从浑仪到海尔望远镜

《天文望远镜史话1：从浑仪到海尔望远镜——经典天文望远镜》是丛书“天文望远镜史话”中的首本，详细介绍经典的天文光学望远镜的全部发展过程。从古代天文仪器到光学天文望远镜的诞生，从折射光学望远镜到反射光学望远镜的发展，从口径几厘米的光学望远镜一直到发展到直径5米的海尔经典光学望远镜。在这个发展过程中，经历了好几个不同的历史阶段。第一阶段，长镜筒的折射光学望远镜独领风骚；第二阶段，结构紧凑、没有色差的反射光学天文望远镜成为光学望远镜的主角；第三阶段，消色差透镜的发明使折射光学望远镜重新获得新生；第四阶段，折射光学天文望远镜到达了尺寸的极限；第五阶段，经典反射光学望远镜也到达了尺寸的高峰。通过对这《天文望远镜史话1：从浑仪到海尔望远镜——经典天文望远镜》的阅读可以了解古代天文仪器的种类、光学望远镜的色差和像差、长镜筒望远镜的演变过程、消色差透镜的原理和设计、折射光学望远镜的极限、不同镜面材料的反射光学天文望远镜的发展以及经典反射光学望远镜的极限。

程景全，著名天文望远镜专家。1984年获英国威尔士大学结构工程博士学位，多年从事天文仪器研制工作，擅长大望远镜的结构分析与设计。先后就职和访问过中国科学院南京天文光学研究所、中国科学院紫金山天文台、英国格林尼治天文台、爱丁堡天文台、欧洲南方天文台等。现为美国国立射电天文台研究员。曾经担任ALMA telescope（atacama large millimeter array telescope）天线部分科学家，参加和主持英国4.2米光学望远镜，英国3.8米红外望远镜，15米英国一荷兰毫米波望远镜，中国1.05米光学望远镜的设计调整和安装工作，担任13.7米毫米波望远镜工程副总指挥并荣获国家科技进步二等奖。曾任中国科学院第一届天文委员会委员，中国天文学会理事。独立撰写中英文专著《天文望远镜原理和设计》。

本丛书是一套全面介绍天文望远镜发展历史的科普读物。天文望远镜是人类探索宇宙中各种微弱信号的专用仪器，现代天文望远镜种类众多、发展迅速，从早的经典光学天文望远镜到射电望远镜只经历了不到一个世纪。本丛书以时间为主线，系统介绍各类天文望远镜的发展轨迹、设计原理和技术及相关前沿热点，使读者获得有关天文望远镜的全方位的信息。

