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天文台

天文台是专门进行天象观测和天文学研究的机构,世界各国天文台大多设在山上。每个天文台都拥有一些观测天象的仪器设备,主要是天文望远镜。是看星星的好地方。

主要装备各光学天文仪器,如光学天文望远镜、太阳镜等,从事方位天文学或天体物理学方面的研究!

一般主要由巨型甚至超巨型的无线接受设备和基站等构成,装备射电望远镜,观察的范围更大,受干扰小,从事射电天文学的研究!

公元前2600年,古埃及为了观测天狼星,建立了迄今为止已知世界上最早的天文台;前2000年,巴比伦也建立了天文台。中国在大约2500年前,也开始有天文台,当称为清台、灵台、观象台。古代许多国家的天文台常常不但是天文观测的场所,也是运用占星学的场所,也因此天文台一般都为统治者所控制。15-16世纪,欧洲的一些天文家开始建立自己的天文台,其中很著名的就是丹麦的天文学家第谷1576年 在哥本哈根建立的天文台,它配备了当时最先进的天文仪器。天文望远镜发明后,天文台得到了发展。1667年法国建立了巴黎天文台;1675年英国建立了格林尼治天文台。20世纪,天体物理学的发展进一步促进了天文台的发展,许多天文台装备了大口径的反射望远镜。截止至2009年,世界上大约有400个大型的天文台。

在天文台里,人们是通过天文望远镜来观察太空,天文望远镜往往做得非常庞大,不能随便移动。而天文望远镜观测的目标,又分布在天空的各个方向。如果采用普通的屋顶,就很难使望远镜随意指向任何方向上的目标。天文台的屋顶多数造成圆球形,并且在圆顶和墙壁的接合部装置了由计算机控制的机械旋转系统;半球上有一条宽宽的裂缝,从屋顶的最高处一直裂开到屋的底方,但那不是裂缝,而是一个巨大的天窗,庞大的天文望远镜就通过这个天窗指向辽阔的太空。这样,用天文望远镜进行观测时,只要转动圆形屋顶,把天窗转到要观测的方向,望远镜也随之转到同一方向,再上下调整天文望远镜的镜头,就可以使望远镜指向天空中的任何目标了。在不用时,只要把圆顶上的天窗关起来,就可以保护天文望远镜不受风雨的侵袭。

通常的科普介绍,往往传递了一种错误的信息,仿佛所有的天文台屋顶都是做成了半球形,而且设计成球形的原因是前述的为了实现日常观测中的调整观测方向。这是不对的 。不是所有的的天文台屋顶都是半球形:对于射电望远镜,里面的雷达需要全半空间无死角的旋转,那当然需要给它做一个半球形的外罩,就像军舰上的雷达天线罩一样;而对于普通的光学望远镜,其设计成半球形的主要原因也不是因为观测中的调向,因为,即使不设计成球形,只要具有旋转功能,就可以实现不同方向的灵活调整,对于这类望远镜,天文台的屋顶设计成半球形的主要原因,一是为了建筑结构力学上的结构稳定性,球形屋顶会更结实更稳定,二是为了美观 [1]

当然,对于不需要水平旋转的望远镜,就更不必设计成半球形屋顶了。例如,有些天文观测只要对准南北方向进行,利用地球自转而转换视角,无需本身转动,这样观测室就可以造成长方形或方形的,在屋顶中央开一条长条形天窗,天文望远镜就可以进行工作了。

天文台的主要工作是用天文望远镜观测星星。中国的天文台大多设在山上。如紫金山天文台,它就设立在南京城外东北的紫金山上,海拔267米。北京天文台设有5个观测站,其中兴隆观测站海拔约940米,密云观测站海拔约150米。上海天文台在佘山的工作站,海拔也有98米。云南天文台在昆明市的东郊,海拔为2020米。

天文台设在山上,不是因为山上离星星近一点。星星离开地球都非常遥远。一般恒星都在几十万亿千米以外,离地球最近的天体月亮,距离地球也有38万千米。地球上的高山一般只有几千米,缩短这么一小短距离,显然是微不足道的。

