优点,很适于 天文爱好者用来巡天和观测星云、星团、彗星等面状天体。在晴朗无月的夜晚 用双筒镜观测时,可见在广阔的视场之中繁星密布,偶尔有一、两朵星云、星 团
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• 1.伽利略式望远镜(平凸透镜作为物镜,凹透镜作为目镜)
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哈勃空间望远镜拍摄的图 片,从左上角起顺时针方 向为:Tadpole星系、锥 形星云、两个碰撞的螺旋 星系,欧米加星云中新星 的诞生。
射电望远镜
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射电望远镜是主要接收天体射电波段辐射的望远镜。射电望远镜的外形差别 很大,有固定在地面的单一口径的球面射电望远镜,有能够全方位转动的类 似卫星接收天线的射电望远镜,有射电望远镜阵列,还有金属杆制成的射电 望远镜。20世纪60年代天文学取得了四项非常重要的发现:脉冲星、类星体、 宇宙微波背景辐射、星际有机分子,被称为“四大发现”。这四项发现都与 射电望远镜有关。
哈勃空间望远镜
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哈勃空间望远镜和康普顿γ射线天文台、钱德 拉X光天文台、斯皮策空间望远镜都是美国 国家航空航天局大型轨道天文台计划的一部 分。哈勃空间望远镜由NASA和ESA合作共 同管理。
教您天文望远镜基础知识入门

教您天文望远镜基础知识入门目录一、天文望远镜概述 (2)1.1 望远镜的定义与分类 (3)1.2 望远镜的工作原理 (4)1.3 天文望远镜的发展历程 (5)二、望远镜的基本构造 (6)2.1 主要部件介绍 (7)2.2 望远镜的类型 (9)三、天文望远镜的选择与使用 (10)3.1 如何根据需求选择望远镜 (11)3.2 望远镜的使用与保养 (12)3.3 常见问题及解决方法 (14)四、观测技巧与实践 (14)4.1 观测前的准备 (16)4.2 实际观测案例分享 (17)4.3 提升观测效果的技巧 (19)五、天文望远镜的辅助工具 (20)5.1 星图与星表 (21)5.2 天气预报与观测计划 (22)5.3 其他辅助设备 (23)六、天文望远镜的科学研究价值 (24)6.1 对恒星与行星的研究 (25)6.2 对星系与宇宙学的研究 (27)6.3 天文望远镜在教育中的应用 (29)七、望远镜技术的未来展望 (30)7.1 新型望远镜技术介绍 (32)7.2 天文望远镜在太空探索中的作用 (34)7.3 科技发展对望远镜的影响 (35)一、天文望远镜概述天文望远镜是一种用于观察和观测天体的特殊仪器,其历史源远流长,追溯到古埃及和古希腊时期。
现代天文望远镜的设计和用途多种多样,但它们的共同目标是提供更清晰和放大的天体图像,以便科学家和爱好者可以更好地了解宇宙。
折射望远镜:这类望远镜利用透镜来聚焦光线。
镜子在折射望远镜中并不直接用于成像,而是用于引导光线进入望远镜并反射回透镜中。
这种望远镜在观测弥散和星云时非常有效。
反射望远镜:反射望远镜主要使用表面非常平整的金属或玻璃制成的镜子来反射进入望远镜的光线。
大型反射望远镜通常放置在海拔较高或干燥地区,以减小大气扰动,提高观测质量。
折反射望远镜:这种望远镜结合了折射和反射望远镜的特点,通常使用一个透镜在前端聚集光线,然后用一个大型镜子在望远镜的后端将光线反射到目镜中,这样可以在保持清晰度的同时提供更大的视场。
天文望远镜知识

天文望远镜知识天文望远镜是一种用来观测天体的仪器。
它的发明和使用对于人类认识宇宙的进步起到了重要作用。
在这篇文章中,我们将介绍天文望远镜的起源、种类、使用方法以及它对天文研究的重要意义。
