天文基础9、望远镜和观测方法

天文望远镜的发展简史
1608年荷兰的眼 镜商汉斯.里帕 席根据学徒的偶 然发现，制成了 第一架望远镜。
1609年，伽利略 制成了两架最早 的天文望远镜 。
意大利物理学家伽利略（1564-1642）
伽利略把自制的口径4.5厘米，放大倍 率33倍的望远镜指向天空，很快发现 了月球上的环形山、围绕木星运转的 四颗卫星、金星的盈亏现象、日面上 的黑子、银河由无数暗弱恒星构成等 现象。
公元前2世纪 古希腊天文学 家喜帕恰斯首 先提出星等概 念，他把看到 的恒星按亮度 分成 6等，最 亮的 1等，最 暗的 6等。
1等星的亮度＝距离1公里远的1烛光的亮度
更精确的星等
1850年英国天文学家普森（N.R.Pogson)经过研究并用仪 器精密测定，把星等概念科学定量化：
星等相差5等，亮度差为100，即星等差1等，亮度之比为 2.512倍。
闲聊天文观测 和天文望远镜
天文观测的一些基本概念
星星究竟是什么
大部分是恒星，能够自身发光发亮； 少数是行星，反射太阳光。
如何度量星星之间的距离？
光年：1光年＝10万万万千米 秒差距： 1秒差距＝3.26 光年＝？千米
星座的来历
公元前三千年古巴比伦人对星空区划的创造， 把亮星用假想的连线联起来，构成星座；
1940年苏联光学家 马克苏托夫发明马 克苏托夫望远镜， 和施密特望远镜类 似，它的改正镜是 弯月形，两个表面 都是球面。制作容 易。和反射镜相比， 折反射镜的视场可 以做的较大，有利 于拍摄。
天文望远镜的几种类型
折射镜
反射镜
折反射镜
天极的高度等于当地地理纬度示意图
天文望远镜的基本情况
关于天文望远镜的两个常见问题
你这台望远镜能看多远？ 你这台望远镜能放大多少倍？
口径（D）：指望远镜物镜所能收 到的最大光束的直径。
焦距（F）：从望远镜光学系统主 点到主焦点的距离。
焦比： 焦比=F/D 在摄影时，焦比数字越大，光力越 弱； 照相机镜头上称为光圈。
消色差折射镜的出现
牛顿从理论上弄清了色差的成因，但错误的做出折射物镜色差无法消除的结 论。由于牛顿极高的威望，不少人盲从了他的观点。直到18世纪30年代，英 国数学家C.M.霍尔发现，用冕牌玻璃作凸透镜，用火石玻璃作凹透镜，所制 成的复合透镜能消除色差。
大型折射镜
19世纪下半叶是大型折射望远镜的时代，美国的光学制造家克拉克父子在1870年 以后陆续磨制了口径66厘米、76厘米、91厘米、102厘米的折射镜。
最大的望远镜
位于夏威夷莫纳克亚山上的凯克I、II望远镜，直径各10米，由36 面1.8米 的六角型镜面拼合而成
折反射望远镜
1930年德国的施密特制造出第一架折反射望远镜。同时使用反射镜和折射 镜。反射镜是球面镜，放在球面曲率中心的形状奇特的透镜做“改正镜”， 可以补偿反射镜引起的球差，又不会产生彗差和明显的色差。（下图）
巨型反射镜
20世纪的上半叶巨型反射镜又 占了上风。由于磨制材料的改 进，用玻璃代替了金属，并发 明了玻璃镀银技术，许多大口 径反射镜相继建成。1948年口 径508厘米的海尔反射望远镜 交付使用。
07年5月落成的云南天文台高 美古观测站2.4米反射望远镜
即将竣工的LAMOST 国家天文台兴隆观测基地 主镜口径6米
黄、赤、白道附近： 东方苍龙：角、亢、氐、房、心、尾、箕 北方玄武：斗、牛、女、虚、危、室、壁 西方白虎：奎、娄、胃、昴、毕、觜、参 南方朱雀：井、鬼、柳、星、张、翼、轸
星星与我们的距离都一样远吗？
星星的命名
希腊字母； 拉丁字母； 数字； 更复杂的
科学编号；
我国的命 名体系。
星等的概念
极限星等：将望远镜指向天顶， 肉眼所能看到的最暗恒星的星 等称为极限星等，也叫贯穿本 领。
极限星等ml与以厘米为单位的 望远镜有效口径之间的简单关 系由公式 ml=6.9+5lgD 给出。 例如有效口径15厘米的望远镜， 极限星等约为12.8等。
分辨率：把望远镜能分清为两 个物点的最小角距离称为分辨 分辨率。望远镜的口径决定分 辨率。
古希腊人的想象赋予星座之名和丰富的内容；
17世纪后随着航海地理大发现，完善南天星 座的创立；
1928年国际天文学联合会确定了国际通行的 全天划分为88个星座星空划分方法；
北天区29个星座、南天区47个星座、黄道12 个星座。
我国自己的星空区域划分方法
三垣四象二十八宿Leabharlann Baidu
拱极区附近： 紫微垣、太微垣、天市垣
色差原理
1666年，牛顿证明天体的光并非单色光，而是由各种颜色的光混合而成。 望远镜的色差是由于透镜对不同颜色的光具有不同的折射率而造成。
科学巨匠牛顿（1642-1727）
早期巨型折射镜
1673年，波兰的赫维留（1611-1687）制 成了一架长达46米的望远镜，吊在30米高
的桅杆上，要许多人用绳子拉着它起落升 降。
放大率：放大率=F物/F目
望远镜的有效放大倍数：一般是物镜 有效口径以毫米为单位的值。
视场：用目视望远镜观测星空时所能见 到的天空部分的角直径叫视场。当目镜 的工作视场一定时，望远镜的视场与放 大率成反比。
望远镜主要解决“看得见” 和“看得清”两方面的问题。
光的衍射现象限制了“看得清”的能力。
为了精确，又引入了小数星等和负数星等。如天狼星是 -1.4等，织女星是0.0等，轩辕十四是1.4等。
肉眼可见的6等以上恒星全天约为6000颗。
天球
天球是一个假想的球，它是以观测者（或地心）为中心，以无 穷远为半径的球，所有天体都投影在这个球面上。
两大坐标系
地平坐标系
赤道坐标系
天体的角距离
在天球上度量两个天体之间的距离，不用长度单位，而用 角度单位。
赫歇尔的望远镜
1781年3月13日，英国天文学 家威廉.赫歇尔（1738-1822） 用他自制的口径15厘米的反射 镜发现了天王星，把太阳系的 尺度扩大了一倍。
发现了天王星后，赫歇尔磨制 的望远镜口径越来越大，他是 使反射镜大型化的始祖。
1789年赫歇尔制成当时 世界上最大的望远镜。 口径1.22米，焦距12.2 米。