航空望远镜
航空望远镜或称架空望远镜(aerial telescope)是在17世纪后期制造和使用的一种不用镜筒，焦距非常长的折射望远镜[1]。相代的是，物镜装在极点、树枝、塔、建筑物或其他有著旋转球街头结构上。观测者持著目镜站在地上，通过一连串的连杆或绳索连结到物镜。通过紧连串的绳索和调整目镜，观测者可以透过望远镜观察天空中的物体。这种类型望远的想法有可能源自于17世纪晚期的荷兰天文学家和物理学家克里斯蒂安·惠更斯和他的兄弟康斯坦丁·惠更斯[2][3]，但并不清楚是否是他们发明的[4]。
发明和应用
"管子"非常长的望远镜
在17世纪和18世纪早期的望远镜只使用单一的非消色差透镜，由于单一透镜不均匀的折射特性，透镜遭到晕 (色差) 的干扰形成彩虹，这降低了成像的品质。那个时代的望远镜制造商发现，焦距很长的物镜没有可察觉的色差 (未改正的色差大部分属于在焦点的绕射的模式)。 从那个时代的望远镜制造商发现很长的焦距目标 （未更正的色差属于重点大型 衍射 模式） 无明显色差。他们还体认到当物镜的直径增加一倍时，目镜的焦距必须增加四倍 (焦长必须平方)，才能将色差维持在原来的数值[5]。当折射望远镜的直径增加以收集更多光线和更精细的细节，它们的焦距长达150英呎。除了要有很长的镜筒，这些望远镜还要棚架或长桅杆的起重机来支撑。但它们作为研究工具的价值是微乎其微的，因为望远镜的支撑架和镜筒在微风下就会弯曲和振动，甚至完全崩溃[3][6]。
没有管子的"架空"望远镜
大约在1675年，克利斯蒂安惠更斯和康斯坦丁惠更斯两兄弟决定创造消除管子，以适应非常长焦距的物镜。在惠更斯的"架空"望远镜，物镜被安装在短铁管内架在有著可以调整的旋转球体接头的桅杆顶上，目镜装在另一个短管内 (有时在支架上)， 两个管子保持对齐和以绷紧的索链连结。克里斯蒂安·惠更斯在他于1684年出版的"Astroscopia Compendiaria"书中记载了没有镜筒的"航空望远镜"的设计，并将发明归功于他和他的兄弟康斯坦丁[2][3]，尽管有时还归功于克里斯多佛·雷恩，而且Adrien Auzout也有类似的设计理念和应用[4]。
应用
天文学家乔瓦尼·多梅尼科·卡西尼的马尔利塔，原本是马尔利机械的一部分，是凡尔赛花园为解决喷泉用水所建造的水库，被移置到巴黎天文台。在这座塔上，他安装了义大利光学仪器商Giuseppe Campani为他设计的长管望远镜和航空望远镜的物镜[6]。在1684年，他使用它的航空望远镜发现两颗土星的卫星，土卫三和土卫四[7]。詹姆斯·布兰得利在1722年12月27日使用物镜焦212英呎 (65米) 的航空望远镜测量金星的直径[8]。弗朗西斯科·比安基尼于1726年在罗马使用100英呎长，2.6英吋 (66mm) 的航空望远镜试图描绘金星表面的样貌和推断其自转周期[9]。
废弃
要使用这些焦距很长的望远镜是极端的困难，导致天文学家去发展替代的设计，其中之一就是反射望远镜。1721年，约翰·哈德利在英国皇家学会展示了牛顿望远镜[10]，其6英吋直径的镜像，相较于惠更斯的架空大望远镜毫不逊色[11]。在18世纪中叶，发明了消色差透镜，需要很长焦距的望远镜物镜就被淘汰了。
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弗朗西斯科·比安基尼以另一种风格装载航空望远镜的目镜。
参考资料
- Sheehan, William, 2, The Planet Mars: A History of Observation and Discovery, [2012-01-13], （原始内容存档于2012-04-26）
- ^ The Galileo Project > Science > The Telescope After about 1675, therefore, astronomers did away with the telescope tube. The objective was mounted on a building or pole by means of a ball-joint and aimed by means of a string...". [2012-01-13]. （原始内容存档于2016-06-02）.
- ^ 2.0 2.1 King, Henry C., The history of the telescope, 2003, ISBN 978-0-486-43265-6
- ^ 3.0 3.1 3.2 The First Telescopes, Cosmic Journey: A History of Scientific Cosmology (Center for History of Physics, a Division of the American Institute of Physics), [2012-01-13], （原始内容存档于2008-04-09）
- ^ 4.0 4.1 Bell. Ph.D., M.Sc., A. E., Christian Huygens and the Development of Science in the Seventeenth Century
- ^ Institute and Museum of the History of Science - Galileo's telescope - Chromatic aberration text version. [2012-01-14]. （原始内容存档于2012-03-05）.
- ^ 6.0 6.1 How Telescopes Improved, History of Telescopes (Cartage), （原始内容存档于2009-03-11）
- ^ Price, Fred William, The planet observer's handbook: 279, 2000-12-11, ISBN 978-0-521-78981-3
- ^ This paragraph is adapted from the 1888 edition of the Encyclopædia Britannica.
- ^ Moore, P, "The Mapping of Venus", BRITISH ASTRON. ASSOC. JOURNAL V. 95, NO.2/FEB, P. 50, 1985. [2012-01-16]. （原始内容存档于2021-11-14）.
- ^ amazing-space.stsci.edu - Hadley’s Reflector. [2012-01-16]. （原始内容存档于2012-05-26）.
- ^ The complete Amateur Astronomer - John Hadley's Reflector. [2012-01-16]. （原始内容存档于2012-02-17）.
外部链接
- Huygens and His Great Refractor （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Institute and Museum of the History of Science - Galileo's telescope - Chromatic aberration, animation explaining the need for very long focal length lenses due to Chromatic aberration. （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- ESA - Proceedings of the International Conference - "Titan, from discovery to Encounter". Extensive detail on Cassini, Huygens and Optics, and Campani's lenses. （页面存档备份，存于互联网档案馆）