Unerwartet! Dies ist der Ort auf der Erde, an dem Sie die Sterne am deutlichsten sehen können

„Wenn ich auf dem Boden sitze, kann ich täglich 130.000 Kilometer zurücklegen, den Himmel überblicken und in der Ferne tausend Flüsse sehen.“

Der weite Sternenhimmel war schon immer die Quelle der unendlichen Vorstellungskraft des Menschen. Mit der Weiterentwicklung der Astronomie hat sich auch die Technologie der astronomischen Beobachtung kontinuierlich weiterentwickelt.

Am 25. Dezember 2021 wurde der Nachfolger des Hubble-Teleskops, das Webb-Teleskop, erfolgreich ins All gestartet. Es wird die Arbeit seines „Vorgängers“ übernehmen und weiterhin als „Auge des Universums“ dienen. Gleichzeitig laufen die Vorbereitungen für den Bau eines Weltraumteleskops in meinem Land auf Hochtouren. Es wird erwartet, dass China bis 2024 auch sein eigenes „Hubble-Teleskop“ starten wird – ein Durchmusterungsteleskop, um die Entwicklung der Erforschung des Weltraums weiter voranzutreiben.

Webb-Teleskop

Tatsächlich sind neben Weltraumteleskopen auch astronomische Observatorien auf der Erde eine wichtige Möglichkeit für den Menschen, das Universum zu verstehen. Schauen wir uns heute an, was wir bei der Beobachtung des Sternenhimmels wissen müssen.

Die Geschichte des Menschen, der zu den Sternen aufblickt

Als die Menschen in der Antike astronomische Beobachtungen durchführten, konnten sie diese nur mit bloßem Auge durchführen, da es keine Hilfsmittel gab. Infolgedessen entstanden zahlreiche „Observatorien“ mit guten Standorten und weiten Sichtfeldern, wie beispielsweise die Langya-Terrasse, Taosi in meinem Land und die Yueshen-Terrasse in der mesopotamischen Region.

Altes chinesisches Observatorium

Im Jahr 1608 entdeckte der niederländische Optiker Robert Löwen zufällig, dass man durch das Übereinanderstapeln zweier Linsen in die Ferne sehen konnte, und er baute das erste Teleskop der Menschheitsgeschichte.

Davon inspiriert erfand Galilei 1609 ein optisches System mit einer Konvexlinse als Objektivlinse und einer Konkavlinse als Okular, das als Galilei-Fernrohr bezeichnet wird. Mit diesem Teleskop erzielte Galileo zahlreiche astronomische Beobachtungen, entdeckte zahlreiche Krater auf dem Mond, fertigte die erste Mondskizze der Geschichte an, entdeckte vier Jupitermonde und beobachtete den „Halo“ des Saturn … Von da an trat die Astronomie in das Teleskopzeitalter ein.

Mit der Weiterentwicklung der Technologie werden die verschiedenen Mängel des Teleskops ständig behoben und auch das Teleskop selbst entwickelt sich immer größer und gigantischer. Im Jahr 1938 gelang es Menschen, Radiowellen von Himmelskörpern in Richtung des Zentrums der Milchstraße einzufangen. Damit war das Radioteleskop geboren, ein weiteres wichtiges Mitglied der astronomischen Beobachtung.

Radioteleskope sind grundlegende Geräte zur Beobachtung und Untersuchung von Radiowellen von Himmelskörpern. Im Gegensatz zu bekannten optischen Teleskopen verfügen Radioteleskope nicht über optische Linsen. Sie bestehen aus Antennen und Empfangssystemen. Die Antenne ist wie die Augen des Radioteleskops. Sie dient dazu, schwache Radiosignale im Universum zu sammeln, die Signale dann durch das Empfangssystem zu verstärken und schließlich nützliche Signale vom Rauschen zu trennen, damit Wissenschaftler sie untersuchen können. Die Fertigstellung des Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope (FAST) bedeutet, dass die Radioastronomie meines Landes eine weltweite Spitzenposition erreicht hat.

Es gibt einige besondere Orte, um „die Sterne zu beobachten“

Nehmen Sie das oben erwähnte größte „Himmelsauge“ der Welt. FAST wurde im Kreis Pingtang in der Provinz Guizhou gebaut. Der Grund für die Wahl dieses Ortes lag darin, dass er im ganzen Land mehrere Auswahlverfahren durchlaufen hat. Zunächst einmal, ob die Felsstruktur, die hydrologischen Bedingungen, das Verhältnis von Haupt- zu Nebenachsen und das Verhältnis von Aushub zu Füllmaterial innerhalb der Baustelle angemessen sind; ob der Abschluss des Ringbalkens und die geometrische Form den Normen entsprechen; Bei der Standortauswahl müssen allgemeine geologische Katastrophen, Erdbebenrisiken, Wetterbedingungen und die Funkumgebung berücksichtigt werden.

FAST liegt in einem Karstgebiet mit starker Gesteinsdurchlässigkeit, was der Versickerung von Oberflächenwasser und der allgemeinen Entwässerung förderlich ist. Darüber hinaus ist das Gebiet dünn besiedelt und von hohen Bergen umgeben, die die umgebenden elektromagnetischen Funkwellenstörungen wirksam abschirmen können. Auch diese Anforderungen sind Aspekte, die bei der Standortwahl für ein Radioteleskop umfassend berücksichtigt werden müssen.

Panoramablick auf das „China Sky Eye“, aufgenommen am 19. Dezember 2021

(Foto aufgenommen während der Wartung, Drohnenfoto) Foto von Ou Dongqu, Reporter der Nachrichtenagentur Xinhua

Natürlich gelten nicht nur für Radioteleskope derart strenge Anforderungen an die Standortwahl. Auch die Standortauswahl für optische Astronomiebasen ist sehr streng.

