坐观星河：天文望远镜发展简史(组图)
2008-6-12 10:32:55   中国国家天文

　　威廉.歇尔于1773年用买来的透镜造出了自己的第一架折射望远镜，焦距1.2米、可放大40倍。接着，他又造了一架9米多长的折射望远镜，并且租了一架反射望远镜来进行对比，结果对后者极为满意。从此，他就潜心于制造反射望远镜了。

　　到1776年，威廉已经制造出焦距3米和6米的反射望远镜。有了精良的武器，他便从1779年开始“巡天”观测。他特别关注近距双星，即天空中看起来靠得特别近的两颗星。两年后他编出第一份双星表，共列有269对双星，1781年由英国皇家学会出版。

　　1781年3月13日，威廉在人类历史上破天荒地发现了一颗比土星更遥远的新行星——天王星。乔治三世为自己的汉诺威同乡取得如此辉煌的成就满心欢喜，便宽恕了赫歇尔早年擅离军队的过错，并任命其为御用天文学家，从此威廉就不再靠音乐谋生而专致于天文研究了。

　　1782年下半年，威廉应国王邀请，移居位于伦敦西面、温莎东侧的白金汉郡达切特。4年后，他编制出第二份双星表，其中包含434对新的双星。他努力研究恒星的空间分布，成了研究银河系结构的先驱。他于1784年向皇家学会宣读了论文《从一些观测来研究天体的结构》，首次提出银河系形状似盘，银河就是盘平面的标志。在广阔无垠的恒星世界中，太阳系只是微不足道的沧海一粟。早先，哥白尼将地球逐出了“宇宙的中心”；如今，赫歇尔又将太阳逐出了这一特殊地位。

　　1786年，他发表了《一千个新星云和星团表》，除了梅西叶和其他人已列出的以外，还收录了他本人的全部新发现。在所有这些繁重的工作中，威廉都得到了卡罗琳的全力帮助。移居达切特后，卡罗琳便完全从事天文工作了。威廉亲自教她观测，并给她一具小望远镜去搜索彗星。

　　1786年4月，威廉移居温莎以北不远的白金汉郡斯劳。在这里，他造出一架口径达1.22米、焦距达12.2米的大型反射望远镜。它是18世纪天文望远镜的顶峰，一时间成了备受推崇的珍奇，乔治三世和外国的天文学家时常会来瞻仰。威廉将国王给他的津贴，全部用于维护望远镜以及支付工人的工资。他的经济状况依然拮据，有一段时间不得不继续制作和出售望远镜。直到1788年，他50岁时娶了一位有钱的寡妇，情况方始彻底改观。

　　卓越的成就

　　对一架望远镜而言，凡是由于光线不能严格地会聚于一个焦点而造成的各种缺陷，包括色差在内，都统称为“像差”。无论是折射镜还是反射镜，它们的表面最容易磨制成球面；而即使是同一种颜色的光线，经球面折射或反射后，也不可能全都聚集到一个严格的焦点上。这种像差称为“球差”。此外，还有彗差、像散等等。

　　早期使用折射望远镜的人意识到，为了尽量减小像差，就应该采用表面弯曲程度非常小的透镜。它们使光线产生的弯折非常小。但是，要使这些稍微弯曲的光线会聚到焦点，就必须经过很长很长的距离。

　　例如，在赫歇尔之前一个多世纪，第一代卡西尼在巴黎天文台建造了一些长镜身的折射望远镜，最后一架的长度超过了40米！世界戏剧史上的重量级人物、年长卡西尼3岁的法国喜剧作家莫里哀把这些仪器称为“大得骇人的望远镜”。在荷兰，惠更斯也制造了一系列镜身越来越长的望远镜，最后一架长达37米。他的成就鼓舞了但泽的赫韦留斯，后者于1673年造出一架长达46米的折射望远镜。

　　如此之长的金属镜筒必将重得根本无法操纵，所以赫韦留斯改用木头来固定透镜的位置。惠更斯则干脆省去了镜筒，他把物镜装入一根短金属管，然后接到一根高高的杆子上，并可以从地面上操纵。目镜装在另一根小管子里，置于一个木支架上。目镜和物镜之间有一段绳，拉紧时可使两者对准。这种长镜身望远镜使用起来很不方便，但是在更好的替代品问世之前，天文学家们还得依靠它们继续奋战。

　　幸好，在折射望远镜中，借助于不同玻璃制成的两块透镜的巧妙配合，既可以消除色差，还能同时消除球差。在反射望远镜中，恰当地改变副镜镜面的形状，同样也可以消除球差。因此，自从消色差透镜的秘密公开后，长镜身的折射望远镜便寿终正寝了。