5 望远镜：观测工具与手段
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于1991年经由“亚特兰蒂斯” 号航天飞机发射升空，用以 观测宇宙中的高能射线。康 普顿携带的先进仪器向世人 揭示了高能伽马射线爆发的 分布情况，使科学家绘制出 诸如上图这样的精彩地图， 该图显示集中于银道面 (galactic plane)沿线的伽马 射线爆发。2000年，在陀螺 仪发生故障后，康普顿被安 全地脱离了轨道。
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著名的空间天文望远镜
7.费米伽马射线太空望远镜
黑洞被称为太空中的旋涡，将 一切东西吸引在其周围。但是， 当黑洞吞噬恒星时，它们还会 以近乎光速的速度向外喷涌释 放伽马射线的气体。为何会发 生这种情况？2008年7月发射的 费米伽马射线太空望远镜可能 会揭开这个谜底，这部望远镜 的目标是研究高能辐射物，另 外还有可能揭开暗物质的神秘 面纱，有助于进一步了解宇宙 中最极端环境中我们闻所未闻 的物质。暗物质是伽马射线爆 发的来源。
望远镜的选购
这台天文望远镜能看多远？能放大多少倍？ 折射、反射、折反射那种更好？
聚光能力、分辨率是决定望远镜优劣的因 素
望远镜的选购
双筒望远镜 普消和复消
D/f, 80/500 D>70,f/D>7
牛反
D>130, 最好不是球面镜，f/D>5 D>150, f/D>10
著名的空间天文望远镜
4.XMM-牛顿
1999年12月，多镜片X射线观测 卫星(现称)发射升空，欧洲天文学 家从此拥有了他们自己的X射线观 测台。这颗卫星装备了三部X射线 望远镜，因其奇异的飞行轨道而 著称，这种飞行轨道可令其长时 间、不间断观测深空。XMM-牛顿 让欧洲天文学界获得了诸多突破， 如观测到迄今在遥远宇宙看到的 最大星系团。这个庞大的星系团 (上图右侧)证明了一种称为暗能量 的神秘力量的存在。据说，暗能 量加速了宇宙的膨胀速度。科学 家表示，如此巨大的星系团可能 是在宇宙初期形成的。
马卡
辅助工具
地平式支架 赤道式支架 寻星镜 指星笔
欧洲南方天文台
凯克望远镜
这是当前世界上最大口径的 光学望远镜，Keck I 为9400 万美元。放置在夏威夷的莫纳 克亚，为的是做干涉观测。
The 10-meter Keck telescope
2. Hale Waihona Puke Baidu电望远镜
• 全天候。 • 受地球大气和星 际物质影响较小。 • 射电波的长波限 制了望远镜的角 分辨率。
a. 蓝光焦点 b. 黄光焦点 c. 红光焦点
折射望远镜的红、绿、蓝三色的色差
普消
复消/APO
最大的（1米）折 射望远镜(叶凯士 望远镜）
优缺点：
设计简单，制作容易，使用可靠，维护方 便 同口径下成本高，体积大，色差严重，无 法制作超大口径望远镜
反射望远镜光学系统
牛顿式反射望远镜的结构 牛顿式反射望远镜与赤道仪
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著名的空间天文望远镜
6.斯皮策太空望远镜
发射于2003年的斯皮策 太空望远镜(右图)通过 收集红外光，为天文学 家们解决了这个难道。 红外光是与某个热量有 关的电磁辐射的无形模 式，这种热量是气云所 不能阻挡的。通过斯皮 策太空望远镜携带的摄 像机，天文学家对星系、 新形成的行星系及形成 恒星的区域(如左侧的 W5区域)进行了前所未 有的勘测。
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著名的空间天文望远镜
3.钱德拉X射线太空望远镜
钱德拉望远镜用以观 测黑洞和以高能光形 式存在的超新星等物 体。它拍摄的具有340 年历史的超新星残骸 “仙后座A”向天文学 家揭示了这种爆发的 恒星可能是宇宙射线 的重要来源。宇宙射 线是不断轰击地球的 高能粒子。
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甚大阵（VLA）
星系M51的射电与光学像
3. 空间天文观测
一、天文观测卫星系列 1、太阳观测卫星（人类有一些重要的观测计划，如SOHO 和TRACE） 2、非太阳观测卫星（主要用来巡视天空辐射源，测定其方 向、位置、强度和辐射谱线特征，观测银河系和河外天体。 如：哈勃望远镜） 二、月球、行星和行星际探测系列 三、空间观测技术（多波段、全方位观测天体）
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著的望远镜重新改变 了我们对宇宙的认识， 向公众奉献了大批精 彩绝伦的太空靓照。 然而最近哈勃望远镜 遭受了硬件失灵的故 障，令其无法与地面 实现通讯。但美宇航 局正在制定一个复苏 “大天文台”的计划， 令“哈勃”望远镜至 少服役到2013年.
