天文望远镜的运用将人们的视野扩展到了遥远的宇宙深处。
星空璀璨，遥不可及，自古以来令人们遐想无限，但是直到1630年，当伽利略第一次将望远镜指向月球，人们才开始揭开星空的神秘面纱，而现代天文望远镜的应用，更是将人们的视野一直扩展到了遥远的宇宙深处。
我曾在中央电视台 “百家讲坛”节目做了一次题为“望远镜里的宇宙”的讲座。为宇宙天体壮丽风光及神秘感所吸引，观众反映十分强烈，据统计，大约有一百多万人观看了这个节目。感谢《大自然探索》编辑部盛情邀我撰文，使那些经历漫长岁月（以百年、千年、万年、亿年为单位）、穿越浩瀚太空来到人们眼前的宇宙图照得以时光常驻、美景再现。这真是一次科学与艺术相结合的宇宙之旅。
眼睛·望远镜·天体摄影
要想探索星空的奥秘，欣赏宇宙的奇观，必须具备三个最基本的条件：眼睛、望远镜、天体摄影。眼睛是人望世界、观赏星空的窗口，但是眼睛所见有限，只能看到天地之间的浮光掠影，也就是山光水色、日月星辰而已。望远镜是眼睛的延长，为我们揭开了天体的一层层面纱：月球上的山脉、太阳上的黑子、行星的一些细节，特别是月牙状的金星、火星的极冠、有大红斑的木星、令人赞不绝口的土星环。当然，还有那些壮丽无比的星系、星云⋯⋯
虽然我们能从望远镜中看到一些目所不及的世界，但是，由于人眼的疲劳感和迟钝感，通过望远镜观星不能持久，更不能辨别遥远天体微弱星光中的细节和色彩。那些星光来自天边远方，经过漫长旅途来到地球，地球大气层把它们层层过滤，又经过人为的污染感光，能留在我们眼前的已经是疲软无力的暗淡微光，即使用再大的望远镜去看，看得再久，也无济于事，反而是疲劳观测，越看越不清楚。
照相技术的发明和发展给天文学送来了福音。天体摄影不但使人们观赏到了从望远镜中看不到的景象，而且还拍摄了天体照片成为天文学研究的重要资料。所以可以说，没有望远镜和天体摄影，现代天文学就无从谈起。
天体摄影的成果不但供天文学家们作为科研之用，也让普通大众对宇宙天体有了正确的认识，同时还可以让人们欣赏那无比壮丽的宇宙美景，把人和宇宙的距离大大缩小。
以观测为基础
天文学是一门自然基础科学，其最大特点是以观测为基础。但是，不像物理、化学、地学等可以到野外去考察，可以在实验室做实验，天上的星星月亮是没法拿到地上来做实验的，只能进行观测，然后根据观测资料进行研究，这就是天文学家为什么要用望远镜观测宇宙的原因。在天文观测中，天体摄影是最重要的、不可或缺的工作。从19世纪末到20世纪初，天体摄影技术逐渐发展，人们从此可以用大型望远镜拍摄非常遥远的天体。到20世纪50年代，彩色天体摄影技术的应用更是使天文观测大放光彩。到1957年，人造卫星发射成功，人类进入太空时代，各种行星探测器（如“旅行者号”飞船）、太空望远镜（如“哈勃”望远镜）的问世，使人们对宇宙的认识有了飞跃的进步，许多星球世界的神秘面貌更加展示无遗。
天文学又是一门精确的科学，因为天体照片必须精确无误。在1926年出版的一本《天文图册》中，详细记录了拍摄天体照片所使用的望远镜的规格、天体照片的曝光时间，等等。除了太阳、月球等明亮天体可以在秒、分级的时间段中拍摄，其他天体的拍摄大多要用几十分钟到几个小时。例如，拍摄一些银河系的局部照片需要曝光3个小时，人马座三叶星云照片需要曝光2.5小时，大熊座星系M101照片需要曝光7.5小时，而猎户座旋涡星系所需要的曝光时间甚至达到10.5小时！
为星星照相
怎样用望远镜拍摄天上的银河和灿烂的繁星呢？简单地说，就是打开天窗，用望远镜寻找到要拍摄的星星并对准，然后把大型照相底片放在望远镜后面的底片盒子里，对着天上的星星照相。不过，不像人们在地面拍摄，使用1/60秒、1/125秒或1/250秒进行曝光，拍摄天上的星星需要进行长时间的曝光，几十分钟、几小时、甚至十几个小时。50多年前，我在紫金山天文台曾用了3个多小时拍摄著名的仙女座星系，可惜冲洗底片时不慎使星像破坏，令我心痛无比！1995年，“哈勃”望远镜拍摄北斗星附近、距离地球百亿光年（光走1年的距离被称为1光年，约为9.5万亿千米）远处的星系照片时，足足拍了好多天！
由于地球在自转，天上的星星在底片上会留下一道一道的痕迹，为了保证望远镜里面的星星不动，望远镜必须跟着地球转动。望远镜的转动依靠机械装置完成。最早的机械装置是手摇的或者是上发条的，后来有了电动的。但还是不可靠，还要靠人盯着，这叫导星。使用导星镜时，先将星星锁定在镜筒的十字丝上面，然后进行微调，让它保持在中心。过去，天文观测人员用望远镜拍摄天体照片是非常辛苦的事情。如果拍摄一个天体需要曝光10小时，那么观测人员就要在望远镜旁待10小时。为了保证星象成为圆点而不是椭圆，观测人员要用眼睛从望远镜中监视位于十字丝中心的天体，稍有移动就立刻调整。此外，为了使天文观测室中的空气达到最大的宁静，在整个观测时间里，观测室内不可使用电扇或暖气。现在，计算机、大型地面天文望远镜、在太空中飞行的望远镜和无人宇宙飞船（行星探测器）的应用，大大改进了天文观测的条件，促进了天文学的发展。
我相信，未来更好的望远镜将会为我们带来更多更美好的宇宙胜景。
作者简介：李元，1925年6月出生，山西朔州人。曾任《大众天文》总编辑、中国天文学会理事、北京天文馆学术委员、中国科普研究所研究员、中国科普作家协会常务理事等职。1990年获“建国以来有突出贡献的科普作家”称号，1998年获永久编号第6471号小行星被命名为“李元星”的国际荣誉。
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