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第20章 天文台(2)

据说,马丘比丘背后的山的轮廓,代表印加人仰望天空的脸,山的最高峰“瓦纳比丘”代表他的鼻子。印加人认为不该从大地上切削石料,因此从周遭寻找分散的石块建造城市。一些石头建筑连灰泥都不曾使用,完全靠精确的切割堆砌来完成,修成的墙上石块间缝隙不到1毫米宽。

石塔围着一块精心雕刻的怪石建立。据说在夏至当天,太阳升起后阳光会穿过一个窗口进入石塔。同时,通过该窗口还可观测昴宿星团形状,这被印加人用以决定马铃薯的下种时间。由于独特的位置、地理特点和发现时间较晚,马丘比丘成为印加帝国最为人熟知的标志。

1983年,联合国教科文组织确定马丘比丘为世界遗产,是世界上为数不多的文化与自然双重遗产之一。但同时,马丘比丘也面临旅游业遭受破坏的担忧。

紫金山天文台

中国科学院紫金山天文台是中国最著名的天文台之一,始建于1934年,位于南京市东南郊的紫金山上。

紫金山天文台是一个综合性天文台,始建时拥有60厘米口径的反射望远镜、20厘米折射望远镜附有15厘米天体照相仪和太阳分光镜等设备,抗日战争时期部分迁往昆明,其余受到破坏。1949年新中国成立后,修复了损坏的天文仪器,并先后增置了色球望远镜、定天镜、双筒折射望远镜、施密特望远镜和射电望远镜等先进的天文仪器,可进行恒星、小行星、彗星和人造卫星的观测与研究,以及对太阳的常规观测,研究太阳活动规律并作出太阳活动预报。

紫金山天文台是中国历算的权威机构,负责编算和出版每年的《中国天文年历》、《航海天文历》等历书工作。

紫金山天文台从1999年开始建造国内最大的近地天体探测望远镜。这架望远镜在全世界同类型望远镜中将排前五位。这架望远镜的球面反射镜直径1.20米,通光口径1米,2002年全部完成。紫金山天文台在江苏盱眙铁山寺森林公园里建有观测站,以放置这架望远镜。

海尔天文台

海尔天文台位于美国加利福尼亚州圣地亚哥东北1706米高的帕洛马山山顶,1948年投入使用。

该台拥有口径5米的反射望远镜;一台1.2米施密特望远镜,负责寻找射电源的光学对应物及超新星爆发。1970年安装了一台60英寸反射望远镜,用以观测和研究暗天体。著名的帕洛马天图就是用施密特望远镜拍摄的。

这架5米望远镜自1948年投入使用后,从来都是世界上最优秀的望远镜之一,对星系学、超新星、射电源以及红外天文学等方面的研究起着极为重要的作用。1.2米施密特望远镜担负着寻找射电源对应物、探讨超新星爆发、星系演化等繁重的观测任务。

1969年,为纪念美国天文学家G.E.海耳,威尔逊山天文台和帕洛马山天文台合并为海耳天文台。

威尔逊山天文台

威尔逊山天文台位于美国加利福尼亚州帕萨迪纳附近的威尔逊山,海拔1742米,距离洛杉矶约32千米,是1904年在美国天文学家海耳的领导下,由卡耐基华盛顿研究所建立,首任台长海耳。他在就任时,将叶凯士天文台的一架40英寸(1.01米)口径的望远镜带到了这里。

此外,该天文台还拥有一台口径为2.5米的望远镜、一台口径为1.5米的望远镜、一架口径150英尺太阳望远镜。

1969年,为纪念美国天文学家海耳,威尔逊山天文台和帕洛马山天文台合并成海耳天文台。目前,威尔逊山天文台由加州大学洛杉矶分校和南加州大学合作管理。佐治亚州立大学的高分辨率天文中心也位于此处。

