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2012-3-14

帕洛玛朝圣之旅

归档于: 天文空间科学, 天文游记 @ 5:50 pm

本人对旅行一事找不到什么感觉,对于一般人眼中的所谓风景/文化圣地一向是嗤之以鼻,对什么一生必游的XX个景点更是毫无兴趣,任你形容什么雪域高原心灵圣地浪漫海滩还是异域情调,在自己眼中统统都只是一文不值。不过狂话归狂话,这个世界上还是有那么几处地方在自己的心中有着特殊的地位的,属于此生只要有机会就一定要前去的那种,位于美国加州南部圣迭戈郡的帕洛玛天文台就是其中之一。

之所以说是朝圣之旅,一来该台的创办者乔治·海尔算是本人第一大偶像,毕竟是现代天体物理学的奠基人外加三座大型现代天文台的创办者;二来台里也是人才辈出,哈勃、桑德奇等大名鼎鼎的前辈都是其中的翘楚;三来5米海尔望远镜的名声在外,也是长期以来世界最大望远镜的保持者,地位还是不容忽视的。既然本人已经选择了理论工作作为研究方向,日后也大抵与圆顶观测无缘,那么还是在回国之前不计代价地朝圣帕洛玛山吧,也算是了却一桩长久以来的心愿。

其实这里还是有一点点私心的。南加州夏季气候干燥,本来就易发山林火灾,前些年帕洛玛天文台就受到过大火的威胁,好在是有惊无险。不过想想因为火灾损失惨重,至今没能回复元气的澳大利亚Stromlo山天文台……算了,还是不去多想了,只希望帕洛玛山永远不会遭遇类似的情况。

帕洛玛山虽然属于圣迭戈郡,不过从洛杉矶出发倒是更近一些,大概需要2小时车程。蓝天白云加上满山苍翠,一路风景很不错。只是几年前那次大火的影响仍未退去,有几处山体还是光秃秃的,甚至空气中都弥漫着一股焦糊味,看来完全恢复还有待时日。虽说南加州这种冬季暖湿夏季干热的地中海式气候对于天文观测来说再好不过,这一带的草木却是因此遭殃了不少。但是貌似当地人已经对小规模林火见怪不怪了?都说无所谓不相干,听得我一个外人倒是揪心不已。

车子刚到半山腰,就已经可以远远地看到天文台的5米海尔望远镜圆顶了:

天文台门口的门牌。一般帕洛玛天文台会在下午4时45分停止对外开放,开始准备夜间的观测,所以参观要趁早。另外山顶海拔在2000米左右,为了减少空气湍动提升观测质量,海尔望远镜的圆顶内常年与山上的夜间温度保持一致,参观者要酌情添加保暖衣物。(不过说实话,个人感觉,南加州山顶的寒冷程度也还有限,3月参观,外衣里面套上一件羊毛衫一条绒裤足矣,至于羽绒服风衣一类就可以免了。)

另外需要注意的是,帕洛玛山的生态保护得还算不错,周围遍布各种野生动物,所以……响尾蛇出没请当心!这一条可真不是闹着玩的,否则后果很严重。为避免被咬伤中蛇毒,请勿离开柏油路,更不要主动打草惊蛇:

万一被蛇咬,请立即报警并联系有关人员,同时采取自救措施:

OK,做好上述准备就可以开始参观了。进门右手是游客中心兼小型博物馆兼纪念品商店:

博物馆展厅的主要内容是天文基础知识介绍连带5米海尔望远镜模型展示:

仙女星系M31,哈勃的代表性工作就是确认它位于河外,是一个与银河系平起平坐的独立星系:

光谱发射线演示,只要按下选择键,就可以看到相应元素的谱线了,很直观。图中演示的是氙线与氮线:

牛顿的望远镜模型与海尔望远镜的结构图,它们都是反射镜:

海尔望远镜Pyrex耐热玻璃主镜坯的运输车辆模型,镜坯由纽约康宁玻璃公司承制:

下图是当年的运输现场,怕是这辆专车也有为康宁公司做广告的性质吧:

Warren标准恒星时计,其功能是通过金属丝的振荡来确定恒星时,让望远镜的跟踪马达正确抵消地球自转效应:

今天的帕洛玛天文台由于距离洛杉矶和圣迭戈都比较近,已经受到了光污染的干扰。再想想同样由海尔一手创办的芝加哥叶凯士天文台也是由于光污染的缘故而被迫停止了科研工作,现代社会日益泛滥的光照还真是天文观测的第一大杀手。减缓这个问题的一个方案是普及容易过滤的黄光钠灯,并让灯光射向路面,但彻底解决最终还是有赖于全体民众对光污染防治意识的提升。

参观的重点当然是5米海尔望远镜了。望远镜雪白的圆顶,也是帕洛玛天文台的标志性建筑:

圆顶背面,门后是残障人士专用升降梯:

圆顶一旁的空地上放置的水泥圆饼,也是安装主镜之前的演练过程所用:

进入圆顶,迎头就是海尔的半身像,下方有铭文:“The two hundred inch telescope is named in honor of George Ellery Hale whose vision and leadership mad it a reality”(200英寸望远镜以乔治·埃勒里·海尔命名,他的远见与领导才能让这架望远镜变成了现实)。本人在这里给海尔像恭恭敬敬地鞠了两躬,毕竟这是天体物理学的鼻祖啊!

