Question

【反射望远镜的发展历程（三）】望远镜的发展历程

Answer 1

　　约翰・赫歇尔的南天星空观测 　　 　　威廉・赫歇尔的独生子约翰・赫歇尔(John Frederick William Herschel，1792～1871)生于英国白金汉郡的斯劳，1807年入剑桥大学圣约翰学院，学业极佳，21岁便当选为皇家学会会员，他是英国天文学会理事会创始人之一。
　　1816年约翰・赫歇尔接替78岁高龄的父亲，承担了大量的观测工作。他在父亲的指导下，重新抛光了父亲的那架6米长的反射望远镜，这样他就有了理想的仪器，可以对父亲观测和研究过的星云进行再度观测和重新排序。1834年初他携全家前往非洲好望角，希图把父亲的巡天和恒星计数的工作扩展到南天。重新抛光的6米长反射望远镜，设立在距离开普敦几英里的费尔霍森临时天文台上。由于海风的吹拂，反射镜过几天就会失去光泽，需要重新打磨。他预见到这种情况，特地带了3面备用的镜子，其中一面是父亲磨制的，另一面是他自己磨制的，还一面是他们父子磨制的。他在那里工作了4年。历时9年编撰的《在好望角天文观测的结果》于1847年发表。为了纪念约翰赫歇尔对科学的贡献，在他死后英国为他举行了国葬，安葬在威斯敏斯特教堂中距离牛顿墓很近的地方。
　　赫歇尔家族的辉煌时代已经成为过去，更大更好的望远镜还将继续不断涌现，一位英国天文学家继承了反射望远镜的事业，决心在这方面超过赫歇尔，这就是声名卓著的罗斯伯爵。
　　
　　出身名门却钟情天文的罗斯伯爵
　　
　　威廉・帕森斯(William Parsons，1800～1867)生于英国的约克。英国与爱尔兰有错综复杂的关系，1801年英国正式吞并爱尔兰，在帝国议会中给爱尔兰100个席位，直到20世纪中叶爱尔兰才成为独立国家。这种历史渊源使不少著名人物很难简单地说成是英国的还是爱尔兰的。威廉・帕森斯的情况就是如此，他的家庭在爱尔兰拥有领地。他1822年牛津大学毕业，就进入议会呆了12年。1841年他子袭父位，成为第3代罗斯伯爵(3rd Earl of Rosse)，后世的天文学家普遍称他为罗斯。1845年爱尔兰将他选人上议院。他是一位真正的贵族，在著名天文学家中，出自如此高贵门第的人极少。
　　罗斯的最大嗜好是建造设计最大的望远镜。他花了5年时间，才研究出一种适合制造反射镜的铜锡合金。从1827年开始先后制造了直径38厘米、61厘米的反射望远镜，1840年又造出了直径91厘米的反射望远镜，后者已经几乎与赫歇尔最大的反射望远镜一样大了。这些望远镜部安置在他自家的领地上，那里的地名叫比尔，几乎位于爱尔兰岛的正中央。
　　
　　以大海怪命名的巨无霸望远镜
　　
　　1842年罗斯伯爵开始制造一块直径184米的反射镜，其面积是赫歇尔那架最大的望远镜的2 25倍，足以供一个身材高大的壮汉伸开四肢，躺在上面。如此巨大的镜面，制造起来谈何容易，尝试了五次才告成功。
　　在研磨镜面的同时，他又着手给镜子配镜筒，筒长17米，直径2 4米，选用厚木制成。为了挡风，镜筒安置在两道高墙之间，每道墙高17米、长22米，沿南北走向。这块反射镜重达3 6吨，把它装入镜筒，很不容易。直到1845年2月这架巨型反射望远镜才彻底安装完成，可以调试校准后即正式使用了。
　　罗斯的这架巨大反射望远镜，通常以“列维亚森”(Leviathan)著称。“列维亚森”原是《圣经・旧约》中描述的一种大海怪，见《约伯记》第41章。英语中常用“列维亚森”来称呼那些庞然大物。
　　
　　M51和M1的素描图意义非凡的发现
　　
　　为了与赫歇尔一比高低，罗斯观测了赫歇尔曾经研究过的各种星云。他发现梅西耶星表中的M51看上去像是旋涡形状的，遂使人们在1845年知道了第一个“旋涡星云”。1848年罗斯发现梅西耶星表中的头号天体M1内部贯穿着许多不规则的明亮细线，他觉得这很像一只螃蟹，因此称它为“蟹状星云”，这个名字一直沿用至今。日后的事实证明，这两项发现都具有十分重大的意义。
　　
　　罗斯伯爵冒险事业的重要成果
　　
　　最初“比尔城堡大海怪”似乎可以将天文学革命化，然而，在后来的若干年中，它却未能继续创造奇迹。从技术的角度来说，这算是一架出色的仪器，可是，由于位于爱尔兰中央的比尔气候恶劣，望远镜的操作又不方便，并且不能远离子午线朝东西方向看，因此，实际使用起来非常麻烦。那些罗斯感兴趣的特殊天体，只有当它们接近子午线的时候，才能用“比尔城堡大海怪”观看，为观测一秒钟，就必须等待24小时，而连续两次宁静度都好的观测时机几乎从来也不曾有过。
　　罗斯和其他天文学家继续周期地使用“比尔城堡大海怪”前后大约有六十多年。罗斯死后四十一年，它变得摇摇欲坠而非常危险，终于被拆除下来，1914年直径184米的反射镜被送到伦敦国立科学产业博物馆展出。
　　罗斯伯爵冒险事业达成了三个重要成果。首先，他证明建造大型望远镜是切实可行的。罗斯不像赫歇尔，他公布了他的制镜方法，其他人可以用这些作指南，并作为继续改进的基点。其次，罗斯与天气斗争的悲惨失败，清楚说明如果气象条件不配合，那么望远镜再好也没有用处。天文学家开始不仅考虑望远镜的建造，而且注意选择望远镜安装的地点了。最后，尽管可以建造庞大的望远镜，但是如果找不到能使之运转自如的、并能指向天空任何部分的办法，那么望远镜就不能被很好使用。于是又有两位英国天文学家沿着这个思路，对反射望远镜进行改进。