[科普中国]-地平装置

简介

望远镜的支架系统是望远镜的重要组成部分。大型望远镜的支架系统的发展经历了赤道式和地平式两大阶段。前者出现得比较早。1

地平式装置的望远镜有两根互相垂直的轴．其中一根轴和地面垂直，绕这根轴转动，可以改变望远镜的方位角。另一根轴和地面平行．绕这根轴转动，可以改变望远镜的高度角，于是望远镜就能指向天空的任意位置．进行观测。地平装置比较稳固，易于制作也容易操作。使用地平式望远镜观测天体，按照天体的地平坐标调整望远镜的指向即可。2

优点地平式望远镜可以看做极轴为竖直方向的赤道式装置。非对称的赤道式装置由于其极轴不仅要承担整个镜筒的重量，而且要承受额外的平衡重的重量，因此望远镜的口径有明显的限制。对称式赤道装置避免了平衡重的负担，然而沉重的镜筒仍然是支承征两个悬臂梁式的叉臂之间，尽管叉式望远镜的叉臂总是设计得又短又粗，但是这种叉臂装置的承受荷载仍然是有限的。在零小时位置望远镜位于子午平面内，两叉臂均受到子午面内的弯矩作用，其受力以及变形情况相对于支承叉臂是对称的；而指向6小时位置时原平行于支承叉臂所在面的弯矩为垂直于叉臂对称面的弯矩所代替，这时叉臂的受力情况已经不再是对称的了。为了防止镜筒轴线位置的明显偏移，又臂两侧必须施加足够的预应力。但是这种不对称的受力情况将使赤道望远镜中的两轴轴线不再正交，从而引起望远镜的指向误差和跟踪误差。简单的力学分析可以知道，为了保证一定范围的叉臂角变形量，叉臂的重量和尺度必须随叉臂义臂长度的四次方而变化，因此大型赤道式望远镜不得不将十分庞大的叉臂改为巨大的马蹄形结构。毫无疑问赤道式望远镜的每一种结构形式都实际存在一定的尺寸极限。对于非对称的结构这一极限大约是2.5m左右，而对称性的赤道装置口径大于5m也是十分困难的。

地平式望远镜装置的力学优越性是十分明显的。在地平式装置中镜筒只在一个方向上承受弯矩的作用，而在赤道式中承受最大弯矩的支臂，现存已经几乎不承受仟何弯矩的作用。这时作用在望远镜支臂上的力是不变的竖直方向的压力。这种竖直方向上的力的影响是使支臂产生压缩或剪切。在望远镜结构中最有害的变形是弯曲或扭转，压缩和剪切往往只产生望远镜轴线的平行移动，对望远镜的指向没有影响。同时任何构件，其拉伸压缩刚度远远大于它的抗弯刚度，因此这种变形产生的影响就更小了。苏联6m望远镜第一次使用了地平式的装置，至今世界上所有的大口径天文望远镜无一不采用地平式的装置。地平式机架装置已经成为现在规划和建造中的新一代大型望远镜的一个重要特点。

地平式机架装置的另一个优点是其回转半径小，可以使用尺寸较小的圆顶装置或更为紧凑的，跟随望远镜本身转动的望远镜观察室，另外地平式望远镜的安装地点与当地的地理纬度无关。3

地平式望远镜的组装步骤首先盘点零件，一般包括望远镜主镜筒、目镜套筒和目镜、寻星镜、三脚架、其他配件（譬如天顶棱镜、正像镜、照相机接口、载物台等）。

组装的第一步是搭起三脚架。三脚架往往是选购望远镜时最容易忽略的部分，其实它非常重要，劣质的三脚架将无法保证望远镜系统的稳定。

三脚架稳固之后，将主镜简装到支架上。大多数地平式望远镜的上下幅度调整是靠一根金属杆，一头连接三脚架，一头连接主镜筒。也有的较高级的采用云台来完成上下幅度调整。

在主镜筒的后端（折射式）或前端的侧面（反射式）插上目镜套筒，挑选一个低倍率的目镜，用螺丝把目镜锁紧到套筒内。把寻星镜也安到主镜筒上。

接下来调整寻星镜和主镜到同一轴线上。先试着通过寻星镜和主镜看一下远处，调整焦距以适应自己眼睛。将望远镜对准远处的楼顶天线、避雷针、广告牌等容易识别的目标。通过主镜观察，将目标锁定在视野的中央。松开寻星镜上的螺丝（一般有三个），透过目镜观察，耐心调整直到目标达到寻星镜的十字线交叉位置。在旋紧或放松螺丝的时候，寻星镜里的十字线和目标都会移动，可以先将另外两个螺丝旋紧，一个一个螺丝调整即可。1