天文望远镜的起源

　　原标题：天文望远镜的起源
　　图为西班牙加那利大型望远镜。
　　关于望远镜的记载，最早出现在1608年荷兰眼镜制造商向政府提交的专利报告中。
　　1609年，在听到有关望远镜这个新发明的消息后，天文学家伽利略马上将望远镜应用到了天文观测上。
　　当伽利略透过望远镜瞄向天空中的星体时，他看到了前所未见的景象：月球上存在环形山，木星周围有4颗卫星……
　　自此，天文学观测进入一个新阶段，天文学家不再只依靠肉眼来洞察宇宙的奥秘了。
　　人眼瞳孔的直径只有6毫米，能通过瞳孔进入人眼的光有限。望远镜镜片的口径大于人的瞳孔，能将更大面积的光线收集起来，从而让天文学家看清更暗弱的天体和天体上更丰富的细节。
　　天文望远镜的性能取决于诸多指标，观测效果也和观测环境有很大关系。但望远镜的口径，始终是一项重要指标。这也是天文望远镜发展过程中，人们一直致力于提高的一项指标。伽利略使用的天文望远镜口径只有4.2厘米。目前已投入使用的单台口径最大的光学望远镜，是西班牙的加那利大型望远镜，口径已达10.4米。
　　伽利略使用的望远镜和我们常见的望远镜构造类似：光线在透过镜筒一端的主镜片后，通过镜筒另一端的目镜进入人眼。这种望远镜被称为折射式望远镜，结构简单、制作方便。
　　随着望远镜口径的不断增大，折射式望远镜的缺点也显现出来：镜片中心会在重力或温度变化的作用下变形，影响成像质量。不同颜色的光线在穿过镜片后会发生色散现象，难以准确聚焦于一点，使观测到的图像出现色差。光在透过镜片时，紫外波段的信号会被严重吸收，无法准确观察到。
　　因此，在19世纪末，人们停止了增大折射式天文望远镜口径的尝试。1897年，美国叶凯士天文台建成口径为1.02米的折射式望远镜，直到今天依然是折射式望远镜家族中口径最大的一个。
　　1666年，物理学先驱牛顿通过色散现象，发现我们日常所见的白光，实际是由不同波长和颜色的光组成的。牛顿随即意识到，折射式望远镜会不可避免地出现色差，并通过实验证明了自己的想法。
　　为了克服这一问题，牛顿设计了一种全新的望远镜：它将一片呈球面状的镜片置于镜筒底部，可反射光线。进入镜筒的光经过球面镜反射后，聚焦在镜筒前部的一点。牛顿通过另一块平面反射镜，将光线导入镜筒一侧，供观测者观看。拥有这一原理的望远镜被称为反射式望远镜，有效解决了折射式望远镜的色散问题。
　　之后，天文学家又在反射式望远镜基础上，对其镜片形状与光路结构进行了改进，发展了卡塞格林系统、R-C系统、折轴系统等反射式望远镜系统，进一步提高了反射式望远镜的性能，使用者可根据不同观测需要进行选择。反射式望远镜镜片能较好地被望远镜机械结构支撑，在一定程度上解决了镜片变形问题。
　　当然，本文所指的望远镜均为光学望远镜，也是应用最广泛和人们最熟悉的望远镜。对于其他天文望远镜，我们会在今后的内容中加以介绍。（ 李会超）