天文望远镜的起源可以追溯到古代。
早在公元前5世纪,希腊学者伽利略就发明了用来观察月亮和行星的望远镜。
随着科技的进步,现代望远镜在形态和功能上有了极大的变化。
目前常见的天文望远镜有光学望远镜、射电望远镜、红外望远镜等。
光学望远镜是最常见的一类望远镜。
它使用透镜或反射面来聚集光线,使天体的细节变得清晰可见。
望远镜的口径越大,分辨率就越高,能够观测到更远的天体。
在透镜望远镜中,人们通常使用的是折射望远镜,它利用透镜的光折射性质来聚焦光线。
而反射望远镜则是利用反射面反射光线,并通过次级镜或器件进行聚焦。
射电望远镜则利用射电波来观测天体。
射电波的频率低于可见光,因此能够穿过大气层,使天文观测免受大气的影响。
科学家通过收集和分析射电波的数据,来研究宇宙中的星系、恒星和其他天体。
射电望远镜也可以用于搜索宇宙中的无线电信号,例如宇宙微波背景辐射,这是宇宙大爆炸留下的辐射。
红外望远镜则用于观测天体放射出的红外辐射。
红外光波长长于可见光,因此红外望远镜可以帮助科学家发现可见光无法看到的天体或现象。
例如,它可以探测到新生恒星的形成过程,研究黑洞、星际尘埃和星系等。
天文望远镜对天文学研究起到了重要的推动作用。
它们帮助科学家观测和探索宇宙的奥秘,例如了解星系的形成和演化过程,发现新的行星和恒星,研究黑洞和暗物质等。
通过观测不同波长的辐射,科学家还可以了解宇宙的年龄、构造和起源等问题。
为了获得准确而有意义的观测结果,使用天文望远镜时需要一些技巧和注意事项。
首先,选择合适的观测地点非常重要,要远离人口密集区和光污染区域。
其次,望远镜的使用需要一定的专业知识和技能,例如准确对准和调焦望远镜,以及正确选择观测参数。
最后,观测的时间和天气也会对观测结果产生影响,通常来说,晴朗无云的夜晚是最好的观测时机。
教您天文望远镜基础知识入门

教您天文望远镜基础知识入门一、望远镜种类(一)折射式望远镜折射式望远镜的构造如下图:折射式望远镜由两个透镜组成:固定在镜筒前端的是物镜(其口径大小直接决定望远镜的性能);在镜筒尾端可以调换的是目镜。
上图为星特朗AstroMaster系列 90EQ优点:视野较大、星像明亮,使用和维护比较方便,反差及锐利度较同口径的反射镜佳,摄影及高倍行星观测,效果都相当不错。
缺点:有色像差(色差)问题,会降低分辨率。
(二)反射式望远镜反射式望远镜的构造如下图:上图为牛顿式反射式望远镜。
上图为星特朗AstroMaster系列130EQ优点:无色差、强光力和大视场,非常适合深空天体的目视观测。
缺点:彗差和像散较大,视野边缘像质变差,操作不太容易, 维护相对复杂。
(三)折反射式望远镜折反射式望远镜的构造如下图:上图为星特朗Omni XLT 127综合了折射镜和反射镜的优点:视野大、像质好、镜筒短、携带方便。
有施密特-卡塞格林式和马克苏托夫-卡塞格林2种。
三种类型望远镜优缺点对比:(1)折射式:通常小型(口径80毫米以下)折射望远镜具有便携优势,结构简单可靠性高,可以在旅行时随身携带。
在拍摄要求不高的情况完全可以满足摄影需求,而且与相机连接简单可以作为长焦镜头使用。
(2)反射式:大口径反射虽然不便携,但比其他类型望远镜有很多优势。
首先,造价低廉,很多爱好者可以自己磨制。
其次,大口径成像效果更好,利于高倍观测,而且焦比较小,适合观测和拍摄深空天体。
(3)折反式:折反同时具备折射式望远镜的便携和反射式望远镜的成像优势,但价格较贵。
三种望远镜优缺点对比:折射式优点:结构简单,便携,成像锐度好,缺点:镜筒封闭维护保养容易有色差、球差,口径大的价格相对较贵光学结构:物镜——目镜结构反射式优点:口径大,成像亮度高,无色差,价格相对便宜缺点:不便携,有球差,镜筒开放维护保养相对困难光学结构:反射镜——副镜——目镜结构折反式优点:便携,成像质量较好,镜筒封闭维护保养容易,缺点:口径相对较大结构复杂,在同口径其他类型望远镜中价格最贵光学结构:改正镜——反射镜——副镜——目镜结构二、常见的天文望远镜光学名词口径:指望远镜物镜的有效直径,口径大小直接决定望远镜性能。
