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蒋世仰 (中国科学院国家天文台)
（中国）自然杂志 26卷1期 综合考察
关键词 印度 天文学史 宇宙时间周 日心说 万有引力 射电望远镜 γ射线望远镜 空间科学
印度是一个历史悠久的文明古国.它对天文学进行研究的历史一直可以追朔到公元前,近些年来,由于国家经济的发展和科技的进步,使印度天文学学术研究机构和装备取得了很大的提高和完善.本文对印度天文学方面的发展历史和近况作了较为详细的介绍,以期引起读者对它的关注.
一、引 言 印度是我国的最大邻邦之一,人口居世界第二.近些年来经济有了较好的发展.在科学技术方面也获得了显著的进步.值得我们重视和借鉴.为此我对印度学术界在天文学方面的情况作一些介绍.目的在于激励我国天文学界同仁更加努力工作.同时呼吁政府加大天文学研究方面的投入.特别是加大对西藏台址的开发和利用.
二、历史概况
印度对世界天文学有过杰出的贡献.从阿里雅巴塔(Ａｒｙａｂｈａｔａ)、拔丝卡拉(Ｂｈａｓｋａｒａ)、沙哈(ＭｅｇｈｎａｄＳａｈａ1893～1956)到钱德拉塞卡(ＳｕｂｒａｈｍａｎｙａｎＣｈａｎｄｒａｓｅｋｈａｒ1910～1995)和万努巴普(ＶａｉｎｕＢａｐｐｕ1927～1982),印度天文学家提出过新理论和新发现.早自公元400年,就用计算数学来处理天文学的规律.天文学在印度的发端就更加久远了.在黎格吠陀(ＲｉｇＶｅｄａ,公元前2000年)中就有了记述.吠陀(Ｖｅｄａ)时代后期(公元前1200年)已经有关于纳沙特拉(月站)、太阳、月亮及历法的记载.这方面的教材有吠檀伽-觉提禅(Ｖｅｄａｎｇａ＿Ｊｙｏｔｈｉｓｈａｍ,1200Ｂ.Ｃ.).此后就是悉檀提克(Ｓｉｄｄｈａｎｔｉｃ)时代(公元前500年),佛教经典中有一些关于天文学的知识.而真正大量的数学计算是在更后来的悉檀塔司(Ｓｉｄｄｈａｎｔａｓ-最后正确的结论)教材中(公元500年).不仅包括计算日、月、水、金、火、木、土等的位置,还包括计算日长、食和太阳的升降时刻.
虽然大多数西方天文学史家认为印度古天文学来源于巴比伦和希腊.但是1985年,Ｄ.Ｗ.约翰在题为“印度‘宇宙时间周(Ｃｏｓｍｉｃｔｉｍｅｃｙｃｌｅ)’的解释”一文中,从印度教和佛教中的‘宇宙时间周’和时间、角度计量单位的六十进制等许多数字的相关关系分析中得出结论,认为印度古天文学是极其古老而自成系统的.还得出了非常准确的恒星年(365.2563759天)、回归年(365.2421756天)和岁差常数(50.4/年).并可以印证地球公转周期因潮汐的作用在变长.他们更高度评价出生于公元476年的天文学家阿里雅巴塔.认为在他的著作“阿里雅巴天(Ａｒｙａｂｈａｔｅｅｙａｍ)”和以后的天文学家布拉赫马古普塔(Ｂｒａｈｍａｇｕｐｔａ)等的著作中已经明确指出地球是球形的,它的周长是5000Ｙｏｊａｎａｓ(1Ｙｏｊａｎａｓ等于7.2ｋｍ),即36000ｋｍ(今天地球的实际周长是大约40000ｋｍ).太阳是宇宙的中心,一切行星均在“引”力吸引下按应有的轨道运动.所有的恒星都是太阳一样的天体.夜空中到处都是太阳(“ＳａｒｖａＤｉｓｈａｎａａｍ,Ｓｕｒｙａｈａ(太阳),Ｓｕｒｙａｈａ,Ｓｕｒｙａｈａ.”).月亮的光亮来自太阳,因此出现不同的月相.并使用几何图形来说明和计算日、月食的发生时刻(参见封二插图).而这些知识比西方早了整整1000年.他的著作很早就有拉丁文和阿拉伯文译本.因此是印度人教会了阿拉伯人和西方人,而不是阿拉伯和西方影响了印度.
