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                        天文望遠鏡基礎知識

                        天文望遠鏡是現在天文學最基本的儀器,也是廣大天文普及工作者和天文愛好者必備的觀測工具。

                        天文望遠鏡的光學系統
                        根據物鏡的結構不同,天文望遠鏡大致可以分為三大類:以透鏡作為物鏡的,稱為折射望遠鏡;用反射鏡作為物鏡的,稱為反射望遠鏡;既包含透鏡,又有反射鏡的,稱為折反射望遠鏡。往往有的天文愛好者買了一塊透鏡,以為這就解決了望遠鏡的物鏡問題。其實,一塊透鏡成像會產生象差,現在,正規的折射天文望遠鏡的物鏡大都由2~4塊透鏡組成。相比之下,折射天文望遠鏡用途較廣,使用方便,比較適合做天文普及工作。

                        反射望遠鏡的光路可分為牛頓系統和卡塞格林系統等。一般說來,對天文普及工作,特別是對觀測經驗不足的愛好者來說,牛頓式反射望遠鏡使用起來不太方便,其物鏡又需經常鍍膜,維護起來也麻煩。折反射望遠鏡是由透鏡和反射鏡組成。天體的光線要受到折射和反射。這類望遠鏡具有光力強,視場大和能消除幾種主要像差的優點。這類望遠鏡又分施密特系統、馬克蘇托夫系統和施密特卡塞格林系統等。根據我們多年實踐的經驗,中國科學院南京天文儀器廠生產的120折射天文望遠鏡對于天文普及工作和廣大天文愛好者來說,是一種既方便又實用的儀器。

                        望遠鏡的光學性能
                        在天文觀測的對象中,有的天體有視面,有的沒有可分辨的視面;有的天體光極強,有的又特微弱;有的是自己發光,有的是反射光。觀測者應根據觀測目的,選用不同的望遠鏡,或采用不同的方法進行觀測;一般說來,普及性的天文觀測多屬于綜合性的,要考慮“一鏡多用”。選擇天文望遠鏡時,一定要充分了解它的基本光學性能。

                        口徑--指物鏡的有效直徑,常用D來表示;

                        相對口徑--指物鏡的有效口徑和它的焦距之比,也稱為焦比,常用A表示;即A=D/F。

                        一般說來,折射望遠鏡的相對口徑都比較小,通常在1/15~1/20,而反射望遠鏡的相對口徑都比較大,通常在1/3.5~1/5。觀測有一定視面的天體時,其視面的線大小和F成正比,其面積與F2成正比。象的光度與收集到的光量成正比,即與D2成正比,和象的面積成反比,即與F2成反比。

                        放大率--指目視望遠鏡的物理量,即角度的放大率。它等于物鏡焦距和目鏡焦距之比。

                        不少人提到天文望遠鏡時,首先考慮的就是放大倍率。其實,天文望遠鏡和顯微鏡不一樣,地面天文觀測的效果如何,除儀器的優劣外,還受地球大氣的明晰度和寧靜度的影響,受觀測地的環境等諸因素的制約。而且,一架天文望遠鏡有幾個不同焦距的目鏡,也就是有幾個不同的放大倍率可用。觀測時,絕不是以最大倍率為最佳,而應以觀測目標最清晰為準。

                        分辨角--指望遠鏡能夠分辨出的最小角距。目視觀測時,望遠鏡的分辨角=140(角秒)/D(毫米),D為物鏡的有效口徑。

                        視場--指天文望遠鏡所見的星空范圍的角直徑。

                        貫穿本領--指在晴朗的夜晚,望遠鏡在天頂方向能看到最暗弱的恒星星等。貫穿本領主要和望遠鏡的有效口徑有關。

                        例如,南京天文儀器廣生產的120折反射天文望遠鏡的光學性能為:主鏡的有效口徑為120mm,焦距為1500mm,相對口徑為1/12.5,目鏡放大倍率有:37.5倍,60倍,100倍,200倍,理論分辨角為1"一2",目視極限星等為12等,視場小于10。它的尋星鏡物鏡有效口徑為35mm,焦距為175mm,放大率為7倍,視場為500。


                        天文望遠鏡的目鏡
                        當人們了解了天文望遠鏡的基本光學性能以后,有人往往只注意物鏡,而忽視了做為望遠鏡終端設備之一的目鏡。其結果常常使再好的望遠鏡也不能充分發揮應有的本領,只能望天興嘆。

