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《科学画报》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

由中国科学社于1933年8月创刊,距今已有80年的历史。《科学画报》在80年的办刊历程中,形成了通俗生动、图文并茂地介绍最新科技知识,形式多样地普及科学技术的特点,对提高广大群众的科学水平,启发青年爱好科学、投身科学事业起了很大的作用,当今的不少著名学者、教授、科学家,青少年时代都曾受到它的熏陶和启发。

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观天“驯”光记

2021-06-02 13:29:00

  观天是件小事,小到只要45°仰望天空。

  观天也是件大事,大到我们建设了各种各样的望远镜,只为把宇宙看得更清楚。

  我们用望远镜来接收并分析宇宙中的光。光,是我们认识宇宙的重要密码,被巧妙地解读之后,它能告诉我们很多信息,近则有关月球、太阳、太阳系内的天体,远至有关百亿光年外的星系、黑洞等。

  宇宙中的光

  光既是一种波——电磁波,也是一种粒子。

  根据波长,我们将光分成许多类别。肉眼所能看见的光称作可见光,可见光中波长越短,颜色越蓝;波长越长,颜色越红。比可见光波长更长的是红外线,再长的依次是微波和射电波。比可见光波长更短的是紫外线,再短的是X射线和伽马射线。

  平日里,我们对可见光的这些邻居并不陌生。我们的身体每时每刻都发射出红外线,体温越高,辐射出的红外线波长越短;微波炉应用的便是微波;收音机和电视机的信号是射电波;平常说注意防晒,防的主要便是紫外线,验钞机使用的也是紫外线;医院里做的X射线照片检查便是应用了X射线。

  宇宙中每时每刻都在发射这些电磁波,它们就像宇宙的密码,一旦解开,就能洞察宇宙的奥秘。

  不过,这些波段的光都能到达地面吗?紫外线、高能的X射线和伽马射线会对我们的身体产生很大的伤害,它们也会抵达地面吗?

  地球大气层吸收掉了大部分高能辐射,真正抵达地面的光其实并不多。全部波段都能透过大气层到达地面的只有可见光和射电波,部分紫外线、部分近红外线也能到达地面,而大部分紫外线、X射线和伽马射线都被屏蔽在平流层之外。

宇宙

  最初的“驯”光者

  要想看到宇宙中的光,解读其中的信息,我们需要用望远镜作眼睛,来接收并分析宇宙中的光。望远镜,是名副其实的“驯”光者。

  世界上第一架望远镜的发明者是伽利略,他也是利用望远镜观察天体取得大量成果的第一人。他发现月球表面是崎岖不平的,并绘制了第一幅月面图。他还发现了太阳黑子,并且根据黑子在日面上的自转周期,得出太阳的自转周期为28天。

  伽利略发明的望远镜是光学望远镜,只能观察可见光。后来,借助更先进的、适用于更多波段的望远镜,天文学家得到了更丰富的信息,绘制出更清晰的图像。

  上天入地,多波段观测

  可见光仅仅是光的一小部分,但那曾经就是我们以为的全部。除了可见光,还有一大片广阔的光世界等着去探索。地球大气层的保护使我们在地面上仅能接收到可见光和射电波,还有一小部分紫外线和红外线。

  要想探测射电波,天文学家可以在地面上建设射电望远镜。要探测红外线,可以在地面上接收一部分波段近红外线,还可以借助飞机携带的探测器去接收红外线,更主流的做法是利用飞出大气层的望远镜去探测红外线。要探测高能辐射(伽马射线、X射线、紫外线等),设备也得是飞出大气层的空间望远镜。

  1986年,上海天文台建设了中国第一架射电望远镜,口径为25米。2012年10月,亚洲最大的全方位可转动射电望远镜——天马望远镜在上海天文台正式落成。在贵州,座落着世界最大的单口径射电望远镜,即500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,简称FAST)。这些望远镜既可以独立使用,也可以与国际上其他射电望远镜组成网络,达到一架大望远镜的观测效果。目前,我国的上海65 米、北京50 米、昆明40 米、乌鲁木齐26 米、佘山25 米等5架射电望远镜组成了一个望远镜网络,分辨率相当于口径为3 000多千米的巨大望远镜,数据处理中心设在上海天文台。

  2017年6月,中国第一台空间天文卫星——“慧眼”硬X射线调制望远镜发射升空,开展科学观测。我们相信在未来,中国会在多波段天文学观测领域取得更多的新进展。

望远镜

  茫茫宇宙中,我们在哪里

  以望远镜为眼,人类不断探索着我们身处的世界,也探索着自己在宇宙中的位置,从哪来,又将往哪去。

  地球的赤道周长约为4万千米;地球上有广袤的森林,浩瀚的大海,也有不计其数的生命。地球,看上去是个很大的星球。可是,在地球所处的太阳系,一共有8颗行星,而地球论个头仅仅排到第五。那么,太阳系就很大吗?太阳系只是银河系边缘的一个小恒星系,而银河系在茫茫宇宙中,也只是微不足道的一个渺小星系。

  宇宙,不仅意味着广阔的空间,也意味着无穷的时间。如果把从宇宙大爆炸到现在的时间看作一年,那么直到5月,银河系才形成;直到9月,太阳系才形成;直到12月31日,人类才在世界上出现。

  茫茫宇宙,值得人类努力去探索,一项项天文发现和科学进展就是探索路途中的硕果。透过这些累累硕果,你会发现,处在宇宙尘埃上的我们,虽然渺小却也真是不平凡。

  文/左文文

本文来自《科学画报》

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