从地球到月球 精彩片段:
第二十四章 落基山的望远镜
去年十月二十日募捐结束之后,大炮俱乐部的主席曾经拨给剑侨天文台一笔款子,造一架巨大的光学仪器,这架仪器,无论是折射望远镜,还是反射望远镜,必须威力极大,才能看清月球表面上一个直径最多不过九英尺的物体。
在这两种望远镜之间,有一个极其重要的区别这儿应该说明一下。折射望远镜有一根长管子,上端有一面凸透镜,叫做物镜,下端也有一面透镜,叫做目镜,观测者:眼睛就是从这面透镜里观察物体的。从发光体发出来的光线,穿过第一面透镜,经过折射作用,在焦点上形成一个物像。
观察者从目镜里望着这个被这面透镜放大了的物像,正象用放大镜观察物体一一样。所以说,拆射望远镜的管子是一端被物镜堵住,另外一端被目镜堵住的。
相反的,反射望远镜的营子上端是敞开的。被观测的物体的光线自由地穿入管口,射在一面金属凹面镜、也就是说聚光镜上。光线从那儿反射到一面小镜子上,然后再通过目镜记物像放大。
因此:折射望远镜主要的是利用忻射作用,而反射望远镜则利用反创作用,所以前者叫做折射镜,后者叫做反射镜,制造这些光学仪器的全部困难都集中在物镜,也就是说,集中在凸透镜或者金属反光镜上。
但是,在大炮俱乐部进行它那伟大实验的时代,这些仪器已经非常精密,获得了良好的成绩,伽利略用他那只只能放大七涪的拆射望远镜观测天体的时代,已经成为遥远的过去。从十六世纪起,光学仪器日渐加粗,加长,加大,使我们有可能测量恒量空间前所未见的深处,当时正在工作着的折射望远镜,有俄国布科娃天文台的望远镜,它的物镜十五英寸;有法国光学家赖尔布的望远镜,它的物镜和前者一样大:最后还有剑桥天文台的望远镜,它的物镜的直径是十九英寸。
在反射望远镜中间;我们知道的有两架威力强大的巨型望远镜。第一架是赫歇耳制造的,三十六英尺长,占有一面四英尺半宽的反光镜,能够放大六千倍。第二架耸立在爱尔兰比尔卡斯尔的派生顿公园里,属于洛斯爵士。管长四十八英尺,反光镜宽六英尺,放大六千四百倍,重二万八千磅,必需造一个很大的建筑物,来安放操纵仪器的机器。
"我们看得出来,这些仪器虽然体积庞大,可是只能放大六千倍左右;然而,放大六千倍,月球的距离只缩短到三十九英里,只能看见直径六十英尺的物体,除非这些物体特别长。
可是现在,炮弹只有九英尺宽、十五英尺长!因此必须把月球的距离至少缩短到五英里,要做到这一点,望远镜必须放大四万八千倍。
这就是剑桥天文台遇到的间题。他们没有财政上的困难,剩下的只是物质上的困难了。
首先要在折射望远镜和反射望远镜中间选择一种。折射望远镜比反射望远镜好。同样尺寸的物镜,它能放大更多的倍数,因为光线穿过凸透镜比通过金属反射镜的损失小。但是凸透镜的厚度是有限度的,因为太厚了,光线就射不进来了。而另一方面,要造这种巨大的透镜非常困难,并且需要很长的时间,往往要花上好几年的工夫。
所以,物像在折射望远镜里显得更加明亮,这是一个无法估计的优点,现在要观测的是月球,而月球不过是一个反光体,尽管如此,人们还是决定采用反射望远镜,因为制造这种仪器不需要多少时间,同时还能增加放大的倍数。但是,在穿过大气层时,光线的强度要损失很大一部分,大炮俱乐部决定把仪器设在合众国最高的高山上,用以减少空气层的厚度。
我们上面已经谈到,反射望远镜的目镜,也就是说放在观测者眼睛底下的透镜,产生放大作用,而物镜的直径越大,焦点距越长,放大的物像也越大。要放大四万八千倍。
物镜必须比赫歇耳和洛斯爵士的大好几倍才成。这就困难了,因为铸造这种反光镜是一项非常细致的工作。