                        天文望遠鏡的目鏡主要有兩個作用:其一,將物鏡所成的像放大,這對于觀測有視面的天體和近距雙星是十分重要的;其二,使出射光束為平行光,使觀測者觀測起來舒適省力。目鏡的種類很多,比較常用的有:惠更斯目鏡,用字母H表示,MH或HM表示惠更斯目鏡的改進型,這類目鏡適用于低倍率或中倍率的觀測。冉斯登目鏡,以字母R表示,適于用作裝有十字絲或標尺的目鏡,用在低倍率或中倍率的測量性觀測。凱爾納目鏡,以字母K表示,是冉斯登目鏡的改進型,消除了冉斯登目鏡的色差,這種目鏡,視場大,常用在低倍率觀測上,如彗星或大面積的天體。斯坦海爾的單心目鏡,蔡斯的無畸變目鏡,阿貝無畸變目鏡,?藷o畸變目鏡都用在高放大率的觀測上,如對行星或月球表面細節的觀測等。

                        一架天文望遠鏡應備有多種目鏡,這樣才能便于不同的觀測,也才能最大限度地發。揮它應有的作用。曾見到這樣一個情況:某部門從國外訂購一架較好的天文望遠鏡,但是只有兩個目鏡?墒钦f明書中介紹它有多種目鏡。為什么只有兩個呢?賣方說,買方訂貨時設寫明。這是一個教訓。因此,訂購天文望遠鏡時,事前一定要充分做好調研,有完整可靠的信息,有比較內行的人把關,認真審核好訂貨程序才行。

                        尋星鏡和導星鏡
                        天文望遠鏡的主鏡擔負著觀測的主角。但是,許多天文觀測不是光靠主鏡就能全部順利完成的。它也需要有助手,這就是尋星鏡或導星鏡。

                        為了能迅速地搜尋到待觀測的天體,常常在主鏡旁附設一個小型天文望遠鏡,它就是尋星鏡。尋星鏡一股都采用折射式的天文望遠鏡。它的光軸與主鏡光軸平行,這樣才能保持與主鏡的目標一致。尋星鏡物鏡的口徑一般在5~10厘米左右,視場在30~50左右,放大率在7~20倍左右,焦平面處裝有供定標用的分劃板。觀測時,先用尋星鏡找到待觀測的天體,將該天體調到,視場中央。這時,該天體自然也就在主鏡視場中央。

                        主鏡在進行較長時間的觀測時,為了及時糾正跟蹤中的誤差,在主鏡旁設一個起監視作用的望起鏡,它就叫導星鏡。天文普及用的望遠鏡也就用導星鏡代替了導星鏡。 望遠鏡的裝置與跟蹤
                        一架理想的天文望遠鏡不僅應有優良的光學系統,還必須解決好一系列機械結構問題。比如說,鏡筒如何架起來呢?為了能觀測到地平上任意天體,根據對軸線方向的選擇不同,通常天文望遠鏡的裝置分為兩大類:地平裝置和赤道裝置。在地平裝置中,鏡的是天體的地平經度,沿水平軸變化時,表示的是天體的地平緯度。由于天球的周日視運動,天體在地平坐標中,兩個量都隨時而變,表示的只是瞬時位置。因此,一般說來,地平裝置不便于做較長時間的連續觀測。

                        赤道裝置就解決了這個問題。它的一條軸和天軸平行,叫極軸。另一條軸和極軸垂直,叫赤緯軸。當鏡筒繞極軸旋轉時,這是對角的變化,繞赤緯軸旋轉時,是赤緯的變化。天體的赤緯不隨周日運動而變化,是常量。因此,只要使鏡筒跟隨著天體繞極助運動即可達到使天體保持在視場內的目的。這就是跟蹤天體的基本原理。顯然,這就是克服由地球自轉引起的相對位置變化。地球以每4分鐘10的速度由西往東自轉著,跟蹤天體也應以每4分公10的勻速從東往西繞極軸運動。如何使鏡筒這樣轉動呢?驅動跟蹤裝置的機械系統叫轉儀鐘。本世紀以前的轉儀鐘,其動力靠鏈條式的重錘或發條提供,轉儀鐘的速度靠離心調速器來控制,F在轉儀鐘的動力靠馬達帶動,速度由天文鐘或無線電振蕩器來控制。導星就是彌補跟蹤中的誤差問題。

                        可見,對于天文普及工作來說,天文望遠鏡最好是能跟蹤天體的赤道裝置。
                         

                         

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