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从新的“窗口”望宇宙

王绶

1931年,一位无线电工作者在研究无线电通讯的时候,发现一种来历不明的无线电波的干扰。后来他发觉,这种电波干扰得最强烈的时候,总是发生在接收机的天线正好对准天空的某一个区域的时候,这个区域正是银河系的中心区域,也就是“人马星座”的那个地方。

过了十年以后,一位业余无线电爱好者,专门对这个问题作了研究,他证实了银河系中心,确实在不断地发出无线电波,而且他还发现银河系的其他部分,也在发出无线电波,并且有着相当大的强度。

谁能想到,就从这个偶然的发现里,产生了一门新的学科——“无线电天文学”呢?

天文学,几乎可以说是最古老的一门科学。在我国,据考证远在三四千年以前,就可能已经根据天文观测制定了历法。在西方国家,天文学也有着悠久的历史。随着观测仪器和观测技术的进步,天文学发展到今天,已经相当发达,对于宇宙和天体已经知道得很不少了。不过,无论是古代还是现代,在无线电天文学没有产生以前,人们对日月星辰的观测,都是依靠这些天体发出的光来进行的,也就是根据天体发出来的光来了解宇宙天体。所以,我们可以把这样进行研究的天文学,叫做“光学天文学”。

日月星辰的光线,确实告诉了我们许多宇宙的秘密。它帮助我们了解了宇宙结构的轮廓,了解了许多天体的发展情况和它们的运动规律。但是,依靠测量星球的光线来进行天文研究,还有着许多不方便的地方。比如,遇到阴天云彩遮住了星光的时候,就没法进行观测研究了;即使是在晴天,地球外围的大气层对光学观测也有很大妨碍;另外,宇宙空间中,也有着大量的尘埃和气体,遮住遥远的星光,使光射不到地球上来。因此,长期以来,光学天文学的发展,总是受到一些限制。

其实,宇宙天体并不是那么不肯透露自己的情况的。除了放出光波以外,它们还进行着无线电广播呢!天体的无线电波,同样告诉我们许多东西。过去只怪我们不懂得利用罢了!正像开头我们所说的,直到1931年,一位无线电工作者,才第一次注意到这来自宇宙空间的无线电波。

天体能发出无线电波,这好像很让人惊奇!其实,如果我们研究一下光的性质和无线电波的性质,就会比较容易想通了。原来,我们所看见的光和无线电波,都属于一种东西,就是“电磁波”;它们之间的区别,只是波的长短不同而已。就像我们的无线电广播,也有中波和短波的区别一样。无线电波的波长是比较长的,比无线电波短一些的就是红外线了,比红外线再短一些的就是我们所看得见的光,比看得见的光再短一些的就是紫外线,比紫外线更短的是X射线,再短就是伽马射线和宇宙线。我们所收到的天体所发出的无线电波,波长长的有几米、几十米,短的只有几厘米和几毫米。在这个波长范围内,地球的大气层对它们来说,基本上是可以畅行无阻的。我们通过无线电波,不论晴天、阴天,也不论白天、黑夜,就都可以进行天文观测和研究。因此,如果把穿过大气层的光线,比作我们望宇宙的一个“窗口”,那么,穿过大气层的无线电波这个“窗口”,就更大更明亮。

正像通过光线来观测天体需要用光学望远镜一样,要通过无线电波来观测天体,也就需要所谓的无线电望远镜,或者叫射电望远镜。不过无线电望远镜,可完全不像一个通常的“望远镜”。为什么这样说呢?因为,除了一些很少数的例外情况以外,你根本不能从它看到天体的形象。它实际上只是一副天线,加上一部无线电接收机。我们只是从接收下来的无线电讯号,来判断天体的情况。

无线电望远镜最重要的是,要有一个强大的天线。因为太阳、月亮以及宇宙间的许多天体,都像是一座座离我们非常遥远的广播电台,它们虽然不停地发出无线电波,但是电力微弱,不容易接收,而且形状不一,数量众多。如果不是使用很大的天线的话,我们即使能收到这些讯号,可是也不容易把它们分清。

无线电望远镜的天线的形状,也是多种多样的,有的像一片很长的金属带子,有的像一排排栅栏,有的像很大的捞水饺的罩滤。不管什么形状,总是面积越大,就越能接收到微弱的电波。

天体的无线电广播告诉了我们一些什么呢?

拿太阳来说吧,用某些无线电望远镜观测到的太阳,比我们用眼睛看到的太阳要大得多,而且太阳的形状往往是扁的。太阳也很不安静,每个时期都不同,它发出的无线电波的强度,有时候可以比平时大几百倍,有时候甚至一下子就增大一千多万倍。从太阳发出的这些无线电波里,我们可以研究许多重要的问题,像太阳“活动”的起因、黑子的影响、太阳大气的构造、太阳上的磁场等等。

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