Als erstes müssen die meteorologischen Faktoren berücksichtigt werden. Die Stärke der Wolkenbedeckung wirkt sich direkt auf die Dauer der Beobachtungszeit aus und die Absorption der Atmosphäre schwächt außerdem das Sternenlicht. Darüber hinaus beeinträchtigen Änderungen des Brechungsindex, die durch Schwankungen der Lufttemperatur und -dichte verursacht werden, die Bildqualität. Daher muss der Ort für astronomische Beobachtungen trocken und regnerisch sein, die Atmosphäre muss dünn sein, und es darf möglichst überhaupt kein Gras wachsen, um zu verhindern, dass der durch die Transpiration der Pflanzen entstehende Wasserdampf die Qualität der astronomischen Beobachtung beeinträchtigt.

Zweitens wird die Lichtverschmutzung durch künstliche Lichtquellen den Nachthimmel erhellen, Rauch und Staub in der Luft werden die atmosphärische Absorption erhöhen und die von Funksendern ausgesendeten Radiowellen werden auch die Funkbeobachtungen beeinträchtigen. Daher sollten astronomische Beobachtungen in dicht besiedelten Gebieten am besten vermieden werden.

Wenn es um die Standortauswahlkriterien für professionelle Observatorien geht, müssen wir zwei Konzepte verstehen: atmosphärische Turbulenzen und Seeing.

Atmosphärische Turbulenzen sind unregelmäßige, zufällige Bewegungen der Atmosphäre. Die physikalischen Eigenschaften wie Strömungsgeschwindigkeit, Druck, Temperatur usw. ändern sich an jedem Punkt der Turbulenz ständig. In der Astronomie können zufällige Schwankungen der atmosphärischen Temperatur oder Dichte Turbulenzen im Brechungsindexfeld verursachen. Diese Änderungen können die Beobachtungsqualität des optischen Abbildungssystems erheblich beeinträchtigen. Daher ist die Messung atmosphärischer Turbulenzen ein entscheidender Indikator für Astronomen und eine wichtige Grundlage für den Bau von Observatorien.

Übersicht über die Intensität atmosphärischer Turbulenzen

Die Intensität der turbulenten Aktivität in der Atmosphäre beeinflusst die Klarheit der vom Teleskop angezeigten Bilder. Die physikalische Größe, mit der das Ausmaß beschrieben wird, in dem astronomische Beobachtungsziele unter dem Einfluss atmosphärischer Turbulenzen unscharf und flackernd erscheinen, ist das Seeing. Orte mit niedrigem Sichtniveau erleichtern nicht nur die Aufnahme hochwertiger astronomischer Bilder, sondern reduzieren auch effektiv die Kosten astronomischer Beobachtungen.

Daher müssen wir bei der Auswahl eines Standorts für das astronomische Observatorium unseres Landes eine Reihe von Erkennungsindikatoren berücksichtigen, wie etwa Meteorologie, Anteil klarer Nächte, astronomische atmosphärische Sicht und Himmelslichthintergrund. Beispielsweise befindet sich das berühmte Purple Mountain Observatory meines Landes auf dem Purple Mountain im Bezirk Xuanwu in Nanjing, wo die Wolkendecke relativ gering, die Temperatur niedrig und die Luft dünn und frisch ist, wodurch der Einfluss von Umweltfaktoren auf die Beobachtungsergebnisse bis zu einem gewissen Grad vermieden und die Beobachtungsanforderungen erfüllt werden können. Das astronomische Observatorium Lenghu auf dem Berg Saishten in Lenghu, Qinghai, ist bekannt als „das Observatorium mit dem klarsten Sternenhimmel auf dem gesamten eurasischen Kontinent“.

Die Entstehung des weltberühmten Fotos des Schwarzen Lochs war auch den gemeinsamen Beobachtungen des 65-Meter-Tianma-Teleskops in Shanghai und des 25-Meter-Nanshan-Radioteleskops in Xinjiang zu verdanken.

Sterne beobachten am kältesten Ort der Erde

Das Tempo der Erkundung hört nie auf! Im Jahr 2009 wählte und baute mein Land die Kunlun-Station im Gebiet der Antarktiskuppel A, wobei es bei der Standortwahl die beiden Indikatoren atmosphärische Turbulenzen und Sicht in vollem Umfang berücksichtigte. Die atmosphärischen Turbulenzen in der Dome-A-Region der Antarktis befinden sich hauptsächlich in der Grenzschicht nahe der Oberfläche, während die freie Atmosphäre darüber sehr stabil ist, sodass eine gute Sicht gewährleistet ist.

Die im Jahr 2020 in Band 583 der renommierten internationalen Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Forschungsergebnisse besagen, dass die Bedingungen für optische astronomische Beobachtungen in der Region Dome A der Antarktis, in der sich die Station Kunlun befindet, besser sind als an allen anderen bekannten Bodenstandorten. Damit wird eine wissenschaftliche Grundlage für die weitere astronomische Forschung meines Landes in der Antarktis geschaffen.

Auf diese Weise entdeckten chinesische Astronomen den klarsten Sternenhimmel auf dem kältesten Kontinent der Erde. Diese Errungenschaft wird sicherlich bedeutende Spuren in der Geschichte der menschlichen Erforschung des Sternenhimmels hinterlassen.

Wo haben Sie den hellsten Sternenhimmel Ihrer Erinnerung gesehen? Was ist das für eine Geschichte? Hinterlassen wir eine Nachricht im Kommentarbereich. ~ Lassen Sie Pangke und alle den Charme dieses riesigen Universums sehen!

Kreativteam: New Media Team des China Science and Technology Museum

Gutachter: Lu Yangxiaoyi, PhD in Planetenphysik