地球被一层大气包围着,星光要通过大气才能到达天文望远镜。大气层中的烟雾、尘埃以及水蒸气的波动等,对天文观测都是有影响。尤其在大城市附近,夜晚城市灯光照亮了空气中的这些微粒,使天空带有亮光,妨碍天文学家观测较暗的星星。在远离城市的地方,尘埃和烟雾较少,情况要好些,但是还不能避免这些影响。

越高的地方,空气越稀薄,烟雾、尘埃和水蒸气越少,影响就越少,所以天文台大多设在山上。

世界上公认的三个最佳天文台台址都是设在高山之巅,这就是夏威夷莫纳凯亚山山顶,海拔4206米;智利安第斯山,海拔2500米山地;以及大西洋加那利群岛,2426米高的山顶。

北京古观象台北京古观象台,位于北京市建国门。原名观星台,始建于明正统七年(1442年),是中国明清两代的天文观测中心,也是世界上最古老的天文台之一。它以建筑完整、仪器精美、历史悠久和在东西方文化交流中的独特地位而闻名于世。北京古观象台在明朝时被称为“观星台”,台上陈设有简仪、浑仪和浑象等大型天文仪器,台下陈设有圭表和漏壶。清代时观星台改称“观象台”,辛亥革命后改为中央观星台。

清代康熙和乾隆年间,天文台上先后增设了八件铜制的大型天文仪器,均采用欧洲天文学度量制和仪器结构。从明朝正统年间,到1929年止,北京古观象台连续从事天文观测达五百年,在世界上现存的古观象台中,保持着连续观测最久的历史记录,而且,它还以建筑完整和仪器配套齐全而在国际上久负盛名。清代制造的八件大型铜制天文仪器体形巨大,造型美观,雕刻精湛。除了造型、花饰、工艺等方面具有中国的传统特色外,在刻度、游表和结构方面还反映了西欧文艺复兴时代以后大型天文仪器的进展和成就,成为东西方文化交流的历史见证。它们不仅是实用的天文观测工具,还是举世无双的历史文物珍品。

现在北京古观象台已经改建为北京古代天文仪器陈列馆,属于北京天文台,继续在科学和科普领域发挥着作用。

国家天文台国家天文台经国家有关部门批准于2001年4月宣布成立,系由中国科学院天文学科原四台三站一中心撤并整合而成。国家天文台由总部及4个下属单位组成。原北京天文台的各项事宜由国家天文台总部负责。下属单位分别是:中国科学院国家天文台云南天文台、中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所、中国科学院国家天文台乌鲁木齐天文站和中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站。其中南京天文光学技术研究所由原南京天文仪器研制中心改制为科技型企业后,进入知识创新工程的天文光学实验室改建。各下属单位作为事业单位在属地注册法人资格。紫金山天文台、上海天文台由于历史悠久,承担着国家重大的科技项目和课题,并在国际上有较大的影响,继续保留中国科学院直属事业单位的法人资格,学术上受国家天文台的宏观协调和指导。国家天文台另与高校联合成立有四个研究中心。

在中国科学院实施的知识创新工程中,国家天文台的奋斗目标是建成具有强大科技创新和持续发展能力、特色鲜明的、为世界公认的高水平天文台,成为中国在国际天文学界的主要代表。

中国科学院紫金山天文台,是我国最著名的天文台之一,始建于1934年,位于南京市东南郊风景优美的紫金山上。紫金山天文台是一个综合性的天文台,始建时拥有60厘米口径的反射望远镜、20厘米折射望远镜附有15厘米天体照相仪和太阳分光镜等设备,抗日战争时期部分迁往昆明,其余遭到破坏。1949年新中国成立后,修复了损坏的天文仪器,并先后增置了色球望远镜、定天镜、双筒折射望远镜、施密特望远镜和射电望远镜等先进的天文仪器,可以进行恒星、小行星、彗星和人造卫星的观测与研究,以及对太阳的常规观测,研究太阳的活动规律并作出太阳活动预报。紫金山天文台还是中国历算的权威机构,负责编算和出版每年的《中国天文年历》、《航海天文历》等历书工作。

紫金山天文台从去年(1999年)开始建造我国最大的近地天体探测望远镜。这架望远镜在全世界同类型望远镜中将排在前五位。这架望远镜的球面反射镜直径为1.20米,通光口径为一米,目前已开始进行镜面磨制,预计将于2002年全部完成。紫金山天文台将在江苏盱眙铁山寺森林公园里建设一个观测站,放置这架望远镜。

