尝试测量天空的历史

天文学的起源可以追溯到人类文化的萌芽时代。在古代,为了指示方向,确定时间和季节,人们自然地观察天空中太阳、月亮和星星的位置,找出它们随时间变化的规律,并在此基础上编制历法,用于生活和农业生产活动。从这个角度来看,天文学是最古老的自然科学学科之一。早期天文学的内容本质上是天体测量。

自十六世纪哥白尼提出日心说以来,天文学的发展进入了一个新的阶段。在此之前,包括天文学在内的自然科学都受到宗教神学的严重束缚。哥白尼的理论使天文学摆脱了宗教的束缚,并在随后的一个半世纪里,从主要描述天体位置和运动的经典天体测量发展到寻求引起这种运动的机械机制的天体力学。18、19世纪,经典天体力学达到顶峰。同时,由于亚光学、测光学和摄影术的广泛应用,天文学开始朝着深入研究天体的物理结构和过程的方向发展,天体物理学诞生了。现代物理学和技术在20世纪迅速发展,在天文观测和研究中找到了广泛的应用,使天体物理学成为天文学中的主流学科,同时促进了经典天体力学和天体测量学的新发展,人们对宇宙和宇宙中各种天体及天文现象的认识达到了前所未有的深度和广度。

天文学本质上是一门观测科学。天文学的所有发现和研究成果都离不开天文观测工具——望远镜和望远镜后端的接收设备。在17世纪以前,虽然已经制造了许多天文观测仪器,如我国的浑仪和简易仪器,但观测工作只能依靠人眼。1608年,荷兰人利波赛发明了望远镜,伽利略在1609年制造了第一台天文望远镜,很快就有了许多重要发现。从此,天文学进入了通过望远镜观察和研究天象的新时代。在接下来的400年里,人们不断改进望远镜的性能,把它做得越来越大,以便观测更暗的天体,获得更高的分辨率。目前世界上最大的光学望远镜的口径已经达到了10米。

1932年,美国人扬斯基用他的旋转天线阵观测到来自天体的无线电波,开创了射电天文学。第一台抛物面反射镜射电望远镜诞生于1937年。之后,随着射电望远镜在口径、接收波长、灵敏度等方面性能的不断扩大和提高,射电天文观测技术为天文学的发展做出了重要贡献。目前世界上最大的全活动射电望远镜直径为100米,最大的固定射电望远镜直径为300米。

20世纪最后50年,随着探测器和空间技术的发展以及研究工作的深入,天文观测进一步从可见光和射电波段扩展到包括红外、紫外、X射线、γ射线在内的电磁波波段,形成了多波段天文学,为探索各种天体的物理本质和天文现象提供了强有力的观测手段,天文学发展到了一个全新的阶段。

至于望远镜后端的接收设备,19世纪中期,照相术、光谱学和测光术被广泛应用于天文观测,极大地促进了对天体运动、结构、化学成分和物理状态的探索。可以说,天体物理学是在这些技术得到应用之后,逐渐发展成为天文学的主流学科。二十世纪,偏振观测、干涉测量、散斑干涉、CCD探测器和多光纤技术在天文观测中发挥了越来越重要的作用。毫无疑问,天文研究的重要成果与后端探测设备的发展和完善密切相关。