克卜勒望遠鏡

克卜勒望遠鏡

克卜勒望遠鏡,折射式望遠鏡的一種,物鏡組也為凸透鏡形式,但目鏡組是凸透鏡形式,最早由德國科學家約翰內斯·克卜勒(Johannes Kepler)於1611年發明。為了成正立的像,採用這種設計的某些折射式望遠鏡,特別是多數雙筒望遠鏡在光路中增加了轉像稜鏡系統,此外幾乎所有的折射式天文望遠鏡的光學系統為克卜勒式。

基本信息

概述

克卜勒望遠鏡,主體大致呈圓筒狀,直徑2.7米,長4.7米。攜帶的光度計裝備有直徑為95厘米的透鏡,還裝備有95兆像素的CCD感光設備。它具有極其靈敏的觀測能力,在太空中可以發現地球上晚間一盞普通燈被關閉的光線變化。

命名

(圖)克卜勒望遠鏡克卜勒
以生活在16世紀至17世紀的德國天文學家約翰內斯·克卜勒(Johannes Kepler,1571-1630)的名字命名。他發現了著名的“克卜勒行星運動三定律。

1600年,克卜勒到布拉格擔任第谷·布拉赫的助手。1601年第谷去世後,他繼承了第谷的事業,利用第谷多年積累的觀測資料,仔細分析研究,發現了行星沿橢圓軌道運行,並且提出行星運動三定律(即克卜勒定律),為牛頓發現萬有引力定律打下了基礎。在第谷的工作基礎上,克卜勒經過大量的計算,編製成《魯道夫星表》,表中列出了1005顆恆星的位置。這個星表比其他星表要精確得多,因此直到十八世紀中葉,《魯道夫星表》仍然被天文學家和航海家們視為珍寶,它的形式幾乎沒有改變地保留到今天。

克卜勒主要著作有《宇宙的神秘》、《光學》、《宇宙和諧論》、《哥白尼天文學概要》、《彗星論》和《稀奇的1631年天象》等。其中,在《宇宙和諧論》中,克卜勒找到了最簡單的世界體系,只需7個橢圓就可以描述天體運動的體系了; 在《彗星論》中,他指出彗星的尾巴總是背著太陽,是因為太陽排斥彗頭的物質造成的,這是距今半個世紀以前對輻射壓力存在的正確預言;此外,克卜勒還發現了大氣折射的近似定律。為了紀念克卜勒的功績,國際天文學聯合會決定將1134號小行星命名為克卜勒小行星,為天文學發展做出巨大貢獻。

工作原理

原理圖原理圖
原理由兩個凸透鏡構成。由於兩者之間有一個實像,可方便的安裝分劃板,並且各種性能優良,所以目前軍用望遠鏡,小型天文望遠鏡等專業級的望遠鏡都採用此種結構。但這種結構成像是倒立的,所以要在中間增加正像系統。
正像系統分為兩類:稜鏡正像系統和透鏡正像系統。我們常見的前寬後窄的典型雙筒望遠鏡既採用了雙直角稜鏡正像系統。這種系統的優點是在正像的同時將光軸兩次摺疊,從而大大減小瞭望遠鏡的體積和重量。透鏡正像系統採用一組複雜的透鏡來將像倒轉,成本較高,但俄羅斯20×50三節伸縮古典型單筒望遠鏡既採用設計精良的透鏡正像系統。

結構特點

1、克卜勒望遠鏡是世界是第一個真正能發現類地行星的太空任務,它將發現宜居住區圍繞像我們太陽似的恆星運轉的行星。水是生命之本,此宜居住區得是恆星周圍適合於水存在的一片溫度適宜的區域,在這種溫度下的行星表面可能會有水池存在。

2、在克卜勒望遠鏡三年半多的任務結束之前,它將讓我們更好地了解其它類地行星在人類銀河系到底是多還是少。這將是回答一個長久問題的關鍵一步。

3、克卜勒望遠鏡通過發現恆星亮度周期性變暗來探測太陽系外行星。 當人類從地球上某個位置來觀察天空時,如果有行星經過其母恆星的前面,就能發現此行星會導致其母恆星亮度稍微變暗。克卜勒望遠鏡更能洞悉這一情況。

