海南大学《现代自然科学技术概论》考核作业课程代码：974105学分：2.0学分学年度：2010-2011学年度姓名：曹国宝性别：男学号：20080W0102学院和班级：材料与化工学院08级理科实验班天文望远镜的发展与自然科学的进步曹国宝(海南大学材料与化工学院海口市570228)摘要：本文通过对各种天文望远镜的发明及简介，使大家了解天文望远镜的发展简史.并阐述其在自然科学发展史上所作出的贡献。

指出各种天文望远镜的优点和不足之处，最后研究了其未来发展趋势并作出展望。

关键词：自然科学天文望远镜光学望远镜射电望远镜空间望远镜Astronomical Telescopes’ Progress And NaturalScience’s Devel opementCao Guobao(Hai Nan University material and chemical college Hai Kou 570228) Abstracts: This article offer a brief introduction for various astronomical telescopes in different epoch and thus give a impression of the telescope’s history. Then point out how can the telescope pay a contribution for our science. Moreover, illustrate different kinds of astronomical telescope’s strength and short backs. At last , how astronomical telescope will develop in the future is given.Keywords: natural science optical telescope astronomical optics telescope radio telescope space telescope一．引言1609年, 意大利物理和天文学家伽俐略首次使用望远镜观测到了人眼看不到的宇宙中的一些天体, 开创了天文学研究的新纪元. 随着自然科学技术的不断进步, 到牛顿时代, 人们可以研制出更大更复杂的望远镜, 使天文学研究进入了一个繁荣时期, 发现了很多微弱的恒星并计算出恒星之间的距离. 19世纪后, 人们利用光谱仪收集天体发出的光谱, 得出了有关天体运动和化学成分的信息. 进入20世纪后, 人们研制出越来越大、性能越来越好的望远镜, 可观测到更远距离的天体.在地面上使用光学望远镜观测时, 天体发出的光经过大气层, 会受到大气扰动的影响. 为了减小这一影响, 发展了自适应光学[1]。

与此同时人类对宇宙的探测不但从平地转移到高山地带, 同还借助气球、飞机、火箭和卫星将天文望远镜带到大气层的上部和大气层以外。

应该说人类探索宇宙奥秘和自然科学发展的过程就是天文望远镜不断发展完善的过程, 这个过程没有结点, 因此人类的技术进步也就没有终极。

天文望远镜的发展始终和技术的发展和进步密切的联系着。

天文望远镜的技术一直代表着当时的自然科学技术发展的最高水平。

本文将通过对天文望远镜的分类的介绍,使大家了解各种天文望远镜的发展历史, 现状和发展趋势。

并通过对国内外各个著名天文望远镜的简单介绍来说明天文望远镜的各种先进技术以及发展焦点。

通过本文的总结,使大家能对天文望远镜的过去和现状有更清晰的认识,能为大家了解和研究天文望远镜有所帮助, 为其它科学的技术发展提供借鉴。

二．天文望远镜的分类一般来说, 光学望远镜、射电望远镜、空间望远镜被称为天文望远镜的三个里程碑。

所有的天文望远镜均可以看作为微弱电磁辐射的收集器[1]。

由于地球大气有选择地吸收天体辐射, 只透过某些波段的天体辐射而使其到达地面, 因此, 地面观测到的只是大气“窗口”波段范围内的天体辐射, 若要观测天体在其他波段的辐射,则需到高空和太空进行。

为了观察电磁波所有频段的天文信息,人类必须在地球上的不同高度来进行观察。

因此, 由于工作范围以及空间位置的不同, 天文望远镜分为地面望远镜和空间望远镜。

由于工作频段的不同,天文望远镜分为光学望远镜、红外望远镜、紫外望远镜、射电望远镜、x 射线和, 伽马射线望远镜等[2]。

三．光学望远镜无疑，早期天文望远镜的发展主要是涉及光学望远镜的发展。

而光学望远镜又主要分为反射式和折射式望远镜[3]。

（一）.反射式望远镜1608年，荷兰眼镜商人汉斯·里帕席为海军制造出世界上第一架望远镜，帮助政府击退来犯的西班牙侵略者。

次年，也就是1609年，近代自然科学的开创者伽利略制造了一架6倍望远镜。

接着，他又将自制的20倍望远镜的物镜对准夜空。

就这样，伽利略成为天文望远镜的发明者，他也从自己制作的望远镜观察了月球陨石坑，木星的卫星以及成千上万其他星体，动摇了当时错误的“地心说”和“日心说”，因此1609年也成为近代天文学的起点。

伽利略把望远镜指向月球，看见月球上坑坑洼洼，表面布满了环形山。

就在地球近旁，便有一个与之相仿的世界，这无疑降低了地球在宇宙中的特殊地位。

他又看见太阳上不时出现的黑斑——太阳黑子，日复一日地从太阳东边缘移向西边缘。

这就明白地告诉人们，巨大的太阳在不停地自转着，那么，远比太阳小得多的地球也在自转还有什么可大惊小怪的呢？伽利略从望远镜里看到，银河原来是由密密麻麻的大片恒星聚集在一起形成的，而且他还看见了前人从未见过的大量比6等星更暗的星星，这就雄辩地说明了古希腊天文学家并不通晓有关宇宙的全部知识，所以不应盲目接受古希腊人的地心宇宙体系。

