5章天文观测工具和手段

1 第五章 天文观测工具和手段 宇宙间天体的相关位置和运行都有一定的规律。从古人对天象的观测和记录到人类认识宇宙的光学望远镜时代、射电望远镜时代以及空间望远镜时代，人类天文测量技术有了很大的发展；现代的天文测量技术主要应用于宇宙太空观测、探测宇宙奥秘等方面。本章简要介绍了获得宇宙信息的渠道、人类探索宇宙的基本方法和工具,以及现代天文观测研究的进展和构建虚拟天文台。 §5 .1 获得宇宙信息的渠道 一、 来自宇宙的信息 1．电磁波 天文学是观测的科学，主要靠天体辐射到地面的信息中去研究它们的分布、运动、物理化学性质、结构和演化规律。目前，绝大部分是通过认识天体的电磁辐射获取的。那么，什么是电磁辐射呢? 自古以来，人类都是靠观测遥远的天体发射来的光辉去研究它们，直到20 世纪中期以前，人类的天文知识几乎全部依靠天体发出的可见光辐射所传递的信息获得。几个世纪以来，人们对于光的理论一直进行着争论，一种认为光是波动的，另一种认为光是由粒子组成。现在我们知道，这两种学说见解都是反映了真理的一个方面，光具"波粒二重性"。 对光的本质的认识，是在 19 世纪 60 年代创立了电磁场理论之后。英国科学家麦克斯韦提出，电磁波以波动的形式传播，其传播速度与光速相同，被称为电磁波。从而把当时认为彼此无关的光和电磁波统一起来，即光不过是一定波长范围内的电磁波。到19 世纪 80 年代通过一系列实验，成功地证实了电磁和光具有共同的特性。从此，麦克斯韦的电磁场理论得到普遍承认。可见光、红外光、紫外光都是电磁波，只是波长不同而已（图 5-1）。 宇宙中的天体辐射就是电磁辐射，就波长来说，从108cm ～10-12cm 。我们眼睛所能感觉到的，只是全部电磁波中很狭窄的一部分，即所谓可见光。其波长范围为 0.4μ m ～0.8μ m (1μ m =10-4cm )；若用埃表示，则为 4000 埃～8000 埃(1 埃=10－8cm )。其它不可见电磁波为紫外线 100 埃～4000 埃，X 射线 0.01 埃～100 埃，γ 射线<0.01 埃；红外线 7000 埃～1m m ，无线电短波 1m m ～30m ，无线电长波>30m 。这些电磁波是否都能在地面被接收到呢?不是的，因为地球大气对天体辐射具有吸收和辐射作用，只有某些波段的辐射才能到达地面，好像大 2 气为它们开的窗口，称为大气窗口。主要有以下几个大气窗口： ①光学窗口，能透过可见光； ②红外窗口，红外辐射主要由水分子所吸收，只有很少部分能在地面...