在伊斯兰统治印度期间,印度天文学接受了阿拉伯和波斯天文学的影响.马汉德拉苏里(ＭａｈｅｎｄｒａＳｕｒｉ1351～1388)在1370年写作了题为“演特拉拉架(Ｙａｎｔｒａｒａｊａ)”的论文.该文基于波斯知识,描述了星盘的结构和用途.1658年出生的卡马拉卡拉(ＫａｍａｌａｋａｒａＢ.1658Ａ.Ｄ.))撰写了名为“悉檀塔-塔特瓦-吠微卡(Ｓｉｄｄｈａｎｔａ-Ｔａｔｖａ-Ｖｉｖｅｋａ)”的长篇论文.1686年出生的贾雅辛格(ＪａｙａＳｉｎｇｈ)二世在斋普尔(Ｊａｉｐｕｒ)和德里等五个地方建立了天文台.虽然当时已经有了望远镜,他却墨守陈规而使用石料和金属制造的目视仪器.因此没有留下什么有价值的工作.
三、近代天文学的发展
只是到了17世纪,法国人和英国人才带来了现代望远镜天文学.传教士让李查德(ＪｅａｎＲｉｃｈａｕｄ)于1689年在印度发现半人马座α是双星.这是印度近代天文学发现的开始.位于班加罗尔的印度天体物理研究所的前身是1786年开始的马德拉斯私人(东印度公司官员威廉皮特利)天文台.1790年被东印度公司接管.两年后迁到马德拉斯郊区努甘巴卡木.1830年添置一架焦距1520ｍｍ的中星仪和一架直径1220ｍｍ的墙仪.天文学家们用这些仪器的观测编制了刊载11015颗星的位置的马德拉斯星表.1850年添置一架15ｃｍ赤道望远镜.1864年添置一架20ｃｍ赤道望远镜.诺尔曼罗伯特波格森(Ｐｏｇｓｏｎ)用它们发现了5个小行星和6个变星(ＹＶｉｒ、ＵＳｃｏ、ＴＳｇｒ、ＺＶｉｒ、ＸＣａｐ、ＲＲｅｔ).他的印度助手秦塔马尼拉古拉塔恰利(ＣｈｉｎｔａｍａｎｉＲａｇｈｕｎａｔｈａｃｈａｒｉ)在1867年发现了变星网罟座Ｒ(ＲＲｅｔ).这是印度人在现代科学框架下的第一个天文学发现.此外马德拉斯天文台还观测了1868和1871年的日全食以及1872年6月6日的日环食.1899年迁到泰米尔纳德邦的科代伊卡纳耳(Ｋｏｄａｉｋａｎａｌ).稍后更名为科代伊卡纳尔天文台,并发展成一个完整的太阳和恒星天文台.
印度独立后,沙哈提出建设大望远镜.1958年作为国际地球物理年的一部分,印度添置了381ｍｍ口径的太阳隧道望远镜,以进行精细光谱研究.1960年著名天体物理学家巴普博士任台长.他决定在卡瓦努尔(Ｋａｖａｌ ｕｒ)建设印度的大天文望远镜.从此真正开启了印度近代天文学的发展.四、现有主要天文学研究单位介绍1.印度天体物理研究所(ＩＩＡ)
它是印度天体物理学的最重要研究中心.1971年4月1日由印度政府科技部出资将科代伊卡纳尔天文台改成为研究天文学、天体物理学和相关物理学的自治性天体物理研究所.1976年在班加罗尔市东南的坷拉满旮旯(Ｋｏｒａｍａｎｇａｌａ)设总部.同时在科代伊卡纳耳、卡瓦鲁尔、哥里毕达努尔(Ｇａｕｒｉｂｉｄａｎｕｒ)、汉勒(Ｈａｎｌｅ)和霍萨可特(Ｈｏｓａｋｏｔｅ)等地设观测站.各观测站的概况如下:
(1)万努巴普天文台(ＶＢＯ),位于12.567°Ｎ,+78.833°Ｅ,海拔约700ｍ.
1968年在泰米尔纳德邦班加罗尔东南175ｋｍ的卡瓦鲁尔建立的恒星天文台.年均光谱观测夜约160;年均测光夜约60.平均圆顶大气宁静度圆面直径约2″-2.5″.1986年在安装了自制的2.34ｍ万努巴普望远镜后命名为万努巴普天文台.该台还拥有蔡司1ｍ、75ｃｍ和34ｃｍ等反射望远镜及45ｃｍ施米特望远镜.
