射电天文学异军突起
毕业论文 天文观测的三次变革 人类的天文观测经历了三次革命性的变革。第一次变革是从肉眼观星进入到利用光学天文望远镜观测天体，它以17世纪初意大利科学家伽利略发明天文望远镜为标志。第二次变革是从人类只能观测天体的可见光进入到接收天体的无线电波，它以20世纪30年代射电望远镜的诞生为标志。第三次变革是从人类局限于在地面上观测天体到进入太空开展天文观测，它始于20世纪中叶空间时代的到来，以各种空间天文台和空间望远镜为主要标志。 肉眼观天，只能看到来自天体的可见光。光学天文望远镜可以使我们看到更暗的天体，但它依然只能接收可见光。可见光是一种电磁辐射。接收天体发来的电磁辐射，乃是人类获得天体信息的主要渠道。在天文学中，通常按波长由短至长（相应地，频率由高而低）将电磁辐射区分为射线、射线、紫外线、可见光、红外线、以及射电波共6大波段。 地球大气会吸收、反射和散射来自天体的电磁辐射，致使大部分波段中的天体辐射无法到达地面。人们常把能够穿透大气层而抵达地面的波段范围形象地称为大气窗口。这种窗口主要有三个：①光学窗口，即可见光和一小部分近紫外波段，波长范围约0.3微米～0.7微米。②红外窗口，实际上由0.7微米～1毫米波长范围内互相隔开的许多小窗口构成。③射电窗口。射电波段通常指1毫米～30米的波长范围，其中波长短于1米的常称为微波区。地球大气在射电波段有少量吸收带，但对波长长于13.5毫米的射电辐射则渐趋透明，在40毫米～30米的宽阔波段中则几乎完全透明。 思想汇报 空间天文观测摆脱了地球大气层的桎梏，在上述3个窗口以外的各种波段取得了极丰富的资料。这样，在20世纪后期，天文学就跨入了在整个电磁波谱所有波段上观测研究天体的新时代，即全波段天文学的时代本文由毕业论文网收集整理。从此，人类对许多天文现象的了解摆脱了瞎子摸象似的片面性。21世纪的全波段天文学，真可谓是方兴未艾，前程似锦！ 本文介绍射电波段的天文观测和研究，即射电天文学的崛起。英语中的radio一词，通常汉译为无线电，但在天文学中常称为射电。radioastronomy就是射电天文学。类似地，还有radio telescope为射电望远镜，radio sky map为射电天图，radio source为射电源，cosmicradio radiation为宇宙射电辐射等。 从可见光到无线电波 可见光天文学简称光学天文学。射电天文学诞生以前的一切天文成就都应归功于光学天文学。古人探索行星运动，近代建立太阳系图景，考察银河系结构，现代打开星系世界的大门，乃至奠定观察宇宙学的基础，部是光学天文学的功绩，或着是光学天文学开辟了前进道路，再由其他波段后续支持取得的成果。 总结大全 /hTml/zongjie/ 然而，光学波段毕竟只占整个电磁波谱的极小一部分。仅由光学观测来推断天体的性质和演化规律，必然会带有片面性。20世纪30年代射电天文学的诞生，使人类逐渐摆脱了上述窘境。而极具深意的是，射电天文学的开山鼻祖却是一位原本不懂天文，也并不热爱天文的年轻人美国无线电工程师卡尔央斯基。 1905年10月22日，央斯基出生于美国奥克拉荷马州的诺曼。他父亲是定居美国的捷克后裔，是威斯康星大学的教授。卡尔在该校取得物理学学士学位，毕业后留校任教一年。1928年他到著名的贝尔电话实验室工作。当时，无线电电话刚开始运营，从伦敦打电话到纽约3分钟时间要收费75美元，而且通话还不时遭到电磁干扰。央斯基被派去研究短波无线电通讯中的天电来自天空的无线电波的干扰问题。后来知道，这些干扰来自大气中的雷电、太阳耀斑爆发导致的地球电离层扰动，以及来自宇宙中各种天体的无线电辐射。 1931年12月，央斯基研制了一台由天线阵和接收机组成的设备，天线阵长30.5米，高3.66米，下面安装了4个轮子，能在圆形的水平轨道上每20分钟旋转一周故被昵称为旋转木马。他以14.6米的工作波长进行探测，起初发现了两种天电干扰信号，一种由附近的雷暴引起，另一种由远处的雷暴经电离层反射而来。1932年1月，他又发现一种相当微弱而稳定的信号，一时来源不明。这个噪声源的方向随时都在变化，近乎24小时绕行一周天。1932年，央斯基在《无线电工程师研究会报》上公布了这一发现，认为这种天电噪声很可能来自太阳。此后他继续跟踪监测，发现这个噪声源越来越远离太阳，但是却对应于星空背景的某个固定区域，最后确定为银河系中心方向。1932年12月，贝尔实验室向新闻界通报这一发现时，《纽约时报》在头版作了报道。 央斯基本人并未继续拓展这门学科，他更感兴趣的是工程部分。在头几年内，天文学家门并未更深入地探索央斯基的发现。只有美国天文学家弗雷德。劳伦斯惠普尔发表一篇文章讨论他的观测结果。还有一位天文爱好者格罗特雷伯单枪匹马地做了不少实际工作。 1950年，45岁的央斯基因心脏病卒于新泽西州的雷德班克。为了纪念他，后人把天体射电流量密度的单位称为央。不过，央斯基的旋转木马还有明显的缺点，还不能称为真正的射电天文望远镜。 第一架射电天文望远镜 雷伯1911年12月22日生于伊利诺斯州惠顿，15岁时已热衷于无线电收发报活动。他在大学时代曾尝试向月球发射无线电波，并试图接收从月球反射回来的回波。他失败了，直到第二次世界大战后，美国通讯兵才以更大的投资做到了这一点。 央斯基发现来自银河系中心的射电辐射时，雷伯刚从伊利诺伊州理工学院毕业不久，正在芝加哥的一家公司工作。他对央斯基的发现产生了极大的兴趣，便立即向贝尔实验室提出希望与央斯基一起研究天体的射电辐射，但未能如愿。