4、克卜勒望遠具有太空最大的照相機,有一個95兆像素的電荷偶合器(CCD)陣列,這就像日常使用的數位相機中的CCD一樣。

5、克卜勒望遠鏡如此強大,以至於它從太空觀察地球時,能發現居住在小鎮上的人在夜裡關掉他家的門廊。

軌道

(圖)克卜勒望遠鏡克卜勒望遠鏡

將繞太陽飛行,其運行軌道和地球軌道基本重合,要實現連續的觀測要求克卜勒光度計的視場在黃道平面之外,這

樣才能不被太陽或月球周期性遮擋。周期為372.5天的地球拖尾日心軌道德爾塔-2運載火箭的能力之內最大可能地避開太陽、地球以及月球的干擾。在這條軌道上,飛船緩慢駛離地球,四年後距離(地球)0.5AU。這項任務的通信和導航是由美國宇航局的太空跟蹤網提供。

這條軌道的另一優勢是它很少干擾飛船的力矩,因而形成非常穩定的指向姿態。不同於在地球軌道上,此軌道上飛行不存在因重力梯度、磁矩或大氣阻力而產生的力矩。 最大的外力矩是由太陽壓力所致。這條軌道還避免了與地球軌道相關的高輻射量,但偶爾也會遭受太陽耀斑的輻射。

研究成果

“克卜勒”望遠鏡試圖通過行星穿越其恆星時星光亮度減退尋找系外行星。這台望遠鏡於2009年3月發射,設計壽命至少三年半,在投入使用的頭6周就發現了5顆新行星。每顆行星的存在後來都經由一種名為徑向速度(radial velocity)的方法得到了確認。這種方法主要是探測繞恆星飛行的行星引力對恆星軌道產生的晃動。

博魯奇表示,徑向速度觀測法可“媲美”克卜勒望遠鏡的數據,“完全證實行星的存在”。拉夫林則補充說,綜合兩方面的數據可以在尋找行星的努力中形成一種“真正有價值的條件”。這是因為,每種方法不僅有助於相互驗證對方的對錯,還提供了不同類型的信息,從而建立對外星球更全面的認識。

例如,徑向速度可以提供行星質量和軌道的詳細信息,而穿越則能揭示行星相對於其恆星的大小。天文學家可藉此了解到行星的密度。拉夫林指出,像“克卜勒”這樣的尋找行星任務向我們全面展示了系外行星的密度。舉例說,一些質量最大的系外行星因迄今尚未得到解釋的熱源而出人意料地變得“腫脹”起來。

有望發現更多行星

“克卜勒”任務科學家迪米塔-薩塞洛夫(Dimitar Sasselov)以“克卜勒5b”為例來說明這一點,這顆行星質量超過木星,但密度遠比水小。拉夫林說:“這好像就是一支足球隊。你可能猜測它們全部是250至300磅(約合113至136公斤)重,所以,當你發現其中一些只有25磅(約合11公斤)時,當然會大吃一驚。”

事實上,“克卜勒”望遠鏡頭幾個月的數據包含了數百顆潛在行星,雖然迄今只有5顆行星得到了確認。隨著未來幾年天文學家具備可確認更多行星存在的能力,“克卜勒”任務小組可能會宣布更多的新發現。拉夫林表示,“克卜勒”任務科學家還需要幾年時間才能確定是否在恆星適居區發現地球大小的新世界。

這是因為,相比木星距其恆星的距離,在距其恆星合適距離飛行的行星會更遠,所以完成繞其恆星運行一圈需要更長時間,從而使得穿越更為罕見。據拉夫林介紹,若要確定你是否看到了行星,“則需要觀測足夠長的時間,看到三到四次穿越。”不過,拉夫林表示,天文學家的新發現有助於澄清一點事實,即具有相似特徵的行星可能會呈現截然不同的表象,“必須要更為全面的看待問題。”

觀測成果

發現迄今最緊密的奇特行星系統

美國東部時間2011年2月2日13點(台北時間2月3日凌晨2點),美國宇航局召開記者招待會宣布克卜勒探測器觀測到的最新系外行星發現。

這是迄今發現最奇特的緊密行星系統這是迄今發現最奇特的緊密行星系統

科學家通過克卜勒探測器最新發現一個奇特的行星系統,6顆岩石和氣體混合的行星環繞一顆類太陽恆星運行,該恆星距離地球大約2000光年。美國宇航局艾姆斯研究中心克卜勒科學研究小組成員、行星科學家傑克-利薩勒(Lissauer)說:“Kepler-11行星系統是一項令人驚異的天文發現,它出奇地緊密,並且包含著6顆較大的行星環繞主恆星運行。此前我們並不知道會有這樣類型的行星系統存在。”換句話講,Kepler-11行星系統是迄今在太陽系之外發現最緊密、行星數量最多的行星系統。

