望远镜的发展历程[反射式望远镜的发展历程(四)]

从牛顿到罗斯的新镜子,在近两个世纪的反射望远镜历史中,金属制成的镜子是进步的障碍。铸造镜子用的青铜容易腐蚀,还要定期打磨,耗费大量的时间和人力。有些金属具有很好的耐腐蚀性,但是它们比青铜更重,也更贵。

玻璃重量轻,价格低,耐腐蚀,可以非常光滑地抛光,比金属更容易研磨成型。其实在早期望远镜出现的同时,已经有了一种玻璃后面有金属背板的镜子,就像现在家里的镜子一样。但这种镜子不能用于望远镜,因为光线在金属背板上反射后,前后必须穿过一定厚度的玻璃,会使图像模糊。

1856一个叫贾斯特斯的人?冯?尤斯图斯·冯·李比希的德国化学家(1803 ~ 1873)利用新发现的化学反应,在玻璃上覆盖了一层薄薄的银层,从而发明了一种制作镜子的新方法——只需在玻璃上镀银并抛光即可。当年晚些时候,德国物理学家卡尔?奥古斯特?冯?卡尔·奥古斯特·冯·施泰因黑尔(1801 ~ 1870)用这种技术制作了一面镜子,在镜子正面镀了一层银。

第二年,法国物理学家莱昂?让·伯纳德·莱昂·福柯(1819 ~ 1868)独立镀银一块10.16厘米的抛物面镜,他把望远镜放在一个赤道平面上。同年,福柯去都柏林向英国天文学界宣读了他的论文《银玻璃望远镜透镜》。后来,福柯还发明了一种更好的方法来测量镜子的形状。这种方法虽然类似于早期镜面磨床使用的检测方法,但是精度非常高,很容易磨出正确的镜面形状。

通过这种方式,天文学家获得了一种又轻又便宜的玻璃镜,可以反射金属镜一半的光。虽然银层还是会因为氧化而变黑,但是重新镀银比重新抛光金属镜要容易得多。闪亮的玻璃镜子诞生了巨型反射望远镜的时代。

墨尔本1.22米望远镜――最后一面大型金属镜。

1862年,澳大利亚当局决定建造一个大型望远镜来研究南部天空的星云。当时还不清楚这个云状天体是什么。由包括罗斯伯爵在内的天文学家和望远镜制造商组成的委员会决定了望远镜的设计。大部分天文台都建在北半球,南半球天空的很多地方都没有观测到,所以南半球的这台望远镜将帮助人们获得天空的全貌。

委员会决定了一个直径为1.22米的卡塞格林望远镜项目。虽然当时玻璃镜越来越普及,但委员会更倾向于使用金属镜,因为他们觉得在当地的气候条件下,玻璃镜上的银涂层比金属镜更容易氧化、分解和腐蚀,如此笨重庞大的玻璃望远镜很难操作。

很快他们就后悔了当初的决定,因为当1877的金属镜因为腐蚀严重需要再次抛光时,整面镜子必须运回爱尔兰的原制造厂才能加工。于是天文台台长自学了如何打磨金属镜,然后自己试了试。虽然抛光成功,但他无法准确检测抛光后的镜面精度是否符合要求,望远镜从此无法正常工作。

这台墨尔本望远镜只用了15年,很多更早的望远镜直到现在还能使用。这个错误标志着望远镜发展史上的一个转折点,墨尔本望远镜也成为了最后一个大型金属镜面反射望远镜。这次失败的影响如此之大,以至于天文学家在接下来的30年里都避免建造大型反射望远镜。

天体摄影术

促使天文学家在高空建造天文台的另一个原因是天体摄影的需要。与原始绘图观测相比,天文摄影提供了一种快速、客观、准确记录观测结果的方法。同时,摄影可以帮助天文学家观察即使用巨型望远镜也无法用肉眼看到的微弱天体。一个人无论在目镜里看星星多久,都看不到那些比他视觉极限更暗的东西。但是照相底片可以记录所有照在它上面的光线,不管它有多暗。如果图像较暗,只要曝光时间足够延长,就有可能拍出来。

天文学家发现,如果将望远镜架设在高山上,那里的天空非常黑暗,只有星光闪耀,周围没有其他光线,就可以拍摄到许多肉眼看不到的恒星和天体的照片。最终,所有的天文望远镜都开始使用摄影来观测。目前专业天文望远镜上没有目镜,取而代之的是照相装置等观测设备。

还有许多其他的技术发展也改变了望远镜。天文学家在原有望远镜上安装新仪器的同时,为新的观测仪器建造新的望远镜。这些新装置可以分解星光,供天文学家进行后续分析和研究。很快,这些仪器的性能将变得和望远镜的聚焦能力和分辨率一样重要。

这时的望远镜已经非常接近现代天文望远镜了,但是还有一个障碍需要克服。虽然在山顶比在市区好很多,但是大气的抖动还是会模糊图像。要彻底解决这个问题,必须等到下一次技术飞跃。