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故宫博物院现藏150余架清代宫廷遗留望远镜 具有历史价值

时间:2021-10-28 09:09:16    来源:科技日报    
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清晰的天象观测效果离不开天文望远镜的支持。1609年,意大利天文学家伽利略成功制造了一架天文望远镜,并将它对准了天空。此后不久,西方传教士开始把望远镜引入我国,并用于包括观测天象在内的多个领域。故宫博物院现藏150余架清代宫廷遗留下来的望远镜,这些望远镜具有重要的科学、文化和历史价值。现以其中两个天文望远镜为例进行解读。

其一为19世纪香港制造的单圆筒折射式天文望远镜。该望远镜由镜筒、物镜、目镜、调焦钮、寻星镜、支架等部件组成。镜筒长约128厘米,直径约为11厘米,为铜镀金材料。物镜为一块凸透镜,直径约8.5厘米;目镜为一块凹透镜,外露的观测孔直径约为0.7厘米。调焦钮位于镜筒右侧,可根据观测需求前后调节目镜,以获得清晰图像。寻星镜位于镜筒左上方,长约26厘米,直径约为4厘米,主要用于搜寻待观测的天体。支架为铜镀金材料,高约66厘米,下部做成三角形的稳定支撑。

单圆筒折射式望远镜在明清时期又被称为窥筒远镜、千里眼等。折射望远镜由瑞士传教士邓玉函、德国传教士汤若望等人于明代末年传入我国。明代科学家徐光启所撰《新法算书》卷九十八载有“有加利勒阿(伽利略)于三十年前创有新图,发千古星学之所未发”,可说明传入我国的折射式望远镜属于伽利略望远镜。

这种望远镜的观测原理为:镜筒内有镜片两个:凸透镜用于物镜;凹透镜用于目镜。凸透镜可以将远处的光线汇聚成一个焦点,使得外部物体形成一个倒立的虚像;而凹透镜通过折射作用,将该虚像放大,并使其成为一个正立的虚像。这种望远镜制作简单,焦距长,对镜筒弯曲不敏感,使用方便。徐光启就用这种望远镜观察过日月五星。《新法算书》卷三十六载有“大抵古测稍粗,又以目所见为准,则更粗。今测较古其精十倍,又用远镜为准,其精百倍”,可说明采用这种单圆筒折射式望远镜,可较为精准地观测天象。

其二为18世纪英国伦敦制造的铜镀金反射望远镜。它属于格雷果里望远镜。该望远镜部件组成、调焦钮与寻星镜的位置均与前述折射式天文望远镜相似。其中,镜筒长约74厘米,直径约为11厘米;物镜直径约10厘米,外露的观测孔直径约为0.3厘米;铜镀金三角形支架总高约为45厘米。需要说明的是,英国天文学家詹姆斯·格雷果里于1663年发明的反射望远镜,主要特点是通过两个曲面镜作为物镜,经过两次反射使得光线通过主镜的中心小孔进入目镜,并产生放大作用。这种望远镜由法国天主教传教士蒋友仁引入我国,并作为礼品献给乾隆皇帝。

格雷果里反射望远镜与伽利略折射望远镜外观的最大区别在于,前者无需很长的镜筒。清代科学家郑复光所撰《镜镜詅痴》卷五通过图文并茂的方式,对这种反射望远镜的原理进行了较为详细的说明。这种望远镜的镜筒内有4个镜片,按距离眼睛由至远,可依次编号为A、B、C、D。其中,镜片A、B位于目镜中,形状及尺寸相同,且均为玻璃质凸透镜,凸面远离眼睛一侧;镜片C、D位于物镜中,镜片C为曲面大铜镜,凸面朝向眼睛一侧,且镜面中心有小孔;D为曲面小铜镜,凸面远离眼睛一侧。观测时,天体光线由镜片D与镜筒之间的空隙射入,照到镜片C上;镜片C对光线进行反射,使之射到镜片D上;镜片D再次反射光线,使之穿过镜片C中心的小孔,照射到镜片B上;镜片B使得光线形成的影像亮度均匀,并把影像投射至镜片A;镜片A对影像进行放大,并使之传入观察者眼帘范围。

明清时期,宫中均制造过天文望远镜。据《新法算书》卷三记载,崇祯七年(1634年)五月至崇祯八年(1635年)八月间,历法家李天经奉旨制造了3架伽利略式望远镜,可达到“不但可以仰窥天象,且能映数里外物如在目前”的效果。清代内务造办处下设眼镜作,除了制作眼镜外,还制作望远镜。据中国第一历史档案馆、香港中文大学文物馆合编的《清宫内务府造办处档案总汇》第5册记载,雍正十年(1732年)三月二十三日,总管内务府大臣海望奉命制作了20件玻璃千里眼、2件水晶千里眼、1件茶晶千里眼。(作者系故宫博物院研究馆员 周乾)

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