【科學講堂】小型望遠鏡 觀星亦高清
我們不時會看到媒體介紹新型的天文望遠鏡有多大，彷彿較小型的望遠鏡已是明日黃花、無甚作為了。在這個大型望遠鏡不時出現的年代，較小型的望遠鏡應該扮演什麼樣的角色或有何地位？今天就與大家談一談這個話題。
氣流會折射星光 上太空看得更清
究竟為什麼大一點的望遠鏡就會好一點？這得從望遠鏡的功用和運作原理開始說起。利用鏡片、透鏡等光學儀器，望遠鏡將從遠處星體收集來的星光聚焦，好讓我們在萬里之外也能清楚地看見這些天體。不過，這些天體跟我們有遙遠距離，而它們也不是集中將自身的星光只向我們傳送，因此對我們來說，它們大都「星光暗淡」，難以觀測。更大的望遠鏡正可幫忙解決這個問題：當我們將望遠鏡指向特定的星體，較大的鏡面就可以收集更多來自該星體的星光，好讓我們能觀察到星體更多的特徵。正因如此，較小的望遠鏡就無法清楚地觀測較遠的天體了。
不過面積的大小，也不是影響望遠鏡能耐的唯一因素，1990年代被送上太空的哈勃太空望遠鏡及近期進入太空的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡就是很重要的兩個例子。把望遠鏡送上太空所需的成本自然不低，但我們還是決定完成這些「創舉」，原來與「一閃一閃小星星」這句話有關。來自太空中星體的星光要到達我們的眼睛和望遠鏡，自然一定得經過地球的大氣層。
不過，大氣層中時刻變動的氣流也會折射星光，以致縱然星體並沒有改變，我們卻不會見到固定的星光，而是一閃一閃的星星。
電腦學微調鏡片 提升照片準確度
對要求嚴格的科學家來說，這些大氣層氣流帶來了誤差，降低了天體觀測的精準度，而把望遠鏡送上太空，就可以迴避這個問題了。正因如此，雖然現在一些地面上的望遠鏡的直徑已經超越了10米（比如說西班牙的加那利大型望遠鏡Gran Telescopio Canarias的直徑就高達10.4米），而位於大氣層之外的哈勃太空望遠鏡只有直徑2.4米，仍然一直為大家提供不少重要的天文照片。
可幸的是，調適光學（adaptive optics）這種技術的發展，幫助了地面上的望遠鏡解決大氣層帶來的問題。在這種技術之下，電腦可以根據大氣層的狀況而對望遠鏡的鏡片作出相應微調，從而抵消大氣層氣流對星光造成的晃動，最終得以讓我們觀測到星星固定的影像，而不是「一閃一閃的小星星」。
那麼電腦又是如何決定應該怎樣對鏡片作出微調的？這都得依賴附近的一些較穩定的「指導星體」來用作參考：憑着觀看這些「指導星體」如何在大氣層氣流之下「一閃一閃」，電腦就可以推算大氣層的狀況，再決定怎樣作出修正。有了調適光學這種技術，地面上的望遠鏡就可以在不需擴大鏡面面積的情況下提升它們的準確度。
位於夏威夷的加拿大—法國—夏威夷望遠鏡（Canada–France–Hawaii Telescope）也運用了這種技術，因此雖然它的鏡面只有直徑3.6米，但它為銀河系NGC 7469所拍攝到的照片，其解像度亦可媲美身處太空的哈勃太空望遠鏡。
更大的望遠鏡，自然有其優勢，但今天的討論，希望也能指出，善用我們的巧思去改良我們的儀器，亦是十分重要的策略。
◆ 杜子航 教育工作者
早年學習理工科目，一直致力推動科學教育與科普工作，近年開始關注電腦發展對社會的影響。
