許多人認為伽利略是第一位發明和制作望遠鏡的天文學家;然而,第一個望遠鏡是由漢斯·利普希 (Hans Lipperhey) 在17世紀早期制造的。利普希是一家德國和荷蘭合資的玻璃制造商,該公司成功地減少了望遠鏡在對焦時的光量。這個模型也啟發了其他科學家緻力于完善望遠鏡。
圖解 : 伽利略向威尼斯大侯爵介紹如何使用望遠鏡
很容易指出漢斯•利普希 (Hans Lipperhey) 才是望遠鏡的發明者,但其發明的曆史卻是混亂而令人困惑的。今天的曆史學家和科學家們仍然在争論是誰發明了望遠鏡。讓我們來了解一下望遠鏡及其對科學史的影響。
望遠鏡的曆史是怎樣的?
望遠鏡可以追溯到早期眼鏡和鏡頭的制造商。在15世紀,鏡片在歐洲被廣泛使用。這些鏡片不結實,沒有抛光,也不夠清晰。由于它們的缺陷,它們對天文學觀測沒有用處。
到16世紀末17世紀初,鏡片制造商改進了切割和抛光鏡片的能力。正是在這個時候,在荷蘭制作布景的漢斯·利伯希(Hans Lippershey)開始試驗做鏡片。
圖解:于1624年描述的早期“荷蘭望遠鏡”。
利伯希在望遠鏡上蒙了層紗,隻允許少量的光線進入他的望遠鏡。當他減少光的數量并将其聚焦時,圖像變得清晰但仍然很灰暗,沒有其他望遠鏡制造商做到過這個,所以利伯希的望遠鏡是望遠鏡技術發展的開端。
1608年9月,利伯希把望遠鏡帶到拿騷的莫裡斯王子那裡。一周後,利伯希為他的新設備申請了專利。其他科學家和玻璃制造商們搶先聲稱他們做出了類似的設備;利伯希因為這些聲明而被剝奪了專利權。
圖解:這張取自羅傑·培根 De multiplicatione specierum的光學圖,顯示光被裝滿了水的球形玻璃容器折射。
在利伯希之後,望遠鏡傳遍了整個歐洲。 到1609年5月底,在巴黎等大城市已經可以很容易找到和購買望遠鏡。 伽利略買到了利伯希的望遠鏡并開始改進它。 伽利略的望遠鏡是第一個用于太空觀測的望遠鏡。
圖解:1848年建成的辛辛那提天文台折射望遠鏡影像。
随着時間的推移,天文學家開始制作功率更大、圖像更清晰的望遠鏡。英國的托馬斯·哈裡奧特成功地做成了一台可以把物體放大六倍的望遠鏡。伽利略随後制造了一台可以将物體放大八倍的望遠鏡。
第一台望遠鏡長什麼樣子?
早期的望遠鏡看起來很相似。最早的望遠鏡是由一個或幾個圓柱形的長管組成的。管子可以由錫、鉛、紙闆和木頭制成,用銅、布或皮革紮帶、膠水固定在一起。抛光鏡片和鏡子被放置在管内,以放大圖像和反射光線。
Credit: Museo Galileo, Institute and Museum of the History of Science
早期望遠鏡的主要問題是什麼?
伽利略的望遠鏡以及十七世紀制作的其他望遠鏡,都有嚴重的問題。早期的望遠鏡非常小,觀測範圍也非常有限。要看到更遠的物體幾乎是不可能的。
稍早期的望遠鏡沒有固定的眼睛位置,這意味着望遠鏡中出現的圖像可能會離開視線或焦點。較小的尺寸也會引起色差,因為望遠鏡無法将物體的顔色聚焦或對準。
望遠鏡這個詞是怎麼來的?
“telescope”一詞來源于意大利語telescopio,出現于17世紀初,1611年8月,望遠鏡一詞出現在弗雷德裡克·塞西寫給伽利略的一封信中。伽利略的信表明他在塞西之後才使用這個詞。英語形式的“telescope”出現在1650年。我們今天在英語中仍然使用這種形式。
望遠鏡對科學有重大影響嗎?