天文地理百科上-第三章

第三章天文必备:天文望远镜【天文望远镜】【工作原理】天文望远镜是一种令人惊奇的仪器,它可以使远处的目标看起来很近。
为了更好地理解天文望远镜的工作原理,我们先考虑一下这样一个问题:为什么用裸眼看不到远方的目标呢?例如,为什么用裸眼看不到50米处的硬币呢?答案很简单:因为远方的目标在视网膜上的呈像没有占据足够的位置。
如果您有一双很大的眼睛,可以聚集到更多由远方目标发出的光并且在您的视网膜上形成明亮的像,那么,您就可以看到这个目标。
望远镜的两个光学件就可以帮助您将这一假设变为现实:物镜,它可以把远方目标发出的光会聚到焦点上(在焦点上呈像);目镜,它把物镜焦点上的像放大,使之在您的视网膜上呈像。
这和放大镜的原理一样,它把小的物体放大后在您的视网膜上呈像,这样小的物体看起来就变大了。
天文望远镜的主要部件是:主镜筒、物镜、目镜。
主镜筒的作用是:固定物镜,使之与目镜保持恰当的距离;阻止灰尘、湿气和干扰像质的杂光。
物镜的作用是聚光和在焦点处呈像。
目镜的作用是把物镜焦点处的像放大后在您的视网膜上呈像。
【种类】按照光学结构的不同天文望远镜可分为许多不同的种类,但比较常用的是两种:折射式天文望远镜(用光学透镜做物镜)和反射式天文望远镜(用曲面反光镜做物镜)。
尽管两者可以达到一样的效果,但它们的光学结构是完全不同的。
折射式天文望远镜:折射式天文望远镜通常采用两片或多片镀膜透镜组合而成的消色差物镜。
一般来讲,制作大口径(100mm以上)的组合透镜是非常困难的,所以常见的折射式天文望远镜的口径都不超过100mm。
反射式天文望远镜:反射式天文望远镜的物镜是一曲面反射镜(主镜)。
在物镜的光路上放置了一个呈45度倾斜的小平面反光镜(副镜)以把物镜反射的光线转向镜筒一侧的目镜。
反射式天文望远镜相对比较容易做到大的通光口径。
这就意味着反射式天文望远镜可以有很强的聚光能力,可以用以观测昏暗的深空目标,以及用以天文拍照。
【光学性能】天文观测者应根据观测目的的不同来选用不同的天文望远镜。
天文望远镜的分类

天文望远镜的分类
天文望远镜是观测天体的重要工具,根据其设计和使用方式的不同,可以分为以下几类:
1. 反射望远镜:利用反射原理,通过凸面镜或抛物面镜将光线反射到焦点上,成像质量高且不易受色差影响,常用于天文观测和科研实验。
2. 折射望远镜:利用折射原理,通过透镜将光线聚焦成像,成像清晰度高、色彩还原度好,常用于天文、观鸟等领域。
3. 大型天文望远镜:大型天文望远镜的主镜直径一般在4米以上,使用多晶硅、氧化锆等材料,能够观测到更遥远、更微弱的天体,是天文学研究的主要工具之一。
4. 可见光望远镜:主要观测可见光波段的天体,能够拍摄到宇宙中的星云、星系等壮观景象。
5. 紫外线望远镜:观测紫外线波段的天体,能够探测到宇宙中的各种现象,如恒星形成、星际物质的演化等。
6. X射线望远镜:观测X射线波段的天体,能够研究黑洞、中子星等高能天体,以及宇宙射线等。
7. 微波望远镜:观测微波波段的天体,能够探测到宇宙微波背景辐射等信息。
通过不同类型的天文望远镜,我们能够更全面、深入地了解和探索宇宙的奥秘。
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第6章 天文望远镜

2001设在智利的欧洲南方天文台研制完成了“超大望 远镜”(VLT) 。
哈勃空间望远镜
哈勃空间望远镜 (Hubble Space Telescope,HST), 是人类第一座太空望 远镜,总长度超过13 米,质量为11吨多, 运行在地球大气层外 缘离地面约600公里的 轨道上。它大约每100 分钟环绕地球一周。
