第二十四章 落基山的望遠鏡
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第二十四章 落基山的望遠鏡
第二十四章
落基山的望遠鏡
去年10月20日募捐截止時，大炮俱樂部主席曾撥給劍橋天文臺一筆款子，造一架巨大的光學儀器。對這架儀器——折射望遠鏡或者天文望遠鏡——的主要技術要求是功率強大，能看清落在月球表面的一個直徑不超過九英尺的物體。
折射望遠鏡與天文望遠鏡之間，有一個重大的區別，這裡有必要談一下。折射望遠鏡由一根長管子構成，管子上端有一塊叫物鏡的凸透鏡，其下端也有一塊叫目鏡的凸透鏡，觀察者的眼睛就是貼在目鏡上進行觀察的。從發光物體發射出的光線，穿過第一塊透鏡，透過折射，在焦點上形成一個顛倒的物像。透過目鏡觀察時，這個物像就完全像在放大鏡下一樣被放大了。所以我們說，折射望遠鏡管子的兩端就是這樣分別被物鏡和目鏡密封起來的。
反之，天文望遠鏡的管子上端是敞開的，從被觀察物體發來的光線可自由射入管子，照在一塊金屬的凹透鏡上，也就是聚光鏡上。光線從這兒反射到一塊小鏡子上，然後透過目鏡把物像放大。
因此，折射望遠鏡中，折射起主要的作用，而在天文望遠鏡中，反射起主要的作用。據此，第一種叫折射鏡，第二種叫反射鏡。製造這些光學儀器的難點，在於配製各種物鏡，包括凸透鏡或者金屬反光鏡。
然而，在大炮俱樂部要進行偉大的實驗時，這些裝置已十分完善，效果非凡。伽利略用只能放大七倍的可憐望遠鏡觀測星球的時代，早已成為歷史。從十六世紀以來，光學儀器在規模與長度上均有了巨大的發展，使我們可以測量星空達到前所未有的深處。當時使用的折射望遠鏡中，有俄國普勒科瓦天文臺的望遠鏡，它的物鏡直徑為十五英寸；法國光學家勒爾布林的望遠鏡，它的物鏡直徑達十九英寸。
在反射望遠鏡中，功率強和體型大的有兩架。第一架由赫歇爾製造，長三十六英尺，透鏡直徑四點五英尺，能放大六千倍。第二架在愛爾蘭的伯爾堡的帕森斯頓公園內，屬於洛斯爵士。管長四十八英尺，透鏡直徑六英尺，能放大六千四百倍，為了安放操縱望遠鏡的有關裝置，還建造了一個巨大的砌體，重達二萬八千磅。
雖然體積龐大，但放大沒有超過六千倍；然而放大六千倍，只能把月球拉近到三十九英里處，只能望到直徑為六十英尺的物體，除非這些物體特別拉長。
可是眼下，物體是一枚直徑九英尺，長十五英尺的炮彈；那麼，必須把月球至少拉近到五英里（約八公里）處，為此，要求望遠鏡必須放大四萬八千倍。
這就是對劍橋天文臺提出的要求。自然，他們不會有
財政上的困難，剩下的只不過是物資上的困難罷了。
首先要在折射望遠鏡與天文望遠鏡中作出選擇。折射望遠鏡比反射望遠鏡顯出一些優越性。在物鏡尺寸相等的情況下，前者可以獲得好得多的放大效果，因為光線透過凸透鏡比透過金屬反射鏡的損失小。然而，凸透鏡能達到的厚度有一定的限制，因為太厚了，光線就無法透過。再者，製造如此巨大的透鏡，工程十分艱鉅，而且需要很長時間，往往要花好幾年功夫。
因此，儘管在折射望遠鏡裡，影象顯得更明亮一些，這是觀察月球時——它只是單純地反射光線——不可估量的優越性，他們還是決定採用反射望遠鏡，因為它製造工期短，又能獲得最好的放大效果。不過，因為光線在穿越大氣層後，強度大大減弱，大炮俱樂部決定把這套裝置建在合眾國一座最高的山頂上，以減少大氣層的厚度。
前面已經談到，在反射望遠鏡中，人們透過目鏡觀測，也就是把放大鏡放在觀測者的眼前，得到放大的效果，而承擔主要放大任務的是物鏡，其直徑越大，焦點距越長，放大的物像也越大。要放大四萬八千倍，物鏡要比赫歇爾和洛斯爵士的大好多倍才行。這就是困難所在，因為製造這樣的反光鏡工藝特別複雜。
