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6: 天文仪器

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    如果你在远离城市灯光的时候仰望天空，那里似乎有大量的星星。 实际上，肉眼（来自我们星球的两个半球）只能看到大约9000颗恒星。 大多数恒星发出的光非常微弱，以至于当它到达地球时，人眼无法检测到它。 我们怎样才能了解宇宙中绝大多数我们肉眼根本看不见的物体？

    在本章中，我们描述了天文学家用来将视野扩展到太空的工具。 正如《辐射与光谱》一章中所讨论的那样，我们从研究电磁辐射中学到了几乎所有关于宇宙的知识。 在二十世纪，我们对太空的探索使探测从伽玛射线到无线电波的所有波长的电磁辐射成为可能。 不同的波长携带不同类型的信息，任何给定物体的出现通常取决于进行观测的波长。

    • 6.1: 望远镜
      望远镜收集来自天文源的微弱光线并将其聚焦。 然后，光线被引导到探测器上，在那里进行永久记录。 望远镜的聚光功率由其孔径或开口的直径决定，也就是说，由其最大的或主透镜或反射镜的面积决定。 望远镜中的主要光学元件要么是凸透镜（在折射望远镜中），要么是使光线聚焦的凹镜（在反射镜中）。
    • 6.2: 今天的望远镜
      自1990年以来，制造和支持轻质反射镜的新技术促成了许多大型望远镜的建造。 天文观测站的地点必须经过精心选择，以获得晴朗的天气、黑暗的天空、低水蒸气和极佳的大气视野（低大气湍流）。 可见光或红外望远镜的分辨率会因地球大气中的湍流而降低。 自适应光学技术可以对这种湍流进行校正。
    • 6.3: 可见光探测器和仪器
      可见光探测器包括人眼、照相胶片和电荷耦合器件 (CCD)。 对红外辐射敏感的探测器必须冷却到非常低的温度，因为望远镜内和附近的所有东西都会发出红外波。 光谱仪将光分散到光谱中，进行记录以进行详细分析。
    • 6.4: 射电望远镜
      射电望远镜基本上是连接到接收器的无线电天线。 使用干涉仪可以显著提高分辨率，包括干涉仪阵列，如 27 元素 VLA 和 66 元素 ALMA。 通过扩展到超长基线干涉仪，射电天文学家可以实现精确到0.0001弧秒的分辨率。 雷达天文学涉及发射和接收。 目前运行的最大雷达望远镜是位于阿雷西博的305米筒形望远镜。
    • 6.5: 地球大气层以外的观测
      红外观测是使用飞机上和太空中的望远镜进行的，也可以从干燥的山峰上的地面设施进行的。 紫外线、X 射线和伽玛射线观测必须从大气层上方进行。 已经飞行了轨道观测站，以便在这些频谱波段进行观测。 太空中最大的孔径望远镜是哈勃太空望远镜，最重要的红外望远镜是斯皮策。
    • 6.6: 大型望远镜的未来
      新的甚至更大的望远镜正在绘制中。 詹姆斯·韦伯太空望远镜是哈勃望远镜的6米后继望远镜，目前计划于2018年发射。 伽玛射线天文学家正计划建造CTA来测量高能的伽玛射线。 天文学家正在建造LSST，以便以前所未有的视野和直径为24.5至39米的新一代可见光/红外望远镜进行观测。
    • 6.E：天文仪器（练习）

    缩略图：这位艺术家的印象是哈勃在地球上空，左右两边都能看到为其提供能量的矩形太阳能电池板。