著名的空间天文望远镜
2.康普顿伽马射线太空望远镜
望远镜：观测工具与手段
1.天文光学望远镜
一、折射望远镜 1.伽利略望远镜 2.开普勒望远镜 二、反射望远镜 1.牛顿式 2.卡塞格林式 三、折反射望远镜 1.施密特望远镜 2.马克苏托夫望远镜
伽利略折射望远镜光学系统
伽利略望远镜 （1609年）
开普勒折射望远镜光学系统
折射望远镜的结构
折射望远镜与赤道仪
Company Logo
天文爱好者使用望远镜的注意事项
TIPS
1、绝对不能直接用望远镜观看太阳，观看太阳必须通过投 影法或有专门滤光措施； 2、不要把望远镜当做玩具，望远镜是精密光学仪器，要细 心使用和维护； 3、不要认为用望远镜什么都能看到，通过望远镜确实能观 看到肉眼不能分辨的天体和天体上的细节，但观看效果越好， 价格也越高，没有十全十美的望远镜，选择适合自己的最重 要； 4、对于每一台望远镜，都有它合适的放大倍数。超过这个 倍数并不能增强分辨能力，反而会使物体变得很暗，难以看 清。60～80口径的望远镜，合适的放大倍数应小于100倍， 200倍的放大倍率几乎什么都看不到。 5、如果无法在夜空中识别五个以上的星座，就不要着急使 用望远镜，因为无法寻找可观测的星星，就只能看月亮； Company Logo
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著名的空间天文望远镜
8.詹姆斯· 韦伯太空望远镜
定于2013年发射，将利 用其7倍于哈勃太空望远 镜的聚光能力对太空展 开探索。詹姆斯· 韦伯望 远镜的核心部分是18面 六边形镜子，它们将统 一行动，用以聚焦遥远、 年轻宇宙中的物体。最 新研究发现可能会提供 从恒星、星系、行星形 成到太阳系演变等一切 事情的线索。 （2018）
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著名的空间天文望远镜
5.威尔金森微波各向异性探测器
美宇航局在1992年发射了一 艘航天器，对宇宙微波背景 辐射的微小变化进行探测。 威尔金森微波各向异性探测 器发射于2001年，多年来一 直在研究宇宙微波背景辐射 更为细微的变化，令科学家 对大爆炸后宇宙状况有初步 了解。如上图所示，美宇航 局在2003年公布了一幅根据 威尔金森微波各向异性探测 器数据绘制的早期宇宙地图。 这些数据证实宇宙已拥有 137亿年历史
The International Ultraviolet Explorer 紫外探测仪
红外线的天文学的人造宇宙站
哈勃太空望远镜
紫外线的，红外线的，和可见的波长所见 到的猎户星座
不同波段获取的宇宙信息（银河） （射电、红外线、可见光和X射线）
著名的空间天文望远镜
为人类探索宇宙做出贡献的八具空间望远 镜 于1990年发射升空。 18年来这部功勋卓 1.哈勃望远镜
球差
彗差
卡塞格林式反射望远镜的结构
卡塞格林式反射望远镜
Palomar天文台的5米Hale望远镜
Keck双望远镜之一（口径10米）
反射镜的优缺点：
成本低，较轻便，无色差，可制作巨大口 径，天文台首选 副镜遮挡导致集光量降低，像场小，对精 度、光轴敏感
施密特-卡式折反射望远镜的结构
施密特-卡式折反射望远镜与赤道仪
马克苏托夫望远镜正面图 马克苏托夫望远镜的外观
施密特望远镜
折反射式的优缺点：
体积小，维护容易，色差、球差小，价格 适中，超大视场角（施卡） 组装、使用、调校复杂
望远镜的主要参数
1 焦距f 2 口径D，有效口径（D/2） 3 分辨率 4 焦比f/D 5 倍率： 6 视场（像场）
The 100-Meter Green Bank Radio Telescope
Arecibo 射电望远镜
射电干涉仪
利用电磁波的干涉原理，将两个或多个天线按一定 方式排列，用传输线或其他方式连到接收机上进行 相加或相关处理。 其空间分辨率取决于 天线基线的总长度。 有效面积由各个天线 的大小决定。
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著名的空间天文望远镜
7.费米伽马射线太空望远镜
