地球大气层对天文观测的影响及解决办法是什么?

发布网友发布时间：2022-05-19 04:21

共1个回答

热心网友时间：2024-03-04 08:14

采用光学设备观测天体辐射出的电磁波是实现天文观测的一种有效方法，对天体辐射、大气层对天体辐射的影响以及目前的主要观测手段进行清晰认识是本文的主要科普内容，下面一起开始吧。在正式开始之前，先一起瞻仰以下这位首次提出太空望远镜概念的人物：小莱曼·史庄·斯皮策，（Lyman Strong Spitzer, Jr.，1914年6月26日－1997年3月31日）

1 天体辐射

天体辐射电磁波的波长范围从长到短可以分为射电、红外线、可见光、紫外线、X射线和射线。射电主要来源于宇宙中磁场的运动以及射电星系，红外线主要来源于冷尘埃云以及气体和行星，可见光主要来源于恒星发光、行星及卫星反射，紫外线主要来源于超新星遗迹、热恒星、活动星系核，X射线主要来源于星系团中的气体、超新星遗迹、恒星冕区、活动星系核，射线主要来源于吸积盘、超新星爆发、中子星碰撞等。

2 地球大气对天体辐射的影响

在地球表面安装天文望远镜探测宇宙天体辐射电磁波，需要考虑地球大气的影响，地球大气对天体辐射的影响主要包括四个方面：

（1）蒙气差：即大气折射，它可以改变天体辐射的传播方向，对天体的精确定位具有不可忽视的影响；

（2）大气消光：大气对天体辐射的电磁波进行吸收和散射，改变天体辐射电磁波的成分和强度；例如日出（日落）时太阳的颜色与中午时的几乎完全不同，这便是大气消光的缘故。

（3）大气本身的辐射会严重影响红外天文观测；

（4）大气湍动也会影响光学成像质量。

针对大气消光现象，科学工作者已经给出了一个"大气窗口"的概念，即大气允许天体辐射波通过的电磁波段。具体如下：

（1）由于氮气分子、氧分子以及臭氧对紫外线的较强吸收作用，地面上几乎接受不到天体辐射的紫外线辐射，这对探测超新星遗迹、热恒星、活动星系核具有不可忽视的影响；

（2）地面望远镜无法观测长于23.5米的电磁波，这是由于大气电离层的阻挡作用所致，这会影响地面天文望远镜对宇宙中磁场的运动以及射电星系的观测；

（3）地面无法观测天体辐射的X射线和射线，这也就导致地面望远镜对星系团中的气体、超新星遗迹、恒星冕区、活动星系核以及吸积盘、超新星爆发、中子星碰撞等宇宙天体的观测存在不可逾越的困难。

3 解决措施

最早使用的减弱或避免大气对天体辐射影响的手段是对天文台选址的考量，这样才能保证大口径天文望远镜的有效工作。对天文台选址要求主要有：晴夜较多、天气变化少，空气干燥，尘埃少，气流稳定，视宁度好，地质结构好，无光污染，海拔高。