觀測(cè)各種天體的儀器天文望遠(yuǎn)鏡

1、觀測(cè)各種天體的儀器天文望遠(yuǎn)鏡一、前言：天文望遠(yuǎn)鏡主要是由主鏡、尋星鏡與赤道儀或經(jīng)緯儀所構(gòu)成的，另可外加導(dǎo)星鏡、照相機(jī)、CCD與電腦系統(tǒng)等週邊設(shè)備。二、天文望遠(yuǎn)鏡的分類：折射式望遠(yuǎn)鏡(透鏡為主)在二十世紀(jì)前非常風(fēng)行。Yerkes天文臺(tái)(美國(guó)芝加哥大學(xué))的40英吋折射鏡 為此類之最大者。色像差(chromatic aberration)為折射式望遠(yuǎn)鏡最難以克服的問(wèn)題 。此外，磨製大口徑且高精度的鏡片不易，建價(jià)昂貴，鏡片沈重，易變形，也都是其致命的缺點(diǎn)。反射式望遠(yuǎn)鏡(面鏡為主)反射鏡為拋物線狀，以克服球面像差(spherical aberration)。依反射式望遠(yuǎn)鏡的分 類聚焦的型式可分為： A主

2、鏡式(Prime focus)最大型的望遠(yuǎn)鏡常採(cǎi)用的聚焦形式。用以觀測(cè)很暗的星體，但觀測(cè)者須在主焦聚觀測(cè)，使用上較不方便。B牛頓式(Newtonian focus)大型與小型望遠(yuǎn)皆採(cǎi)用的聚焦方式。聚焦點(diǎn)在側(cè)面，便於觀測(cè)使用。C蓋塞格林式(Cassegrain focus)大型與小型望遠(yuǎn)皆採(cǎi)用的聚焦方式。聚焦點(diǎn)在後面，便於觀測(cè)使用。D庫(kù)得式(Coude focus)將光程改變送至實(shí)驗(yàn)室，直接以儀器記錄、分析(例如光譜儀)。折反射式望遠(yuǎn)鏡A施密特式(Schmidt focus)為一廣角鏡，主要用於全天星野照像觀測(cè)。B 施密特蓋塞格林式(Schimidt-Cassegrain telescope)為

3、施密特式及蓋塞格林式的組成型式，是市面上之小口徑天文望遠(yuǎn)鏡最常採(cǎi)用的形式。施密特蓋賽格林式馬克蘇托夫蓋賽格林式內(nèi)史密斯式葛利格里式雙筒望遠(yuǎn)鏡(或直接簡(jiǎn)稱雙筒鏡，也有人稱之為野外鏡)：將兩個(gè)相同的或者鏡像對(duì)稱的望遠(yuǎn)鏡併排連在一個(gè)架子上使得它們始終對(duì)準(zhǔn)同一方向而製成的望遠(yuǎn)鏡。使用者可通過(guò)它同時(shí)以雙眼觀察遠(yuǎn)處景象。雙筒望遠(yuǎn)鏡比單筒望遠(yuǎn)鏡提供更高的深度和距離感。三、經(jīng)緯儀與赤道儀赤道儀為望遠(yuǎn)鏡的附屬機(jī)械部分，除了支承望遠(yuǎn)鏡的作用外，還可令望遠(yuǎn)鏡追蹤目標(biāo)天體之用。經(jīng)緯儀：經(jīng)緯儀是用作量度水準(zhǔn)及垂直角度的工具，主要用作三角測(cè)量，但有時(shí)於氣象及發(fā)射火箭時(shí)使用。此類架臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，主要配合地面望遠(yuǎn)鏡(

4、大地測(cè)量、觀鳥等用途)使用，若用來(lái)觀察天體，由於天體的日周運(yùn)動(dòng)方向通常不與地平線垂直或平行，因此需要同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)兩軸並隨時(shí)間變換轉(zhuǎn)速才能追蹤天體，不過(guò)視場(chǎng)中其它天體會(huì)相對(duì)於目標(biāo)天體旋轉(zhuǎn)，除非加上抵消視場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，否則不適合用於長(zhǎng)時(shí)間曝光的天文攝影。赤道儀：赤道儀最大特點(diǎn)在於其中一條轉(zhuǎn)軸(赤經(jīng)軸)與地球自轉(zhuǎn)軸平行，當(dāng)赤道儀令望遠(yuǎn)鏡沿此軸以一恆星日一周的速度自東向西轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，便可抵銷地球自轉(zhuǎn)的影響，令目標(biāo)天體的影像固定於視場(chǎng)內(nèi)，以方便觀測(cè)及拍攝。由於赤經(jīng)軸在使用前一定要對(duì)準(zhǔn)北天極(以北極星為指標(biāo))，所以赤經(jīng)軸亦稱為極軸。由於以赤道儀追蹤恆星，望遠(yuǎn)鏡亦跟著星空繞目標(biāo)天體轉(zhuǎn)動(dòng)，視場(chǎng)與視場(chǎng)內(nèi)的天體不會(huì)有相對(duì)

5、運(yùn)動(dòng)(包括轉(zhuǎn)動(dòng))，而利用經(jīng)緯儀追蹤時(shí)，只有單純把目標(biāo)天體固定，視場(chǎng)中其他恆星會(huì)以目標(biāo)星旋轉(zhuǎn)，對(duì)拍攝造成影響；這也是赤道儀不能被經(jīng)緯儀取代的一個(gè)重要功能。四、選擇天文望遠(yuǎn)鏡的考量聚光能力(light gathering power)與望遠(yuǎn)鏡的口徑的平方成正比，也就是望遠(yuǎn)鏡的口徑愈大， 望遠(yuǎn)鏡的聚光能力愈強(qiáng)。 例：人眼瞳孔的直徑約為0.8 cm，一臺(tái)24cm口徑的望 遠(yuǎn)鏡為人眼聚光能力的900倍。解析能力(resolving power)可解析角度 與望遠(yuǎn)鏡的口徑的成反比，也就是望遠(yuǎn)鏡的口徑愈大，可解析角度愈小，解析能力愈強(qiáng)。可解析角度(resolution angle, 秒角)：/D。 放大能力

6、(magnification)：MM = Fo/Fe放大率為物鏡焦長(zhǎng)與目鏡焦長(zhǎng)比。但對(duì)天文遠(yuǎn)鏡而言，進(jìn)入鏡筒的資訊(光)為定值，放大影像，徒然將資訊分散在較大的範(fàn)圍，常無(wú)實(shí)值的助益，故不是購(gòu)置天文望遠(yuǎn)鏡的主要考量。以更換不同焦長(zhǎng)的目鏡，來(lái)改變影像的放大率。附註：買望遠(yuǎn)鏡的要訣是口徑愈大愈好。五、望遠(yuǎn)鏡的限制光害由人類文明所造成的。大氣消光星光與大氣中的氣體分子散射，造成星光亮度的減少。 大氣層吸收各種波長(zhǎng)的電磁波，使之變暗。在地面上可觀測(cè)的波長(zhǎng)範(fàn) 圍只有可見光與部分的無(wú)線電波段。視像度大氣擾動(dòng)造成星光閃爍的程度。像差望遠(yuǎn)鏡本身所受的限制：(1)色像差(2)球面像差(3)彗形像差(4)十字像差。六、望遠(yuǎn)鏡的保養(yǎng)望遠(yuǎn)鏡需置於乾燥的環(huán)境下，避免主鏡長(zhǎng)霉，並避免用手觸摸； 萬(wàn)一主鏡長(zhǎng)霉，最好是送代理商維修。目鏡需置於乾燥箱