【天文臺都設(shè)在山上的原因】
世界各國天文臺大多都設(shè)在山上,人們主要用它來進行天文觀測和研究。
天文臺的主要工作是用天文望遠鏡觀測天體。天文臺設(shè)在山上,是為了離天體近一點嗎?不是的。
天體離我們都非常遙遠。離我們最近的天體——月亮,距離地球38萬多千米,一般的恒星離我們都在幾十萬億千米以外,地球上的高山一般只有幾千米高,縮短這么一小段距離,顯然是微不足道的。
星光要通過圍繞地球的大氣才能到達天文望遠鏡。大氣中的煙霧、塵埃以及水蒸氣的波動等因素,對天文觀測都有影響。大城市附近,夜晚城市燈光會照亮空氣中的微粒,使天空帶有亮光,妨礙天文學家觀測較暗的星星。遠離城市的地方,塵埃和煙霧較少,情況要好一些,但是這些影響還是比較大。
越高的地方,空氣越稀薄,煙霧、塵埃和水蒸汽越少,對天文觀測的影響就越小,所以天文臺多設(shè)在山上。
我國的天文臺也大多設(shè)在山上。如紫金山天文臺,它就設(shè)立在南京城外東北的紫金山上,海拔267米。北京天文臺設(shè)有5個觀測站,其中興隆觀測站海拔約940米,密云觀測站海拔約150米。上海天文臺在佘山的工作站,海拔也有98米。云南天文臺在昆明市的東郊,海拔為2020米。
【天文臺的建筑構(gòu)造】
在天文臺里,人們是通過天文望遠鏡來觀察太空,天文望遠鏡往往做得非常龐大,不能隨便移動。而天文望遠鏡觀測的目標,又分布在天空的各個方向。如果采用普通的屋頂,就很難使望遠鏡隨意指向任何方向上的目標。天文臺的屋頂多數(shù)造成圓球形,并且在圓頂和墻壁的接合部裝置了由計算機控制的機械旋轉(zhuǎn)系統(tǒng);半球上有一條寬寬的裂縫,從屋頂?shù)奶幰恢绷验_到屋的底方,但那不是裂縫,而是一個巨大的天窗,龐大的天文望遠鏡就通過這個天窗指向遼闊的太空。這樣,用天文望遠鏡進行觀測時,只要轉(zhuǎn)動圓形屋頂,把天窗轉(zhuǎn)到要觀測的方向,望遠鏡也隨之轉(zhuǎn)到同一方向,再上下調(diào)整天文望遠鏡的鏡頭,就可以使望遠鏡指向天空中的任何目標了。在不用時,只要把圓頂上的天窗關(guān)起來,就可以保護天文望遠鏡不受風雨的侵襲。
通常的科普介紹,往往傳遞了一種錯誤的信息,仿佛所有的天文臺屋頂都是做成了半球形,而且設(shè)計成球形的原因是前述的為了實現(xiàn)日常觀測中的調(diào)整觀測方向。這是不對的。不是所有的的天文臺屋頂都是半球形:對于射電望遠鏡,里面的雷達需要全半空間無死角的旋轉(zhuǎn),那當然需要給它做一個半球形的外罩,就像軍艦上的雷達天線罩一樣;而對于普通的光學望遠鏡,其設(shè)計成半球形的主要原因也不是因為觀測中的調(diào)向,因為,即使不設(shè)計成球形,只要具有旋轉(zhuǎn)功能,就可以實現(xiàn)不同方向的靈活調(diào)整,對于這類望遠鏡,天文臺的屋頂設(shè)計成半球形的主要原因,一是為了建筑結(jié)構(gòu)力學上的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,球形屋頂會更結(jié)實更穩(wěn)定,二是為了美觀[1]。
當然,對于不需要水平旋轉(zhuǎn)的望遠鏡,就更不必設(shè)計成半球形屋頂了。例如,有些天文觀測只要對準南北方向進行,利用地球自轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)換視角,無需本身轉(zhuǎn)動,這樣觀測室就可以造成長方形或方形的,在屋頂中央開一條長條形天窗,天文望遠鏡就可以進行工作了。
【天文臺的建造條件】
天文臺的主要工作是用天文望遠鏡觀測星星。中國的天文臺大多設(shè)在山上。如紫金山天文臺,它就設(shè)立在南京城外東北的紫金山上,海拔267米。北京天文臺設(shè)有5個觀測站,其中興隆觀測站海拔約940米,密云觀測站海拔約150米。上海天文臺在佘山的工作站,海拔也有98米。云南天文臺在昆明市的東郊,海拔為2020米。
天文臺設(shè)在山上,不是因為山上離星星近一點。星星離開地球都非常遙遠。一般恒星都在幾十萬億千米以外,離地球最近的天體月亮,距離地球也有38萬千米。地球上的高山一般只有幾千米,縮短這么一小短距離,顯然是微不足道的。
地球被一層大氣包圍著,星光要通過大氣才能到達天文望遠鏡。大氣層中的煙霧、塵埃以及水蒸氣的波動等,對天文觀測都是有影響。尤其在大城市附近,夜晚城市燈光照亮了空氣中的這些微粒,使天空帶有亮光,妨礙天文學家觀測較暗的星星。在遠離城市的地方,塵埃和煙霧較少,情況要好些,但是還不能避免這些影響。
越高的地方,空氣越稀薄,煙霧、塵埃和水蒸氣越少,影響就越少,所以天文臺大多設(shè)在山上。
世界上公認的三個天文臺臺址都是設(shè)在高山之巔,這就是夏威夷莫納凱亞山山頂,海拔4206米;智利安第斯山,海拔2500米山地;以及大西洋加那利群島,2426米高的山頂。