從伽利略望遠(yuǎn)鏡到哈勃望遠(yuǎn)鏡人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)

1、宇宙的形成 我們現(xiàn)在觀察到的宇宙，其邊界大約有100多億光年。它由眾多的星系所組成。地球是太陽(yáng)系的一顆普通行星，而太陽(yáng)系是銀河系中一顆普通恒星。宇宙學(xué)說認(rèn)為，我們所觀察到的宇宙，在其孕育的初期，集中于一個(gè)很小、溫度極高、密度極大的奇點(diǎn)。在150億年到200億年前，奇點(diǎn)發(fā)生大爆炸，從此開始了我們所在的宇宙的誕生史。宇宙原始大爆炸后0.01秒，宇宙的溫度大約為1000億度。物質(zhì)存在的主要形式是電子、光子、中微子。以后，物質(zhì)迅速擴(kuò)散，溫度迅速降低。大爆炸后1秒鐘，下降到100億度。大爆炸后14秒，溫度約30億度。35秒后，為3億度，化學(xué)元素開始形成。溫度不斷下降，原子不斷形成。宇宙間彌漫著氣體云。他

2、們?cè)谝Φ淖饔孟?，形成恒星系統(tǒng)，恒星系統(tǒng)又經(jīng)過漫長(zhǎng)的演化，成為今天的宇宙。折射望遠(yuǎn)鏡 折射鏡是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡最早的形式，第一架實(shí)用的折射望遠(yuǎn)鏡大約在1608年出現(xiàn)在荷蘭，由三個(gè)不同的人，密德堡的眼鏡制造者漢斯李普希和楊森、阿克馬的雅各梅提斯，各自獨(dú)立發(fā)明的。伽利略在1609年5月左右在威尼斯偶然聽說了這個(gè)發(fā)明，就依據(jù)自己對(duì)折射作用的理解，改進(jìn)并做出了自己的望遠(yuǎn)鏡。 折射望遠(yuǎn)鏡的貢獻(xiàn) 1609年，伽利略制作了一架口徑4.2厘米，長(zhǎng)約1.2米的望遠(yuǎn)鏡。他是用平凸透鏡作為物鏡，凹透鏡作為目鏡，這種光學(xué)系統(tǒng)稱為伽利略式望遠(yuǎn)鏡。伽利略用這架望遠(yuǎn)鏡指向天空，得到了一系列的重要發(fā)現(xiàn)，天文學(xué)從此進(jìn)入了望遠(yuǎn)鏡時(shí)代。

3、 反射望遠(yuǎn)鏡 第一架反射式望遠(yuǎn)鏡誕生于1668年。牛頓經(jīng)過多次磨制非球面的透鏡均告失敗后，決定采用球面反射鏡作為主鏡。他用2.5厘米直徑的金屬，磨制成一塊凹面反射鏡，并在主鏡的焦點(diǎn)前面放置了一個(gè)與主鏡成45度角的反射鏡，使經(jīng)主鏡反射后的會(huì)聚光經(jīng)反射鏡以90度角反射出鏡筒后到達(dá)目鏡。這種系統(tǒng)稱為牛頓式反射望遠(yuǎn)鏡。它的球面鏡雖然會(huì)產(chǎn)生 反射望遠(yuǎn)鏡的貢獻(xiàn) 1918年末，口徑為254厘米的胡克反射式望遠(yuǎn)鏡投入使用，這是由海爾主持建造的。天文學(xué)家用這架望遠(yuǎn)鏡第一次揭示了銀河系的真實(shí)大小和我們?cè)谄渲兴幍奈恢?，更為重要的是，哈勃的宇宙膨脹理論就是用胡克望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的結(jié)果。 折反射式望遠(yuǎn)鏡 折反射式望遠(yuǎn)鏡顧名

4、思義是將折射系統(tǒng)與反射系統(tǒng)相結(jié)合的一種光學(xué)系統(tǒng)，光線先透一片透鏡產(chǎn)生曲折，再經(jīng)一面反射鏡將光反射聚焦，這種結(jié)合折射與反射的光學(xué)系統(tǒng)就稱為折反射式望遠(yuǎn)鏡。 它的物鏡既包含透鏡又包含反射鏡，天體的光線要同時(shí)受到折射和反射。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是便于校正軸外像差。以球面鏡為基礎(chǔ)，加入適當(dāng)?shù)恼凵湓?，用以校正球差，得以取得良好的光學(xué)質(zhì)量。 折反射式望遠(yuǎn)鏡的貢獻(xiàn) 折反射式望遠(yuǎn)鏡最早出現(xiàn)于1814年。這種望遠(yuǎn)鏡光力強(qiáng)、視場(chǎng)大、象差小，適合于拍攝大面積的天區(qū)照片，尤其是對(duì)暗弱星云的拍照效果非常突出。施密特望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)成了天文觀測(cè)的重要工具。 射電望遠(yuǎn)鏡 射電望遠(yuǎn)鏡是主要接收天體射電波段輻射的望遠(yuǎn)鏡。射電望遠(yuǎn)鏡的外形

