假如能在高山上的湖泊中建造天文台,讓它依山傍水,不是能兼顧山與水的雙重優點了嗎?完全正確,而且真的給找到了這樣一個福地,這就是美國加州南側的大熊湖天文台。它位於大熊湖北岸的一個人工島上。湖水海拔2042米,平均每年有300個晴天;而且其中的200多天天空都是湛藍的,萬裏無雲。最寶貴的是大氣極為寧靜。這兒照得太陽照片清晰逼真、精細入微,為同類照片之珍品,這就全仗它那得天獨厚的環境。
圓頂天文台將被淘汰
一說起天文台,人們總會想到那銀白色的圓頂建築物。這些圓頂都可以轉動,使裏麵的望遠鏡通過狹縫似的天窗看到天空中任意方向的星體。但是隨著望遠鏡越來越大,觀測精度越來越高,圓頂天文台的優勢漸漸消失。
90年代初,美國計劃建造兩架口徑8米的巨型望遠鏡,安放這些望遠鏡的觀測室當然非常龐大。於是產生一個矛盾:每當開始觀測時,室內與室外的溫度應該一致,否則光線經過溫度不同的空氣會發生微小的折射,使望遠鏡裏的星像達不到最高清晰度。
工程師們製作了幾種天文台模型,放在13米長的試驗水槽裏。當水流經過時,通過模型釋放藍色染料,可以逼真地顯示出各種形狀的天文台與自然風的相互作用。模擬試驗表明,傳統的半球形天文台最不合理,當外麵刮風時,會吸引室內的空氣向上方觀測窗流出,兩股不同溫度的空氣正好在望遠鏡“眼前”混合,影響了觀測精度。當觀測室背風時,內外空氣流通也很困難,使室內和室外長時間存在溫差,同樣不利於觀測。
相比之下,一種長方形的天文台建築就要優越得多。這種天文台的觀測窗從牆上一直裂到屋頂,四壁還有通風窗。無論風從哪裏來,室內外空氣都能迅速對流,對觀測影響較小。早在20世紀70年代末,世界上第一架由6個物鏡組成的多鏡麵望遠鏡,就采用了這種“穀倉式”觀測室。
到21世紀,圓頂天文台可能成為過時的“古典式建築物”。
“高能天文台”
“高能天文台”是美國在1977年8月到1979處9月發射的非太陽觀測天文衛星係列,共3顆。
“高能天文台”是20世紀70年代最重最大的空間觀察台,其主要任務是對脈衝星、黑洞、類星體等各種河外宇宙天體輻射源的X射線、γ射線的宇宙線進行探測和研究,而重點是發現和觀察宇宙射線源。
發射後的“高能天文台”憑借自己裝配的先進儀器探測各種射線源。其中“高能天文台”1號就記錄到1500個X射線源,它們大多來自遙遠的星係團,使X射線天文的視野擴張到了河外天體;它取得可能是黑洞的數據,受到天體物理學家的重視;首次證明矮新星天鵝座SS是1顆硬X射線源;另還發現1個高能輻射背景,表明在星係之間可能存在著廣泛的熱氣體,其總質量可能比星係中的恒星總質量大。“高能天文台”2號已拍攝到數千張X射線源的X射線像,包括一些快速爆炸過程。“高能天文台”3號用於探測天體的γ射線和宇宙線等高能輻射。
“太空天文台”
1990年4月,美國把一架口徑24米、11600千克的哈勃望遠鏡送上680千米高的軌道,這項計劃花費了15億美元,曆時15年。在此以前,已有近百顆不同類型的天文衛星上了天。
地球上大小天文台數以百計,何必再花那麼大的代價發射“太空天文台”呢?
也許你有過這樣的經曆:為觀測一次日食,準備了好幾個月,卻由於遇到陰雨天而大失所望。要是能飛到雲層之上,就不會受壞天氣“欺侮”了。這就是太空望遠鏡的第一個優勢。
南天有個漂亮的南十字星座,在我國長江以北卻看不見它。而南半球的許多地方,又看不見我們熟悉的北鬥星。天文衛星環繞地球運行,“巡天遙看一千河”,能同時看到全天的星體,這又是地麵天文台望塵莫及的優勢。
在地麵上,即使天氣明郎,由於濃厚的大氣層像大海一樣川流翻騰,仍會使望遠鏡裏的星像顫動和模糊。在大氣層之外,星光就不會閃爍了,同樣的望遠鏡看見的星像要比地麵上清晰好幾倍。而且,太空中沒有大氣散射光,星空背景永遠是黑暗的,24小時都能進行天文觀測。
尤其重要的是,大氣層對紅外光、紫外光、X射線和γ射線有強烈吸引作用,所以許多天文衛星都是到太空去觀測這些肉眼看不見的光線,並有許多重大發現。