Loading content, please wait..
望遠鏡知識 / Telescope Knowledge
Q天文望遠鏡的原理與介紹
A

天文望遠鏡遠原理與介紹     
             

美麗璀璨的夜空永遠是大自然賜予我們最珍貴的寶藏也是大部分科學理論的起源,亙古以來人類即憑藉著雙眼而認識、觀看永恆宇宙星空,創造了許許多多不朽的神話並發明了許多天文儀器。這當中最重要的當屬天文望遠鏡的發明與問市。由於人的眼睛”口徑”太小也因此所能觀測到的星體相當的有限,雖然憑藉著雙眼也發現了許多宇宙天文現象及運行的法則,但是卻也產生了很多的謬誤與誤解。透過雙眼我們可以觀測到自己所屬的星座位於何方但卻無法探究出深藏在星座範圍中其它的數十億顆點點繁星及星系、星雲等等 ; 透過雙眼我們得知天狼星是天上超亮的恆星卻不知道它其實是對雙星;透過雙眼我們知道木星、土星與地球同屬太陽系的成員但怎麼睜大了水汪汪的眼球還是看不到土星環和木星表面的紋理及大紅斑等等…

天文儀器的缺乏是古代天文學無法大幅度前進的原因之一,而望遠鏡的發明正是打破天文學界這個藩籬最重要的里程碑。就讓我們來看看天文望遠鏡的發展史 : 公元1608年一位荷蘭的眼鏡商在偶然間用二片透鏡放在同個光軸方位,發現遠方的景物鏡然可以拉到眼前,於是乎就發明了望遠鏡。
隔年義大利的科學家伽利略聽到了這個望遠鏡的消息,就用雙透鏡的原理用平凸透鏡作為物鏡;凹透鏡做為目鏡製作了一台口徑42mm的折射式望遠鏡。剛開始她還沉醉於將遠方景物或對面人家生活動態拉到眼睛前面欣賞的那種快感,直到有一個他直覺會有甚麼大事發生的失眠夜晚…他兀自起床直覺得將原本對準鄰家的望遠鏡指向了夜空並慢慢探索,一時之間驚覺天上星星的數量比平常多了數十倍;當他把望遠鏡移到了月亮的方向才發現月球並不如古人所認知般的光滑如鏡,而是充滿了坑坑洞洞、山脈與黑暗斑點的神秘世界….. 從此伽利略就迷上了天體觀測,只要是天氣良好的夜晚他都會用他自己發明的望遠鏡指向天際。他發現土星竟然長了耳朵,木星有四顆衛星且會隨著日期變換位置,金星跟月球一樣會有盈虧變化。伽利胳從望遠鏡裡看到,銀河原來是由密密麻麻的大片恆星聚集在一起形成的,而且他還看見了前人從未見過的大量比6等星更暗的星體,宇宙遠比任何前人可能想到的更加浩瀚和復雜。他的發明和發現讓當時歐洲的上流社會掀起一片望遠鏡狂潮,各國王公貴族競相以高價購買伽利略的望遠鏡來觀測遠方的景物以及觀測神秘宇宙天體。也讓歐洲社會”大開眼界”,為將來的工業革命掀起了序幕。

伽利略的這些科學發現徹底的顛覆了古人的天文學觀念,他發明的望遠鏡也讓人類的天文學和宇宙視野從此真正的邁向了一個新紀元! 公元1611年德國人克卜勒改良、製造出一部折射式望遠鏡,他用兩片雙凸透鏡分別做為目鏡和物鏡,不但目鏡的視野擴大了並且放大倍數也有明顯的提高。這也是今日我們使用的望遠鏡的主流光學結構之一。
                                                                 