利薩勒稱,很少恆星存在1顆凌日行星(transitingplanet),但克卜勒-11行星系統擁有超過3顆以上的凌日行星。這種行星系統並不常見,或許該行星系統僅是宇宙百分之一的數量,但是否是千分之一,抑或是萬分之一,我們並不知道,目前我們僅觀測到一例這種奇特行星系統。

克卜勒-11恆星是一顆黃矮星,環繞它的6顆行星均體積大於地球,最大體積相當於天王星和海王星。距離恆星最近軌道的行星是“Kepler-11b”,是地球至太陽距離的十分之一。除此依次向外的行星分

科學家通過克卜勒探測器最新發現一個奇特的行星系統,6顆岩石和氣體混合的行星環繞一顆叫做“Kepler-11”的類太陽恆星運行,該恆星距離地球大約2000光年。科學家通過克卜勒探測器最新發現一個奇特的行星系統,6顆岩石和氣體混合的行星環繞一顆類太陽恆星運行,該恆星距離地球大約2000光年。

別是:Kepler-11c,Kepler-11d,Kepler-11e,Kepler-11f和Kepler-11g,Kepler-11g行星與恆星之間的距離是地日距離的二分之一。利薩勒稱,其它5顆行星與恆星之間的距離小於太陽系任何行星的軌道距離,並且這6顆行星之間的距離非常近。
如果這6顆行星位於太陽系,那么Kepler-11g行星的軌道距離位於水星和金星之間,其它5顆行星則位於水星和太陽之間。這5顆內部行星環繞黃矮星Kepler-11的軌道周期僅在10-47天之間,而Kepler-11g的環繞恆星軌道周期為118天。利薩斯說:“通過測量這5顆內部行星的體積和質量,我們可以確定它們是最小的系外行星之一,這些行星混和著岩石和氣體,可能包含水。岩石物質是行星的主要構成部分,而氣體占據其主要體積。”

利薩斯稱,Kepler-11行星系統非常奇特,其行星結構和力學體系為揭開該行星系統的形成提供了重要線索。Kepler-11d,Kepler-11e和Kepler-11f行星含有大量的輕質量氣體,這表明它們形成於該行星系統早期歷史時期,大約在數百萬年前。

Kepler-11行星系統誕生於一個分子雲核崩潰形成一顆恆星的過程中,那時環繞恆星的原行星盤孕育形成了行星。原行星盤是氣體和灰塵盤,在多數數百萬年曆史的行星系統中存在著,但很少存在於超過500萬年曆史的行星系統。科學家得出結論,包含大量氣體的行星形成速度較快,它們在原行星盤驅散之前獲得了大量的氣體。

目前,克卜勒探測器將繼續對該行星系統進行勘測,未來更多的勘測數據將進一步確定這些行星的體積和質量。利薩勒稱,或許日後還會在該行星系統中發現第7顆行星。

在記者招待會上,美國宇航局還公開了一些關鍵性的勘測數據。銀河系內是否還蘊藏著其它類似地球大小的行星?類地行星常見抑或罕見?美國宇航局的科學家正在積極尋求相關的答案。

美國宇航局艾姆斯研究中心的威廉-博魯基(WilliamBorucki)說:“目前我們發現0-68顆候選類地行星,0-54顆可能適宜生存的候選行星——在該行星表面潛在著液態水。一些候選行星的衛星可能表面存在液態水。同時,我們還發現5顆候選行星兼備類地體積和位於恆星適宜生存區域。”這些候選行星需要進一步進行深入勘測分析,從而判斷其真實性。

同時,美國宇航局科學家還宣布,迄今為止克卜勒探測器發現的系外行星數量可能達到1235顆,其中68顆大約是地球體積,288顆是超級地球體積,662顆具有海王星的體積,165顆具有木星的體積,19顆大於木星。54顆候選行星位於恆星適宜生存區域,5顆接近地球的體積,其它49顆是超級地球體積,相當於地球體積的兩倍以上,大於木星。據悉,這項勘測結果是基於2009年5月12日和9月17日的觀測結果,當時克卜勒探測器觀測了宇宙四百分之一區域,分析了156000多顆恆星。

