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天文台设计:建天文台有多难?

天文台设计:建天文台有多难?

  找个地方建天文台有多难?

  昼夜交替,四季轮回,可能是人类较早感知的自然现象。 甚至在远古时代,我们的祖先就开始用一双肉眼探索和想象满天繁星。 400多年前,望远镜的发明超越了人眼。 可以想象,当伽利略看到木星和环绕木星的四颗大卫星时,他是多么兴奋。 这应该是人类历史上正式记录的通过望远镜进行的天文观测! 从那时起,天文观测一直是从地面通过地球大气层向太空看的方式,直到人类将望远镜送出大气层。

  由于自然原因,我们现在所了解的光波段天文观测一直帮助着该学科的发展。 原因特别简单:

  人类赖以生存的大气层只是屏蔽了对地球生命有害的紫外线和大部分比光学波段更长的红外线。 大气在更长波长的电磁辐射中变得透明,使我们能够与人造卫星进行通信。 宇宙中可以看到的天体(恒星或由恒星组成的更大尺度的天体)发出的大部分能量都在光带内。 尽管我们现在所知的大部分宇宙并不是我们可以看到的未知物质(暗物质或暗能量),但我们看到的这一小部分天体充当了示踪剂,是天文观测的主要信息来源。 从这个意义上说,光学(包括紫外光和红外光)天文观测是现代天体物理学研究中不可缺少的手段。

  讲述天文台设计的故事,首先要回答的问题之一是:在当今空间技术先进的时代,为什么要在地面上建造观测设备?

  答案也很直接:由于技术限制,我们不可能将超大型设备送入太空,而在探索现代和未来天文学和物理学中的问题时,大型设备和配套仪器必不可少。

  为什么对大型望远镜设施的地点如此挑剔?

  回答这个问题需要一点背景知识。 地面天文观测是通过地球大气层进行的。 地球大气中的物质成分会吸收来自天体的信号。 场地上空的大气越薄,吸收越少。 因此,我们需要去海拔高的地方。 选址也需要远离人造光源,因为大气中各种因素产生的散射会严重影响天文观测。 当然,夜空需要同时晴朗,否则我们根本看不到星空。 此外,地球的大气是不稳定的。 沿着望远镜视线的不规则大气湍流会扭曲来自天体的光。 这就是所谓的见。 视觉对于现代和未来的大型设备非常重要。

  随着城市现代化程度的提高和人口的增长,特别是天文台设计中望远镜的扩建、探测设备灵敏度的提高以及对科学目标的重视,城市灯光对天文观测的影响已经变得无法接受。