莫纳克亚山天文台

莫纳克亚山天文台位于美国夏威夷群岛大岛上的毛纳基山顶峰,是世界著名的天文学研究场所。其所有设施都在毛纳基的科学保留区,被特别称为“天文园区”的土地内,占地500英亩。

天文园区在1967年设立,由夏威夷大学管理处承租该区土地,并由许多国家合作在科学和技术上投资美金20亿。天文园区座落在对夏威夷文化有历史意义的土地上,成为历史保存行动要保护的土地,因为夏威夷的歌谣历史故事称毛纳基山是夏威夷人祖先的发源地。他的高度和孤立在太平洋中央,使毛纳基山成为在地球上进行天文观测的重要陆上基地,对次微米、红外线和光学,均是理想的观测之地。

在视象度上的统计,显示在光学和红外在线都有很好的影像质量,如加法夏望远镜一般都有0.43秒角的分辨率。

为让研究人员适应环境,在海拔2835米处建立了天文学家中心,并为访客在2775米建立游客中心。毛纳基山的高度使科学家或访客必须在此处停留至少30分钟,才能在抵达山顶前适应高山环境。

凯克天文台

凯克天文台位于美国夏威夷州的莫纳克亚山4145米的顶峰,拥有世界上口径最大的光学/近红外线望远镜--凯克望远镜。凯克望远镜由两台相同的望远镜组成,每台口径均为10米,由36片口径1.8米的六角形镜片组成。

每架凯克望远镜的架台都设计成经纬仪式样,大量计算机分析得以使用最少的钢材获得最大强度,每架望远镜重约270吨。在望远镜上的每个接合处,都由非常强固的钢架结构支撑,并由可翘曲的鞔具系统保持稳定。望远镜安装有主动光学系统,在观测时,联结在电脑的传感器和控制系统,能调整每片镜片和相邻镜片的位置偏差达4毫米的准确性。每秒两次的调整可有效矫正来自重力所造成的变形。

每架凯克望远镜都装有自适应光学系统,能抵偿大气抖动的影响。另外,凯克Ⅰ和凯克Ⅱ还可做为凯克干涉仪;相隔85米的距离,使它们联合作业时在特定方向上的解析力相当于口径85米的单一望远镜,比得上其他天文干涉仪的解析力。

凯克天文台由位研究天文而成立的加利福尼亚协会管理,理事来自加州大学和加州理工学院的非营利组织。1996年,美国国家航空暨太空总署加入成为天文台的一个伙伴。望远镜基地是由总部设在檀香山夏威夷大学向当地土著承租的。私人凯克基金会赞助1.4亿美金建造望远镜。凯克天文台总部设在夏威夷的卡姆艾拉,望远镜的使用时间由工作伙伴共同分享。

2001年3月12日,两架凯克望远镜开始用于光干涉观测,成功观测了位于天猫座的恒星HD61294,其等效分辨率等同于一台口径85米的望远镜。

激光干涉引力波天文台

美国分别在路易斯安那州列文斯顿和华盛顿州汉福德建造的两个引力波探测器。探测器采用迈克尔逊干涉仪和法布里-珀罗干涉仪原理,主要部分由两个互相垂直的长臂组成,每个臂长4000米,臂末端悬挂反射镜。管道采用不锈钢制成,直径1.2米,内部真空度为10~12大气压。大功率的激光束在臂中来回反射约50次,使等效臂长大为增加,形成干涉条纹。引力波会造成光程差发生变化,导致干涉条纹发生移动。

引力波是爱因斯坦的广义相对论预言的一种时空波动,激光干涉引力波天文台设计目标是检测密近双星、超新星爆发、致密星合并、宇宙弦等天体物理过程中产生的引力波。

1991年,麻省理工学院与加州理工学院在美国国家科学基金会资助下,联合建设激光干涉引力波天文台。为降低地震对系统带来的干扰,光学装置安装在结构复杂的防振台上,为降低空气分子热运动影响,光路中抽成10~12大气压的真空。

