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漢堡天文台是世界著名天文台,他對世界天文學最大的貢獻是研究發展—施密特望遠鏡。

1基本信息

英文名稱:
Hamburg Observatory
地 址:
Gojenbergsweg 112, D—2050 Hamburg 80
研究領域:
銀河天文學與星系天文學,其中包括:恆星演化—恆星質量損失的理論與觀測,超新星、行星狀星雲、恆星大氣。密接雙星理論;射電天文學—分子云、射電星;天文學;引力透鏡理論;類星體。

2歷史沿革

回溯近代德國天文學的起源,便要把時光倒流到19世紀初
漢堡天文台

  漢堡天文台

的德國漢堡港(Hamburg)。當時正是海洋探險殖民的興盛時代,隨著船舶航行東西方貿易,帶來驚人的財富,歐洲列強體認到天文學的發展對於航海具有極大的幫助,特別是船舶在茫茫大海中需要精確的定位,這時一本詳盡正確的星表,便是各船長、領航員極需的工具書。
借著六分儀的測量,A星昨天出現中天的時間與今天出現中天的時間差,便可換算航行了多少經度與距離;而從星星(如北極星)出現在海平線的水平高度,就可以知道船舶所處的緯度。西歐各國中,以德國、荷蘭、英國等國對天文學的投資最為積極,同時也反映出他們對海洋殖民的國家政策。
漢堡港為歐洲重要大港(另一個重要海洋是荷蘭阿姆斯特丹),對航行的船舶提供天文航海資料與時間服務。1833年漢堡天文台正式由政府接管(在此之前是由私人集資舉辦),不久后出版了星數達6萬顆的星總表目錄。隨著漢堡市區的擴展,原有的台址受光害、煙霧及工廠的影響,已敷研究工作的需求,便在1901年開始在郊區Bergedorf的山丘上建立新台。(圖片 漢堡天文台80厘米折光式望遠鏡)
1912年新的(現代的)漢堡天文台正式落成啟用,配備當時傲視歐洲各國的先進儀器,諸如60厘米折射赤道儀(具備拍攝光譜與星體定位的性能)、蔡司1米口徑反射望遠鏡、60厘米口徑反射望遠鏡與30厘米Lippert攝星鏡(焦比1:5),並開始所謂的AGK計劃。
所謂AGK是德文Astronomicchen Gesellschaft KatalogR 的縮寫,意為星總表目錄。到1930年,總計有20萬顆星已被測量並標定位置,1935年又利用光譜測量與光度計,觀測了15萬顆變光星。這時漢堡天文台達到它歷史上的巔峰,在傳統天文學(天體測量學)的優異表現,為後代天文物理學發展奠定了良好的基礎。
1955年,漢堡天文台在二次大戰後百廢待舉、經濟困難的情況下,裝置了當年世界第二大的施密特望遠鏡。這具修正鏡口徑80厘米,主鏡口徑120厘米,F值3的天文望遠鏡,陪伴著當年德國天文學家度過戰後慘淡經營的20年。
借著施密特鏡強力的集光性能與大視場的優點,漢堡天文台拍攝了數以十萬計的恆星光譜,並建立OB星系統分類(是科學家模擬星星生命深化的流程圖)。
此外,漢堡天文台也協助歐洲南方天文台的成立,參與IUE國際紫外線衛星計劃(由MNSA與ESA歐洲太空總署共同執行),以及美國太空實驗室植物太空研究計劃,這些國際性的太空與天文計劃,都是在1986年漢堡天文台移交給漢堡大學後進行的。而施密特當年發明這咱特殊望遠鏡設計,後來更被美國與英國投資建造更巨大的122厘米/180厘米的攝星鏡,拿來製作全世界天文台通用的星圖,統一了世界的天文「語言」。1994年彗星撞木星的發現望遠鏡,便是美國帕羅瑪天文台的施密特望遠鏡呢!所以施密特望遠鏡被稱為本世紀最重要的光學儀器發明。