中国科学院上海天文台成立于1962年,它的前身是法国天主教耶稣会1872年建立的徐家汇观象台和1900年建立的佘山观象台。全台现有职工人数213人,其中科技人员147人,中国科学院院士1人,中国工程院院士1人;研究员(包括正研级高级工程师)23人,副研究员、高级工程师58人,中级科技人员36人。现有在学博士生34人,在学硕士生75人;博士后7人,外国高级访问学者3人。

上海天文台以天文地球动力学和银河系、星系天体物理为主要学科发展方向,拥有甚长基线干涉测量(VLBI)、卫星激光测距(SLR)、全球定位系统(GPS)等多项现代空间天文观测技术,是世界上同时拥有这些技术的7个台站之一。主要设备有:25米射电望远镜,1.56米光学望远镜,60厘米人造卫星激光测距仪,40厘米双筒折射望远镜,Reque8100GPS接收机和氢原子钟等。经国务院学位委员会批准,上海天文台为天文学一级学科博士和硕士学位授权点。

1938年,原中央研究院天文研究所从南京迁到云南省昆明市东郊凤凰山(现云南天文台台址)。抗战胜利后,中央研究院天文研究所迁回南京,在凤凰山留下一个工作站,该站隶属关系几经变更,1972年经国家计委批准,正式成立中国科学院云南天文台。2001年,经中央机构编制委员会批准,将北京天文台、云南天文台等单位,整合为国家天文台。云南天文台保留原级别,并具有法人资格。

云南天文台除本部(凤凰山)外,还设有抚仙湖太阳观测研究基地和丽江天文观测站两大天文观测研究基地。

丽江天文观测站位于丽江古城区太安乡“高美古”村,高美古”在当地的纳西族语言中的意思是“比天还高的地方”。它海拔3193米,每年平均晴夜达254天,没有人为光线和沙尘的干扰,加之天光背景暗、空气透明度好,保持了良好的大气宁静度。建国后,1956年起我国政府就在南方寻找天文台的台址,历经30多年的风雨,经过几代科学家的努力,在“踏遍青山”之后,于1993年初步选定丽江高美古为台址。经过8年的实测、研究和论证,终于确定它为我国乃至东南亚最优良的天文台址,并决定动工建设。

丽江天文观测站是我国乃至东南亚最优良的天文台址,拥有亚洲最大的天文望远镜,是亚洲自然教育基地,有植物多样性的基地。丽江天文观测站拥有我国目前最大的天文望远镜,镜长2.4米,可获高清火星图像和遥望银河系,为我国目前最大的天文望远镜,该望远镜是由英国TTL公司制造的,价值高达3000多万元。拉市海往石鼓方向几十公里,看到路标后再左拐爬山,海拔会一直上升到三千多米。山顶有气象站(有很多凶狗),天文观测台,台下即是才几户人家的原始高古美村。天文台目前是免费进去,但是望远镜只能特殊人员才能看的。有带帐篷的那就在高古美村,安营扎寨等着晚上看星星。夜空很美。此地受到国家保护,请遵纪守法。在丽江骑行的话,很值得推荐一去。丽江国家天文台进行天文学高新技术创新并针对国家安全和经济建设方面的要求提供高质量的天文应用研究服务,成为我国天文学前沿在南方的研究基地和高级天文人才的培养基地。

丽江高美古址点选定后,引起了国内外天文学家的广泛兴趣,许多天文学家先后访问了丽江高美古。高美古那湛蓝色的天空,夜晚满天的繁星、清晰的银河,让很多天文学家激动不已。特别是视宁度达到世界优良台址的水平,他们感叹干了一辈子天文,从未见过这么好的夜空、这么好的天文观测条件。“晴空万里、群星璀璨”的丽江高美古,已逐步成为国内外天文工作者心中的一块圣地。 [2]