望遠鏡使我們對宇宙的運行有了深刻的了解,使科學得以進一步發展。哥白尼認為太陽是太陽系的中心。使用望遠鏡,伽利略意識到太陽确實是在中心。然而,望遠鏡不僅僅使科學家們相信太陽是太陽系的中心。
圖解:靠近加州洛杉矶,位于威爾遜山天文台的100英寸(2.54 米)的虎克反射望遠鏡。
望遠鏡使我們能夠觀察到離我們星球數百萬英裡遠的行星和恒星。它們使我們能夠看到月球表面和其他行星的氣象模式。望遠鏡還使我們能夠觀察太空中的星雲或塵埃和氣體雲。
望遠鏡不斷增大的功率使我們清楚地了解了行星運動的規律。事實上,伽利略是第一個通過他的望遠鏡看到了木星的衛星和它們的運動的人,他将這些衛星登記為衛星。它們是太空中第一類被識别為圍繞着另一個物體運行的物體。
圖解:格林威治皇家天文台"洋蔥"式的圓頂内安放的是28英寸的折射望遠鏡。在前景中的是口徑120公分(47英寸)的威廉·赫歇爾反射望遠鏡(由于它的焦距長度,被稱為"40英尺望遠鏡")剩餘部分。
望遠鏡使我們能夠深入觀察和研究太空的深度,然而它們也給了我們檢驗我們自己星球的機會。現代望遠鏡可以探測到熱波、X射線和無線電波。望遠鏡展示了我們的星球是如何與其他星球相互作用的,它們還可以生動诠釋重力和物理學的性質。
更近期,望遠鏡使我們能夠觀察到具有與我們相似行星系統的星系。事實上,科學家們目前正在使用望遠鏡研究與我們的行星具有相似大小和組成的行星。我們或許能夠精确定位位于宜居帶的具備維持生命的條件的行星。
有哪些現代或者著名的望遠鏡?
哈勃太空望遠鏡可能是最著名的現代望遠鏡。哈勃望遠鏡長13.2米,直徑4.2米。它于1990年發射,自發射以來已經完成了超過130萬次的觀測。它的電池容量相當于22節汽車電池加起來的容量。
圖解:在建造中的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡主鏡。這是組合鏡,它塗上金(橙紅色)以反射可見光、近紅外線以及中紅外線。
美國宇航局目前正在建造詹姆斯·韋伯太空望遠鏡,并預計于2021年發射。韋伯望遠鏡主要用作紅外望遠鏡。它的鏡子由18個不同的部分組成,可以折疊和調整。為了保護望遠鏡不受太陽照射,它有五層的防護罩,每層都有一個網球場那麼大。
慶祝望遠鏡!
2008年,歐洲航天局/歐洲空間研究與技術中心(位于荷蘭諾德維克)舉行了一次會議,慶祝漢斯·利普希的“望遠鏡”專利獲得400周年。天文學家、曆史學家和公衆們被邀請到ESTEC會議中心,讨論望遠鏡的曆史、望遠鏡技術、望遠鏡的政治環境以及儀器技術的未來。
圖解:尼斯天文台的50公分折射望遠鏡。
慶祝活動的部分包括參觀萊頓博物館布爾哈維-國家科學史和醫學史博物館。招待會部分包括從卡特維克到萊頓,從萊茵河到卡格普拉森的遊輪晚餐。
我如何才能了解更多關于望遠鏡的内容呢?
有幾本關于天文學曆史的書。其中一本是亨利·金所著、多佛出版社出版的《望遠鏡的曆史》(The History of The Telescope)。這本書是學習天文學曆史的良好開端,但該書中的曆史結束于1950年左右。
圖解:位于美國新墨西哥州的聖阿古斯丁平原上的甚大天線陣。
為了補充多佛的書,傑夫·安徒生在《望遠鏡:它的曆史、技術和未來》(普林斯頓大學出版社,2007)中對望遠鏡做了很好的描述。這本書的内容組織可能看起來令人困惑,但安徒生提供了可信的信息,他的寫法也很容易讀。
對于那些對使用望遠鏡感興趣的人,特倫斯·迪金森和阿道夫·夏勒提供了一個簡單的夜間觀察指南:《一個實用的宇宙觀察指南》(螢火蟲圖書,2006年)。這本書附有有用的插頁和圖表來指導望遠鏡使用者。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. spacedictionary-李潔
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