汉堡天文台
世界著名天文台
汉堡天文台是世界著名天文台,他对世界天文学最大的贡献是研究发展—施密特望远镜。
基本信息
历史沿革
回溯近代德国天文学的起源,便要把时光倒流到19世纪初 的德国汉堡港(Hamburg)。当时正是海洋探险殖民的兴盛时代,随着船舶航行东西方贸易,带来惊人的财富,欧洲列强体认到天文学的发展对于航海具有极大的帮助,特别是船舶在茫茫大海中需要精确的定位,这时一本详尽正确的星表,便是各船长、领航员极需的工具书。
借着六分仪的测量,A星昨天出现中天的时间与今天出现中天的时间差,便可换算航行了多少经度与距离;而从星星(如北极星)出现在海平线的水平高度,就可以知道船舶所处的纬度。西欧各国中,以德国、荷兰、英国等国对天文学的投资最为积极,同时也反映出他们对海洋殖民的国家政策。
汉堡港为欧洲重要大港(另一个重要海洋是荷兰阿姆斯特丹),对航行的船舶提供天文航海资料与时间服务。1833年汉堡天文台正式由政府接管(在此之前是由私人集资举办),不久后出版了星数达6万颗的星总表目录。随着汉堡市区的扩展,原有的台址受光害、烟雾及工厂的影响,已敷研究工作的需求,便在1901年开始在郊区Bergedorf的山丘上建立新台。(图片 汉堡天文台80厘米折光式望远镜)
1912年新的(现代的)汉堡天文台正式落成启用,配备当时傲视欧洲各国的先进仪器,诸如60厘米折射赤道仪(具备拍摄光谱与星体定位的性能)、蔡司1米口径反射望远镜、60厘米口径反射望远镜与30厘米Lippert摄星镜(焦比1:5),并开始所谓的AGK计划。
所谓AGK是德文Astronomicchen Gesellschaft KatalogR 的缩写,意为星总表目录。到1930年,总计有20万颗星已被测量并标定位置,1935年又利用光谱测量与光度计,观测了15万颗变光星。这时汉堡天文台达到它历史上的巅峰,在传统天文学(天体测量学)的优异表现,为后代天文物理学发展奠定了良好的基础。
1955年,汉堡天文台在二次大战后百废待举、经济困难的情况下,装置了当年世界第二大的施密特望远镜。这具修正镜口径80厘米,主镜口径120厘米,F值3的天文望远镜,陪伴着当年德国天文学家度过战后惨淡经营的20年。
借着施密特镜强力的集光性能与大视场的优点,汉堡天文台拍摄了数以十万计的恒星光谱,并建立OB星系统分类(是科学家模拟星星生命深化的流程图)。
此外,汉堡天文台也协助欧洲南方天文台的成立,参与IUE国际紫外线卫星计划(由MNSA与ESA欧洲太空总署共同执行),以及美国太空实验室植物太空研究计划,这些国际性的太空与天文计划,都是在1986年汉堡天文台移交给汉堡大学后进行的。而施密特当年发明这咱特殊望远镜设计,后来更被美国与英国投资建造更巨大的122厘米/180厘米的摄星镜,拿来制作全世界天文台通用的星图,统一了世界的天文“语言”。1994年彗星撞木星的发现望远镜,便是美国帕罗玛天文台的施密特望远镜呢!所以施密特望远镜被称为本世纪最重要的光学仪器发明。
重要贡献
汉堡天文台对世界天文学另一个重要的贡献,是新天文仪器 的研究发展—施密特望远镜。
勃哈德·施密特(Bernhard Schmidt 1879-1935)是一位自学成功的机械与光学工程师,于1926年到汉堡天文台工作;在天文台阴冷的地下室,靠自己的力量建立了简陋的光学工作间,开始研究一种革命性的天文望远镜。
自从17世纪意大利伽利略发明了折射式(透镜)望远镜、18世纪英国牛顿发明了反射式(镜面)望远镜后,天文学家便一直梦想能拥有“鱼与熊掌”都可兼得的光学系统。
折射式望远镜的优点是像差很小(星象很锐利),但有色差的缺点,更糟糕的是优质的透镜难寻,导致望远镜的尺寸难以加大(受重力的影响使镜片结构变形),造价又昂贵,因此最大的折射望远镜是美国耶克天文台的1米口径(1897年)。
反射式望远镜的缺点是有像差(星象较膨松模糊),但却没有色差,而且造价便宜,尺寸可以造得很大。两者的消长随着时代潮流的推演更趋明显。
藉着对星星光谱的观察,人类天文学研究进入了天文物理学的世界。光谱就像是星星的指纹或是DNA,每颗星随着年龄与质量大小都有不同的光谱,对于星星生命的深化也就愈子解,有助于人类探索宇宙起源与将来之谜。
折射式望远镜以其优点,对天体测量学的工作有利,但时不我予,慢慢终被淘汰。反射式望远镜则随工艺技术的进步,逐渐克服了像差的缺点,也摆脱了镀膜、反射效率差的困扰,使天文学看到更远、更暗的宇宙世界,然而望远镜的口径愈大、焦距愈长,它的视野也就愈小。所以天文学家需要一种观察视野很大、星象很锐利(像差很小),又最好不要有色差的望远镜。这种要求实在有点过分,就好像顾客要求所买的汽车,既要有BMW跑车的快速性能,又要像JEEP车能越野,再要如劳斯莱斯房车一样舒适,最后价钱又不能太贵。
著名馆藏
施密特以其惊人的毅力,忍受疾病的痛苦,一心研究这种过分要求的望远镜。后来他几乎完全封闭在自己的世界,长期不与人交谈,成了一个遗世独居的“怪人”,大家都以为他得了“自闭症”。就在这样的努力下,1930年,第一具施密特望远镜终于问世了:口径36/48厘米,焦距62厘米,F值是2(口径与焦距之比),完全符合天文学家的需求。
施密特望远镜的结构是一片形状特殊的透镜在前(称为修正镜C.P),一片球面主镜在后。修正镜与主镜的口径理想组合比例是2/3,看起来就像把折射镜和反射镜结合在一起。但其光学结构绝对不是那么简单,施密特望远镜的焦点就不是聚集在一平面上,而是在一曲面上,所以在一曲面上,所以除了设计的总是,还有制造工艺精度的能力。而且前面的修正镜的造形呈波浪形,如何研磨精确,更是极大的挑战。
了不起的是,施密特独立作业就克服设计的问题(请注意当时没有电脑、没有计算机,任何一种光学系数的组合计算,都靠他自己),然后又解决了制造工艺精度的困难,所有的一切只靠他“一臂之力”,这种“执着”的精神,实在令人敬佩。可惜在1935年,施密特因宿疾去世,享年55岁。这位只有高中二年级学历、终生未娶的孤独科学家,虽然两袖清风地与世长辞,却留下最宝贵的科学仪器资产与人间典范。
世界上第一架施密特望远镜,它为现代天文学奠定了良好的基础下/这具施密特望远镜,现在收藏在汉堡天文台施密特纪念博物馆内。
最新修订时间:2024-07-22 12:09
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