西涌天文台位于深圳市大鹏新区南澳街道西涌,占地2.97万平方米,主要建筑有天文楼、气象楼、综合楼等。西涌天文台是政府投资建设、全体市民共享的民生工程,是国内第一个天文与气象相结合、科普与业务相结合、现场观测与网络观测相结合的综合观测系统。观测设备主要有60cm反射式光学望远镜、太阳望远镜、傅里叶光谱仪、高性能小型望远镜、大气成分观测站、高精度太阳辐射流量监测仪等,于2010年8月投入天文、气象业务试运行,同年9月正式揭牌,标志着正式启用。

探索宇宙奥秘[,服务市民,是西涌天文台的建台宗旨,建台以来通过媒体和网站等发布天象预报及科普活动报道110次,先后组织了日偏食、土星冲日、月全食以及天文摄影展等大型观测科普活动20多次,为594批次市民提供天文科普服务9.3万人次,其中西涌天文台接待2.5万人(日均接待20人)[3]。5.21日环食系列科普活动,更是以独特的组织形式和内涵,得到了第八届中国(深圳)文博会组委会的认可,特批为该届文博会专项活动,这在科普领域是一大创新和突破。

世界上著名的天文台很多,有英国格林尼治皇家天文台、美国夏威夷莫纳克亚天文台和欧洲南方天文台等。其中,欧洲南方天文台是欧洲天文学家合作的国际性机构,它设在智利的甚大望远镜(简称VLT)由4架口径8.2米的望远镜组成,这4架望远镜联合起来使用时,相当于一台口径为16米的光学望远镜。

世界闻名的英国天文台,现位于英国南海岸苏塞克郡的赫斯特蒙苏堡。格林威治天文台始建于1675年,位于英国首都伦敦的格林威治,第二次世界大战后迁往新址,但保留了“格林威治皇家天文台”的名称。1884年,经过这个天文台的子午线被确定为全球的时间和经度计量的标准参考子午线,也称为本初子午线,即零度经线。

格林威治天文台初建之时,目的在于精确地观测月球和恒星,帮助航海家确定经度。现在它已经发展为英国的一个综合性光学天文台。1999年12月28日,一种新的时间系统格林威治电子时间(GET)正式诞生,它将为全球电子商务提供一个时间标准。而原有的格林威治时间(GMT)仍将保留,作为21世纪的世界标准时间。

莫纳克亚山天文台坐落在美国夏威夷群岛大岛上的毛纳基山顶峰上,是世界著名的天文学研究场所。所有的设施都在毛纳基的科学保留区,占地500英亩,被特别称为「天文园区」的土地内。天文园区在1967年设立,由夏威夷大学的管理处承租该区的土地,并且由许多国家合作在科学与技术上投资了美金20亿。天文园区位于对夏威夷文化有历史意义的土地上,成为历史保存行动要保护的土地,因为夏威夷的歌谣历史故事称毛纳基山是夏威夷人祖先的发源地。他的高度和孤立在太平洋的中央,使毛纳基山成为在地球上进行天文观测很重要的陆上基地,对次微米、红外线和光学,都是理想的观测地点。在视象度上的统计,显示在光学和红外在线都有很好的影像质量,例如,加法夏望远镜一般都有0.43秒角的分辨率。

为让研究人员能适应环境,在海拔2,835米(9,300英尺)处建立了天文学家中心,并为访客在2,775米(9,200英尺)建立了游客中心。毛纳基山的高度使得科学家或访客都必须在此处停留至少30分钟,才能在抵达山顶前能先适应高山的环境。

欧洲南方天文台(EuropeanSouthernObservatory,缩写为ESO)是由13个欧洲国家组成的国际性天文学研究机构,主要观测设备位于南美洲的智利,总部位于德国慕尼黑附近的加兴。1962年10月5日,德国、法国、比利时、荷兰、瑞典五国在巴黎签署了一份协议,决定共同在南半球建立天文台,并命名为欧洲南方天文台。后来陆续有丹麦、芬兰、意大利、葡萄牙、瑞士、英国、西班牙(2006年7月1日[1])、捷克共和国(2007年1月1日[2])加入。

欧洲南方天文台的选址工作始于1950年代中期,那时曾向非洲的卡洛沙漠派出考察队。1960年代中期,欧洲南方天文台考察了智利北部的阿塔卡玛沙漠,最终选定这里作为台址。1969年3月25日,欧洲南方天文台在阿塔卡玛沙漠南部的拉西拉山正式剪彩。


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