第186章 从地球到月球：落基山上的望远镜

　　在去年十月二十日募捐活动结束后，炮弹俱乐部主席便拨给剑桥天文台一笔款项，以便造一架巨型光学望远镜。这台仪器无论是折射望远镜还是反射望远镜，都必须有很强的功率，才能清晰地看到月球表面的一个九英尺大的物体。

　　这两种望远镜之间有一个很大的区别，在此有必要说明一下。折射望远镜由一个镜筒组成，上端有个被称为“物镜”的凸透镜，下端有个被称为“目镜”的透镜。观测者的眼睛是在目镜上观测物体的。发光体发出来的光线，穿过第一面凸透镜，经过折射作用，在焦点上形成一个倒像。观测者从目镜里看到这个被放大了的物体，就像用放大镜看物体一样。因此，折射望远镜的两端是被物镜和目镜堵住的。

　　相反，反射望远镜的镜筒上端是敞开的。被观测的物体发出的光线通畅地穿入镜筒的上端，射在一面金属凹面镜上，也就是聚光镜上。那些光线从那里反射到一面小镜子上，再从小镜子反射到把物像放大的目镜上。

　　因此，折射望远镜主要是利用折射作用，而反射望远镜是利用反射作用。所以，前者被称为折射望远镜，后者被称为反射望远镜。制造这些光学仪器最大的困难在于物镜的制作，也就是制作凸透镜或者金属凹面镜。

　　但是，炮弹俱乐部进行它那伟大的实验的时候，这些仪器已经非常精密，效果也很好。伽利略用他那仅能放大七倍的望远镜观测天体的时代早已过去。从十六世纪起，光学仪器日渐变长、变粗、变大，使人们能够观测到恒星世界前所未有的深度。在当时所使用的折射望远镜中，有俄国的普勒克瓦天文台的望远镜，它的物镜宽达十五英寸；有法国科学家赖尔布尔的望远镜，他的物镜和前者差不多大；最后还有剑桥天文台的望远镜，它的物镜直径为十九英寸。

　　在反射望远镜中，我们知道有两架功率强大的巨型望远镜。第一架是赫歇尔制造的，长三十六英尺，装有一面四英尺半宽的反光镜，能将被观测物体放大六千倍。第二架设立在爱尔兰的帕森斯顿公园里，归罗斯勋爵所有，它的镜筒长四十八英尺，装有六英尺宽的反光镜，能将物体放大六千四百倍。必须造一个很大的房子，才能安放和操作这架重二万八千磅的仪器。

　　我们可以看出，虽然这些仪器的体积庞大，但是只能放大六千倍左右。然而，放大六千倍只能将与月球的距离缩短到三十九英里，只能观测到直径为六十英尺的物体，除非这个物体很长。

　　但是现在准备发射的炮弹只有九英尺宽、十五英尺长，所以必须把与月球的距离缩短到五英里。要想做到这点，就要制造出一架能放大四万八千倍的望远镜才可以。

　　这就是剑桥天文台碰到的问题。他们没有经费上的困难，有困难的是在物质方面。

　　首先，要选择是用折射望远镜还是反射望远镜。折射望远镜比反射望远镜有优势。在同样的物镜条件下，它能放大更多的倍数，因为光线穿过凸透镜时比穿过金属反光镜的损失要小。但是，凸透镜的厚度受到限制，因为太厚的话，光线就无法穿过，而且制作这么巨大的透镜很困难，需要花费很长的时间，往往长达数年。

　　虽然物像在折射望远镜里显得更加明亮，在观测月球这一反光体时也非常好，但是大家还是决定使用反射望远镜，因为制造它不需要很多时间，而且还能增加放大倍数。由于光线在穿过大气层时，其强度会损失很大一部分，所以炮弹俱乐部决定把仪器设在合众国最高的一座山上，以便减少空气层的厚度。

　　我们上面说过，反射望远镜的目镜，也就是观测者观测时眼睛看的那个透镜，它是产生放大作用的，而物镜的直径越大，焦距越长，物体的放大倍数也就越大。如果想把物体放大四万八千倍的话，物镜必须比赫歇尔和罗斯勋爵的还要大好几倍才行。这就是困难的地方，因为制造这种反光镜是一项很精细的工作。