克卜勒望遠鏡發現至少5個類似太陽系星系

克卜勒望遠鏡克卜勒望遠鏡

2010年7月26日,克卜勒望遠鏡在近期發現了140顆類地行星的訊息在天文界引起了巨大的轟動,緊跟而來的則是美國宇航局最新數據的公布,美國宇航局的官員表示,在龐雜的星系中,至少發現了5個類似於太陽系的星系。
克卜勒望遠鏡在近幾周通過對太空的掃描發現了大量的類地行星,這使得美國宇航局感到非常的興奮。對於它的傑出貢獻,美國宇航局的官員也是進行了讚揚,認為它優越的性能將會在未來發揮更重要的作用。
對於140顆類地行星的進一步觀測還需要科學家們多加努力,美國宇航局的教授說道:“雖然詳盡的工作還需要做,但克卜勒望遠鏡所帶來的意義卻是非凡的,我們期待發現更多的類地行星,人類在宇宙中並不孤獨。”
此前國外媒體也報導了類地行星在近期呈現井噴,未來人類可能移居其他星球的訊息。而美國宇航局的說法則證實了這一點,他們表示,在多達140顆類地行星的所在星系中,至少有5個星系與太陽系類似。這意味著他們產生生命的條件將更為成熟,儘管距離人類移居還需要很長的路要走,但這絕不意味著是無法實現的。
一位負責克卜勒探測器的研究人員說道:“下一步的工作重點是對行星的大氣進行研究,看是否能找到生命的跡象。或許我們可以真的發現外星人。”而根據調查顯示,在宇宙中可供人類居住的行星數量或在百萬顆左右。

克卜勒望遠鏡新發現百顆隱藏類地行星

2009年9月21日訊息,根據公布的訊息顯示,在過去短短几周內,人們新發現了100多顆大小和地球相仿的行星。這些發現要歸功於去年1月升空開始工作的歐空局克卜勒空間望遠鏡,其主要科學使命便是尋找其他恆星周圍存在行星的證據。

薩塞羅夫正在演講過程中,他正在解釋克卜勒望遠鏡如何利用掩星觀測法發現隱藏的行星薩塞羅夫正在演講過程中,他正在解釋克卜勒望遠鏡如何利用掩星觀測法發現隱藏的行星

這一突破性進展增加了這樣一種可能性,那就是我們在宇宙中或許並不是孤獨的。科學家們現在相信在我們的銀河系中大約存在著1億顆完全符合我們生存條件的行星世界。並且他們很自信能在接下來兩年內對這些類地行星中的60顆進行確認。
天文學家迪米特•薩塞羅夫(Dimitar Sasselov)說克卜勒望遠鏡已經在其他恆星周圍發現了大約140顆大小和地球相當的行星。他將這些令人驚異的發現稱作是“實現哥白尼的夢想”。克卜勒空間望遠鏡發現其他恆星周圍行星的方法是“掩星法”,即對恆星的亮度進行精確測量,找出由於存在的行星公轉遮掩其星光導致的亮度暫時下降。
通常地球大小的行星造成其母恆星亮度的下降值大約為萬分之一,持續2~16小時。克卜勒擁有高度靈敏的儀器,可以檢測到這樣極端細微的亮度變化,從而反推出行星的存在。之後,根據獲得的亮度降低幅度,掩星持續時間以及母恆星的質量數據,科學家可以計算出繞行行星的軌道以及大小。 “由於望遠鏡的工作,這相當於在未來的四年內,我們不吃不睡晝夜不停的尋找我們未來的家園。”薩塞羅夫說。
薩塞羅夫是在上周於牛津大學舉辦的TED(即‘科技、娛樂、設計’三個英文單詞的縮寫,一個每年在加州舉行的思想家演講交流會議)全球會議上披露這些發現的。根據TED的規定,演講人只有18分鐘的時間來向聽眾陳述他們的“偉大想法”。
他說:“生命的本質是一個化學系統,它需要一顆小體積的行星、水和岩石,還有一系列複雜的化學環境以便獲取能量並生存下去,” 薩塞羅夫說。“我們還有很多工作要做,但目前的統計學結果已經非常明顯,那就是:和我們地球一樣的星球並非是獨特的,我們的銀河系中就有很多。”
在接下來的時間裡,研究人員將努力排查所有候選行星並找出那些最適宜生命生存的星球。 “這是一個令人興奮的訊息,因為在接下來短短兩年時間裡,我們將可以確認它們中的大約60顆。” 薩塞羅夫說。在過去的15年內人們已經發現了差不多500顆太陽系外行星,但它們中很少可以被確認是類地行星(即自然性質和屬性和地球類似的行星)。“科學正在重新定義什麼是生命,” 薩塞羅夫說。

