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《人民的名义》,孙区长的望远镜如何能“胸怀宇宙”?

作为一名天文爱好者,昨天被热播剧《人民的名义》刷了个屏,因为第22集中对剧中人物孙连城有这样一段描述(以下截图不涉及重大剧透,应该可以放心观看)。

剧中孙区长的这套爱好天文的装备,在真正的天文爱好者看来,还真是有些“简陋”了。我当时就吐了句槽:

后来补看了内容,发现之前说他没有寻星镜是不对的。其实是有的,只是那张截屏中刚好被镜筒挡住。就是这么个东西:

不过,加上这个寻星镜也涨不了多少价值。

正好借这个机会,简单讲讲天文望远镜的结构,主要有两个问题:

  1. 天文望远镜的寻星镜、赤道仪,这些听起来好复杂的东东,都是干什么用的?

  2. 配齐了这些装备就能很开心地观测天文了吗?

寻星镜和赤道仪干啥用?

要讲清楚这个问题,得先搞明白望远镜是干嘛用的。是望远用的吗?越好的望远镜看得越远?——不是这样的哦!

比如月球,距离地球38万千米;太阳距离地球1.5亿千米;夜空里最亮的恒星天狼星,距离地球81万亿千米(8.6光年)——这些我们都可以用肉眼直接看见,不需要望远镜。

望远镜的主要作用之一,在于能看清远方物体的细节。讲得稍微专业一点,就是放大远处物体的张角。

不是这个张角……

所谓张角,可以理解为,为了看清远处物体的两端,视线所需要张开的角度(也称为视角):

远处物体射来的光,经过望远镜之后,张角被放大,人或设备就能看清物体的细节了。

​比如像这样:)

日本Orion望远镜的创意搞笑海报

如果张角太小,望远镜无法把它放大,就会糊成一团,看不清细节。所以,望远镜所能分辨的最小张角,是评估望远镜的重要指标之一。望远镜的口径越大,能分辨的张角就越小。

去年中国搞了个大新闻,在贵州落成启用了一台500米口径球面射电望远镜,简称FAST,号称世界最大单口径射电望远镜。做得这么大,分辨率那就别提有多高了!(当然,这是相对于其他射电望远镜而言的——由于观测波段不同,射电望远镜的分辨率远远达不到相同口径光学望远镜的水平。)

当年仍在建设之中的FAST。图片源自网络。

除了FAST这样的“单口径”望远镜,把多台望远镜联合起来,也可以虚拟出一台超大口径的望远镜。

清明节的时候有这样一条消息:科学家把分布于全球不同地区的8台射电望远镜阵列联合起来,要给银河系中心的黑洞拍张照。

电影《星际穿越》中的超级黑洞“卡冈图雅”。

​这些望远镜的分布跨越了地球直径的两端,通过干涉技术可以搞出口径相当于一万千米的虚拟望远镜,可以用它观测到2.6万光年以外黑洞的微小张角。这个干涉技术是拿过炸药奖的,真是霸气十足。

如果在月球上也架一口锅,联合起来是不是就能搞出口径达到38万千米的望远镜了呢?

聊的有点远了,把话题拽回来。望远镜的作用是把小的张角放大,它本身也就看不了很大的区域。

肉眼看到的天区范围是这样的。图片来源:Stellarium模拟

望远镜看到的范围,就只有这么一点。图片来源:Stellarium模拟

观测范围这么小,要找到一个想看的目标,该怎么操控望远镜瞄准它呢?这就得用到寻星镜了。寻星镜也是个望远镜,不过它的分辨率低一些,所看到的区域范围可以大一些,便于找到目标。

使用前,让主镜瞄准一个目标,使之置于视野中心,然后调整寻星镜的指向,使这个物体也位于寻星镜视野中心的十字叉上。

​这样调试好之后,再用寻星镜瞄准某个目标,调整到视野中心时,观测目标就会出现在主镜的视野中心了。

使用的时候就像孙连城这样,先通过寻星镜寻找目标。

不过,孙连城随手拧松了寻星镜的做法,容易造成寻星镜找到的目标不在主镜里,使用时要注意规避。

正因为望远镜只能观测很小的区域,所以当需要观测大天区面积的时候,就不适合使用望远镜了。比如:

  • 看银河全貌,这种跨越整个天宇的目标显然直接用眼睛看;

  • 看星座,几千年前的古人就是用肉眼划分出星座体系的;

  • 看流星,它会呲溜一下快速地从这个星座划到另一个星座,用望远镜根本来不及操作瞄准;

  • 还有观测黄道光、ISS国际空间站过境、铱星闪光等,都适合肉眼观测。

以上,寻星镜就讲完了,接下来是赤道仪。

地球在不停自转,于是星星们看起来就会呈现东升西落的运动模式。

我们肉眼的观看范围很大,星星的运动短时间内不会有什么显著变化。但是刚才说了,望远镜的视野范围小,星星稍微运动一点儿就会跑出视场看不着了。怎么办?这时候就该用赤道仪了。

赤道仪用一根轴对准北极点,做到和地球自转轴平行。观测时,地球转动多少角度,只要调整旋钮让赤道仪返回多少角度,就又回到了原来的指向,非常方便。

红圈部分为赤道仪,使用时要将极轴调整到与地球自转同轴。

高级一点的话,也可以用电动赤道仪,时时与地球自转保持等速反向旋转,能够对目标进行持续跟踪。

有的赤道仪还带有自动寻星功能,使用时选好要看哪颗星,就可以自己转动,将望远镜对准目标并保持跟踪,这就更方便了。

这些装备就能让人开心地观测天文吗?

其实,对于刚入门的天文爱好者来说,望远镜有可能达不到原先的期望。请看知名科普公号 Easynight 绘制的介绍:

是不是有点懵?

前面提到,望远镜的口径能提高分辨率,其实口径还有另一个重要作用,就是增加集光能力。

人眼在黑暗环境中,瞳孔一般能扩张到 7 毫米,它接收光线的面积就是直径 7 毫米的圆。

现在,如果用口径 70 毫米的望远镜做观测,相当于把100倍于瞳孔面积的光集中起来送进眼睛,看星星就会更亮,也能看到原来很暗而看不到的星星。当然,一定要注意绝对不能用望远镜直接观测太阳,否则真的会发生连氪金狗眼都被烧瞎的杯具。

但即便如此,很多天体的光亮实在是太暗了。除了大口径望远镜,还得用赤道仪架着相机长时间跟踪曝光,把所能收集到的光线一点一滴集合起来,并进行后期加工处理等,才能呈现出来。

所以业余爱好者到底用望远镜能看啥?还是来看EN菌的手绘:

上面这幅漫画中的最后3张图片用到了16英寸口径的望远镜,集光能力是眼睛瞳孔的3000多倍。用孙连城手边这台只有60毫米口径的望远镜,肯定是没戏的。(剧中他只用来看月偏食,那倒是足够用了……)

我前面吐槽剧组找的望远镜很low,是因为这台望远镜的支架根本不是什么赤道仪,镜筒应该也好不到哪里去。后来有朋友考证,整套望远镜的某宝定价才¥180,我之前估计的300大洋还真是高看了它。孙区长贪污不贪污另说,但剧组看来是真没钱……

质量差的玩具型望远镜不推荐购买,因为看物体有各种相差,且操作繁琐,不利于观测。但是这不怪60mm口径的问题,同口径下也有牛逼的望远镜,加个ED玻璃、用上个什么复消色差系统之类的,价格也能上千,甚至上万都有可能。

其实,初学者并不一定需要望远镜才能进行天文观测。前面提了很多肉眼就可以观测的目标,再加上对天文理论的学习,搞清楚自己想观测的目标是什么、需要怎样的装备,再入手也不迟。(编辑:Steed

感谢EN菌(公众号easynightcomic)授权使用他们的天文手绘漫画,本文授权转载自作者马褂的个人公众号:myAstro,欢迎关注。

The End

发布于2017-04-12, 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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马褂

力争成为天文老司机的中级厨师

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