　　幸好几年前，法国科学院的一位科学家莱昂·富科刚发明了一个新方法，用镀银的反光镜代替金属反光镜，这样一来，制造物镜就更加快速和简便了。这个方法很简单，只要制造一面所需尺寸的玻璃镜，然后再给它镀上银。这个方法的效果很好，剑桥天文台就采用这个方法制造物镜。

　　另外，他们还根据赫歇尔所想的方法安装物镜。在天文学家德·斯劳的那架巨大的望远镜的镜筒底部，装了一面倾斜的反光镜，物像从这个反光镜反射到镜筒另一端的目镜上。因此，观测者的目光不是从镜筒下方，而是从它上方的目镜，往这个巨大的圆锥形镜筒内观测。这种组合装置的优点是可以去掉把物像反射到目镜上的那面小反射镜。而目镜所看到的图像只经过一次反射，而不是两次，因此，损失的光线就会减少，物像也会更加清晰。总之，人们最终会看到更加明亮的物体，这对于必须进行的天文观测来说，是一个值得重视的长处。

　　这些问题解决之后，工作就开始进行了。根据剑桥天文台的计算，这架望远镜的镜筒长度为二百八十英尺，反射镜的直径为十六英尺。这架望远镜虽然很大，但也不比前几年天文学家胡克所建议制造的那架长达一万英尺的望远镜大。不过，制造这样一架巨型仪器仍然有很多困难。

　　安置基地的问题很快就解决了，必须选定一座高山，不过合众国的高山并不多。

　　的确，在这个广阔的国家里只有两条不太高的山脉，壮丽的密西西比河从它们中间流过。如果美国人承认什么王国存在的话，他们就会把这条河称为“江河之王”。

　　东边的是阿巴拉契亚山脉，它的最高峰位于新罕布什尔州境内，高度不足六百英尺，是座很普通的山。

　　相反，西边的落基山脉是一条连绵不断的山脉，它起自麦哲伦海峡，沿着南美洲西海岸延伸，叫做安第斯山脉或科迪勒拉山脉，穿过巴拿马地峡，经过北美洲一直向北冰洋海岸延伸。

　　这些山脉都不太高，与阿尔卑斯山或喜马拉雅山相比简直不值得一提。的确，它们的最高峰也只有一万零七百零一英尺，而勃朗峰就高达一万四千四百三十九英尺，喜马拉雅山的珠穆朗玛峰的海拔高度为两万六千七百七十六英尺。

　　但是，与在哪儿制造哥伦比亚德炮的问题上一样，炮弹俱乐部坚持把这架望远镜安置在合众国境内，所以只好选择落基山脉了。于是，一切必需的物资都被运到密苏里州境内的朗斯峰上。

　　要描写美国工程师如何克服重重困难，以及他们为完成工作所表现出的勇气和智慧，这是非笔墨和语言所能做到的。这是一次伟大的壮举。他们必须远离人烟，走入人类几乎无法生存的荒野地区，穿过荒芜的草原和人迹罕至的森林，蹚过可怕的急流，爬上终年积雪的山区，把一块块巨石、一件件笨重的铸铁、沉重的角铁、巨大的镜筒部件以及重达三万磅的物镜运到高达一万多英尺的山上。然而，美国人用他们的天才智慧终于战胜了千难万险。从开始制造望远镜时起，还不到一年的时间，在九月下旬，这架巨型的反射望远镜的长达二百八十英尺的镜筒就已伸向空中。它被挂在一个高大的铁架上，一套精密的机械可以使之轻便地操控，使它对准天空中的任何一点，并且可以随着空中天体的移动而移动。

　　这架望远镜的造价在四十万美元以上。当它第一次瞄准月球的时候，观测者们的心情是激动、好奇又不安的。他们在这架四万八千倍的望远镜的视野中会发现什么呢？会发现月球的居民？一群群的月球动物？城市？湖泊？海洋？不，他们看到的只是科学界已经知道的东西，月球的每一个地方都完全证实了月球的火山性质。

　　但是，落基山的这架望远镜在为炮弹俱乐部服务之前，已经为天文学作出了不少贡献。由于它那强大的穿透力，天空最深的地方已经被探测到了，很多星体的直径都被精确地测量过了，剑桥天文台的克拉克先生还将巨蟹座从金牛座中分离出来，这一点是罗斯勋爵的反射望远镜做不到的。