第十四章   天文望远镜

1、天文望远镜的基本性能参数：
物镜的口径（D）：望远镜的物镜口径一般是指有效口径，也就是通光直径，即望远镜的入射光瞳直径，是望远镜聚光本领的主要标志，而不是指镜头的玻璃的直径大小。
焦距（f）：望远镜光学系统往往有二个有限焦距的系统组成，其中第一个系统（物镜）的像方焦点与第二个系统（目镜）的物方焦点相重合。物镜焦距常用f表示，而目镜焦距用f’表示。物镜焦距f是天体摄影时底片比例尺的主要标志。对于同一天体，焦距越长，天体在焦平面上的影像尺寸就越大。30mm或更大焦距的目镜适合观察深空天体和彗星，而10mm左右的目镜适合太阳系内天体、双星等观测。
相对口径（A）与焦比（1/A）：望远镜有效口径D与焦距f之比，称为相对口径或相对孔径A，即A＝D/f。这是望远镜光力的标志，故有时也称A为光力。彗星、星云或星系等有视面天体的成像照度与相对口径的平方（A2）成正比；流星或人造卫星等所谓线性天体成像照度与相对口径A和有效口径D之积（D2/f）成正比。因此，作天体摄影时，要注意选择合适的A或焦比1/A（即f/D。照相机上称为光圈号数或系数）。
分辨角（它的倒数称分辨本领）：刚刚能被望远镜分辨开的天球上两发光点之间的角距，称为分辨角，以δ表示。理论上根据光的衍射原理可得：δ=1.22λ/D   式中λ为入射光波长。在取人眼敏感波长（λ＝5.55×10-4mm）时，δ用弧度表示，有  δ″=140″/D (D以mm为单位)
对于照相望远镜，δ取下式：δ″=(3100A+113)/D (D以mm为单位)
此为理论的分辨角，实际上因光学镜头的加工质量及观测条件的影响，很难达到此理想的数值。而对于照相观测，对于同一天体，物镜焦距越长在焦平面上天体影像就越大，此为比例尺，以每毫米对应天体上的张角α″来表示：α″=206265/f      例如对于KP200R的主镜筒，f＝2400mm，则比例尺α″＝206265/2400＝86″/mm
放大率（G）：对目视望远镜而言，物镜焦距为f，目镜焦距为f′，则放大率为G=f/f′  由式可知，只要变换目镜，对同一物镜就可以改变望远镜的放大倍数。由于受物镜分辨本领，大气视宁静度及望远镜出瞳直径不能过小等因素的影响，一台望远镜的放大倍数不是可以任意过大的配备的。根据观测目标及大气视宁静度的实际情况，放大率一般控制在物镜口径毫米数的1～2倍。 如果望远镜没有标明物镜焦距，可以实际测量一下。例如，量出太阳成像的直径，并根据太阳每米焦距成像直径为8.7mm计算即可。
视场角（ω）：能够被望远镜良好成像的天空区域，直接在观测者眼中所张的角度，称为视场或视场角。望远镜的视场往往在设计时已被确定。折射望远镜受像质的限制而约束了视场角，反射望远镜或折反射望远镜往往受副镜尺寸影响而约束了视场角。但对于天体摄影，视场还可能受接收器像素尺寸大小的约束。望远镜的视场与放大率成反比，放大率越大，视场越小。
极限星等或贯穿本领：在晴朗无月的夜间，用望远镜观察天顶附近的最暗星的星等，称为极限星等（mb），极限星等与望远镜的有效口径、相对口径、物镜的吸收系数、大气吸收系统和天空背景亮度等多种因素有关。不同作者给出的经验表达式，略有差异。较简单的估计式为mb=6.9+5lgD  式中D用cm为单位，对于照相观测，极限星等还跟露光时间及底片特性等有关。有一个常用的经验公式：mb=4+5lgD+2.15lgt   式中t为极限露光时间，不考虑底片的互易律失效，也没有考虑城市灯光的影响。
2、天文望远镜的类型：折射式望远镜、 反射式望远镜（牛顿望远镜、卡塞格林望远镜、格里高里望远镜、折轴望远镜）、折反射望远镜（施密特望远镜、马克苏托夫望远镜）。
3、望远镜之最与发展史：
世界上最大的折射天文望远镜位于美国叶凯士天文台，口径为102cm；世界上最大的反射天文望远镜位于美国夏威夷莫那克亚天文台，口径有10m；世界上最大的折反射天文望远镜位于德国陶登堡-史瓦西天文台，主镜口径2m、改正镜口径1.34m；中国的太阳多通道磁场望远镜位于北京天文台怀柔太阳观测站；中国目前最大的光学望远镜是2.16米。
1608年，荷兰眼镜商人李波尔赛偶然发现用两块镜片可以看清远处的景物，受此启发，他制造了人类历史第一架望远镜。1609年，伽利略制作了一架口径4.2厘米，长约1.2米的望远镜。他是用平凸透镜作为物镜，凹透镜作为目镜，这种光学系统称为伽利略式望远镜。伽利略用这架望远镜指向天空得到了一系列的重要发现，天文学从此进入了望远镜时代。1611年，德国天文学家开普勒用两片双凸透镜分别作为物镜和目镜，使放大倍数有了明显的提高，以后人们将这种光学系统称为开普勒式望远镜。1668年，牛顿制作了第一架反射式望远镜。1918年末，口径为254厘米的胡克望远镜投入使用，这是由海尔主持建造的。天文学家用这架望远镜第一次揭示了银河系的真实大小和我们在其中所处的位置，更为重要的是，哈勃的宇宙膨胀理论就是用胡克望远镜观测的结果。赫歇尔是制作反射式望远镜的大师，一生中制作的望远镜达数百架。他制作的望远镜是把物镜斜放在镜筒中，它使平行光经反射后汇聚于镜筒的一侧。