望远镜与观测天文学
口径
天文学家描述一台望远镜时,首先报出的不是它的长度或放大倍数,而是它的口径——即主镜片或主镜面的直径。"一台 10 米望远镜"意思是它的主镜宽 10 米。口径是最重要的单一性能指标,因为它同时决定了望远镜能收集多少光,以及能分辨多细的细节。
口径之所以重要,是因为前端的开口就像一只接雨的水桶:开口越宽,每秒落入的光子越多。由于圆面积随直径的平方增长,口径加倍则收集的光增至四倍。一面 8 米镜面的面积约为完全适应黑暗的人眼(约 7 毫米)的一百万倍,因此能记录到暗一百万倍的恒星。口径还决定了可达到的最细节:开口越大,衍射图样越紧致,所以大望远镜天生更锐利。
正因如此,天文学史就是一场不断追求更大口径的竞赛,从伽利略的几厘米到今天的数十米。代价在于成本与工程:口径是线性增长,而镜面质量和价格却急剧膨胀,这正是望远镜从镜片转向镜面、再转向拼接镜面的原因。口径不是放大倍数——小望远镜也能放大很多,却无法把暗弱的星系变亮,或把靠得很近的双星分开。
从 4 米升级到 8 米望远镜,提升的不是两倍而是四倍:它收集四倍的光,因此在相同曝光时间内能看到暗两个星等的天体。
聚光量随口径的平方增长,而非随口径本身。
决定你能看到什么的是口径,而非目镜。再换目镜,也无法让一台 60 毫米望远镜显现出需要一米口径才能记录的星系。
又称
另见