看来，宇宙远比任何前人可能想到的更加浩瀚和复杂。

接着，伽利略又把他的望远镜指向行星。

1610年1月，他从望远镜中看到木星附近有4个光点，夜复一夜，它们的位置在木星两侧来回移动，但总是大致处在一条直线上，并且始终离木星不远。

伽利略断定，这些小亮点都在稳定地环绕木星转动，犹如月球绕着地球转动一般。

不久，开普勒听到这一消息，就把这些新天体称为“卫星”，英语中称为satellite，此词源于拉丁语，原指那些趋炎附势以求宠幸之徒。

也许，开普勒觉得它们老是围在大神朱匹特——木星身旁，活像一些攀附权贵的小人。

如今，这4个天体依然统称为“伽利略卫星”。

伽利略卫星是人类在太阳系中发现的第一批新天体。

古希腊人关于一切天体都环绕地球转动的想法显然是错了。

保守分子们硬说这是透镜的瑕疵造成的假象。

但是，不久就有一位名叫西蒙?马里乌斯的德国天文学家宣布，他也通过望远镜看见了这些卫星。

马里乌斯沿袭用神话人物命名天体的古老传统，按离木星由近到远的次序，依次将这4颗卫星命名为伊俄(Io)、欧罗巴(Europa)、加尼米德(Ganymede)和卡利斯托(Callisto)。

他们都是希腊神话中的人物，深受大神宙斯宠爱。

如今在汉语中，它们依次称为木卫一、木卫二、木卫三和木卫四。

伽利略的望远镜以光线的折射为基础，称为“折射望远镜”。

利用光线的反射现象制成的，则称为“反射望远镜”。

人们发现，通过折射望远镜观测天体时，星像周围会出现一种彩色的环，它使观测目标变得模糊了。

这种现象叫做色差，伽利略不明白它的起因，当时也无法消除它。

直到1757年，杜隆通过研究玻璃和水的折射和色散，建立了消色差透镜的理论基础，并用冕牌玻璃和火石玻璃制造了消色差透镜。

从此，消色差折射望远镜完全取代了长镜身望远镜。

但是，由于技术方面的限制，很难铸造较大的火石玻璃，在消色差望远镜的初期，最多只能磨制出10厘米的透镜。

威廉.歇尔于1773年用买来的透镜造出了自己的第一架折射望远镜，焦距1.2米、可放大40倍。

接着，他又造了一架9米多长的折射望远镜，并且租了一架反射望远镜来进行对比，结果对后者极为满意。

从此，他就潜心于制造反射望远镜了。

到1776年，威廉已经制造出焦距3米和6米的反射望远镜。

有了精良的武器，他便从1779年开始“巡天”观测。

他特别关注近距双星，即天空中看起来靠得特别近的两颗星。

两年后他编出第一份双星表，共列有269对双星。

1781年3月13日，威廉在人类历史上破天荒地发现了一颗比土星更遥远的新行星——天王星。

乔治三世为自己的汉诺威同乡取得如此辉煌的成就满心欢喜，便宽恕了赫歇尔早年擅离军队的过错，并任命其为御用天文学家，从此威廉就不再靠音乐谋生而专致于天文研究了。

1782年下半年，威廉应国王邀请，移居位于伦敦西面、温莎东侧的白金汉郡达切特。

4年后，他编制出第二份双星表，其中包含434对新的双星。

他努力研究恒星的空间分布，成了研究银河系结构的先驱。

他于1784年向皇家学会宣读了论文《从一些观测来研究天体的结构》，首次提出银河系形状似盘，银河就是盘平面的标志。

在广阔无垠的恒星世界中，太阳系只是微不足道的沧海一粟。

早先，哥白尼将地球逐出了“宇宙的中心”；如今，赫歇尔又将太阳逐出了这一特殊地位。

1786年，他发表了《一千个新星云和星团表》，除了梅西叶和其他人已列出的以外，还收录了他本人的全部新发现。

在所有这些繁重的工作中，威廉都得到了卡罗琳的全力帮助。

移居达切特后，卡罗琳便完全从事天文工作了。

威廉亲自教她观测，并给她一具小望远镜去搜索彗星。

在反射式望远镜发明后的近200年中，反射材料一直是其发展的障碍：铸镜用的青铜易于腐蚀，不得不定期抛光，需要耗费大量财力和时间，而耐腐蚀性好的金属，比青铜密度高且十分昂贵。

1856年德国化学家尤斯图斯·冯·利比希研究出一种方法，能在玻璃上涂一薄层银，经轻轻的抛光后，可以高效率地反射光。

这样，就使得制造更好、更大的反射式望远镜成为可能。

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。

二十世纪二、三十年代，胡克望远镜的成功激发了天文学家建造更大反射式望远镜的热情。

1948年，美国建造了口径为508厘米望远镜，为了纪念卓越的望远镜制造大师海尔，将它命名为海尔望远镜。

从设计到制造完成海尔望远镜经历了二十多年，尽管它比胡克望远镜看得更远，分辨能力更强，但它并没有使人类对宇宙的有更新的认识。

正如阿西摩夫所说："海尔望远镜（1948年）就象半个世纪以前的叶凯士望远镜（1897年）一样，似乎预兆着一种特定类型的望远镜已经快发展到它的尽头了"。

在1976 年前苏联建造了一架600厘米的望远镜，但它发挥的作用还不如海尔望远镜，这也印证了阿西摩夫所说的话。