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射電望遠(yuǎn)鏡

射電望遠(yuǎn)鏡（英語(yǔ)：Radio telescope）是一個(gè)專門的天線和無(wú)線電接收機(jī)，在射電天文學(xué)用來(lái)接收天空中從天文射電源的無(wú)線電波。射電望遠(yuǎn)鏡的外形差別很大，有固定在地面的單一口徑的球面射電望遠(yuǎn)鏡，有能夠全方位轉(zhuǎn)動(dòng)的類似衛(wèi)星接收天線的射電望遠(yuǎn)鏡，有射電望遠(yuǎn)鏡陣列，還有金屬桿制成的射電望遠(yuǎn)鏡。

地球大氣對(duì)于不同波長(zhǎng)電磁輻射的阻攔率。
位于澳大利亞新南威爾士州帕克斯天文臺(tái)的64米口徑射電望遠(yuǎn)鏡。
位于美國(guó)新墨西哥州的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡甚大天線陣（VLA）。
格陵蘭望遠(yuǎn)鏡位于格陵蘭，由臺(tái)灣中央研究院天文及天文物理研究所主導(dǎo)興建，為全球特長(zhǎng)基線干涉陣列成員之一。

1931年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的央斯基用天線陣接收到了來(lái)自銀河系中心的無(wú)線電波。隨后美國(guó)人格羅特·雷伯在自家的后院建造了一架口徑9.5米的天線，并在1939年接收到了來(lái)自銀河系中心的無(wú)線電波，并且根據(jù)觀測(cè)結(jié)果繪制了第一張射電天圖。射電天文學(xué)從此誕生。雷伯使用的那架天線是世界上第一架專門用于天文觀測(cè)的射電望遠(yuǎn)鏡。

20世紀(jì)60年代天文學(xué)取得了四項(xiàng)非常重要的發(fā)現(xiàn)：脈沖星、類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機(jī)分子，被稱為“四大發(fā)現(xiàn)”。這四項(xiàng)發(fā)現(xiàn)都與射電望遠(yuǎn)鏡有關(guān)。

天文望遠(yuǎn)鏡的極限分辨率取決于望遠(yuǎn)鏡的口徑和觀測(cè)所用的波長(zhǎng)?？趶皆酱?，波長(zhǎng)越短，分辨率越高。由于無(wú)線電波的波長(zhǎng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)，因此射電望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于相同口徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，而射電望遠(yuǎn)鏡的天線又不能無(wú)限做大。這在射電天文學(xué)誕生的初期嚴(yán)重阻礙了射電望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展。

1962年，英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的馬丁·賴爾（Ryle）利用干涉的原理，發(fā)明了綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡，大大提高了射電望遠(yuǎn)鏡的分辨率。其基本原理是：用相隔兩地的兩架射電望遠(yuǎn)鏡接收同一天體的無(wú)線電波，兩束波進(jìn)行干涉，其等效分辨率最高可以等同于一架口徑相當(dāng)于兩地之間距離的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。賴爾因?yàn)榇隧?xiàng)發(fā)明獲得1974年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

干涉原理示意圖

目前射電天文學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用長(zhǎng)基線的干涉技術(shù)，將遍布全球的射電望遠(yuǎn)鏡綜合起來(lái)，獲得了等效口徑相當(dāng)于地球直徑量級(jí)的射電望遠(yuǎn)鏡。美國(guó)建設(shè)了VLBA，歐洲建設(shè)了歐洲甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量網(wǎng)絡(luò)（英語(yǔ)：European VLBI Network）（EVN），二者組成了"全球VLBI網(wǎng)"，在頻率高于5GHz獲得亞毫分秒（Sub-milliarcsecond）的分辨率。臺(tái)灣中央研究院天文及天文物理研究所及其合作者美國(guó)哈佛史密松天文物理中心，曾于2009年建議將一座射電望遠(yuǎn)鏡架設(shè)于格陵蘭，以實(shí)現(xiàn)次毫米波全球特長(zhǎng)基線干涉陣列submm-VLBI，取得極高角分辨力，該座名為“格陵蘭望遠(yuǎn)鏡”之天線碟已于2017年建置完成，于2018年1月試觀測(cè)成功，與“事件視界望遠(yuǎn)鏡”（Event Horizon Telescope）成員連線觀測(cè)。

