坐地遥寻探九天 “中国天眼”显“神威”

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飞翔的雄鹰可以在空中看到千米之外地面上的兔子.而我们人类只凭肉眼很难看到同样远的兔子,原因之一是鹰眼瞳孔占眼球比例相对人眼更大,这样鹰眼就可以在同样的条件下分辨更小的物体,夜晚的天空有很多遥远的星星,我们要想像鹰眼一样分辨出它们,简单来说就需要更大更灵活的“瞳孔”,在贵州,就有这样一座可以帮我们坐地遥寻探九天的“中国天眼”——500 m口径球面射电望远镜,简称FAST.

“中国天眼”的原理

我们人类能直接用肉眼看到的光只是宇宙中众多信号的一小部分,宇宙中很多信号是以我们肉眼看不到的无线电波的形式存在的,在我们赖以生存的大气层上有两个可以观察宇宙的“窗口”:一个是我们千百年来一直使用的可见光“窗口”,另一个是20世纪30年代才被人类认识的无线电波“窗口”.想要从无线电波“窗口”看出去,需要我们利用所掌握的物理知识去拓展我们的“视野”,科学家们研制的射电望远镜便是这样一种可以看到宇宙中无线电波的特殊“天眼”,因为宇宙中的行星、恒星和星云这些发出无线电波的天体都距离我们非常遥远,来自它们的无线电波就会非常微弱.所以射电望远镜需要非常大的“瞳孔”和极其灵敏的接收端,来收到足够多的无线电波.

我们知道,光从一种介质到达另一种介质的界面时.一部分光返回原来介质中,光的传播方向发生了改变,这种现象称为光的反射,而光的反射遵循光的反射定律,即反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线和入射光线分别位于法线两侧;反射角等于入射角,在多种多样的反射面里,有一种可以对光线有会聚作用的反射面叫作凹面镜(图1).

平行光在凹面镜的反射下可会聚到凹面镜焦点的位置,利用这一规律人们制作出多种元件,例如激光聚焦元件、一些照明系统中的反射元件等,宇宙中的电磁波本质上和我们看见的可见光一样,如果我们将凹面镜做成射电望远镜的反射面,且进一步增大反射面的面积,会聚更多的信号,同时在焦点布置一台功能强大的信号接收机,那么是不是可以分辨更遥远、更幽暗的天体发出的信号了?答案是肯定的.

“中国天眼”的建造及作用

虽然射电望远镜的基本物理原理比较简单,可实现起来并不容易.1994年,南仁东教授就开始牵头为“中国天眼”解决关键问题,要想建一个大面积的反射面。(剩余1440字)

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