古今觀天大不同

由圭表到天文望遠鏡的重大演變

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天文學家探索天象,今時今日有精密的儀器輔助,但在古時是怎樣做的呢?

中國三山五嶽的「中嶽」嵩山,連同附近的鄭州登封,這一帶在中國傳統的宇宙觀,被視為天地的中心,亦是中國早期王朝建都、文化薈萃、以至測天量地的中心。

嵩山腳下有8座佔地40平方公里的建築群,統稱為「天地之中」歷史建築群,屬世界文化遺產。這裡有著名的天文科學建築物「周公測景台」。約三千年前,西周周文王第四個兒子周公姬旦在此樹立「圭表」,它是中國古代最早的天文測量儀器,通過形成的影子來記錄時間,辨識節氣,即是所謂的「立竿見影」。

去到元朝,天文學家郭守敬在附近建造「登封觀星台」,亦是中國現存最古老的天文台。由一座9.46米高的高台,以及平鋪在高台北面的「量天尺」,兩部分组成。整個高台就是一個大型的圭表,由於表影加長,邊緣模糊減少了,測量精確度亦大大提高。郭守敬根據觀測推算,編制了被譽為中國古代最優秀的曆法《授時曆》。

現代人觀天不須再靠圭表,而是天文望遠鏡。中國近年打造「郭守敬望遠鏡」LAMOST,它視場直徑最大 5 度,焦面上容納 4000 條光纖,可以同時觀測 4000 個天體,是之前國際上同類設備的六倍有多。

LAMOST並非直接觀測星體,而是捕捉星體光譜,可以說對恆星做「人口普查」,獲取每一顆星的光譜信息,例如距離、構成、分佈等資訊。它收集光譜數量遠超世界其他望遠鏡的總和,目前每年有200萬至300萬光譜數據產出,預計到2022年,發布的光譜數量有望突破2000萬條。

基於LAMOST數據,科學家改寫了以往學界對銀河系大小的認識,發現銀河系比以前認為的大一倍;另外亦發現了恆星級黑洞,以及鋰元素含量最高的恆星。LAMOST開拓了國際天文領域大規模光譜巡天的先河,對於研究銀河系的結構、形成和演化具有重大的科學意義。

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