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近日，青海冷湖地區(qū)的天文臺選址工作備受關(guān)注，3年連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，冷湖臺址的光學(xué)觀測條件可比肩國際一流大型天文臺。這一發(fā)現(xiàn)為我國光學(xué)天文發(fā)展創(chuàng)造了重大機遇，也為國際光學(xué)天文發(fā)展提供了寶貴的資源。
清晰的天象觀測效果離不開天文望遠(yuǎn)鏡的支持。1609年，意大利天文學(xué)家伽利略成功制造了一架天文望遠(yuǎn)鏡，并將它對準(zhǔn)了天空。此后不久，西方傳教士開始把望遠(yuǎn)鏡引入我國，并用于包括觀測天象在內(nèi)的多個領(lǐng)域。故宮博物院現(xiàn)藏150余架清代宮廷遺留下來的望遠(yuǎn)鏡，這些望遠(yuǎn)鏡具有重要的科學(xué)、文化和歷史價值?，F(xiàn)以其中兩個天文望遠(yuǎn)鏡為例進(jìn)行解讀。
其一為19世紀(jì)香港制造的單圓筒折射式天文望遠(yuǎn)鏡。該望遠(yuǎn)鏡由鏡筒、物鏡、目鏡、調(diào)焦鈕、尋星鏡、支架等部件組成。鏡筒長約128厘米，直徑約為11厘米，為銅鍍金材料。物鏡為一塊凸透鏡，直徑約8.5厘米;目鏡為一塊凹透鏡，外露的觀測孔直徑約為0.7厘米。調(diào)焦鈕位于鏡筒右側(cè)，可根據(jù)觀測需求前后調(diào)節(jié)目鏡，以獲得清晰圖像。尋星鏡位于鏡筒左上方，長約26厘米，直徑約為4厘米，主要用于搜尋待觀測的天體。支架為銅鍍金材料，高約66厘米，下部做成三角形的穩(wěn)定支撐。
單圓筒折射式望遠(yuǎn)鏡在明清時期又被稱為窺筒遠(yuǎn)鏡、千里眼等。折射望遠(yuǎn)鏡由瑞士傳教士鄧玉函、德國傳教士湯若望等人于明代末年傳入我國。明代科學(xué)家徐光啟所撰《新法算書》卷九十八載有“有加利勒阿(伽利略)于三十年前創(chuàng)有新圖，發(fā)千古星學(xué)之所未發(fā)”，可說明傳入我國的折射式望遠(yuǎn)鏡屬于伽利略望遠(yuǎn)鏡。
這種望遠(yuǎn)鏡的觀測原理為：鏡筒內(nèi)有鏡片兩個：凸透鏡用于物鏡;凹透鏡用于目鏡。凸透鏡可以將遠(yuǎn)處的光線匯聚成一個焦點，使得外部物體形成一個倒立的虛像;而凹透鏡通過折射作用，將該虛像放大，并使其成為一個正立的虛像。這種望遠(yuǎn)鏡制作簡單，焦距長，對鏡筒彎曲不敏感，使用方便。徐光啟就用這種望遠(yuǎn)鏡觀察過日月五星?！缎路ㄋ銜肪砣d有“大抵古測稍粗，又以目所見為準(zhǔn)，則更粗。今測較古其精十倍，又用遠(yuǎn)鏡為準(zhǔn)，其精百倍”，可說明采用這種單圓筒折射式望遠(yuǎn)鏡，可較為精準(zhǔn)地觀測天象。
其二為18世紀(jì)英國倫敦制造的銅鍍金反射望遠(yuǎn)鏡。它屬于格雷果里望遠(yuǎn)鏡。該望遠(yuǎn)鏡部件組成、調(diào)焦鈕與尋星鏡的位置均與前述折射式天文望遠(yuǎn)鏡相似。其中，鏡筒長約74厘米，直徑約為11厘米;物鏡直徑約10厘米，外露的觀測孔直徑約為0.3厘米;銅鍍金三角形支架總高約為45厘米。需要說明的是，英國天文學(xué)家詹姆斯·格雷果里于1663年發(fā)明的反射望遠(yuǎn)鏡，主要特點是通過兩個曲面鏡作為物鏡，經(jīng)過兩次反射使得光線通過主鏡的中心小孔進(jìn)入目鏡，并產(chǎn)生放大作用。這種望遠(yuǎn)鏡由法國天主教傳教士蔣友仁引入我國，并作為禮品獻(xiàn)給乾隆皇帝。
格雷果里反射望遠(yuǎn)鏡與伽利略折射望遠(yuǎn)鏡外觀的最大區(qū)別在于，前者無需很長的鏡筒。清代科學(xué)家鄭復(fù)光所撰《鏡鏡詅癡》卷五通過圖文并茂的方式，對這種反射望遠(yuǎn)鏡的原理進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明。這種望遠(yuǎn)鏡的鏡筒內(nèi)有4個鏡片，按距離眼睛由近至遠(yuǎn)，可依次編號為A、B、C、D。其中，鏡片A、B位于目鏡中，形狀及尺寸相同，且均為玻璃質(zhì)平凸透鏡，凸面遠(yuǎn)離眼睛一側(cè);鏡片C、D位于物鏡中，鏡片C為曲面大銅鏡，凸面朝向眼睛一側(cè)，且鏡面中心有小孔;D為曲面小銅鏡，凸面遠(yuǎn)離眼睛一側(cè)。觀測時，天體光線由鏡片D與鏡筒之間的空隙射入，照到鏡片C上;鏡片C對光線進(jìn)行反射，使之射到鏡片D上;鏡片D再次反射光線，使之穿過鏡片C中心的小孔，照射到鏡片B上;鏡片B使得光線形成的影像亮度均勻，并把影像投射至鏡片A;鏡片A對影像進(jìn)行放大，并使之傳入觀察者眼簾范圍。
明清時期，宮中均制造過天文望遠(yuǎn)鏡。據(jù)《新法算書》卷三記載，崇禎七年(1634年)五月至崇禎八年(1635年)八月間，歷法家李天經(jīng)奉旨制造了3架伽利略式望遠(yuǎn)鏡，可達(dá)到“不但可以仰窺天象，且能映數(shù)里外物如在目前”的效果。清代內(nèi)務(wù)造辦處下設(shè)眼鏡作，除了制作眼鏡外，還制作望遠(yuǎn)鏡。據(jù)中國第一歷史檔案館、香港中文大學(xué)文物館合編的《清宮內(nèi)務(wù)府造辦處檔案總匯》第5冊記載，雍正十年(1732年)三月二十三日，總管內(nèi)務(wù)府大臣海望奉命制作了20件玻璃千里眼、2件水晶千里眼、1件茶晶千里眼。(作者系故宮博物院研究館員 周乾)
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