公元1668年,著名的物理學家牛頓在他被家中的蘋果樹果實砸中而發現萬有引力之後(雖然蘋果可能只是傳說), 他進一步利用光線反射的方式,發明了反射式望遠鏡。牛頓用了兩面鏡子:主鏡是一塊球面鏡,副鏡是一塊平面鏡。光從一端進入望遠鏡筒,射到另一端的球面主鏡上,經它反射的光在到達焦點之前,叉射到小小的平面副鏡上反射出來,並進一步會聚而通過目鏡,目鏡就裝在望遠鏡鏡筒邊上光線入射處附近,然後透過目鏡而成像。這可以說是近代天文望遠鏡設計的一大突破,因為反射式望遠鏡在製造上比折射式望遠鏡容易的多成本也較便宜,也沒有折射式望遠鏡的色差現象,能夠大幅提昇觀測的品質。這也奠定了牛頓一生中三大發現-萬有引力、光學及微積分的重要基礎。
這幾位十七世紀的科學家,分別留下了以自己名字命名的光學望遠鏡,從此之後,世界各地的天文台愈來愈多,望遠鏡也愈做愈大,人類的宇宙視野及太空探索也發展的越快速了。

  來自公元1938年的德國人史密特(不是來自2045年那位)他把折射式望遠鏡和反射式望遠鏡的光學結構合成一體,發明了今天的折反射式望遠鏡,也稱做史密特式望遠鏡(Schmidt Telescope),開創了望遠鏡的另一個新紀元,其後俄國人馬可斯多夫發明了另一種折反射式望遠鏡-馬可斯多夫式望遠鏡(Maksutov Telescope)。這類望遠鏡比同
口徑的反射式比起來價格較為昂貴,但是由於精密的光學結構設計使它能夠有超長的焦距(focal length)也很小巧容易攜帶,使它在動而吹毛求疵的天文愛好者中更受青睞。馬可斯多夫式望遠鏡也成為目前主流的業餘高端天文光學觀測儀器之一。

折返式望遠鏡的光路圖擁有超長焦距(1500mm)及良好觀測品質的Sky-Watcher Mak127望遠鏡+NEQ3赤道儀

20世紀1950年代在中國北京出生而後移居至美國舊金山的美國的天文科學家約翰.杜普森(John Dobson 1915A.D~2014A.D)改良了牛頓式望遠鏡的經緯儀架台,他用簡單的木製架台取代了傳統的經緯儀腳架讓它更便於操作,這種架台可以隨時將鏡筒上下及水平的在不同角度間移動讓天文觀測領域更加的便利。這式望遠鏡簡稱 Dob;杜普森式望遠鏡不但可以方便攜帶到郊外進行觀察;也適宜配合低倍率廣角目鏡(如32mm、40mm低倍目鏡)來直接觀測星雲、星團等深空天體。這種光學型態的望遠鏡不但對業餘天文學界及天文觀測的推廣有所貢獻,海爾波普彗星發現人Mr.Hale、百武彗星發現人百武裕司也都是用杜普森式望遠鏡觀測時才發現這些新星的 !



 

Q望遠鏡的保存與清潔保養
A

防潮對望遠鏡等光學產品是相當重要的,不論是使用中或是平時的收藏都要儘可能防止水分的滲入,平時望遠鏡請存放在陰涼不受日曬且乾燥的地方,最好放入電子防潮箱,否則至少放入有乾燥劑的密閉袋子或乾燥箱,物鏡與目鏡座在收藏時須蓋上蓋子,這樣才不容易有灰塵異物入侵,觀測完後由室外搬回室內等溫差很大或高濕度的地方後盡量不要立刻蓋上鏡筒蓋,置於乾淨、通風良好的地方,讓殘存在鏡筒和鏡片上的水氣蒸發掉後再蓋上,這些都是預防水氣殘留在內部的方法,水氣殘留就容易發黴,黴菌會阻礙光線影響光學品質,而且會侵蝕光學鍍膜,這樣鏡片就要花錢送廠清洗了,即使清洗完畢,黴菌對於光學鍍膜可能造成的永久傷害也不會復原,因此請小心保存。



˄