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随便说几个历史段子(三):白天用望远镜能看到星星么?

(2011-03-09 07:06:19)
标签:

历史

科学

坐井观星

文化

分类: 西西河随笔

还是清代史学家赵翼的《檐曝杂记》,关于千里镜(望远镜)的一段:

天主堂在宣武门 内,钦天监正西洋人刘松龄、高慎思等所居也。堂之为屋圆而穹,如城门洞,而明爽异常。所供天主如美少年,名邪酥,彼中圣人也。像绘于壁而突出,似离立不著 壁者。堂之旁有观星台,列架以贮千里镜。镜以木为筒,长七八尺。中空之而嵌以玻璃,有一层者、两层者、三层者。余尝登其台以镜视天,赤日中亦见星斗。视城 外,则玉泉山宝塔近在咫尺间,砖缝亦历历可数。而玻璃之单层者,所照山河人物皆正,两层者悉倒,三层者则又正矣

赵翼生于1727年死于1814年(活了87岁,算是很长寿的了),他在宣武门那的天主教堂里见到了望远镜。单镜片、双镜片、三层镜片图像正倒不同,对于学物理的来说,这个描写很真实,可以肯定是自己的体验。刘松龄、高慎思都是西方的传教士,钦天监的官员。

从 明朝末期起,西方教廷派出了很多传教士到世界各地尤其是东亚传教。客观上来说,他们促进了东西方互相的了解,很多科学知识在那个时候传入中国,当然他们传 回的关于中国的信息也肯定在后来鼓励了西方跟中国的贸易,乃至炮舰交往和“落后就要挨打”的教训。望远镜也是随着传教士们传入中国的。

明郑仲夔《玉麈新谭·耳新》卷八有关于望远镜的记载

番僧利玛窦有千里镜,能烛见千里之外,如在目前。以视天上星体,皆极大;以视月,其大不可纪;以视天河,则众星簇聚,不复如常时所见。又能照数百步蝇头字,朗朗可诵。

这段关于望远镜和利玛窦的描述读起来也是颇有真情实感。然而有一个问题。利玛窦是意大利人,耶稣会的教士,生于1552年死于1610年,如果我没有弄错的话,从他1582年进入中国就一直待到1610年去世。

但是,大家常说的伽利略发明望远镜是在1609年!以那个时代的交通、通信条件来说,如果望远镜真是发明于1609年的话,那利玛窦应该死之前都不一定能知道望远镜这回事情。上海交大的江晓原教授考证了这一段历史(关于望远镜的一条史料),

以前很多人认为是伽利略所发明的;现在比较流行的说法是:由荷兰人于1608年发明,而伽利略只是闻讯仿制并首先将其用于天文学观测。但也有许多学者相信望远镜的历史可以追溯到更早。

这篇文章里面对望远镜的发明时间从中西两边考证了一些史料,望远镜应该是在十六世纪中期就发明出来,伽利略是改进了望远镜并用于天文观测。

其实,我更感兴趣的,是《檐曝杂记》里面记载中的这一句话:

余尝登其台以镜视天,赤日中亦见星斗。

用望远镜能在白天看到星星吗?我没有天文台的经验,但是这个从物理上来说好像并不可能。然而赵翼言之凿凿,到底怎么回事呢?

科学松鼠会曾经做过一期Dr.You的活动,问的是(Dr.YOU第59期-坐井观星

在一口足够深的井底,大白天能看到星星吗?

Dr.You 大体是一个科学松鼠会提出问题,网友参与回答,然后“松鼠”们挑出比较好的网友答案公布的活动。这个“坐井观星”的问题和望远镜的问题是同一个:白天天空 中有各个方向散射的光,这使得整个天空都是亮的,那么,能否通过遮挡侧面来的光,而通过只看接近平行地沿着某一个方向(望远镜或者井)的天空,而看到星星 呢?

物理上考虑的过程大概类似于最后Dr.You的获奖答案,白天的天空很亮,沿着一个特定方向的光强度也要比一般的星星强很多,除了我们临近的太阳、月亮和某几颗行星,是不肯能通过井口看到天空的星星的。

天空的亮度,即单位立体角内的空气对观测点上同该方向垂直的平面上单位面积的照度,在晴朗的白天大约在1坎德拉每平方厘米的量级上,如果星星的亮度比这个值 小的多的话,那我们就不可能看到星星。太阳的亮度是 1.6×10^5坎德拉/平方厘米,按照太阳星等-26.8计算,0等星的亮度是3*10^-6坎德拉每平方厘米,这个数值远远低于天空的亮度,所以即使 井再深,也看不到太阳系外的普通恒星。(参考天空亮度 视星等

可是赵翼为什么那么描述呢?他真的在白天看过星星么?还是物理的考量有些漏洞?(颇有央视走进科学的气概。。。。)

河友们可有以教我?

----------后来添加的分割线---------

多谢河友们的讨论,尤其是CatOH的指点

因为望远镜可以增加恒星和背景之间的对比度。

一 般来说望远镜并不能放大所观察物体的亮度,所以观察的对比度和背景亮度不会因为使用望远镜改变。观察恒星是一个特例,因为他们离我们太远了,不管怎么放 大,成像都是一个点。但是因为望远镜的入射口径远远大于瞳孔,所以恒星在瞳孔或者胶片上的像的亮度会成比例增加。相对于亮度不变的背景,恒星的对比度大大 加强了。这就是为什么在夜晚用望远镜可以看到比目视多得多的恒星,在白天用望远镜也可以看到比较亮的恒星的原因。

这个在任何一本讲光学和望远镜原理的专业书里都会提到。

其实是我把这个问题弄混了。在井里面看星星和用望远镜看还是有不同的,口径的差别使得星星在视网膜和经望远镜成像的亮度是有差别的。

河里面高人就是多啊!


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随便说几个历史段子(一)

随便说几个历史段子(二):大蝎虎,还是最后一头迅猛龙?

随便说几个历史段子(三):白天用望远镜能看到星星么?

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