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射电望远镜在看什么

迪迦奥特曼有一句话,叫做“大古变成了光”,那么什么是光呢?人眼可见的光实际上是由粒子组成的,这种粒子被称为光子,可以把它想象为特别小的弹珠。所以嘛,大古其实是变成了一堆弹珠。

人眼可见的光是由这些弹珠组成的,但由这些弹珠组成的东西未必都是可见的光。举个类比的例子,桌子是由木头组成,但由木头组成的物体未必都是桌子,也可能是椅子。你可以把这些弹珠比作木头,可以组成各种类型的家具,这些弹珠除了能够组成肉眼可见的光,还能组成我们肉眼看不到的光。

那如何才能“看到”那些看不见的光?通过机器来“看到”这些不可见的光。比如我们通过收音机可以收听到很多广播,这些广播就是通过这些不可见的光来传播的。这些不可见光(一堆弹珠)从千里之外信号塔被发射出来,然后在空中飞翔了很长一段距离,被我们的收音机接收到,尽管我们没有看到这些不可见的光,但我们听到了它的声音!

一台正在收听信号的收音机

我们已经有了光学望远镜,为什么要建立射电望远镜?因为光学望远镜只能看到那些肉眼可见光,而射电望远镜如同收音机一样,可以收到那些肉眼看不到的光,这些不可见的光是由地球之外的物体发出的。假设有外星人向地球发射了这些肉眼看不到的光,我们就可以通过射电望远镜接收到,或许通过收音机就能接收到!所以嘛,平时可以多听听收音机,碰碰运气。

小型射电望远镜

下面来介绍一下小型射电望远镜。为了方便理解,这里我把光称为弹珠。

下图中是常见的电视锅,黄色的线条就是弹珠的轨迹,可以看到这些射过来的弹珠经过电视锅的反射作用汇集到了一点。

电视锅把弹珠汇聚到一点

为什么要这样做?以FAST射电望远镜为例,FAST看起来就像一个大锅(其实就是一个大锅),如下图所示。做成这种大锅的形状是有好处的,它可以将从地球外过来的弹珠汇集到一点。

FAST望远镜

可能有人会问,为什么要把入射的弹珠汇集到一点啊?因为我们要在这一点放一个东西来统一接收这些弹珠,这个东西叫做天线,如下图所示。如果你看过FAST的话,可能会注意到FAST的上方悬挂的有一块大物体,那个物体也是天线。当然,电视锅上那个圆筒也是个天线,就像玩具一样,天线也有各种形状。

天线

你如果被树上的小苹果砸到了,肯定会感受到这颗小苹果的重量。同样的,天线被弹珠砸到后,天线也会感受到该弹珠的“重量”。

之后天线会把弹珠的重量等信息告诉电脑,让电脑在显示屏上显示出该弹珠的重量,然后我们就能通过电脑看到这些肉眼看不到的东西了。

然而这里面有一个问题,天线把弹珠的信息告诉电脑,电脑未必能听懂。这时候就需要一个翻译器了,把天线说的话翻译成电脑能够理解的语言,这个翻译器叫做接收机,如下图所示。

接收机

在电脑上我们会看到什么呢?如下图所示,你可以把它当成水面,然后鼓起来的地方是由于弹珠打在水面上溅起的浪花,也就表明咱们接收到了这些弹珠。弹珠的“重量”越大,溅起的浪花越高。当然,溅起浪花的不同位置对应不同类型的光,比如可见光中的蓝光、紫光、绿光,不可见光中的紫外线、红外线等,就如同不同家具在家中的摆放位置不一样。

如果你听过收音机的话,就更好理解了,哪个数字处有捡起的浪花,你把收音机的频道调到那个数字,就可以听到广播了。

鼓起的浪花

然而,如果弹珠的“重量”太小,以至于我们看不到溅起的浪花,那么虽然我们收到了弹珠,却无法察觉到。这时候就需要一个东西,即放大器,放大器可以让浪花变得更高,就如同放大镜一样。放大器如下图所示。

放大器

把天线、放大器、接收机连接后如下图所示,称为接收链路。之后便可以把接收链路放置在大锅的焦点处,来接收来自宇宙的信号了

接收链路