(2)印度天文台(目前地球上最高的天文台),位于32.779°Ｎ,78.964°Ｅ,海拔4517ｍ
1993年开始在印控克什米尔所属羌唐拉达克地区汉勒村海拔4517ｍ的底格帕拉杂砾(Ｄｉｇｐａ＿ｒａｔｓａＲｉ)进行国家天文台台址勘选.该地离开我国边界很近.天气非常晴朗.1994年在底格帕拉杂砾北边呢喃库尔(Ｎｉｌ ａｍｋｈｕｌ)高原(海拔4240ｍ)边缘建立了选址基地.后来底格帕拉杂砾被更名为撒拉丝娃蒂(Ｓａｒａｓｗａｔｉ———学习女神).选址结果表明该台址年均260个光谱夜、190个测光夜.水气含量小于2ｍｍ(指大气垂直方向从地面到顶部的总厚度中水气凝结成水的厚度).Ｖ波段的消光系数小于0.1等/大气质量.天文大气宁静度优于1″.Ｖ波段天空背景亮度为21.5/平方角秒.由于比美国洛基山的高山天文台还高200ｍ,因此号称世界最高的天文台.2002年9月26日安装并开始试用一架由美国亚利桑那州图桑的ＥＯＳ技术公司生产的2.01ｍ光学/红外望远镜(见封二彩图).总造价8百万美元.被命名为钱德拉望远镜,以纪念出生在印度的诺贝尔奖得主Ｓ.钱德拉塞卡.望远镜由位于霍萨可特的科学技术研究教育中心(ＣＲＥＳＴ)通过卫星遥控.
此外,印度天文台还和美国圣路易斯华盛顿大学的麦克多内耳(ＭｃＤｏｎｅｌｌ)空间科学中心合作,利用两架全自动的、口径50ｃｍ、焦比10的望远镜监测活动星系核.另外一架望远镜安装在经度相差180度的美国亚利桑那.两架望远镜均配置1024×1024ＣＣＤ检测,视场17′.使用白塞尔ＵＢＶＲＩ滤光片系统.70%的时间观测活动星系核, 印度政府正考虑花费1亿美元在这个世界最高天文台上建造一架口径6～8ｍ的双筒望远镜.日本已经投入25万美元的设备,作为今后投入上亿美元建造大型射电望远镜阵的前期. (3)科代伊卡纳耳(Ｋｏｄａｉｋａｎａｌ),位于10.231°Ｎ,77.469°Ｅ,海拔2343ｍ
1900年由米歇斯密施(ＭｉｃｈｉｅＳｍｉｔｈ)建立.位于泰米尔纳德(ＴａｍｉｌＮａｄｕ)邦的帕拉尼(Ｐａｌａｎｉ)群山中.主要仪器有:太阳隧道望远镜,安装在11ｍ高塔平台上的两个口径60ｃｍ的熔石英定天镜,通过一块平面镜将日光引导进60ｍ长的地下隧道中.口径38ｃｍ焦比90的消色差透镜在焦面上成出直径34ｃｍ的太阳像.
(4)哥里毕达努尔(Ｇａｕｒｉｂｉｄａｎｕｒ),位于13.603°Ｎ,77.435°Ｅ
1976年与拉曼研究所合作在班加罗尔北约100ｋｍ的哥里毕达努尔建成.主要进行太阳、脉冲星、超新星遗迹、银河及河外星系的射电辐射观测研究.有以下设备:①10ｍ波射电望远镜(ＤＷＲＴ);②射电日像仪(ＧＲＨ);③引力物理实验室;④毛里求斯米波射电综合孔径望远镜(参见封二彩图).2.塔塔基础研究学院(ＴＩＦＲ)国家射电天文研究中 心(ＮＡＲＣ)
孟买的塔塔基础研究学院的自然科学院有天文学和天体物理学系及研究射电天文、空间天文和理论天体物理的部门.此外还有直辖的国家射电天文研究中心(ＮＡＲＣ)、帕齐马尔黑(Ｐａｃｈｍａｒｈｉ)高能伽马射线天文台(ＨＥＧＲＯ)、宇宙射线实验室(奥提)、引力物理实验室(哥里毕达努尔)和气球设施(海德拉巴).
国家射电天文研究中心由塔塔基础研究学院天文学和天体物理学系下属的射电天文研究小组发展而成.该小组是哥文德斯瓦鲁普(ＧｏｖｉｎｄＳｗａｒｕｐ)于1963年创建.1965～1968年在孟买附近的卡连(Ｋａｌｙａｎ)研制并利用32单元光栅干涉仪研究太阳射电辐射.同时参加奥提(Ｏｏｔｙ)射电望远镜的研制和利用.1980年代中期,提出研制巨型米波射电望远镜(ＧＭＲＴ).由于台址选在普尼(Ｐｕｎｅ)北80ｋｍ纳拉杨岗(Ｎａｒａｙａｎｇａｏｎ)附近的科达德(Ｋｈｏｄａｄ),射电天文研究小组就迁移入普尼大学校园之内.1989年扩大并更名为国家射电天文研究中心(ＮＡＲＣ).1994年塔塔基础研究学院领导决定将原射电天文研究小组在奥提、普尼、纳拉杨岗和科达德的一切设施与研究活动均纳入国家射电天文研究中心并提升为直辖的一个中心.现工作人员大约235名.下面我们分基地介绍相应设备的情况:
(1)奥提(Ｏｏｔｙ)基地有以下设备:①奥提射电望远镜(参见封三彩图).1970年建造于南印度的尼耳几里(Ｎｉｌｇｉｒｉ)山;②宇宙射线实验室.
