太阳塔(英语:solar tower),又称为塔式太阳望远镜,是专门用于观测太阳的天文设备。
基本信息
有两种方式从太阳身上汲取能量,一种就是通过光电板将太阳光直接转化为电能。但是,太阳光也可以产生热量,可以通过镜面将太阳光聚焦从而产生蒸汽带动发电涡轮机。这就是第二种方式,也被称为太阳热或聚焦太阳能。
太阳塔外形是塔式建筑物,通常高20米以上。塔的顶部一般安置
定天镜,将入射的太阳光线垂直向下反射,进入成像光学系统和附属仪器。这种结构是美国
海耳在1904年提出的。他在地面20~30米高度处,用小望远镜目视观测,发现太阳像的清晰度比近地面观测有明显提高,表明近地面的上升热气流对成像质量有严重影响。如果将定天镜置于20米以上高度处,并用空心圆塔将向下反射的光路同近地面上升热气流隔开,塔内的空气层次大致是水平的,就可消除上述影响。基于这个理由,
美国威尔逊山天文台在1908年首先建造太阳塔,取得良好观测结果。此后,许多国家相继建造。
发展历史
传统的用于观测的天文台不需要安置在地面高度以上的位置,因为在晚上进行观测时,地面的辐射已经降至最小值了。
在1904年,
威尔逊山天文台建造了水平式的雪太阳观测台,很快的就发现热辐射会妨碍观测的进行。几乎就在雪观测台开始运作的同时,60尺高的太阳塔就开始规划,在1908年完成,是世界上最早建成的太阳塔。紧接着,150尺高的太阳塔也在1912年完成。
60尺的太阳塔仍用于
日震学的研究工作,而150尺的高塔仍活跃于
加州大学的太阳周期计划中。
这个项目的观测设备也用于其他的研究计划,例如,太阳塔的切连科夫效应实验(STACEE),就是用来研究
切连科夫辐射;还有魏茨曼科学研究学院的
太阳能塔。
主体结构
太阳塔通常建为双层结构,内塔顶部支承定天镜,中间安置
太阳望远镜成像光学元件,在塔底或地下竖井内设置大型
太阳摄谱仪及其他附属仪器,以便对太阳进行多方面观测。外塔顶部支承圆顶和观测室地板,从而减小仪器的振动。现代
真空太阳望远镜,有建为塔式结构的,被称为真空太阳塔。
各国情况
南京大学太阳塔
南京大学太阳塔(The Solar Tower of Nanjing University)位于南京东郊
紫金山南麓,1979年建成。
南京大学太阳塔塔高21米,定天镜口径60厘米,成像镜口径43厘米,焦距2170厘米。南京大学太阳塔是中国第一座太阳塔,也是中国一座塔式太阳望远镜。
南京大学太阳塔1982年通过国家级鉴定并正式投入观测。主要的观测仪器是一台多波段
成像光谱仪,主要在Hα、CaⅡ8542和HeⅠ10830埃波段配有
CCD探测器,能以高时间和高光谱分辨率获得太阳活动的二维光谱。此外,还配备有Hα滤光器进行单色光跟踪和观测。太阳塔的研制获1985年国家首届科技进步二等奖。通过太阳塔的观测,已获得大量太阳活动(耀斑、日珥、黑子等)的光谱资料。利用这些资料已取得了一系列重要成果:项目“太阳活动22周观测和研究”获教育部科技进步一等奖(1995)和国家自然科学三等奖(1997),“太阳耀斑光谱诊断和日冕物质抛射物理机制的研究”获教育部自然科学一等奖(2004)。
大阪太阳塔
日本名城
大阪于1970年成功举办了
世界博览会,这也是首届在
亚洲举办的世博会。而在大阪世博会上最受人关注的建筑莫过于
日本现代艺术大师冈本太郎设计的太阳塔。大阪世博会使太阳塔家喻户晓,成为了当年一座新潮的地标性建筑。
太阳塔的造型像是一个冲天巨人,其高举的双臂托起富丽堂皇的节日广场的巨大屋顶。太阳塔上有四个寓意世界过去、现在和未来的大面具:塔顶是光芒四射的“黄金之面”,塔中央有“太阳之面”和“暗黑之星”注视着节日广场,最底端的“地底之星”照耀着“逝去的世界”。 塔中展示相继演绎着“人类与生活”、“人类与自然”、“人类与科技”和“人类战胜自我”的主题。中心展品生命之树表现了“生命力量”。大树从塔底至塔顶,树枝依次环绕而上,排列着自然界从原始生物到人类的292种生物体,科技手段则赋予了40余种模型以生命活力,使它们拥有呼吸、可以运动。这些栩栩如生、生动有趣的展品,揭示了生物进化的里程,把大自然的造化演绎得淋漓尽致。五分钟“生命之树”的攀登里程,却跨越了地球生物演变的悠久岁月,来到顶部平台,顿时,又会被光学制造出来的特殊七色太阳光芒所震慑。此时,地下传来的“大地之歌”与高空回响的“天堂之歌”和谐交融,共演一曲“生命的礼赞”。大阪世博会后,日本政府1972年正式确定了“还绿于民”的方针,将世博会园区改造成万博纪念公园。历经8年的整修,直到1980年公园才建设完成。太阳塔位于万博纪念公园正门口,前往公园参观的人第一眼就会看到它。
太阳塔正面的“黄金之面”和“太阳之面”仍然像39年前那样照耀着每一个前来参观的游人。太阳塔高65米,是纪念公园中的最高建筑。由于太阳塔坐落在公园的中心地带,又是公园中最醒目的标志,因此成为迷路儿童的航标塔。来公园游玩的家长通常会告诉孩子,找不到爸爸妈妈就到太阳塔下面去等,太阳塔会为你指路。太阳塔是世博会辉煌历史上的一座纪念碑,它承载着人们对1970年大阪世博会的美好回忆,也承载着人们对美好未来的憧憬。