看著地圖上那些標(biāo)著天文臺(tái)的地方,它們要么藏在云遮霧繞的山頂,要么頂著個(gè)圓滾滾的屋頂,跟村里的瓦房、城里的高樓完全不一樣。那時(shí)候就猜,這肯定不是隨便設(shè)計(jì)的,說(shuō)不定是能讓星星變清楚的魔法?
為啥天文臺(tái)總往山頂跑?我們抬頭就能看到的大氣層,咱們看星星,星光得穿過(guò)厚厚的空氣,里面的塵埃、水汽就像小霧粒,會(huì)把光散射得模模糊糊。山頂海拔高,空氣比山下稀薄多了,這些攔路的小顆粒也少了一大半。比如,夏威夷的莫納凱亞山,4200多米的高度讓空氣薄得像一層輕紗,星光穿過(guò)來(lái)幾乎沒(méi)損耗,這里的望遠(yuǎn)鏡才能拍到數(shù)十億光年外的星系。智利阿塔卡馬沙漠邊上的觀測(cè)站也一樣,高海拔讓空氣純凈度拉滿(mǎn),成了天文學(xué)家找星星的寶藏地。
城市里的夜晚亮堂堂的,可對(duì)天文臺(tái)來(lái)說(shuō),這份亮卻是麻煩事。路燈、霓虹會(huì)把夜空染成淡橙色,那些本來(lái)就暗弱的星星信號(hào),直接就被這層光霧蓋過(guò)去了。山頂大多離市區(qū)遠(yuǎn),晚上黑得特別純粹,沒(méi)有多余的光搗亂,星星的微光才能穩(wěn)穩(wěn)地鉆進(jìn)望遠(yuǎn)鏡里。云南天文臺(tái)選在2000多米的山上,紫金山天文臺(tái)躲在相對(duì)偏的山區(qū),都是為了躲開(kāi)這份光污染。
對(duì)有些望遠(yuǎn)鏡來(lái)說(shuō),空氣干不干比海拔高不高更關(guān)鍵。比如做紅外觀測(cè)的時(shí)候,一點(diǎn)水汽都可能讓數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。高山地區(qū)像智利的安第斯山脈,一年沒(méi)幾場(chǎng)雨,空氣干得能當(dāng)天然干燥箱,剛好適合這類(lèi)觀測(cè)。而且山頂?shù)臍饬魍€(wěn),白天晚上的溫差小,不會(huì)出現(xiàn)亂流讓星星眨眼睛,望遠(yuǎn)鏡拍出來(lái)的畫(huà)面也更清晰。
往回?cái)?shù)幾千年,古人選觀測(cè)地的眼光和現(xiàn)在居然不謀而合。古埃及人看天狼星的觀測(cè)臺(tái),就特意選在視野開(kāi)闊的高地上,能一眼望到天邊。后來(lái)的格林尼治天文臺(tái)、北京古觀象臺(tái),也都接續(xù)用了高地的優(yōu)勢(shì),把這份看星星的經(jīng)驗(yàn)一代代傳了下來(lái)。
聊完山頂,再看天文臺(tái)那個(gè)圓滾滾的屋頂,總有人問(wèn):就不能做成方的嗎?其實(shí)核心原因很簡(jiǎn)單,望遠(yuǎn)鏡要追著星星轉(zhuǎn)。要是方屋頂,轉(zhuǎn)到角落就會(huì)卡殼,總有看不到的方向。圓屋頂不一樣,能慢慢旋轉(zhuǎn),不管星星在東邊還是西邊,都能轉(zhuǎn)過(guò)去對(duì)準(zhǔn),沒(méi)有觀測(cè)死角。
圓屋頂?shù)馁N心還不止能旋轉(zhuǎn),下雨下雪的時(shí)候,它能整個(gè)關(guān)上,把精密的望遠(yuǎn)鏡護(hù)得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí),現(xiàn)在技術(shù)先進(jìn)了,還能用電腦控制它的旋轉(zhuǎn)角度,不用人跑上跑下調(diào)整,省了不少事。
結(jié)構(gòu)上,圓屋頂?shù)那婵墒翘焐目癸L(fēng)高手。風(fēng)吹過(guò)來(lái)會(huì)順著曲面滑走,不會(huì)使勁沖擊建筑,遇到強(qiáng)風(fēng)也不容易受損。屋頂開(kāi)的天窗縫設(shè)計(jì)得特別巧,能精準(zhǔn)控制進(jìn)光量,既不影響觀測(cè),又能保持建筑穩(wěn)定。
當(dāng)然,不是所有天文臺(tái)都執(zhí)著于圓屋頂。有些專(zhuān)門(mén)看太陽(yáng)的觀測(cè)臺(tái),因?yàn)橹欢⒅粋€(gè)方向,就做成方屋頂,開(kāi)一條長(zhǎng)天窗。咱們貴州的FAST天眼,它是射電望遠(yuǎn)鏡,要接收無(wú)線(xiàn)電波,最怕電磁干擾,所以選在喀斯特洼地,樣子跟普通光學(xué)天文臺(tái)的圓屋頂完全不一樣,更像一口巨大的鍋。
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