歷史上著名的天文望遠鏡

天文望遠鏡,為我們了解天象提供了便利的條件,而人類史上很多美麗的星雲天象,都是有哈勃望遠鏡拍攝下來的!

歷史上著名的望遠鏡

望遠鏡是一種利用凹透鏡和凸透鏡觀測遙遠物體的光學儀器。利用通過透鏡的光線折射或光線被凹鏡反射使之進入小孔並會聚成像,再經過一個放大目鏡而被看到,又稱“千里鏡”。
伽利略望遠鏡:人類歷史上第一台天文望遠鏡,由義大利天文學家、物理學家伽利略1609年發明
伽利略望遠鏡 伽利略望遠鏡
牛頓望遠鏡:誕生於1668年,用2.5cm直徑的金屬,磨製成一塊凹面反射鏡,並在主鏡的焦點前面放置了一個與主鏡成45度角的反射鏡,使經主鏡反射後的會聚光經反射鏡以90度角反射出鏡筒後到達目鏡,這種系統稱為牛頓式反射望遠鏡。
牛頓望遠鏡 牛頓望遠鏡
赫歇爾望遠鏡:誕生於18世紀晚期,由德國音樂師和天文學家威廉-赫歇爾製造。
赫歇爾望遠鏡 赫歇爾望遠鏡
耶基斯折射望遠鏡:座落於美國威斯康星州的耶基斯天文台,主透鏡建成於1895年,是當時世界上最大望遠鏡。
耶基斯折射望遠鏡 耶基斯折射望遠鏡
威爾遜山望遠鏡:1908年,美國天文學家喬治-埃勒里-海耳主持建成了口徑60英寸的反射望遠鏡,安裝於威爾遜山。
威爾遜山望遠鏡 威爾遜山望遠鏡
胡克望遠鏡:在富商約翰-胡克的贊助下,口徑為100英寸的反射望遠鏡於1917年在威爾遜山天文台建成。
胡克望遠鏡 胡克望遠鏡
海爾望遠鏡:望遠鏡在1948年完成,直到1980年代初期,BTA-6望遠鏡能夠運作之前,海爾望遠鏡一直是世界最大的望遠鏡。
海爾望遠鏡 海爾望遠鏡
甚大陣射電望遠鏡:甚大陣射電望遠鏡座落於美國新墨西哥州索科洛,於1980年建成並投入使用。
甚大陣射電望遠鏡 甚大陣射電望遠鏡
哈勃太空望遠鏡:是以天文學家哈勃為名,在軌道上環繞著地球的望遠鏡,於1990年發射。
哈勃太空望遠鏡 哈勃太空望遠鏡
凱克望遠鏡:凱克望遠鏡有兩台,分別建造於1991年和1996年,像足球那樣的圓頂有11層樓高,凱克是以它的出資建造者來命名的。
哈勃太空望遠鏡 凱克望遠鏡
斯隆望遠鏡:“斯隆數字天空勘測計畫”的2.5米望遠鏡位於美國新墨西哥州阿柏角天文台。該望遠鏡擁有一個相當複雜的數字相機,望遠鏡內部是30個電荷耦合器件(CCD)探測器。
斯隆望遠鏡 斯隆望遠鏡
克卜勒望遠鏡:由德國科學家約翰內斯·克卜勒(Johannes Kepler)於1611年發明。
克卜勒望遠鏡 克卜勒望遠鏡
阿雷西博望遠鏡:世界上最大的單面口徑射電望遠鏡,直徑達305米,後擴建為350米,由康奈爾大學管理。
阿雷西博望遠鏡 阿雷西博望遠鏡
卡塞格林望遠鏡:由兩塊反射鏡組成的一種反射望遠鏡,1672年為卡塞格林所發明。
卡塞格林望遠鏡 卡塞格林望遠鏡

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