哈勃望远镜的角分 辨率达到小于0.1秒, 每天可以获取3到5G 字节的数据。
凯克望远镜
Keck I 和Keck II分别在1991年和1996年建成,这是 当前世界上已投入工作的最大口径的光学望远镜。这 两台完全相同的望远镜都放置在夏威夷的莫纳克亚, 将它们放在一起是为了做干涉观测。它们的口径都是 10米,由36块六角镜面拼接组成,每块镜面口径均为 1.8米,而厚度仅为10厘米,通过主动光学支撑系统, 使镜面保持极高的精度。焦面设备有三个:近红外照 相机、高分辨率CCD探测器和高色散光谱仪。它所 能观测到的物体亮度比海尔望远镜所能见到的强4倍。 它具有成本低廉、修补时易移动的优点。"象Keck这 样的大望远镜,可以让我们沿着时间的长河,探寻宇 宙的起源,Keck更是可以让我们看到宇宙最初诞生 的时刻"。
5米直径的海尔望远镜
计算机辅助观测
1960年代起,天文学 家将计算机应用于望 远镜所有的设计、架 构与操作的各个阶段, 促使新一代效能更佳 的望远镜的来临,结 果产生了许多不同模 式的光学系统,适用 于多种不同的任务。
多面反射镜组成单一影像
1977年,设于美国亚历 桑那州霍普金斯山的第 一座多面反射镜望远镜 (MMT)首次运行。该 望远镜一排6片,直径1。 8米的反射镜,可聚集到 相当于直径4.5米单片反 射镜所聚集的光线。
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•光学望远镜天文光学望远镜主要由物镜和目镜组镜头及其它配件组成。
通常按照物镜的不同,可把光学望远镜分为三类:折射望远镜、反射望远镜和折反射望远镜。
一折射望远镜折射望远镜的物镜由透镜组成折射系统。
早期的望远镜物镜由一块单透镜制成。
由于物点发射的光线与透镜主轴有较大的夹角,玻璃对不同颜色的光的折射率不同,会造成球差和色差,严重影响成像质量。
为了克服这一缺点,人们发现近轴光线几乎没有球差和色差,于是尽量制造长焦距透镜,促使望远镜向长镜身发展。
1722年希拉德雷测定金星直径的望远镜,物镜焦距长达65m,用起来非常不便,跟踪天体时甚至需很多人推动。
为解决上述缺点,后来人们用不同玻璃制成的一块凸透镜和一块凹透镜组成复合物镜。
所以,现代的折射望远镜的物镜,都是由两片或多片透镜组成折射系统(双透镜组或三合透镜组等)这样,可使望远镜口径增大,镜身缩短。
1897年安装在美国叶凯士天文台的折射望远镜,口径 1.02m,焦距19.4m,仅物镜就重达230kg,至今仍是世界上最大的折射望远镜。
从理论上说,望远镜越大,收集到的光越多,自然威力也越大。
但巨大物镜对光学玻璃的质量要求极高,制作困难。
镜身太大,支撑结构的刚性难保,大气抖动影响明显,其观测效果反倒不佳。
这就限制了折射望远镜向更大口径发展。
现在天文学家们发展了一种新技术,可以在望远镜镜面背后加上一套微调装置,根据大气的抖动情况,随时调整望远镜的镜面,把大气的抖动影响矫正过来,这套技术叫做主动光学,这样一来,望远镜口径问题有望突破。
二反射望远镜反射望远镜的物镜,不需笨重的玻璃透镜,而是制成抛物面反射镜。
其光学性能,既没有色差,又消弱了球差。
反射望远镜物镜表面有一层金属反光膜,通常用铝或银,反光性能相当理想,且镜筒大大缩短。
由于抛物面反射可作得很轻薄,于是就可以增大望远镜的口径。
现代世界上大型光学望远镜都是反射望远镜。
反射望远镜需在镜筒里面装有口径较小的反射镜,叫作副镜,以改变由主镜反射后,光线行进方向和焦平面的位置。
反射望远镜有几种类型,通常使用的主要有牛顿式,副镜为平面镜;卡塞格林式,副镜是凸双曲面镜,它可把主物镜的焦距延长,并从主镜的光孔中射出。
反射望远镜的优点是显而易见的。
20世纪中期以后,很多著名天文台都安装有大口径的反射望远镜。
