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天文小常识100例(8)

2011-12-20 >>编辑:常识坊整理

70 所有这些不同形式的电磁辐射有着不同的名称是因为我们在不同的时间发现它们的。最重要的一点实际上它们都是相同的。它们都是电磁波。它们只是波长不同。加起来,这一整个的从射电波到γ射线的跨度组成了电磁波谱。

71 人眼只是对整个电磁波谱中的一小部分敏感。可见光只组成了整个电磁波谱的一小部分。因为这个原因我们实际上只看到了我们身边东西的一小部分。想想做一个类比,只能听到钢琴上的一个键或者管弦乐队演奏的中音C两边的很少一部分。这就指出了我们只用眼睛或光学望远镜看到的整个宇宙的部分的多少。


72 宇宙中的物体发射出比我们的眼睛看到的宽的多的辐射谱。我们的太阳在光学波段发出比其它波段多的多的辐射(这正是我们眼睛敏感的波长范围,这恐怕不是一个巧合),但是太阳实际上辐射所有的波谱。太阳实质发出射电波,红外和紫外波,也发射X射线和γ射线。实际上所有的其他恒星和星系都一样。使用适当的仪器,连续谱、吸收谱和发射谱或者天体在其它波段的直接的像可以得到并且研究。

73 天体在不同的波段看时经常显得奇异。如果我们的眼睛可以像可见光一样看到其它波段的光的话,使用适当的仪器,天文学家可以使天体形成我们眼睛看到的一样的像。(可以把红外辐射转换成可见光而使我们看到黑暗中的物体的夜视镜和医院中拍的X射线片是简单的非天文应用的例子。可见光谱以外的天文图像可能是惊人的。例如在X射线波段,太阳明亮的盘几乎是黑的,但是在可见光波段几乎是黑的磁暴在X射线波段有着极其明亮的并且每天甚至每小时都在爆发性变化的光晕。另外,我们眼睛看来非常平静没有变化的夜空,在X波段和γ波段看来是一个混乱充满暴力的地方。

74 天文学家能够收集和研究越多的天体波长,他们就越能了解这个天体。因为天体在不同的波段看来可能是根本的不同,那么我们能够收集和研究越多的辐射波段,我们就能越多的了解这个天体。确实,把不可见的波段变成可见是20世纪天文最大的发展和胜利。过去所叫的天文现在正确的叫法是可见光波段天文,在过去的半个世纪里我们看到了射电天文、微波天文、红外天文、自外天文、X射线天文和γ射线天文的兴起。相同的天体在不同的波段可以产生不同的图像,这些图像互相补充,以期为我们提供了天体和宇宙的更充分的理解。这些图像联合起来组成了比其单独部分有着更大效用的作用。

75 在地面上只能接受很少一部分电磁波。只有可见光、很少一部分的红外紫外光、和大部分的射电波谱部分能够很容易得穿过地球大气。(有些射电部分甚至可以穿透云层,因此在阴天也可以到达地面。)因为这个原因,光学天文和射电天文大部分在地球表面上做。

76 一些来自空间的辐射只能穿过大气层的一部分。红外波段很难穿过水汽。因为低层大气有着大量的水汽,红外望远镜一般位于干燥的地区或山峰之上也会放在气球和在高空飞行的喷气飞机上。


77 有些辐射根本不能穿过大气。X和γ射线不能穿透大气(对我们来说是一件幸事),除了一些不幸的臭氧空洞,大部分的紫外波谱也不能穿过。这样,想做紫外、X射线和γ射线波段的天文学家除了把他们的仪器送上大气层以外别无选择,这些观测天文学分支的发展必须等到太空时代的黎明的到来。因为红外天文也受到大气的妨碍,红外天文卫星也越来越多地随着地球卫星飞行了。

78 不同波段使用的望远镜看起来非常的不同。用来做红外和紫外天文的望远镜看起来非常像光学天文中使用的反射望远镜。而射电望远镜外表看起来像卫星或雷达的碟形卫星天线。X射线望远镜不能用普通的镜子聚焦X射线因为X射线是如此之强而可以直接穿过镜子不被反射!取而代之,X 射线望远镜的里面看起来像一堆底被敲掉的抛光的金属碗,来到的X射线被抛光金属面散射而被聚焦。收集所有电磁辐射中能量最大的γ射线望远镜更像一个 盖革计数管。

79 一眼看过去,射电望远镜看来和光学望远镜很不相同,实际上不是的。射电望远镜看起来像卫星的蝶形天线,但是它们工作起来和光学反射望远镜十分相似。碗形的天线代替了光学望远镜的反射主镜,并且在天文学家放仪器的地方把遥远天体的射电波收集聚焦。因为这是射电天文,探测器不能是照相机或光度计取而代之的是一个非常灵敏的射电接受器。这种类推对于你的电视卫星天线也是有效的。都是接受射电波的设备。但是射电望远镜对于接受到的射电波比你私人的电子设备灵敏几百万倍。

80 类似于光学望远镜,射电望远镜越大,它可以收集越多的辐射。但是射电望远镜也因为另一个原因而需要更大。我们早先提到的,一架望远镜的分辨率决定于主镜的尺寸。尽管如此那次给的简单公式有点太简单了,因为它只工作与光学波段。实际上,望远镜的分辨率也取决于它所聚焦的波长。波长越长,同样尺寸的望远镜得到的像越模糊。因为射电波长比光学波长长了几千到几百万倍,为了得到相同的清晰度射电望远镜的接收天线应当比光学望远镜主镜大几千到几百万倍。因为这样的工程技术还达不到,射电望远镜只有几百英尺的接收天线。最大的单接收天线射电望远镜位于波多黎各一个山谷,有1000英尺的口径。这架望远镜仍然不能像大多数的光学望远镜在光学波段看得那样清楚。

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