著名射電望遠(yuǎn)鏡

  • 位于美國(guó)波多黎各島上的阿雷西博望遠(yuǎn)鏡，為固定在天然火山口當(dāng)中的單口徑球面天線，口徑305米，后擴(kuò)建為350米?，F(xiàn)已因嚴(yán)重?fù)p壞而退役。
  • 位于美國(guó)新墨西哥州沙漠中的甚大天線陣（VLA），由27面架設(shè)在鐵軌上的口徑25米的天線組成，排列成Y字形。
  • 阿塔卡瑪大型毫米波天線陣。（ALMA）
  • 位于格陵蘭的格陵蘭望遠(yuǎn)鏡次毫米波特長(zhǎng)基線干涉儀。
  • 日本的VSOP，利用日本HALCA衛(wèi)星攜帶的8米射電望遠(yuǎn)鏡與地面上的射電望遠(yuǎn)鏡組成干涉儀。
  • 德國(guó)的埃菲爾斯伯格射電望遠(yuǎn)鏡（德語(yǔ)：Radioteleskop Effelsberg），口徑100米。
  • 位于美國(guó)西弗吉尼亞州坡卡洪塔縣綠岸的綠堤望遠(yuǎn)鏡，天線尺寸為100米x110米。
  • 中國(guó)上海佘山天文臺(tái)的65米射電望遠(yuǎn)鏡。
  • 中國(guó)北京市密云縣密云水庫(kù)北岸國(guó)家天文臺(tái)，50米口徑射電望遠(yuǎn)鏡。
  • 中國(guó)貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)大窩氹洼地的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）（目前是世界上單一口徑最大的球面射電望遠(yuǎn)鏡）
  • 俄羅斯RATAN-600環(huán)狀射電望遠(yuǎn)鏡，直徑576米
  • 日本野邊山宇宙電波觀測(cè)所的45米射電望遠(yuǎn)鏡和野邊山毫米波陣列。
  • 位于法國(guó)南賽Nan?ay觀測(cè)站，1964年建成。
  • 籌建中的平方千米陣。（SKA）

參閱

  • Astropulse
  • 射電天文學(xué)
  • 舒曼波
  • 搜尋地外文明計(jì)劃
  • 天文臺(tái)列表
  • 望遠(yuǎn)鏡類型列表
  • 望遠(yuǎn)鏡

延伸閱讀

  • （英文）Rohlfs, K., & Wilson, T. L. (2004). Tools of radio astronomy. Astronomy and astrophysics library. Berlin: Springer.
  • （英文）艾薩克·阿西莫夫 (1979年). Isaac Asimov's Book of facts; Sky Watchers. New York: Grosset & Dunlap. Page 390 - 399. ISBN 0-8038-9347-7

參考資料

  1. ^Marr, Jonathan M.; Snell, Ronald L.; Kurtz, Stanley E. Fundamentals of Radio Astronomy: Observational Methods. CRC Press. 2015: 21–24. ISBN?1498770193.?
  2. ^Britannica Concise Encyclopedia. Encyclopaedia Britannica, Inc. 2008: 1583. ISBN?1593394926.?
  3. ^Verschuur, Gerrit. The Invisible Universe: The Story of Radio Astronomy 2. Springer Science & Business Media. 2007: 8–10. ISBN?0387683607.?
  4. ^Introduction to the EVN. [2014-02-03]. （原始內(nèi)容存檔于2012-05-05）.?
  5. ^中研院天文-格陵蘭望遠(yuǎn)鏡與次毫米波特長(zhǎng)基線干涉儀計(jì)畫(huà). www.asiaa.sinica.edu.tw. [2018-03-01]（中文（臺(tái)灣））.?
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