国科大学生赴兴隆观测站实地天文观测
编者按:为吸引更多学生走近天文科学,感受物理星辰的魅力,天文学院分别于12月5日、12月12日组织国科大本科生及研究生前往国家天文台兴隆观测站,前后共计约110人参与。报名采取抽签的方式选取参加人员,不限专业年级,为国科大学子们带来难忘且意义非凡的“观测之夜”。
起点·向宇宙迈进
12月5日清晨,随着朝阳升起,来自国科大的37名学生纷纷顶着黑眼圈从自己成堆的“卓里奇”、“柯斯特利金”和“赵爹”讲义里抬起头来,带上昨晚打点好的行李,踏上了启程的大巴车。他们是国科大发现宇宙课程的学生们,准备前往国家天文台兴隆观测站。
冰寒·“冻手”天文学初体验
大巴车一路摇摇晃晃地颠簸了两个多小时,终于来到了海拔九百多米、天气十分寒冷的兴隆站。
很快,大家就拎包入住了兴隆站的六人间宿舍,加上每人定量定类的饭菜配置让同学们深切地体会到,一个设施完善的天文台背后,是耗资巨大的基建投入以及无数位不辞辛劳的天文工作者。
毕竟,天文台的建设实际上是逆发展的。越是人口密集的发达地区就越不适合,而越远也就意味着生活条件越不便利。而这里还只是北京周边的兴隆,如果要在西藏、南极这样条件更为艰苦的地方建设,那么建设的费用必然更大,生活条件必然更加艰苦。
观日·第一次天文观测实操
随后,经过短暂的休憩,同学们前往公共天文台观察了日珥、黑子,并练习了望远镜的简单使用。经验丰富的天文台工作者陆老师很快把望远镜的焦点对准了太阳, "地上的光斑、望远镜的影子,望远镜本身,三点一线全部对齐,望远镜很自然的就指向了太阳。"这样说着,她随手调了调就对准了大致方向。同学们排起了长队从小小的目镜中窥伺着太阳的秘密。有的同学在几番努力后颓然放弃,也有的同学刚把眼睛凑上去就发现了黑子。这应该是多数同学第一次亲手调整望远镜进行天文观测。
据陆老师介绍,这是个口径152mm的专用太阳望远镜,在科普望远镜中属于口径巨大的。只是可惜最后并未拍到合适的黑子照片。
根据陆老师的介绍,简单来说,太阳的极区比赤道区旋转速度略快,整个太阳实际上转的像个大麻花,中间会有几块地区被拧“起来,导致太阳磁场缠绕,在强磁区太阳表面温度下降,相对其他地区温度更低、更暗,形成黑子。
征途·从地球到宇宙的漫漫长路
太阳观测结束后不久,郑捷博士的讲座在中心楼开讲。他系统的对之前客商学过的知识进行了简单的总结,并补充了大量新的内容。许多同学徜徉在知识的海洋中,深切的感受到自己的视野都得到了极大的启发。例如,WiFi的技术本来是天文探测遥远天体的射电天文学家发展出的技术,但他后来发现这种景噪音强、信号微弱环境下使用的信号对生活中的数据传输也有很大作用,于是他将这种数学方法运用在了数字通讯上,最终为WiFi的出现做出了卓越的贡献。
宝刀·元老级60cm望远镜
随后,同学们终于真正走进了一座天文台内部。这是一架直径60cm的反射式望远镜,不少金属结构上都布满了锈迹,甚至一旁透着浓浓上个世纪风格的操作台上都布满了积灰。只有插在电机上崭新的缆线和隐隐嗡嗡作响的空调还在暗示着这一望远镜并未被遗弃。通过这架望远镜,同学们了解到了许多关于望远镜的趣闻:比如蒙皮,可以防止圆顶打开时掉下的各种各样的奇怪的东西砸坏反射镜;比如赤道式望远镜的优势,只要绕极轴匀速转动,即可抵消地球自转的影响,将望远镜始终对准天空中的一点;又如望远镜平时不用时要竖直放置,这是为了防止倾角不同造成反射镜因为自重产生各向不同的形变等。
早在1964年,甚至在兴隆观测站正式竣工之前,我国最早的一批天文工作者就已经开始筹划超大型望远镜的建造。而当时我国尚没有建造大规模高精度科学装置的经验,迫切需要建造这样中间实验设备。于是,几乎与兴隆站同时完工,这一以中间实验与技术验证为目标的60cm望远镜为2.16m大型望远镜的建造提供宝贵的经验。几十年来,她一直在不断指向着天空中的一个个目标,带来了丰厚的科研产出。
往事·时间长河中曾经的人们
傍晚,同学们在陆老师的带下参观了站史馆1956年,程茂兰先生刚刚归国,立刻敏锐地发现了我国当时天文工作的重大问题:当时我国的天文学家们想把天文台建在香山上但程先生明白,北京作为首都,必然会在短时间内得到巨大的发展。到时候香山上的光学干扰将会大到不能接受的程度。经过七年多的实地考察,他带着自己年轻的学生们先后排除了门头沟杜家庄南坨、黄草梁仙人洞等选址,才最终确定了兴隆观测站的台址。在此之后,经过代代天文工作者、施工人员的路蓝缕,才最终在荒山野中开辟。
了解过站史后,同学们又对一些兴隆站的早期天文设备和早期天文学的发展有了一些基础的了解。如当时使用的民主德国进口的双筒天体照相仪。
昔日的前辈们用来在照片中搜索行星的设备
下图就是两张冥王星发现时同种照相仪拍下的照片,最早的天文工作者们就是这样将两张照片重叠在一起,观察哪个星星相对背景的其他恒星产生了较大的位移,并以此寻新行星的。