望遠鏡的全新工作模式

公元1674年

如果你愿意多花一點時間凝視星空，你將會注意到星星不會停留在原地。地球每時每刻都在繞著自轉軸轉動，每23小時56分04秒轉過一圈。這意味著望遠鏡中的天體會緩慢地在視場中移動，讓觀測者十分惱火。首先想到去補償星空這種不舍晝夜轉動的人，是中國宋朝的蘇頌94，他把一種精巧的水鐘裝置安裝在了中國的渾天儀上，建成了開封水運儀象臺。直到18世紀大型望遠鏡出現之前，這種技術還只是一種新奇的念頭。英國天文學家羅伯特·胡克95在1674年寫了一篇關于如何把時鐘機構運用到望遠鏡上的論文。不久后的1685年，喬凡尼·卡西尼96發明了第一臺帶有轉儀鐘的航空望遠鏡97。第一臺真正使用轉儀鐘驅動的望遠鏡是由專業的儀器制造師約瑟夫·馮·夫瑯和費98于1824年建造的。這臺口徑約25厘米的折射望遠鏡名為“大多爾帕特”99，坐落于愛沙尼亞塔爾圖天文臺，它安裝有一個赤道儀和一個轉儀鐘，后者可以驅動赤道儀的赤經軸以跟蹤地球的自轉。

早期的轉儀鐘由下落的重物“驅動”。盡管電動機在1834年就問世了，但是功率足以驅動轉儀鐘齒輪的電動機直到19世紀末才出現。在隨后的20世紀里，轉儀鐘仍然是一種由電動機驅動齒輪組構成的純機械裝置。當電子計算機的計算速度快到可以修正非赤道式的地平望遠鏡（地平式支架的工作原理基于地平坐標系，用高度角和方位角來描述一顆恒星的位置。高度角指的是物體離地平面的高度，方位角則是物體在地平面上的投影與某個方位的角距離）的跟蹤難題時，轉儀鐘的設計出現了巨大的飛躍。如今，幾乎所有大于2.74米的現代望遠鏡都使用由計算機和步進電機驅動的地平式支架，它可以連續地計算出觀測目標的對應的方位角和仰角，并以每秒鐘幾次或更快的頻率調整望遠鏡的指向。

正是有了這些基本設備，讓望遠鏡實現了數小時精確跟蹤，這是對暗弱天體開展光譜和照相研究的先決條件。無論是機械的還是電子的，如果沒有轉儀鐘的存在，以發現宇宙膨脹和拍攝遙遠行星表面細節為代表的絕大多數20世紀天文學著名觀測，就都成了天方夜譚。

這臺轉儀鐘一直與加州威爾遜山天文臺的60英寸望遠鏡一起使用，直到1968年被步進電機和電子控制系統取代。