好在幾年前，法蘭西學院的科學家萊昂·富科爾剛剛發明了一種新工藝，用鍍銀鏡代替金屬鏡，這樣一來，物鏡的拋光工藝變得簡單易行，時間大大縮短。只要按設計要求大小熔鑄一塊玻璃，然後鍍上一層銀化鹽就可以了。劍橋天文臺就採用了這種效果顯著的工藝製造物鏡。
而且，他們採用了天文學家赫歇爾所設想的安裝方法。物體從他那龐大儀器的管底一塊傾斜的鏡片反射後，直接在裝有目鏡的另一端形成物像。這樣，觀測者就不是在管子的下部，而是到它的頂部，在那裡用目鏡俯視粗管的深處。這樣組合的優點在於取消了把物像反射到目鏡的小鏡片。這樣就由兩道反射程式變成了一道。因而物像亮度的損失就少得多，也不太模糊。也就是說，最後可得到更大的亮度，這對目前必須進行的觀測來說，可是大有好處的。
措施定下來以後，工程就開始了。根據劍橋天文臺辦公室的計算，新的反射望遠鏡管長是二百八十英尺，反射鏡的直徑是十六英尺。它雖然很大，還是不能跟幾年前天文學家胡克設計的那架長達一萬英尺的反射望遠鏡相比。但不管怎樣，這樣巨大裝置的製造仍不是那麼輕而易舉的事。
至於場地問題，它很快就解決了。需要挑選一個高山，而合眾國的高山卻為數不多。
事實上，這個大國僅有兩條中等高度的山脈，美麗的密西西比
河在它們中間流淌，如果美國人接受一點兒王室觀念的話，他們會把它稱為“江河之王”的。
東部是阿巴拉契亞山脈，最高峰在新罕布什爾州境內，海拔不超過五千六百英尺，高度太不起眼了。
西部則不然，有落基山脈。它從屬於從麥哲倫海峽起，沿著美國南部西海岸走向的叫安第斯山脈或者科迪勒拉山脈，它越過巴拿馬地峽，縱貫北美洲，一直伸向北極海的海岸。
這些山脈海拔並不很高，從阿爾卑斯山脈或者喜馬拉雅山脈的高處瞧它們，真是一覽眾山小。最高峰僅海拔一萬七百零一英尺，而勃朗峰海拔為一萬四千四百三十九英尺，珠穆朗瑪峰更是海拔高達二萬六千七百七十六英尺。
可是，因為大炮俱樂部堅持天文望遠鏡和哥倫比亞大炮一樣必須安裝在美利堅合眾國的版圖內，故只好選定落基山脈，一切必要的材料就運到它的頂峰——朗斯峰上去了，它坐落在密蘇里州境內。
美國工程師們要克服的重重困難，他們完成任務時的大無畏精神和高超技巧，真是難以用筆墨或者語言形容。這真是一件了不起的壯舉。要把巨大的石頭、笨重的鑄件、沉甸甸的角鋼，以及龐大的鏡筒部件——其中光是物鏡就重達三萬磅——運上高山，談何容易！要經過常年積雪的山區，到達海拔一萬英尺以上的高度，這裡要走過荒無人煙的草原、難以進去的森林、嚇人的急流險灘，遠離居民點，在一片原始地帶，生存的每一個細節都會變成幾乎無法解決的大難題。然而，這些千難萬險都被天才的美國人戰勝了。開始施工不到一年的工夫，在9月下旬，這架巨大的反射望遠鏡高達二百八十英尺的鏡筒就已伸到天空裡去了。它被懸在一個高大的鐵架子上。一套精巧的裝置操縱起來也很輕便，可使它對準天空的任何一點，並可跟蹤在太空中執行的天體，從一邊的地平線一直到另外一邊的地平線。
它的價值達四十萬美元以上。當它第一次對準天空時，觀測的人無不心情激動，既驚奇，又擔心。他們將在這架放大四萬八千倍的望遠鏡裡發現什麼呢？會發現月球上的居民、動物、城市、湖泊和海洋嗎？沒有，他們看見的都是科學界早已經探明的一切，而且在月面的各處，都完全證實了月球的火山性質。
在還沒有為大炮俱樂部服務之前，落基山上的這臺望遠鏡就為天文學作出了巨大貢獻。由於它的強大洞察力，人們已探測到太空的最深處，一大批恆星的表面直徑得到精密的測定，劍橋天文臺辦公室的克拉克先生還分析了金牛星座的螯蝦形星雲，這是洛斯爵士的反射望遠鏡所一直未能做到的。
落基山上的天文望遠鏡
（本章完）