第一个天文望远镜是谁发明的?
天文望远镜的发明
1608年,一位荷兰的眼镜师傅发现利用二片透镜并调整透镜位置可以看清远方的景物,彷佛是把远方的景物拉到眼前来看一般,因而发明了望远镜。
后来,意大利的科学家伽利略听到了这个消息,并于1609年制作了一部口径42mm的望远镜。
这部望远镜让他"大开眼界",因为他惊讶地发现,月球表面有高山和无数的坑洞;金星也如月球般,有着盈亏的变化;而木星旁边竟然还有四颗小行星绕着木星公转!这些发现彻底的颠覆了传统的天文学观念。伽利略是有史以来使用望远镜观察天空的第一人,这部望远镜同时也开创了天文学的另一个新纪元。
之后的1611年,德国科学家刻卜勒也设计了一部望远镜,并改良了目镜,扩大了望远镜的视野,成为今日望远镜的主流。
伽利略制作的望远镜是折射式望远镜。1668年,牛顿利用光线反射的方式,发明了反射式望远镜。这是天文望远镜的一大突破,因为反射式望远镜在制造上远比折射式望远镜容易的多,并且没有折射式望远镜的色差现象,能让观测质量大幅提升。
1672年,法国人盖赛格林变更了牛顿式反射镜的焦点位置,发明了盖赛格林式反射望远镜,让反射式望远镜更容易操作。这几位同是十七世纪的伟大科学家,分别留下了以自己名字命名的光学系统,让十七世纪在望远镜史上发出耀眼的光芒。自此以后,世界各地的天文台愈来愈多,望远镜也愈来愈大,天文学的进展也愈来愈快了。
1938年德国人史密特把折射式望远镜及反射式望远镜合而为一,发明了折反射式望远镜,也就是史密特式望远镜(史密特照相机),开创了望远镜的另一个新纪元,也让俄国人马克斯托夫发明了另一种折反射式望远镜-马克斯托夫望远镜。19xx年无线电波望远镜把天文望远镜所能看到的延伸到所有的电磁波长,让我们观看宇宙的视野不会只局限于可见光,进而造成了天文望远镜的另一次革命,也让天文学能在最近极短的数十年中,得到超越数千年来的成就。
没等利珀希开口,孩子们便兴奋地对他说:“爸爸,2块眼镜片能把远处的房子搬到眼前来。”利珀希拿过孩子手中的镜片一看,孩子们的话果真没错。他感到这是一个新奇的发现,于是又用各种镜片反复做实验,发现:只有远视镜片在前近视镜片在后才能将远处的景物搬到眼前。
利珀希的新发现引起了伽利略的极大兴趣。1609年5月,在意大利大学任教授的伽利略凭借自己扎实的光学知识和勤于动脑思考的习惯,在推导出其中的原理之后,就亲自动手研制探索太空的天文望远镜了。1609年,世界上第一架天文望远镜在伽利略的手中诞生了。
伽利略的望远镜是一种有效直径只有4.4厘米的折射望远镜。当来自天体的光线射到镜筒前的玻璃透镜上时,被折射的光线都集中于一个点上,即焦点。该天体的像则形成于此焦点上,这个像在镜筒的另一端被称为“目镜”的透镜放大,物镜和焦点之间的距离称为“焦距”。望远镜的放大倍数是望远镜物镜的焦距与目镜的焦距之比。
伽利略用望远镜观测到月球是一个崎岖多山的星球,不是我们肉眼所见的洁白无瑕的外形。在月球分别处于白昼和黑夜的两个半球之间的边界伽利略看到了灰斑。他认为这些灰斑是受阳光照射的山顶,由于光照,产生明暗两面,于是明暗界限成为凹凸不平的形状。
通过望远镜,伽利略看到了处于低洼区域的灰色平原,伽利略不相信那里有水,但这些灰色平原还是被称为“海”。伽利略注意到,与行星相比,恒星在望远镜里只是一个光点,而不呈现出明显的圆面,不管怎样放大,这些恒星在望远镜中仍然是一个微小的光点。出现这种现象的原因是恒星都距离我们非常遥远。