1948年由美国制造的口径 5.08m的反射望远镜,安装在帕洛玛山天文台,曾居世界领先地位。
1976年前苏联制造了口径6m的望远镜,安装在高加索山天体物理天文台。
我国最大的望远镜,是1989年安装在北京天文台兴隆观测站的 2.16m反射望远镜,这是我国自己研制生产的。
三折反射望远镜折反射望远镜的物镜用透镜和反射镜组装而成。
目前使用最广泛的有施密特型和马克苏托夫型。
前者于1931年由德国光学家施密特所发明,它在球面反射镜前,加一个非球面改正透镜,以消除球差。
后者是1940年苏联光学家马克苏托夫发明,它的改正镜是一个弯月形透镜,结构简单。
折反射望远镜的特点是:视场大,光力强,象差小,适于观测流星、彗星和人造卫星等天体。
目前最大的施密特望远镜安装在德国陶登堡天文台,主镜 2.03m,改正镜 1.34m。
折射望远镜光路图马克苏托夫折反射望远镜光路图反射望远镜类型及其光路图施密特折反望远镜光路图•射电望远镜射电望远镜是射电天文学研究的主要工具。
自从19世纪末有人提出电磁波的存在,并与光有许多共同性之后,天文学家就试图发现来自太阳发射的电磁波。
但限于当时的技术条件,一直未能接触到波长较短的无线电波。
直到1932年,美国为实现横跨太平洋的无线电话通讯建造了30m直径的天线,工程师央斯基意外地收到来自银河系中心方向的15m波长的射电信号。
1940年美国另一位无线电工程师雷伯,用自制的抛物面型射电望远镜,第一个绘制出银河系射电图,证实了央斯基的发现;并测到太阳和其它一些天体发出的无线电波。
使这位业余天文学家成为射电天文学的先驱。
第二次世界大战中,英国的一军用雷达接收到太阳强烈的射电干扰,使人们对宇宙射电辐射的兴趣越来越浓。
战争结束后,战地雷达闲置无用,科学家们把更多的雷达用于射电天文学研究,不久便有了一系列令人惊异的新发现,从而揭开了射电天文学发展的序幕。
射电天文学使用的射电望远镜系统不能象光学望远镜那样靠眼睛观测,而是采用雷达的办法。
是用来观测和研究来自宇宙间无线电波段的电磁辐射的。
目前所使用的波段是从1mm~30m左右。
在这个波段的无线电辐射,不受大气层显著影响而能达到地面。
由于无线电波可以穿过可见光不能穿过的尘雾,所以可使射电天文观测深入到以往光学望远镜所不能看到的宇宙深处。
且射电观测不受太阳散射光及云层的影响,也不分白天和黑夜都能进行观测,是一种“全天候”望远镜。
但射电望远镜也有弱点。
它不想光学望远镜那样可以把可见光全部接收,加上不同的滤光片再分出单色光。
它只能工作在一个波长,天生就是一个单色仪。
若要想观测多个波段,要求有多个馈源和接收机。
此外它不像光学望远镜那样能拍摄出多姿多彩的天体照片,只显示出表现强弱的曲线。
二射电望远镜的原理和结构射电望远镜的种类很多,但其基本结构和原理是一样的。
它一般由天线、接收机(放大器)、记录器和数据的处理显示等装置几部分组成,如图5.12是经典的射电望远镜基本组成和原理示意图。
现代射电望远镜的数据采集和记录器都由计算机担当。
射电望远镜的天线多为抛物面形,天线的作用相当于光学望远镜的物镜,其实它与反射望远镜更类似。
一个理想的镜面误差不得超过设计镜面的λ/16 ~λ/10(λ为波长)。
对于米波误差可以到几厘米,因而可用金属网制成;对于厘米波则需用光滑精确的金属板。
来自天体的射电波,经抛物面反射集中到位于抛物面焦点的"照明器"上,即可使信号功率放大10~1000倍。
然后由电缆把信号传送到控制室的接收机,再次放大、检波,最后根据研究的需要,对其进行记录、处理和显示。
巨大的天线是射电望远镜最显著的标志和最重要的部件。
射电天文望远镜天线的安装系统有三种形式:一是旋转抛物面天线;二是固定抛物面天线;三是系统组合天线。
图5.13是北京密云射电望远镜天线阵。
目前世界上最大可跟踪抛物面射电望远镜在德国普朗克射电研究所,口径100m,分辨角33角秒(33″)。