3重要貢獻

漢堡天文台對世界天文學另一個重要的貢獻,是新天文儀器
漢堡天文台

  漢堡天文台

的研究發展—施密特望遠鏡。
勃哈德·施密特(Bernhard Schmidt 1879-1935)是一位自學成功的機械與光學工程師,於1926年到漢堡天文台工作;在天文台陰冷的地下室,靠自己的力量建立了簡陋的光學工作間,開始研究一種革命性的天文望遠鏡。
自從17世紀義大利伽利略發明了折射式(透鏡)望遠鏡、18世紀英國牛頓發明了反射式(鏡面)望遠鏡后,天文學家便一直夢想能擁有「魚與熊掌」都可兼得的光學系統。
折射式望遠鏡的優點是像差很小(星象很銳利),但有色差的缺點,更糟糕的是優質的透鏡難尋,導致望遠鏡的尺寸難以加大(受重力的影響使鏡片結構變形),造價又昂貴,因此最大的折射望遠鏡是美國耶克天文台的1米口徑(1897年)。
反射式望遠鏡的缺點是有像差(星象較膨鬆模糊),但卻沒有色差,而且造價便宜,尺寸可以造得很大。兩者的消長隨著時代潮流的推演更趨明顯。
藉著對星星光譜的觀察,人類天文學研究進入了天文物理學的世界。光譜就像是星星的指紋或是DNA,每顆星隨著年齡與質量大小都有不同的光譜,對於星星生命的深化也就愈子解,有助於人類探索宇宙起源與將來之謎。
折射式望遠鏡以其優點,對天體測量學的工作有利,但時不我予,慢慢終被淘汰。反射式望遠鏡則隨工藝技術的進步,逐漸克服了像差的缺點,也擺脫了鍍膜、反射效率差的困擾,使天文學看到更遠、更暗的宇宙世界,然而望遠鏡的口徑愈大、焦距愈長,它的視野也就愈小。所以天文學家需要一種觀察視野很大、星象很銳利(像差很小),又最好不要有色差的望遠鏡。這種要求實在有點過分,就好像顧客要求所買的汽車,既要有BMW跑車的快速性能,又要像JEEP車能越野,再要如勞斯萊斯房車一樣舒適,最後價錢又不能太貴。

4著名館藏

施密特以其驚人的毅力,忍受疾病的痛苦,一心研究這種過分要求的望遠鏡。後來他幾乎完全封閉在自己的世界,長期不與人交談,成了一個遺世獨居的「怪人」,大家都以為他得了「自閉症」。就在這樣的努力下,1930年,第一具施密特望遠鏡終於問世了:口徑36/48厘米,焦距62厘米,F值是2(口徑與焦距之比),完全符合天文學家的需求。
施密特望遠鏡的結構是一片形狀特殊的透鏡在前(稱為修正鏡C.P),一片球面主鏡在後。修正鏡與主鏡的口徑理想組合比例是2/3,看起來就像把折射鏡和反射鏡結合在一起。但其光學結構絕對不是那麼簡單,施密特望遠鏡的焦點就不是聚集在一平面上,而是在一曲面上,所以在一曲面上,所以除了設計的總是,還有製造工藝精度的能力。而且前面的修正鏡的造形呈波浪形,如何研磨精確,更是極大的挑戰。
了不起的是,施密特獨立作業就克服設計的問題(請注意當時沒有電腦、沒有計算機,任何一種光學係數的組合計算,都靠他自己),然後又解決了製造工藝精度的困難,所有的一切只靠他「一臂之力」,這種「執著」的精神,實在令人敬佩。可惜在1935年,施密特因宿疾(去世,享年55歲。這位只有高中二年級學歷、終生未娶的孤獨科學家,雖然兩袖清風地與世長辭,卻留下最寶貴的科學儀器資產與人間典範。
上/世界第一具施密特望遠鏡,它為現代天文學奠定了良好的基礎下/這具施密特望遠鏡,現在收藏在漢堡天文台施密特紀念博物館內。[3-4]

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