爬上左手边的楼梯就是海尔望远镜所在了:

圆顶特意露出了一组驱动轮供演示用:

宏伟的海尔望远镜,在当年也堪称是工程奇迹。在夏威夷的10米凯克望远镜落成之前,海尔望远镜都堪称世界上口径最大且能够全面发挥作用的望远镜(至于前苏联那架6米政绩工程就免了,大小毛病一身不说,科研成果也实在是让人不好意思提……)。哪怕到现在为止,它也还是口径最大的赤道式反射镜:出于简化机架的考虑,后来的大型反射镜大抵都采用了地平式结构。当然,后者的代价就是跟踪驱动系统的复杂性大大增加,也只有在计算机发展并普及到一定程度后才显得实用。

主焦点特写,哈勃那张著名的照片就是在这里拍摄的:

望远镜的卡焦仪器笼,上面安装的貌似是一套光谱仪:

周围的地面上堆了很多东西,这个是观测用的制冷剂瓶:

主镜真空镀膜机:

这货怎么使用呢?说来也不难,下面就是天文台官方网站提供的镀膜过程组图。首先卸下镜面,并将原有的铝膜洗掉。然后将这台重17.5吨的机器吊起到镜面上方(左上)并固定好(右上),再花费1天的时间给镀膜室抽真空。镀膜室内部由大量包铝的钨丝线圈组成,在线圈以合适的方式通电加热(左下)后,铝层蒸发,并为镀膜室内包括镜面在内的一切镀上一层锃亮的铝膜(右下)。颇让人不可思议的是,整个过程消耗的铝材微乎其微,只消几克而已,镜面上铝膜的厚度也只有百万分之一厘米。

 

 

用于光学质量检验的沙克—哈特曼光栏:

蛮有味道的工作台,上面堆满了工具:

一堆展品,海尔望远镜的剖面图(上)与机械结构图(下):

望远镜的机械模型(上)与外观模型(下):

海尔望远镜主镜镜坯的1:10模型,主镜背面出于减轻重量的考虑被大面积掏空了。话说天文台的参观纪念衫上就印着这个镜坯的轮廓图,看上去实在是有密集物体之嫌……于是可以理解成图案印在衣服背面,观后可能身心不适的横竖是别人么?另外这T恤的轮廓图上下还印着海尔的名言“Make no small plans, dream no small dreams”,在下对这句话的翻译是:要搞就搞大……

在1964年到1978年间担任帕洛玛天文台台长的Horace W. Babcock使用过的电热观测服:

为什么天文学家需要穿戴这种服装呢?因为在CCD尚未问世、计算机没有普及的数十年前,观测者需要在圆顶中职守,而且往往需要在高高的主焦点笼中熬过漫长的寒夜,所以与高空飞行的情况类似,为了提升舒适度,电热服装是很有必要的。对,这海尔望远镜的主焦点处最经典就是前面提到的哈勃那张著名照片了。现在这样的场景已经是不太可能再出现了,而且为了减少湍流,观测期间整个圆顶内往往都是不能留人的。

台内其他几处设施就都不对外开放了,这个是帕洛玛干涉仪室的外景:

水塔,当年据说在扑救林火的过程中发挥了不小的作用:

这座圆顶不清楚是属于那架施密特望远镜的:

随着技术的进步以及选址范围的扩展,虽说现今的帕洛玛天文台仍旧活跃在科研一线,却已经难保当年的龙头翘楚地位。论观测条件,帕洛玛山比不上夏威夷Mauna Kea、智利阿塔卡马以及北非加那利群岛这当代三大顶级台址;论仪器设备,口径“只有”5米出头的海尔望远镜也难望当代用主动光学和自适应光学技术武装到牙齿的10米级望远镜之项背。但考虑科研产出,一架已经落成60余年的望远镜不仅在当年发挥了重要的历史作用,谱写出了无数的传奇,如今也未见颓势,而且结合新式终端仪器,仍能进行一流的研究,所谓海尔的远见,恐怕也正在于此。

依稀记得《天空与望远镜》杂志如是描述海尔的理想,“一群最杰出的天文学家在山巅的研究室中用大型望远镜探索宇宙”,于是他将梦中的巨镜选址在了当时尚属荒僻的南加州山区。现今在远离人烟的火山口或是沙漠深处陆续落成或即将上马的巨镜,又或者是那些大大小小的空间望远镜,其建造目的何尝不是如此?

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