这样的庞然大物,光天线的可动部分就重达3200吨。
但用现代设备操作跟踪,相当灵活。
据说,建造一架这样的望远镜,其费用,不亚于建造一座长江大桥。
世界上最大固定式射电望远镜,安装在波多黎各的美国阿雷西特天文台。
它的直径达305m,因固定在山间盆地中,只能靠地球自转改变观测方向。
另外,还有法国南锡射电天文台的巨大凹网状射电望远镜,它长300m,高35m,呈带形抛物面。
我国国家天文台近期计划在贵州南部的喀斯特洼地,建设500m口径的球面射电望远镜。
三射电干涉仪关于射电望远镜的性能,同光学望远镜的道理一样,主要包括聚集辐射能量的状况和分辨目标能力。
聚集辐射能量的本领,这里叫做灵敏度,即射电望远镜可观测到最小信号的本领以及能发现强信号最小变化的本领。
这种观测微弱信号的能力主要受接收机噪声的限制,只须增加口径,改进仪器和选择好安装地点,即可提高灵敏度。
射电望远镜分辨率高低,与它的口径成正比,与它所接收的波长成反比。
但射电波的波长比可见光的波长大得多。
从计算得知,要使射电望远镜的分辨本领达到5cm小型光学望远镜那样,其天线口径就得达到500m至500km。
这是单个射电望远镜所无法实现的。
因此,20世纪50年代以后,人们根据光的干涉原理,制造了射电干涉仪,才解决了这个问题。
最简单的射电干涉仪,是由两台相隔一定距离的天线组成,令其接收同一天体的单频信号。
两天线间由性能相同,长度相同的传输线把各自收到的信号送到接收机进行处理,这等于扩展了望远镜的口径。
但实际上,为观测射电源的细节或观测象太阳这样天体的"面源",需要多天线干涉仪来完成,即由多面等间隔排成一条直线的天线组成。
这样,干涉仪沿基线方向分辨本领,相当于口径等于基线长度D的单天线望远镜。
单向排列的干涉仪,只能提高"一维"的分辨本领,如一个东西向的天线阵,只能提高东西向的分辨率,并不能提高南北方向的分辨率。
为此,又研制了十字型天线阵,可以直接获得二维的高分辨率。
20世纪60年代建成的英朗格洛米尔斯十字阵,由两列长1600m,宽12m的抛物柱面交叉组长。
由上述得知,为提高分辨本领,必须尽量增大天线间的距离。
但这也会遇到技术上的困难。
如传输线过长,会造成各路信号间位相差,影响接收质量。
因此,又有"甚长基线干涉仪"(VLBI)问世。
它完全去掉连接线,每台干涉仪完全独立,它们都有原子钟控制的高稳定度的本振系统和磁带记录装制,把各自在同一时刻接收的同一信号记录下来,再把这些记录送到处理机中进行相关运算,求出观测结果。
这样可使天线间的距离增长,甚至可近似地球的直径。
如格林班克--昂萨拉甚长基线干涉仪,基线长6319m,工作波长6cm,分辨本领达0.0006″,远远超过一般光学望远镜水平。
四综合孔径射电望远镜射电望远镜虽然有许多优点,但它不能象光学望远镜那样可以直接成像。
而综合孔径射电望远镜解决了这个问题。
我们知道,由于任何图像都可以分解成许多亮度的正弦和余弦成份分布(即化整为零)反过来,如果已知这些正弦和余弦成份分布,也就可以再把它们合成原来的图像(聚零为整)。
综合孔径方法,就是先化整为零,分别测出它们各个分量,再利用计算机处理,聚零为整,呈现原来图像。
这有点与电视发射和接收的道理相类似。
其具体做法,是将两面以上的天线形成天线干涉仪,由其干涉信号的振幅和位相得到亮度分布的正弦、余弦成份。
再对这些数据进行处理,便得到观测目标的射电图像。
综合孔径射电望远镜都是多天线系统。
例如:美国新墨西哥州国立射电天文台的"甚大阵"(VLA)综合孔径射电望远镜,由27面口径25m的天线沿Y型基线排列,每臂长21km,分辨角0.1″,成像时间为8小时。
它的研制成功,在射电天文观测技术上是一项重大突破,最早发明这一技术的英国射电天文学家赖尔因此获得1974年的诺贝尔物理学奖。
德国100米口径射电望远镜北京密云观测站射电望远镜天线阵。