此外,还要在相距3000千米的路易斯安那州和华盛顿州建造两个相同的探测器。因为只有两个探测器同时检测到的信息才有可能是引力波信号。

1999年11月,激光干涉引力波天文台建成,耗资3.65亿美元。2005年,激光干涉引力波天文台进行了改造,包括采用更高功率的激光器、进一步减少振动等。改造后的探测器灵敏度会提高了一个数量级。

双子星天文台

双子星天文台(又译双子座望远镜),由美国、英国、加拿大、智利、巴西、阿根廷和澳大利亚共同总成财团法人建造和管理,结合了位于不同地点的两座望远镜,主要合作伙伴是由美国各大学天文研究所组成的AURA联盟,分别位于夏威夷希罗的北双子望远镜的管理中心和智利拉希雷纳的南双子管理中心。

其中,北双子望远镜位于夏威夷毛纳基山,这是一座休眠火山,高度4300米,是非常优良的观测点。这架望远镜于1999年6月底完工,2000年开始参与科学工作。南双子望远镜位于智利安底斯山,海拔2500米。该地非常干燥且几乎无云,使其成为设置望远镜的首选之处。双子于2000年开始启用。

这两架望远镜结合,可完整覆盖全天天区,是目前天文学家可用的最大、最先进的光学望远镜/红外线望远镜。借助先进技术,包括雷射导星、调适光学和多目标光谱仪,在两个波段内都能提供最优质影像。

此外,这两架望远镜由于先进的通风系统和良好保护的镀银镜面,能得到优质红外线观测影象。该望远镜装置高速电脑网络与自动化设施,可在远端遥控望远镜,当大气条件良好并适合时,即可立刻开始观测,减少天文学家在上山的耗费。

英国格林威治天文台

英国的格林威治天文台是世界闻名的英国天文台,现位于英国南海岸苏塞克郡赫斯特蒙苏堡。始建于1675年。位于英国首都伦敦的格林威治,二战后迁往新址,但保留了“格林威治皇家天文台”之名称。

1884年,经过该天文台的子午线被确定为全球的时间和经度计量的标准参考子午线,也称本初子午线,也就是零度经线。

格林威治天文台初建的初衷是为精确观测月球和恒星,帮助航海家确定经度。现在它已发展成为英国一个综合性光学天文台。1999年12月28日,一种新时间系统--格林威治电子时间正式诞生,它将为全球电子商务提供一个时间标准。而原有的格林威治时间仍会保留作为21世纪的世界标准时间。

欧洲南方天文台

简称欧南台,由比利时、瑞典、法国、德国、荷兰、丹麦、意大利和瑞士八国在1962年合建,现由13个欧洲国家组成,总部设在德国慕尼黑附近的加欣,是欧洲天文学家合作的国际性机构。主要观测设施建在位于智利圣地亚哥北600千米处的拉西亚山上,设有15米亚毫米波射电望远镜、3.6米反射望远镜、3.5米新技术光学望远镜、1.52米摄谱望远镜、1米测光望远镜和1米施密特望远镜。研究领域有恒星、星系、星际物质、星系团、类星体、X射线天文学、γ射线天文学、射电天文学和天文仪器与技术方法等。

1962年10月5日,德国、法国、比利时、荷兰、瑞典五国在巴黎签署了一份协议,决定共同在南半球建立天文台,并命名为欧洲南方天文台。后来,陆续又有丹麦、芬兰、意大利、葡萄牙、瑞士、英国、西班牙、捷克共和国加入。欧洲南方天文台的选址工作始于20世纪50年代中期,彼时曾向非洲的卡洛沙漠派出考察队。20世纪60年代中期,欧洲南方天文台考察了智利北部的阿塔卡玛沙漠,最终选定该处作为台址。1969年3月25日,该天文台在阿塔卡玛沙漠南部的拉西拉山正式剪彩。