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TBBT第4季9集:凯克天文台(附视频)

(文/大卫·萨尔兹保)幸运的拉杰!他获得了世界第二大光学望远镜的使用权。这两台超级望远镜坐落在凯克天文台,直径均为10米。

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凯克望远镜是世界上第二大的光学望远镜。由加州大学和加利福尼亚大学运营,它们位于夏威夷莫纳克亚山顶,海拔13800英尺。

一台大型望远镜可以让你事半功倍。首先,更大的观测区域意味着可以捕获更多远距离物体的光。而捕获的光越多,昏暗的物体越容易观测。第二,观测更清晰的细节需要直径更大的透镜,这是无法避免的法则。这也是你在棒球比赛或剧场中使用双筒望远镜的主要原因。它可以获取足够的光。双筒望远镜2.5-5厘米的透镜比你0.6厘米的瞳孔靠谱的多,它能协助你看到更精细的细节。

那么世界上最好的哈勃空间望远镜性能如何呢?实际上凯克望远镜全方位超越了哈勃,但它却有一个致命的弱点——在地球上。地面上的望远镜必须穿透它与空间相隔的空气。当我们远距离或穿过大量水观察物体时,它们看起来似乎在不停移动,就像在水底一般。这种失真是由于空气的快速变化搅乱了你所观察的物体。哈勃长处是位于所有大气湍流之上。

然而凯克的天文学家接受了挑战。他们仍在监测点状的恒星,通过每千分之一秒形变一次的望远镜镜片来抵消大气湍流。他们称之为“自适应光学”。在合适的条件下,凯克望远镜得到的结果甚至好于哈勃空间望远镜。

最好的陆地望远镜都位于山顶,这是为了尽量处于大气层顶端,或是至少拥有稳定的大气环境。天文学家表示这样的位置“风景好”。凯克望远镜位于夏威夷莫纳克亚山的最高点,最高海拔达到4267.2米。所以拉杰是个幸运儿,他不仅能够使用世界上最大的光学望远镜,而且还能得闲观赏夏威夷风光,不是两全其美吗?

我还是劝他不要高兴得太早。地狱在等着他。只有专业操作员才能运转望远镜。如今的天文学家并不直接通过镜片观测宇宙,而是用数码相机记录图片。图片可以由互联网下载。所以等待拉杰的不过是充斥着电脑的小会议室——活生生的地狱。如果你立志成为一名天文学家,不要因此灰心,老师和学生们还是会去夏威夷和智利进行观测的。

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现代的天文物理学家不再通过眼睛来直接观察宇宙了,而是利用摄像机上的图片来进行分析。

今晚拉杰有激动人心的节目,他要观测一颗外恒星系的行星,它也被称为系外行星。天文学家的仪器敏感无比,足以找到绕其他恒星运转的行星。但是通常不能直接成像,因为恒星的明亮掩盖了行星的光辉。拉杰要寻找一颗从天苑四前经过的星星,谢耳朵的歌中提到过它。

我们可以把自己想象成在其他星系观测地球的外星人。因为地球的直径只有太阳的百分之一,所以我们很难从外星系中看到地球由反射生成的微弱光亮,它们都被太阳巨大的光辉掩盖了。但是,如果我们(外星人)在合适的位置,趁着地球会从行星和太阳之间穿过形成“凌日”的小范围日食,就可以观测到了。由于日食的范围由行星直径的平方决定,所以地球会遮挡万分之一的太阳光亮。从原则上说,一台足够灵敏的仪器可以观测到凌日。我们的星系邻居可以看到这个现象,虽然每次只持续数小时,但每年都可以观测。木星应该更容易观测,它可以遮挡太阳的百分之一,但外星人每十二年才有一次机会,因为这是木星的公转周期。

天文学家还有其他技术。正如恒星通过重力维持行星公转,行星对恒星也有作用力。这正是牛顿第三定律的观点。每个作用力(本例中是恒星对行星的拉力)都存在一个与之大小相等、方向相反的反作用力(本例中是行星对恒星的拉力)。唯一的不同是恒星的质量极大而且速率不变,所以它们受的反向力与行星受力相同。于是,恒星会随着行星公转周期做小的圆周运动。这就像你从桌子上跳下,不仅是地面对你有拉力,你也以同样大小的力把地面拉向自己。天文学家可以测量这种恒星小步舞。因为基于多普勒效应,朝向我们运动的恒星会发出稍蓝的辐射(蓝移),而远离我们的恒星辐射稍红(红移)。

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第一季中谢耳朵经典的多普勒服装。

想要寻找更多的系外行星吗?我们可以借助iPhone系外行星程序,它是免费的。它会在发现系外行星时发出鸣叫。至今,寻找大型的类木行星相对容易,它们的尺寸接近主星。但随着技术的发展,天文学家会找到更小的行星。目前,我们还没有发现大小和距离合适并能够生成水的类地行星。但它很快就会出现。开普勒卫星使用的技术与凯克相同,但它是空间望远镜,所以更加灵敏。因此,在近几年内发现类地行星并不是天方夜谭。

迄今为止,天文学家已经收藏了超过500颗系外行星。

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博主介绍: 大卫·萨尔兹保(David Saltzberg)是美国加州大学洛杉矶分校的物理、天文学教授。与此同时,他还担当着《生活大爆炸》的科学顾问。剧中Sheldon一伙所说的那些专业术语,全部出自此人之手。在他的博客里又进一步阐释了那些令人挠头的科学小知识。


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The End

发布于2011-05-22, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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