天文望遠鏡

望遠鏡與天文望遠鏡之間的本質不同在于為目鏡提供放大對象的不同光學元件。在天文望遠鏡中，光線的聚集不再像望遠鏡那樣通過透鏡的折射來實現，而是通過在凹面鏡表面反射來完成，由此自發生成了用來區分這兩種不同儀器的名稱：第一種叫作折射望遠鏡，第二種叫作反射望遠鏡。

天文望遠鏡的發明緊隨望遠鏡之后。意大利的僧侶Zeucchi似乎在1616年就產生了天文望遠鏡的構想，但直到1663年這一創意才在英國物理學家格雷戈里的筆下成形。通常認為第一架反射式望遠鏡是牛頓發明的，該儀器與格雷戈里的設想有些不同。隨后，各種型號的天文望遠鏡層出不窮，到了今天也是如此。如文中插圖所示，在牛頓的天文望遠鏡中，獲取的圖像經主鏡凹面鏡反射到主鏡焦點前呈45度傾斜的副鏡小平面鏡上，再通過副鏡反射到側邊的目鏡上。在格雷戈里的最初設想中，天文望遠鏡的觀測同望遠鏡一樣，是在設備后面進行的，圖像經主鏡和主鏡焦點外的副凹面鏡兩次反射后，從主鏡中央的小孔射出，到達目鏡；卡塞格林的設計方案同格雷戈里的類似，不同的是副鏡為凸面鏡，且位于主鏡焦點之前。這些不同類型的天文望遠鏡可擁有不同焦距，因而在提供某些特定便利的同時，可以或多或少地壓縮設備體積，對于特定的研究而言各具優勢。

在早期的天文望遠鏡中，鏡面都是由拋光的青銅制成的，很快，人們便對此進行了改進。還要注意的是，由于透鏡鏡片的質量問題遲遲得不到解決，再加上不同曲率鏡片的生產問題，制造這種僅具有單個反射曲面的元件要比制造透鏡容易得多。反射鏡的另一個優點在于在其表面反射的各種有色光線不會產生透鏡折射造成不平等的偏斜這樣的問題。綜上，人們有可能制造出比早期望遠鏡更好的儀器，況且在同等的條件下，天文望遠鏡的性能更佳——多虧威廉·赫歇爾自制出超長望遠鏡，他才得以探索太空，有了不朽的發現。一個世紀后，富有的英國業余愛好者們也以他為榜樣，其中包括拉塞爾和羅斯爵士。他們制造出了對其時代而言異常巨大的天文儀器，羅斯爵士制造出的天文望遠鏡口徑達1.83米，理論上可以放大6000倍！

然而，不管體積多大，這些儀器的功效遠遠不如現代制造出的同等直徑的天文望遠鏡?，F代天文望遠鏡的原理要歸功于傅科。傅科給出了一個能提供更完美圖像的拋物線曲率，而不是一個簡單的球面曲率；他還將反射鏡面鍍銀，使鏡面反射能力比原來使用的青銅鏡面更強。

現在正在使用的最大的天文望遠鏡位于美國的威爾遜山天文臺（加利福尼亞），口徑達2.5米。順便補充一點，“世界上最大口徑望遠鏡”這一榮銜很快將被帕洛馬山天文臺上直徑5米的海爾望遠鏡（依舊在美國）奪去，這架設計精妙的長形建筑物正在積極建設中。沒有什么比反射望遠鏡和迄今還在使用的折射望遠鏡之間的比較更能突出建筑業與制造業的潛力了——反射望遠鏡尺寸將很快達到上述該數字，而還在葉凱士天文臺（芝加哥）服役的口徑最大的折射望遠鏡的物鏡直徑僅為1米。

我們不會逐個考慮每類儀器的技術優勢，只是大致了解一下比如那些越來越完善的研究手段的相關情況——它們正被要求提供有關那些我們想了解卻難以接近的天體的資料。在對天文儀器進行描述后，我們有必要研究一下它有多大的力量，特別是這一能夠有效利用的力量可以在多大程度上最終回答天空奇觀所引發的問題，以及它向人類提出的難題。