黑洞被称为太空中的旋涡，将 一切东西吸引在其周围。但是， 当黑洞吞噬恒星时，它们还会 以近乎光速的速度向外喷涌释 放伽马射线的气体。为何会发 生这种情况？2008年7月发射的 费米伽马射线太空望远镜可能 会揭开这个谜底，这部望远镜 的目标是研究高能辐射物，另 外还有可能揭开暗物质的神秘 面纱，有助于进一步了解宇宙 中最极端环境中我们闻所未闻 的物质。暗物质是伽马射线爆 发的来源。
望远镜的选购
这台天文望远镜能看多远？能放大多少倍？ 折射、反射、折反射那种更好？
聚光能力、分辨率是决定望远镜优劣的因 素
望远镜的选购
双筒望远镜 普消和复消
D/f, 80/500 D>70,f/D>7
牛反
D>130, 最好不是球面镜，f/D>5 D>150, f/D>10
著名的空间天文望远镜
4.XMM-牛顿
1999年12月，多镜片X射线观测 卫星(现称)发射升空，欧洲天文学 家从此拥有了他们自己的X射线观 测台。这颗卫星装备了三部X射线 望远镜，因其奇异的飞行轨道而 著称，这种飞行轨道可令其长时 间、不间断观测深空。XMM-牛顿 让欧洲天文学界获得了诸多突破， 如观测到迄今在遥远宇宙看到的 最大星系团。这个庞大的星系团 (上图右侧)证明了一种称为暗能量 的神秘力量的存在。据说，暗能 量加速了宇宙的膨胀速度。科学 家表示，如此巨大的星系团可能 是在宇宙初期形成的。
马卡
辅助工具
地平式支架 赤道式支架 寻星镜 指星笔
欧洲南方天文台
凯克望远镜
这是当前世界上最大口径的 光学望远镜，Keck I 为9400 万美元。放置在夏威夷的莫纳 克亚，为的是做干涉观测。
The 10-meter Keck telescope
2. Hale Waihona Puke Baidu电望远镜
• 全天候。 • 受地球大气和星 际物质影响较小。 • 射电波的长波限 制了望远镜的角 分辨率。
a. 蓝光焦点 b. 黄光焦点 c. 红光焦点
折射望远镜的红、绿、蓝三色的色差
普消
复消/APO
最大的（1米）折 射望远镜(叶凯士 望远镜）
优缺点：
设计简单，制作容易，使用可靠，维护方 便 同口径下成本高，体积大，色差严重，无 法制作超大口径望远镜
反射望远镜光学系统
牛顿式反射望远镜的结构 牛顿式反射望远镜与赤道仪
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6.斯皮策太空望远镜
发射于2003年的斯皮策 太空望远镜(右图)通过 收集红外光，为天文学 家们解决了这个难道。 红外光是与某个热量有 关的电磁辐射的无形模 式，这种热量是气云所 不能阻挡的。通过斯皮 策太空望远镜携带的摄 像机，天文学家对星系、 新形成的行星系及形成 恒星的区域(如左侧的 W5区域)进行了前所未 有的勘测。
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著名的空间天文望远镜
3.钱德拉X射线太空望远镜
钱德拉望远镜用以观 测黑洞和以高能光形 式存在的超新星等物 体。它拍摄的具有340 年历史的超新星残骸 “仙后座A”向天文学 家揭示了这种爆发的 恒星可能是宇宙射线 的重要来源。宇宙射 线是不断轰击地球的 高能粒子。
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甚大阵（VLA）
星系M51的射电与光学像
3. 空间天文观测
一、天文观测卫星系列 1、太阳观测卫星（人类有一些重要的观测计划，如SOHO 和TRACE） 2、非太阳观测卫星（主要用来巡视天空辐射源，测定其方 向、位置、强度和辐射谱线特征，观测银河系和河外天体。 如：哈勃望远镜） 二、月球、行星和行星际探测系列 三、空间观测技术（多波段、全方位观测天体）
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著的望远镜重新改变 了我们对宇宙的认识， 向公众奉献了大批精 彩绝伦的太空靓照。 然而最近哈勃望远镜 遭受了硬件失灵的故 障，令其无法与地面 实现通讯。但美宇航 局正在制定一个复苏 “大天文台”的计划， 令“哈勃”望远镜至 少服役到2013年.
