观测各种天体的仪器──天文望远镜.doc

觀測各種天體的儀器天文望遠鏡一、前言：天文望遠鏡主要是由主鏡、尋星鏡與赤道儀或經緯儀所構成的，另可外加導星鏡、照相機、CCD與電腦系統等週邊設備。二、天文望遠鏡的分類：折射式望遠鏡(透鏡為主)在二十世紀前非常風行。Yerkes天文台(美國芝加哥大學)的40英吋折射鏡 為此類之最大者。色像差(chromatic aberration)為折射式望遠鏡最難以克服的問題 。此外，磨製大口徑且高精度的鏡片不易，建價昂貴，鏡片沈重，易變形，也都是其致命的缺點。反射式望遠鏡(面鏡為主)反射鏡為拋物線狀，以克服球面像差(spherical aberration)。依反射式望遠鏡的分 類聚焦的型式可分為： A主鏡式(Prime focus)最大型的望遠鏡常採用的聚焦形式。用以觀測很暗的星體，但觀測者須在主焦聚觀測，使用上較不方便。B牛頓式(Newtonian focus)大型與小型望遠皆採用的聚焦方式。聚焦點在側面，便於觀測使用。C蓋塞格林式(Cassegrain focus)大型與小型望遠皆採用的聚焦方式。聚焦點在後面，便於觀測使用。D庫得式(Coude focus)將光程改變送至實驗室，直接以儀器記錄、分析(例如光譜儀)。折反射式望遠鏡A施密特式(Schmidt focus)為一廣角鏡，主要用於全天星野照像觀測。B 施密特蓋塞格林式(Schimidt-Cassegrain telescope)為施密特式及蓋塞格林式的組成型式，是市面上之小口徑天文望遠鏡最常採用的形式。施密特蓋賽格林式馬克蘇托夫蓋賽格林式內史密斯式葛利格里式雙筒望遠鏡(或直接簡稱雙筒鏡，也有人稱之為野外鏡)：將兩個相同的或者鏡像對稱的望遠鏡併排連在一個架子上使得它們始終對準同一方向而製成的望遠鏡。使用者可通過它同時以雙眼觀察遠處景象。雙筒望遠鏡比單筒望遠鏡提供更高的深度和距離感。三、經緯儀與赤道儀赤道儀為望遠鏡的附屬機械部分，除了支承望遠鏡的作用外，還可令望遠鏡追蹤目標天體之用。經緯儀：經緯儀是用作量度水準及垂直角度的工具，主要用作三角測量，但有時於氣象及發射火箭時使用。此類架台結構簡單，成本較低，主要配合地面望遠鏡(大地測量、觀鳥等用途)使用，若用來觀察天體，由於天體的日周運動方向通常不與地平線垂直或平行，因此需要同時轉動兩軸並隨時間變換轉速才能追蹤天體，不過視場中其它天體會相對於目標天體旋轉，除非加上抵消視場旋轉的機構，否則不適合用於長時間曝光的天文攝影。赤道儀：赤道儀最大特點在於其中一條轉軸(赤經軸)與地球自轉軸平行，當赤道儀令望遠鏡沿此軸以一恆星日一周的速度自東向西轉動時，便可抵銷地球自轉的影響，令目標天體的影像固定於視場內，以方便觀測及拍攝。由於赤經軸在使用前一定要對準北天極(以北極星為指標)，所以赤經軸亦稱為極軸。由於以赤道儀追蹤恆星，望遠鏡亦跟著星空繞目標天體轉動，視場與視場內的天體不會有相對運動(包括轉動)，而利用經緯儀追蹤時，只有單純把目標天體固定，視場中其他恆星會以目標星旋轉，對拍攝造成影響；這也是赤道儀不能被經緯儀取代的一個重要功能。四、選擇天文望遠鏡的考量聚光能力(light gathering power)與望遠鏡的口徑的平方成正比，也就是望遠鏡的口徑愈大， 望遠鏡的聚光能力愈強。 例：人眼瞳孔的直徑約為0.8 cm，一台24cm口徑的望 遠鏡為人眼聚光能力的900倍。解析能力(resolving power)可解析角度 與望遠鏡的口徑的成反比，也就是望遠鏡的口徑愈大，可解析角度愈小，解析能力愈強。可解析角度(resolution angle, 秒角)：= 1.22/D。 放大能力(magnification)：MM = Fo/Fe放大率為物鏡焦長與目鏡焦長比。但對天文遠鏡而言，進入鏡筒的資訊(光)為定值，放大影像，徒然將資訊分散在較大的範圍，常無實值的助益，故不是購置天文望遠鏡的主要考量。以更換不同焦長的目鏡，來改變影像的放大率。附註：買望遠鏡的要訣是口徑愈大愈好。五、望遠鏡的限制光害由人類文明所造成的。大氣消光星光與大氣中的氣體分子散射，造成星光亮度的減少。 大氣層吸收各種波長的電磁波，使之變暗。在地面上可觀測的波長範 圍只有可見光與部分的無線電波段。視像度大氣擾動造成星光閃爍的程度。像差望遠鏡本身所受的限制：(1)色像差(2)球面像差(3)彗形像差(4)十字像差。六、望遠鏡的保養望遠鏡需置於乾燥的環境下，避免主鏡長霉，並避免用手觸摸； 萬一主鏡長霉，最好是送代理商維修。目鏡需置於乾燥箱中，