二十世纪的天文学.doc

二十世纪的天文学 天文学在二十世纪的发展是空前的。现代物理学和现代技术的发展，使天体物理学成为天文学的主流，经典的天体力学和天体测量学也有新的发展，人们对宇宙的认识达到了空前的深度和广度。 十九世纪中叶诞生的天体物理学，一跃而成为天文学的主流；二十世纪四十年代后期打开了射电天窗，兴起了一门利用波长从毫米到米的电磁辐射研究天体的新学科；六十年代，航天时代的到来，使天文学冲破了地球大气的禁锢，人类开始到大气外去探测宇宙；天文学开始成为全波段的宇宙科学，使我们得以考察大到150亿光年空间深度的天象，并追溯早于150亿年前的宇宙事件。 二十世纪天文学进入了黄金时代，人们可以阐明地球、太阳和太阳系的来龙去脉、星系的起源和星系的演化、宇宙的过去和未来、地外生命和地外文明等重大研究问题。 从二十世纪在天体观测手段和技术、太阳系、太阳系以外天体研究等方面的成果，即可显现天文学研究的发展。观测手段和技术 起初5-6个世纪的观测全凭肉眼，古代仪器充其量只能比较准确地测定肉眼所及的天体位置，却不能发现更多的星象。1609年伽利略发明了第一架天文望远镜，由凸透镜的物镜和凹透镜的目镜组成，发现了月亮的环形山、木星的四颗卫星……，看到了一个全新的世界。不久开普勒将这种望远镜的凹透目镜改造为小凸透目镜，尽管成相是倒立的，但视野和放大率都扩大了。这种望远镜是折射望远镜，玻璃会产生色差，色差会严重影响星象的清晰度。于是当时人们就不断制造出焦距越来越长的望远镜，在牛顿以前，这是仪器的主攻方向。1668年牛顿首先制成反射望远镜，他用的目镜是锡和铜的合金，全长不过15厘米，然而它却可以放大40倍。威廉.赫歇尔是制造反射望远镜的一代宗师，他一生磨成了四百多块反射镜，最大的口径达122厘米。19世纪最大的反射望远镜是美国人罗斯伯爵于1845年建造的，口径达184厘米镜身长17米。当时的反射镜全都是金属制的，大块金属既笨重又难以铸造和加工，且容易失去光泽，影响反射效果。1846年玻璃工业达到发展，到19世纪中叶以后，大型折射望远镜在世界各地纷纷建造起来。1824年德国光学家夫琅和费造了一架口径24厘米、长4.3米的消色差折射望远镜，安装在俄国天文台，这架望远镜上的机械部分极为灵巧。 19世纪40年代一架38厘米的折射望远镜在美国哈佛大学天文台建成。这时磨制折射望远镜的技术在美国发展到了尽善尽美的程度。1870年美国人克拉克为美国海军天文台建造了一架当时世界最大最好的折射望远镜，它长13米，口径66厘米，透镜重45千克，1877年美国天文学家霍尔用它发现了火星的卫星。1892年小克拉克为美“叶凯士”天文台磨制了 一块重230千克、口径102厘米的巨大透镜，制成的巨型折射望远镜于1897年启用。直到今天，这架仪器仍然保持着折射望远镜冠军的称号。克拉克建造了大型折射望远镜的成就，刺激了欧洲的竞争，1885年俄国普尔科沃在天文台安装了口径76厘米的折射望远镜，透镜也是克拉克磨制的，1886年77厘米的望远镜安装在法国尼斯天文台，1889年83厘米的望远镜在法国默冬天文台启用，1893年71厘米望远镜出现在英国格林威治天文台。总之，19世纪末大型折射望远镜相继问世，为探索宇宙发挥着应有的作用。 牛顿手制的反射望远镜 早期的折射望远镜 伽里略手制的折射望远镜 现代发射望远镜 如果说19世纪下半叶是折射望远镜的时代，20世纪上半叶巨型反射望远镜则占了上风。反射望远镜的东山再起是因为磨制材料的改进，用玻璃代替金属，德国和法国率先独立地制成了玻璃镀银的反射镜。1897年一架91厘米的反射镜在英国诞生了。 20世纪天文史的发展，大型反射望远镜功不可没。1917年11月“胡克望远镜”正式启用了，整个望远镜重90吨，可以很方便地操作，并以很高的精度跟踪恒星，它在以后的30年内一直是望远镜之王，它是第一架、也是30年内唯一能够提供银河系实际大小和太阳系所处位置信息的仪器。1948年当时世界上最为完善的“海尔反射望远镜”在美国交付使用，它的成型镜面净重14.5吨，镜筒重140吨，整个望远镜的可动部分重达530吨！它拍摄和分辨遥远天体的能力比“胡克望远镜”要优越得多，它能拍摄23等的暗星，能探测距离我们远达几亿光年的暗弱星系。“胡克望远镜”曾使人类了解自己所在星系的大小和性质，估量河外星系的本质和运动并提出由于遥远的过去发生的一次宇宙爆炸而发生了宇宙膨胀。“海尔望远镜”对这一切做出了确凿证明。而且在以后许多年后，尽管许多国家造出了规格更高的望远镜，但都没能超过“海尔望远镜”，超过它的只有前苏联专门天体物理台的6米反射镜。这架6米反射镜是目前口径最大的一架望远镜，安装在高加索山脉，1976年正式投入观测。镜体本身长25米重77吨，