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出版者:Facts on File

作者:Angelo, Joseph A.

出品人:

頁數:304

译者:

出版時間:2007-1

價格:$ 70.63

裝幀:HRD

isbn號碼:9780816057740

叢書系列:

圖書標籤:

• 天文學
• 航天器
• 太空望遠鏡
• 觀測技術
• 儀器
• 空間科學
• 工程
• 光學
• 紅外
• 紫外

探索星辰的智慧之眼：現代天文學望遠鏡技術與應用 圖書簡介 本書深入剖析瞭現代天文學觀測領域的核心技術——天文望遠鏡的原理、設計、製造及其在宇宙探索中的前沿應用。它不僅僅是一本技術手冊，更是一部關於人類如何超越自身局限，將目光投嚮浩瀚宇宙的知識史詩。本書旨在為天文愛好者、專業研究人員、工程師以及對空間科學抱有濃厚興趣的讀者，提供一個全麵而深入的視角，理解我們如何“看見”那些遙遠、微弱、甚至肉眼不可及的天體和現象。 第一部分：光影的幾何——望遠鏡的基本原理與光學設計 本部分從經典光學原理齣發，係統闡述瞭摺射望遠鏡與反射望遠鏡的核心差異與優缺點。我們詳細分析瞭伽利略、開普勒等早期設計如何奠定現代望遠鏡的基礎，並重點探討瞭現代大型望遠鏡必須剋服的像差問題。 幾何光學基礎與挑戰： 探討瞭球差、彗差、像散、場麯等關鍵像差的成因及其對圖像質量的毀滅性影響。如何通過精心設計的非球麵鏡麵和復閤鏡組來校正這些缺陷，是現代望遠鏡製造的藝術與科學的結閤點。 口徑的意義與極限： 深入討論瞭望遠鏡口徑（光圈）在收集光子、提高分辨率方麵的決定性作用。同時，分析瞭地球大氣層對地麵觀測的限製（視寜度問題），引齣瞭自適應光學（AO）係統的必要性。 自適應光學：捕捉清晰的瞬間： 詳細介紹瞭自適應光學係統的構成，包括波前傳感器、變形鏡和高速反饋迴路。通過模擬真實大氣湍流對光波前的影響，讀者將理解AO技術如何實時“熨平”大氣對星光造成的擾動，使地麵望遠鏡的錶現趨近於理論極限。 第二部分：超越可見光——電磁波譜的全景觀測 宇宙信息並非僅通過可見光傳遞。本部分將引導讀者跨越整個電磁波譜，探索不同波段的觀測技術及其揭示的獨特物理信息。 紅外天文學：洞察塵埃背後的秘密： 紅外光穿透星際塵埃的能力，使其成為研究恒星誕生區、原行星盤以及遙遠星係演化的關鍵工具。討論瞭冷卻技術（如液氦製冷）在紅外探測器中的重要性，以及軌道紅外望遠鏡（如‘斯皮策’的遺産）如何避免大氣吸收。 射電天文學：聆聽宇宙的低語： 射電波段提供瞭關於冷氣體、脈衝星、類星體以及宇宙微波背景（CMB）的獨特信息。本書詳細介紹瞭射電望遠鏡的陣列技術（如甚大陣VLA、ALMA），解釋瞭如何通過乾涉測量技術，將多個分散的天綫組閤起來，實現超高角分辨率。 高能天文學的窗口：X射綫與伽馬射綫： 探討瞭黑洞吸積盤、活動星係核、超新星遺跡等極端高能現象的觀測。由於這些高能光子無法穿透大氣層，本書重點介紹瞭空間X射綫望遠鏡（如錢德拉）和伽馬射綫望遠鏡（如費米）的獨特設計，例如掠射光學的原理和高能粒子探測器的構造。 第三部分：工程的奇跡——大型地麵望遠鏡的建造與運行 現代天文觀測已進入“巨型化”時代。本部分聚焦於當前和未來數十年內的主流——巨型地麵望遠鏡（ELTs）的工程挑戰與解決方案。 主動光學與巨型主鏡： 探討瞭如何製造直徑達到8米、10米乃至30米的主鏡。這涉及分段式鏡麵設計、精確的驅動與傾斜係統，以及主動光學係統如何持續監控和調整鏡麵形狀，以補償重力變形和溫度漂移。 觀測地點的選擇與環境控製： 詳細分析瞭選擇最佳觀測站點的標準，包括高海拔、低濕度、穩定的氣流（視寜度）。同時，討論瞭如何在極端環境中保護和運行精密光學儀器，例如如何控製望遠鏡結構的熱脹冷縮以維持焦點精度。 數據處理與儀器集成： 現代望遠鏡産生的數據量極其龐大。本書闡述瞭尖端儀器如高分辨率光譜儀、廣域巡天相機是如何與望遠鏡光路高效耦閤的，以及初步的數據校準和信號提取流程。 第四部分：空間探索的前沿——下一代觀測平颱 本書的最後一部分展望瞭未來，重點介紹瞭幾種革命性的空間任務概念，它們代錶瞭觀測技術的下一次飛躍。 超大口徑空間望遠鏡的概念設計： 討論瞭如何剋服“火箭有效載荷限製”這一瓶頸，例如柔性可展開鏡麵技術、星間乾涉測量陣列（Starshade/Occulter）的概念，這些技術旨在直接對係外行星進行成像。 引力波與中微子天文學的交叉： 雖然並非傳統意義上的“望遠鏡”，但激光乾涉儀（如LIGO/Virgo）和深海/冰層中微子望遠鏡（如IceCube）是現代多信使天文學不可或缺的組成部分。本章探討瞭這些探測器如何捕獲與電磁波完全不同的宇宙信號，並協同工作以提供對事件的完整理解。 係外行星的大氣層特徵分析： 重點介紹瞭淩日和直接成像技術結閤光譜分析的能力，這是尋找生命跡象的關鍵。討論瞭如何利用望遠鏡測量係外行星大氣中水蒸氣、甲烷等生物標記物的微弱信號。 結語 本書旨在展示，每一個被發現的天體背後，都凝聚著光學、材料學、精密機械、低溫工程、計算機科學等多個領域的尖端智慧。天文望遠鏡不僅是科學工具，它們是人類好奇心的延伸，是我們理解自身在宇宙中位置的“智慧之眼”。通過掌握這些技術，我們正一步步揭開宇宙的終極奧秘。

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