SPACE SCHOOL

Houston Association for Space and Science Education.
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「看」見不一樣的宇宙

世界真的是如我們看到的七彩嗎?答案是否定的,因為有太多的光線是肉眼所看不見。就像當你拿著紫外光往千元大鈔一照,你會發現在四個小朋友的身後,竟多出了一支天文望遠鏡!

[1]韋伯望遠鏡想像圖

  而有什麼方法是能夠讓我們同時安全待在地球上,又能夠透視太空中的各種事物?答案依然是望遠鏡,只是我們需要的是截然不同,更精密、更特殊的望遠鏡。



[2]電磁磁波光譜示意圖



  我們肉眼可感受到的光波長大約介於390至700奈米,但這其實只佔了整個電磁波的一小部分而已,其他諸如無線電波、微波、X光等等,雖然分成了許多種類,但他們的本質上都是屬於電磁波這個大家族,而這些都並非一般望遠鏡所能觀察的,需要透過特殊的望遠鏡才能進行觀測。

  如在2003年升空服役的史匹哲太空望遠鏡,便是搭載了紅外探測設備,對比可見光波長更長的紅外線進行探測。



[3]藝術家筆下的史匹哲太空望遠鏡[4]在不同望遠鏡下觀測的蟹狀星雲(由左上至右下依序為:無線電波、可見光、紫外線、X-光)



大氣光窗



  電磁波的種類雖然繁多,但並非全數皆能穿透大氣到達地球海平面,大氣層雖能被太陽短波輕易地穿透,但是它卻會吸收長波輻射,其中:

波長大於1公尺 : 被電離層所反射

紅外線(IR) :  被 H2O與 CO2等(又稱溫室氣體)吸收

紫外線(UV):為臭氧層之O3吸收

X-光與γ-射線:由氧與氮等空氣分子吸收



  因此,為了克服大氣光窗所帶來的問題,我們勢必得在太空設置望遠鏡,以期更好的觀測品質。



[5]大氣層影響電磁波傳遞



太空望遠鏡



  由於太空望遠鏡的軌道都是在大氣層外圍繞著地球運行,相較於地面天文台或是陣列望遠鏡,它的成本及技術門檻雖然較高,但卻更能夠帶領天文學界解開許多難解的謎團以及紀錄宇宙發生的大大小小的天文事件。

  其中最重要也最廣為人知的便是1990年發射的哈伯太空望遠鏡,上面搭載的廣域和行星照相機提供了高解析度的照片、高速光度計能夠快速測得天體的光度變化、可將光線分離成頻譜的影像攝譜儀以及多功能的巡天照相機等等,有了這些先進儀器,哈伯不只能偵測太陽系外行星,更拍下了彗星撞擊行星的畫面!

  跨越兩個世紀的哈伯太空望遠鏡,也即將要在2018年,以27歲的高齡,由最新研發的韋伯太空望遠鏡接替其工作。肩負著更重大任務的韋伯,又將為人們帶來怎麼樣新發現呢?讓我們拭目以待吧!



[6]哈伯望遠鏡所拍攝的宇宙笑臉



 



參考來源:

NASA-Imagine The Universe

https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/emspectrum1.html

Hubble Space Telescope

https://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/main/index.html

"The Universe After Hubble"

http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2017/03/after-hubble-nasas-james-webb-space-telescope-revolutionizing-our-knowledge-of-the-universe-watch-to.html



[1] 韋伯望遠鏡想像圖

http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2017/03/after-hubble-nasas-james-webb-space-telescope-revolutionizing-our-knowledge-of-the-universe-watch-to.html

[2] 電磁波光譜示意圖

https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/emspectrum1.html

[3] 藝術家筆下的史匹哲太空望遠鏡

https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=6602

[4] 在不同望遠鏡下觀測的蟹狀星雲

https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/images1.html

[5] 大氣層影響電磁波傳遞

https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/emspectrum1.html

[6] 哈伯望遠鏡所拍攝的宇宙笑臉

https://www.nasa.gov/content/hubble-sees-a-smiling-lens

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