身处21世纪，借助于各种天文望远镜，人类的天文知识已经十分丰富。航事业的发展使人类在月亮这个最邻近的天体上留下了自己的足迹。人类制造的航器也造访过太阳系中一些十分重要的行星和小行星。毫不夸张地说，人类对于宇的认知几乎全部来自天文望远镜的观测和分析。
　　天文望远镜是人类制造的用于探测宇宙中各种微弱信号的一种专用仪器。它的形式多种多样，技术繁杂，灵敏度极高。天文望远镜延伸和扩展了人类的视觉使你可以看到遥远和微弱的天体，甚至是无法被“看见”的物理现象和特殊物质
　　经过长时期的发展，现代天文望远镜已经从光学、射电，扩展到包含X射线伽马射线的整个电磁波频段，以及引力波、宇宙线和暗物质等特殊探测手段，组各种各样形形色色的庞大望远镜家族。丛书“天文望远镜史话”将专门介绍各种文望远镜的相关知识、发展过程、最新技术以及它们之间的联系和差别，使读者得有关天文望远镜的全方位的背景和知识。
　　天文学研究的目标是整个宇宙。汉字“宇”表示上下四方，“宙”表示古往来，“宇宙”便是所有空间和时间。在古代，人类用肉眼直接观察天体，在黑暗环境中，人眼可以看到天空中数以千计的恒星。
　　文化遗址中发现了早在8000年以前的贾湖契刻符号，这也是世界上最早发明的一种真正的文字符号。从那时起，古代中国人就开始在一些陶器上记录重要的天文现象。
　　公元前4世纪，我国史书中就有了“立圆为浑”的记载。这里的“浑”就是世界上最早的恒星测量仪器——浑仪。后来西方也发展了非常相似的浑仪，但他们沿用的是古巴比伦的黄道坐标系，所记录的恒星位置并不准确。直到公元13世纪之后，第谷才开始在赤道坐标系上标注正确的恒星位置。
　　公元前600年，古代中国人已经有了太阳黑子的记录。这比西方的伽利略提早了约2000年。在春秋战国时期，出现了著名的天文学家石申夫和甘德，以及非常重要的8卷本天文专著《天文星占》，其中列出了几百个重要恒星的位置，这比西方有名的伊巴谷星表要早约300年。古代中国人将整个圆周按照一年中的天数划分为365又1/4度，可见他们对太阳视运动的观测已经相当精确，这一数字也非常接近现代所用的一个圆周360度的系统。
　　郭守敬是世界历史上十分重要的天文学家、数学家、水利专家和仪器制造专家。他设计并建造了登封观星台。他还精确测量出回归年的长度为365.2425日。这个数字和现在公历年的长度相同，与实际的回归年仅仅相差26时秒，领先于西方天文学家整整300年。同样，他在简仪制造上的成就也比西方领先了300多年。
　　光学望远镜是人类眼睛的延伸。天文光学望远镜的发展已经有400多年的历史。利用光学天文望远镜，人们看见了许多原来看不到的恒星，发现了双星和变星。天文学家也发现了光的频谱，恒星的光谱和它的物质成分及温度有着密切的联系。
　　麦克斯韦的电磁波理论使人们认识到可见光仅仅是电磁波的一部分。电磁波的其他波段分别是射电（即无线电）、红外线、紫外线、X射线和伽马射线。为了探测在这些频段上的电磁波辐射，从20世纪30年代以来，天文学家又分别发展了射电望远镜、红外望远镜、紫外望远镜、X射线望远镜和伽马射线望远镜。这些天文望远镜是对人类眼睛光谱分辨能力的扩展。
　　20世纪中期，物理学家和天文学家又分别发展了引力波、宇宙线和暗物质望远镜。这些新的信息载体不再属于电磁波的范畴，但它们同样包含非常丰富的宇宙信息。随着对这些新信息载体的认识不断深入，天文学家正在发展灵敏度非常高的引力波望远镜、规模宏大的宇宙线望远镜和深入地下几千米的暗物质望远镜。这些特殊的天文望远镜是对人类观测能力新的补充。
　　天文望远镜是人类高新技术的集大成之作，天文望远镜的发展也极大地促进了人类高新技术的发展。例如，现代照相机的普及得益于天文望远镜中将光学影像转化为电信号的CCD（电荷耦合器件），手机的定位功能也直接来源于射电天文干涉仪的相位测量方法，而民航飞机的安检设备则是基于X射线成像望远镜的技术等等。
　　本套丛书为读者逐一介绍了世界上各式各样天文望远镜的发展历史和技术特点。天文望远镜从分布位置上分为地面、地下、水下、气球、火箭和空间等多种望远镜：从形式上包括独立望远镜、望远镜阵列和干涉仪；从观测目标上包括太阳、近地天体、天体测量和大视场等多种望远镜。如果用天文学的语言，可以说我们已经进入了一个多信使的时代。
　　期待聪明的你，能够用超越前辈的聪明才智，去创造“下一代”天文望远镜。

01 天文望远镜总介
02 人类早期天文学
03 最早的天文仪器——浑仪
04 目视天文仪器的发展
05 天文钟的发展和应用
06 中国古天文仪器的遭遇
07 光学天文望远镜的诞生
08 开普勒望远镜的诞生
09 长镜筒折射望远镜时代
10 牛顿反射光学望远镜
11 消色差透镜的诞生
12 从哈德利到赫歇尔
13 罗斯城堡望远镜
14 拉塞尔和赤道式望远镜支撑
15 刀口检验和海王星的发现
16 折射光学望远镜的新生
17 天体光谱的发现和光谱分型
18 照相术诞生和多普勒效应
19 美国光学望远镜的发展
20 世界级折射光学望远镜
21 罗威尔天文台和冥王星的发现
22 玻璃镜面反射光学望远镜
23 胡克光学天文望远镜
24 施密特望远镜的发明
25 海尔5米天文望远镜
后记