伽利略于1610年1月7日夜里在观测木星时,发现有3颗小星在其淡黄色的圆面附近,其中1颗在木星右边,2颗在左边。接连观察了多日,伽利略发现木星旁边的小星星数目不定,时而3颗,时而2颗,有时4颗。经过几个星期的观测,他断定木星有4颗卫星。到目前为止,人们共发现了16颗木星卫星。
人们把伽利略发现的那4颗木星卫星称为“伽利略卫星”。用望远镜观测太空,使哥白尼的日心说成为“眼见为实”,于是伽利略公开支持哥白尼的日心说,出版了《星际使者》这本被欧洲理论界称为“火山爆发”的书来宣传自己的见解。当时许多人对伽利略的言论持怀疑态度,更有甚者指控他是一个会施魔法的巫师。
1615年,哥白尼日心说被天主教会说成是“错误和荒谬的异端邪说,是公然违背《圣经》的”。教会局正式警告伽利略,要他端正自己的科学观点。面对种种压力,伽利略依然坚持自己的主张,于1632年又出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》的伟大著作。
1609年5月,正在威尼斯作学术访问的伽利略偶然间得知一个荷兰的眼镜商制造出了望远镜,他受到启发,制造了双镜望远镜,由一个凹透镜和一个凸透镜构成,前者是目镜,后者是物镜。伽利略制造的第一架望远镜只能把物体放大3倍,第二架望远镜可以放大8倍,第三架望远镜可以放大到20倍。
又经过一段时间的钻研,他制造出了口径4.4厘米、长1.2米,放大率达到32倍的望远镜。这在今天看起来简陋到了无以复加的地步,但就是凭借这架望远镜,伽利略观测到了月球陨石坑、太阳黑子、木星的四颗卫星和土星环,找到了支持哥白尼非日心说的证据,并且极具前瞻和创造性地指出银河系是由不计其数的恒星构成的。
伽利略望远镜
第二个要介绍的人物同样厉害,那就是大名鼎鼎的开普勒。就在今年早些时候,NASA发布找到适宜居住的地球双胞胎,使用的就是开普勒望远镜。
不同于伽利略的做法,开普勒在《屈光学》里提出了另一种天文望远镜,这种望远镜由两个凸透镜组成,比伽利略望远镜视野宽阔。但开普勒没有将他所研究的望远镜制造出来,一位名为沙伊纳的科学家在1613至1617年间将这种望远镜从理论照进了现实,他还遵照开普勒的建议制造了有第三个凸透镜的望远镜,把二个凸透镜做的望远镜的倒像变成了正像。
这种望远镜应用的原理是光的折射,因此成为折射望远镜。几乎所有的折射式天文望远镜都采用开普勒式的光学系统。
开普勒望远镜
第三个出场的人物是整个物理界的一块基石,可以说整个经典力学都是从他那个被苹果砸过的脑瓜里诞生的。这个人就是牛顿。
牛顿一度因为折射望远镜恼人的色差而发明了反射式望远镜,一举解决了色差的问题。牛顿做制造的第一台反射望远镜非常小,望远镜内的反射镜口径只有2.5厘米,但是已经能清楚地看到木星的卫星、金星的盈亏等。这充分说明反射望远镜有着惊人的性能。反射望远镜的原理是使用一面凹透镜将光线聚集并反射到焦点上。反射镜越大,收集到的光越多,放大的倍率越大。这种望远镜的放大倍率可以达到数百万倍,远远将折射望远镜的极限甩在后面。
后来,意大利的科学家伽利略听到了这个消息,并于1609年制作了一部口径42mm的望远镜。
这部望远镜让他"大开眼界",因为他惊讶地发现,月球表面有高山和无数的坑洞;金星也如月球般,有着盈亏的变化;而木星旁边竟然还有四颗小星星绕着木星公转!这些发现彻底的颠覆了传统的天文学观念。
伽利略是有史以来使用望远镜观察天空的第一人,这部望远镜同时也开创了天文学的另一个新纪元