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科学|天文学家眼中的星之“观星指南”

【北京联盟摘要_科学|天文学家眼中的星之“观星指南”】图1.电视剧《人民的名义》画面(图源:网络)提到天文学家看星星,许多人就会想到上面这个场景。但对于专业天文人员来说,上面这个做法早就不用了。自从人类发明了照相底片,照相天文学就取代了肉眼观测;CCD发明之后,很快就彻底取代了照相底片。而且科研级


自从开始做天文研究 , 就有很多人好奇地来问我 , 你是怎么看星星的?其实还能咋看 , 搬个小板凳坐那看呗……
为了生动地回答这个问题 , 接下来就说说天文工作者眼中的星空 。
怎么看?
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图1.电视剧《人民的名义》画面(图源:网络)
提到天文学家看星星 , 许多人就会想到上面这个场景 。但对于专业天文人员来说 , 上面这个做法早就不用了 。
自从人类发明了照相底片 , 照相天文学就取代了肉眼观测;CCD发明之后 , 很快就彻底取代了照相底片 。而且科研级别的主流天文观测也已经摈弃折射式望远镜多年了 , 现在大部分采用反射式望远镜 。
名词解释:CCD Charge-coupled Device , 中文全名“电荷耦合器件” 。这个名字实在不好理解 。不过不要紧 , 大家玩的相机(包括手机的相机) , 镜头后面的焦点位置上 , 就是这个东西 , 或它的兄弟版本CMOS 。简单理解成电子胶卷就好 。
当然了 , 早期的天文学家还是用人眼去观测并记录的 , 比如下图中威廉·赫歇尔制造的望远镜 。
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图2:威廉·赫歇尔的望远镜示意图(图源:网络)
图3是新疆天文台南山观测站的一米望远镜 , 是很常见的一台地平式反射望远镜 。地平式是说这台望远镜的转动轴的安装方式 。图中蓝色支架后面的黑色部分 , 它的内部是主镜面(这个角度看不到主镜 , 而且主镜在镜盖的保护之下) 。主镜面把星光聚焦到图中左侧支架顶端的主焦点上 。然后主焦点的设备(其实也就是CCD)就记录下了星光的信号 。
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图3:新疆天文台南山观测站一米望远镜(图源:郑捷)
顺便说一句 , 这张照片中的最左边有根管子 , 这是正在对望远镜进行维护的场景 , 不是正常观测中的情形 。
天文学家在哪看?
望远镜被安装在楼上的圆顶里 , 而我们则在楼下的控制室进行操控 , 图4就是控制室的样子 。看起来好像很多屏幕 , 其实并没有那么多计算机 , 因为有些计算机需要多个屏幕共同工作 。算起来也就四五台计算机吧 。
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图4:新疆天文台南山观测站一米望远镜观测室内景(图源:郑捷)
为什么需要那么多屏幕呢?因为我们在工作的时候需要同时监控很多信息 , 例如一台计算机控制望远镜的指向 , 以及望远镜的观测计划 , 一台计算机控制望远镜数据的采集 , 还要负责显示采集到的图像数据 。此外还有一大堆的杂事 , 例如监控天气状态 , 填写观测日志 , 数据质量监控 , 数据传输和备份……
可能有人说 , 这么多事情 , 为啥不做多窗口呢?两个方面的原因 , 一方面我们不能让每台计算机工作负荷太重 , 都是实时系统 , 万一哪台机子太忙碌 , 整个系统都会出问题的 。其次呢 , 这些信息都是我们必须监控的 , 甚至窗口都不宜重叠 , 必须让我们在操作时一眼就能看到 , 所以就只能这么多了 。
那么一个人能同时看这么多东西吗?答案是能的 。对于新手来说 , 手忙脚乱是难免的 , 因为除了看一大堆东西 , 还要操作一大堆东西 , 但是熟练了之后其实没那么可怕 。因为很多关键信息都知道在哪里 , 扫一眼就知道是否正常 。现在设备的自动化程度都非常高 , 出现异常都会给出提示 , 所以没那么恐怖 。

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