著名的空间天文望远镜
2.康普顿伽马射线太空望远镜
望远镜：观测工具与手段
1.天文光学望远镜
一、折射望远镜 1.伽利略望远镜 2.开普勒望远镜 二、反射望远镜 1.牛顿式 2.卡塞格林式 三、折反射望远镜 1.施密特望远镜 2.马克苏托夫望远镜
伽利略折射望远镜光学系统
伽利略望远镜 （1609年）
开普勒折射望远镜光学系统
折射望远镜的结构
折射望远镜与赤道仪
Company Logo
天文爱好者使用望远镜的注意事项
TIPS
1、绝对不能直接用望远镜观看太阳，观看太阳必须通过投 影法或有专门滤光措施； 2、不要把望远镜当做玩具，望远镜是精密光学仪器，要细 心使用和维护； 3、不要认为用望远镜什么都能看到，通过望远镜确实能观 看到肉眼不能分辨的天体和天体上的细节，但观看效果越好， 价格也越高，没有十全十美的望远镜，选择适合自己的最重 要； 4、对于每一台望远镜，都有它合适的放大倍数。超过这个 倍数并不能增强分辨能力，反而会使物体变得很暗，难以看 清。60～80口径的望远镜，合适的放大倍数应小于100倍， 200倍的放大倍率几乎什么都看不到。 5、如果无法在夜空中识别五个以上的星座，就不要着急使 用望远镜，因为无法寻找可观测的星星，就只能看月亮； Company Logo
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著名的空间天文望远镜
8.詹姆斯· 韦伯太空望远镜
定于2013年发射，将利 用其7倍于哈勃太空望远 镜的聚光能力对太空展 开探索。詹姆斯· 韦伯望 远镜的核心部分是18面 六边形镜子，它们将统 一行动，用以聚焦遥远、 年轻宇宙中的物体。最 新研究发现可能会提供 从恒星、星系、行星形 成到太阳系演变等一切 事情的线索。 （2018）
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著名的空间天文望远镜
5.威尔金森微波各向异性探测器
美宇航局在1992年发射了一 艘航天器，对宇宙微波背景 辐射的微小变化进行探测。 威尔金森微波各向异性探测 器发射于2001年，多年来一 直在研究宇宙微波背景辐射 更为细微的变化，令科学家 对大爆炸后宇宙状况有初步 了解。如上图所示，美宇航 局在2003年公布了一幅根据 威尔金森微波各向异性探测 器数据绘制的早期宇宙地图。 这些数据证实宇宙已拥有 137亿年历史
The International Ultraviolet Explorer 紫外探测仪
红外线的天文学的人造宇宙站
哈勃太空望远镜
紫外线的，红外线的，和可见的波长所见 到的猎户星座
不同波段获取的宇宙信息（银河） （射电、红外线、可见光和X射线）
著名的空间天文望远镜
为人类探索宇宙做出贡献的八具空间望远 镜 于1990年发射升空。 18年来这部功勋卓 1.哈勃望远镜
球差
彗差
卡塞格林式反射望远镜的结构
卡塞格林式反射望远镜
Palomar天文台的5米Hale望远镜
Keck双望远镜之一（口径10米）
反射镜的优缺点：
成本低，较轻便，无色差，可制作巨大口 径，天文台首选 副镜遮挡导致集光量降低，像场小，对精 度、光轴敏感
施密特-卡式折反射望远镜的结构
施密特-卡式折反射望远镜与赤道仪
马克苏托夫望远镜正面图 马克苏托夫望远镜的外观
施密特望远镜
折反射式的优缺点：
体积小，维护容易，色差、球差小，价格 适中，超大视场角（施卡） 组装、使用、调校复杂
望远镜的主要参数
1 焦距f 2 口径D，有效口径（D/2） 3 分辨率 4 焦比f/D 5 倍率： 6 视场（像场）
The 100-Meter Green Bank Radio Telescope
Arecibo 射电望远镜
射电干涉仪
利用电磁波的干涉原理，将两个或多个天线按一定 方式排列，用传输线或其他方式连到接收机上进行 相加或相关处理。 其空间分辨率取决于 天线基线的总长度。 有效面积由各个天线 的大小决定。