宁静的夜晚,星辰点亮宇宙帷幕之时,有一群观星者正悄然忙碌于天文台或实验室中。这群人就是掌握精密仪器使用方法、测量天体几何信息的天体测量学家。
天文台(图源:千库网)
那么,天体测量学与人类社会发展有怎样的历史渊源?天体测量学家日常的工作又包括哪些呢?
天体测量学的起源:
从肉眼到工具
天体测量学的起源可以追溯到人类文明萌芽时期。那时,人类用肉眼观测太阳、月亮和星星来指示方向,确定时间和季节,以指导农作物生产;尧帝时代,设立了专门从事“观象授时”的天文官;古人还创造出了最古老、最简单的天文仪器。
圭表(图源:《知识就是力量》杂志)
在天文望远镜发明之前,丹麦天体测量学家布拉赫·第谷(Brahe Tycho),曾花费数十年坚持观测太阳系内的大行星。他的观测精度极高,接近了人眼观测的极限。
得益于第谷的高精度数据,他的学生约翰尼斯·开普勒(Johannes Kepler)总结归纳出行星运动三大定律(又称开普勒定律)。在此基础上,牛顿提出万有引力定律,对物理学和天文学的发展产生了深远影响。
测绘星空:
新时代的天体测量工作
随着观测技术和天文学理论研究的不断深入,现代天体测量学发展突飞猛进。
天体测量学家将地球大气层以外的所有天体(如星系、恒星、太阳系天体和人造卫星等)作为测量对象,运用光学望远镜、红外望远镜、紫外望远镜、射电望远镜、干涉测量等测量工具和手段,测量天体的几何信息,如大小、形状、位置、速度、姿态、旋转等参数。
1.56米天体测量望远镜
(图源:《知识就是力量》杂志)
天体测量学服务于大地测量、定位导航、深空探测、太阳系天体轨道和演化、银河系结构和运动学、宇宙学等应用和基础研究领域,为它们提供高精度的数据。
揭开宇宙的
神秘面纱
我所在的中国科学院上海天文台(以下简称“上海天文台”)成立于1962年,其前身是1872年建立的徐家汇天文台和1900年建立的佘山天文台。早期徐家汇天文台的主要工作内容之一就是定位和授时。
1965年,上海天文台主持的“综合时号改正数”通过国家级技术鉴定。鉴定委员会一致认为,我国的综合世界时的精确度已达到国际先进水平。
1966年初,正式作为我国的世界时基准向全国发送,这就是现在的“北京时间”。目前,上海天文台承担了多项与天体测量相关的科研项目。
高精度定位新发现的
近地小行星
我带领的团队正在通过国际合作,利用首创的旋转漂移扫描CCD技术(Charge-Coupled Device,是天文学领域一种革命性的影像传感器技术,可帮助生成高质量的天文图像),分步升级、改造国外多架中小口径望远镜(口径小于1米),全部安装旋转漂移扫描CCD终端,争取在10年内建成一个超过10架望远镜的全球观测网,联合开展新发现近地小行星的精密观测工作,为小行星撞击地球预警提供高精度测量数据。
60厘米卫星激光测距望远镜
(图源:《知识就是力量》杂志)
利用人工智能助力
天体测量工作
同时,我还指导一位博士研究生,采用人工智能技术检测出CCD图像中的暗弱天体,并将密集星场中的恒星区分开来,确定它们的精确位置和亮度,进一步拓展人类对浩瀚宇宙的认知边界。
65米天马射电望远镜
(图源:《知识就是力量》杂志)
天体测量学家的科研工作就如广袤的夜空,充满了未知与挑战,闪烁着智慧与求索的光芒。我也期待能有更多青少年来认识星空、走近星空,感受天文学的魅力与奇妙。
撰文 | 唐正宏