(2)科达德(Ｋｈｏｄａｄ)基地巨型米波射电望远镜(ＧＭ ＲＴ)(参见封三彩图).
1995年建成巨型米波射电望远镜.它位于普尼北部80ｋｍ,纳拉杨岗东10ｋｍ.它由30架45ｍ可动抛物面天线组成,分布在25ｋｍ距离上.天线的数目和配置照顾到对高角分辨率下的灵敏度和对弥漫展源射电辐射的成图能力的要求.在中央1ｋｍ2内大致无规地分布着14架天线.其余16架在更大范围内沿着Ｙ形的三条臂分布,使得最大干涉基线达到25ｋｍ.对来自所有可能的435天线对的数小时内的射电信号进行相关,就能够以等效于一架直径25ｋｍ的巨型天线的角分辨率综合出天体图像.工作中心频率是50到1500ＭＨｚ间的50、153、233、325、610及1420等五个.实际角分辨率是50ＭＨｚ的60”及1420ＭＨｚ的2″.抛物面天线的巨大口径意味着ＧＭＲＴ的聚光面积是美国ＶＬＡ的3.6倍,因此是世界上最大的米波综合孔径望远镜.另外由于天线具有更高效率和更宽的通带频率(印度的低人为干扰信号),在327ＭＨｚ,ＧＭＲＴ比ＶＬＡ灵敏8倍.在天线设计上采用了若干新技术以增加强度却减轻重量,达到降低造价的目的(45ｍ天线仅相当于常规设计的22ｍ天线).ＧＭＲＴ的研究范围主要是搜寻原星系和原星系团发射的中性氢高红移谱线,以确定它们的形成期.
(3)帕齐马尔黑(Ｐａｃｈｍａｒｈｉ)高能伽马射线天文台(ＨＥＧＲＯ)
伽玛射线是自然界最高能量的电磁辐射.由于这些辐射不能到达地球,因此主要利用人造卫星搭载仪器进行研究.但是仍然可以在地面上检测它们的二次效应.在印度有两个地面设备可以检测伽马射线:巴巴(Ｂｈａｂ ｈａ)原子研究中心(ＢＡＲＣ)在古耳马尔格(Ｇｕｌｍａｒｇ)的高山研究实验室(ＧＲＡＣＥ)和塔塔基础研究院在帕齐马尔黑的高能伽马射线天文台.位于马地阿普拉迪席(ＭａｄｈｙａＰｒａｄｅｓｈ)州阿木拉克邦伽罗(ＡｍｒａｋＢｕｎｇａｌｏｗ)的帕齐马尔黑切伦可夫望远镜阵(ＰＡＣＴ)于1986年1月开始工作.在80×100ｍ2范围内分布着五组共25台切伦可夫辐射探测望远镜.每一台望远镜由7个抛物面聚光镜及相应的光电倍增管和电路组成.应用波前取样技术探测天体的甚高能伽马射线在大气中引起的切伦可夫辐射.阵外观分布.3.物理研究实验室(ＰＲＬ),位于阿麦达巴德的纳瓦让普拉 物理研究实验室是印度从事基础研究的领头研究所.研究领域包括实验和理论物理,以及地球和行星科学.它是维克拉母萨拉伯(ＶｉｋｒａｍＳａｒａｂｈａｉ)博士在1947年11月建立的、属于印度政府空间部的一个自主研究所.它开启了印度空间研究机构(ＩＳＲＯ)的形成,并真的成为印度空间计划的基础,它下辖三个与天文学有关的研究部.另外有两个天文台:阿布山红外望远镜天文台和乌代普尔岛上太阳天文台及拉吉可特的射电望远镜.主要研究范围有:太阳系(主要研究日冕和太阳射电);银河系(主要研究气体星云的动力学);恒星演化(主要研究中等质量恒星、Ｂｅ星和共生星系统).……
……………… | 最初发表时间：2005-3-31 |  | | 我是站长瀚海蓝月,我在家里以外的地方上网呢. |
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