5、差別很大，有固定在地面的單一口徑的球面射電望遠(yuǎn)鏡，有能夠全方位轉(zhuǎn)動(dòng)的類似衛(wèi)星接收天線的射電望遠(yuǎn)鏡，有射電望遠(yuǎn)鏡陣列，還有金屬桿制成的射電望遠(yuǎn)鏡。20世紀(jì)60年代天文學(xué)取得了四項(xiàng)非常重要的發(fā)現(xiàn)：脈沖星、類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機(jī)分子，被稱為“四大發(fā)現(xiàn)”。這四項(xiàng)發(fā)現(xiàn)都與射電望遠(yuǎn)鏡有關(guān)。 射電望遠(yuǎn)鏡的貢獻(xiàn) 1931年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的央斯基用天線陣接收到了來自銀河系中心的無線電波。隨后美國(guó)人格羅特雷伯在自家的后院建造了一架口徑9.5米的天線，并在1939年接收到了來自銀河系中心的無線電波，并且根據(jù)觀測(cè)結(jié)果繪制了第一張射電天圖。射電天文學(xué)從此誕生。雷伯使用的那架天線是世界上第一架專門用于天文觀

6、測(cè)的射電望遠(yuǎn)鏡。 哈勃望遠(yuǎn)鏡 1990年4月25日，由美國(guó)航天飛機(jī)送上太空軌道的 “哈勃”望遠(yuǎn)鏡長(zhǎng)13.3米，直徑4.3米，重11.6噸，造價(jià)近30億美元。它以2.8萬公里的時(shí)速沿太空軌道運(yùn)行，清晰度是地面天文望遠(yuǎn)鏡的10倍以上。同時(shí)，由于沒有大氣湍流的干擾，它所獲得的圖像和光譜具有極高的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。 恒星形成 哈勃空間望遠(yuǎn)鏡還有助于研究諸如獵戶星云之類的恒星形成區(qū)。通過哈勃空間望遠(yuǎn)鏡對(duì)獵戶星云的早期觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，其中聚集了許多被濃密氣體和塵埃盤包裹的年輕恒星。盡管已經(jīng)從理論上和甚大天線陣的觀測(cè)中推測(cè)出來了這些盤的存在，但是直到哈勃所拍攝的高分辨率照片才第一次直接揭示出了這些盤的結(jié)構(gòu)和物理性

7、質(zhì)。 恒星死亡 哈勃的觀測(cè)還在超新星爆發(fā)和射線暴之間建立起了聯(lián)系。通過哈勃對(duì)射線暴余輝的觀測(cè)，研究人員把這些暴發(fā)鎖定在了河外星系中的大質(zhì)量恒星形成區(qū)。由此哈勃望遠(yuǎn)鏡也令人信服地證明了這些劇烈的爆發(fā)和大質(zhì)量恒星死亡的直接聯(lián)系。 黑洞 哈勃空間望遠(yuǎn)鏡最早的核心計(jì)劃之一就是要建立起由黑洞驅(qū)動(dòng)的類星體和星系之間的關(guān)系。之后，通過它們對(duì)周圍恒星的引力作用，針對(duì)“哈勃”所獲得的近距星系光譜的動(dòng)力學(xué)模型證實(shí)了黑洞的存在。這些研究也導(dǎo)致了對(duì)十幾個(gè)星系中央黑洞質(zhì)量的可靠測(cè)量，揭示出了黑洞質(zhì)量和星系核球質(zhì)量之間極為緊密的聯(lián)系。2011年11月8日，借助哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家們首次拍攝到圍繞遙遠(yuǎn)黑洞存在的盤狀構(gòu)造。這個(gè)盤狀結(jié)構(gòu)由氣體和塵埃構(gòu)成，并且正處于不斷下降進(jìn)入黑洞中被消耗的過程中。當(dāng)這些物質(zhì)落入黑洞的一瞬間，它們將釋放巨大的能量，形成一種宇宙射電信號(hào)源，稱為“類星體”。 宇宙學(xué) 由于宇宙學(xué)的研究對(duì)象主要來自天文觀測(cè)，而這也是唯一能在宇宙演化和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上測(cè)量宇宙距離和年齡的辦法。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡能夠通過對(duì)造父變星距離的測(cè)量來測(cè)定哈勃常數(shù)，而這與宇宙在今天的膨脹速