子午環(huán)是精密測(cè)定天體過(guò)子午圈的時(shí)刻和天頂距，確定天體赤經(jīng)和赤緯的儀器。用以編制基本星表。由可繞水平軸在子午面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的折射望遠(yuǎn)鏡、水平東西放置的軸、精密垂直度盤(pán)和測(cè)微器構(gòu)成。
歷史
1990年8月17日，我國(guó)與丹麥天文學(xué)家合作研制的有效口徑為240毫米的當(dāng)時(shí)世界上最大反射式全自動(dòng)水平子午環(huán)，在中國(guó)科學(xué)院陜西天文臺(tái)安裝完畢。這標(biāo)志著我國(guó)擁有了第一臺(tái)天文子午環(huán)，也標(biāo)志著我國(guó)天文學(xué)在這一領(lǐng)域進(jìn)入了世界先進(jìn)領(lǐng)域。
子午環(huán)是目視方法測(cè)定恒星位置的主要儀器，它的基本結(jié)構(gòu)好像是一架大型的直軸式中星儀，另外附有一個(gè)刻劃十分精密的垂直度盤(pán)。子午環(huán)的望遠(yuǎn)鏡，經(jīng)常指向子午圈，既可以用來(lái)測(cè)定恒星中天的時(shí)刻，又可以測(cè)定恒星中天時(shí)的天頂距。
與國(guó)外通用的經(jīng)典子午環(huán)相比，我國(guó)的天文子午環(huán)采用了水平式望遠(yuǎn)鏡裝置，將主光路改為反射式系統(tǒng)，并添加了實(shí)施校測(cè)系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)儀器的狀態(tài)。這些新穎的設(shè)計(jì)使得其沖破了子午環(huán)有效口徑限制的禁區(qū)，使得有效口徑達(dá)到了240毫米。
這一系列的優(yōu)勢(shì)，使得子午環(huán)更適于觀測(cè)遠(yuǎn)距離暗天體，經(jīng)過(guò)初步調(diào)試之后，它已經(jīng)可以用目視測(cè)微器對(duì)距離地球約782光年的北極星和其他遙遠(yuǎn)的恒星進(jìn)行觀測(cè)。當(dāng)正式投入使用之后，還將可以觀測(cè)到比人肉眼極限距離高630倍的天體，全年可觀測(cè)10萬(wàn)余個(gè)星次，無(wú)論是被測(cè)天體的極限星還是整體的觀測(cè)效率都有了重大突破。而且，由于子午環(huán)是由望遠(yuǎn)鏡、自動(dòng)校準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成，使得整個(gè)觀測(cè)、記錄采集和數(shù)據(jù)處理全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
另外，由于是采用光子計(jì)數(shù)技術(shù)測(cè)定恒星的觀測(cè)量，因此子午環(huán)可提供一萬(wàn)多顆天體的精確位置。這將對(duì)于研究太陽(yáng)系天體、銀河系動(dòng)力學(xué)、恒星的形成，煙花、宇宙的年齡、恒星的空間分布以及參考系的建立等天文學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生極大的作用。
現(xiàn)代子午環(huán)
目前觀測(cè)和歸算正在轉(zhuǎn)向全部自動(dòng)化。用來(lái)精密測(cè)定天體過(guò)子午圈的時(shí)刻和天頂距，借以求得天體赤徑和赤緯的一種光學(xué)儀器。子午環(huán)曾被譽(yù)為最精密的天文儀器。二百年來(lái)，它一直是編制基本星表的主要儀器。它的主要部分是一架口徑15～20厘米、焦距約2米的折射望遠(yuǎn)鏡，其有效視場(chǎng)約為0°3。鏡筒的中部是一個(gè)堅(jiān)固而中空的立方體，側(cè)面有水平軸，沿東西方向放置，使鏡筒能在子午面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。水平軸的兩外端為精密軸頸，置于V形軸承架上。在水平軸上套有直徑較大的精密垂直度盤(pán)，用4～6臺(tái)對(duì)稱排列的讀數(shù)顯微鏡讀取望遠(yuǎn)鏡的天頂距。讀數(shù)也可由照相機(jī)記錄。在新型子午環(huán)上已開(kāi)始使用光學(xué)度盤(pán)或分辨率達(dá)0獎(jiǎng)05的感應(yīng)式傳感器來(lái)代替金屬度盤(pán)。望遠(yuǎn)鏡和水平軸的絕大部分重量由專門的平衡機(jī)構(gòu)承托，以減輕壓在V形軸承上的重量。儀器的基墩須有深固的防震地基。在望遠(yuǎn)鏡的焦平面上裝有精密的測(cè)微器。測(cè)微器有垂直移動(dòng)和水平移動(dòng)的動(dòng)絲。觀測(cè)者轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微輪帶動(dòng)水平動(dòng)絲來(lái)對(duì)準(zhǔn)星像，測(cè)出它偏離測(cè)微器中心水平絲的角距。將這個(gè)自動(dòng)記錄下來(lái)的角距加到垂直度盤(pán)的讀數(shù)上，并作大氣折射改正后，就得到這顆星中天時(shí)的天頂距。此外，控制驅(qū)動(dòng)垂直絲的小電動(dòng)機(jī)的速率，對(duì)準(zhǔn)并跟蹤水平移動(dòng)的星像，配以恒星鐘的秒脈沖，自動(dòng)記錄垂直動(dòng)絲的位置，來(lái)推算出恒星經(jīng)過(guò)子午圈的時(shí)刻，即這顆星的赤經(jīng)。一顆星的觀測(cè)時(shí)間一般不超過(guò)兩分鐘。
其他
有的子午環(huán)已采用光電記錄法，不再由人眼瞄準(zhǔn)星像，而且觀測(cè)數(shù)據(jù)也直接輸入電子計(jì)算機(jī)。觀測(cè)和歸算正在逐漸轉(zhuǎn)向全部自動(dòng)化。子午環(huán)配有水銀地平、準(zhǔn)直管和方位標(biāo)等附屬裝置，用它們分別定出天底點(diǎn)的位置、視準(zhǔn)線的準(zhǔn)直差以及水平軸的方位差。實(shí)際上，子午環(huán)觀測(cè)還需校正多種誤差。子午環(huán)一般可觀測(cè)亮于9等的恒星。觀測(cè)一顆星一次中天的均方誤差為：赤經(jīng)±0獎(jiǎng)20～±0獎(jiǎng)30，赤緯±0獎(jiǎng)30～±0獎(jiǎng)45。
與中星儀的區(qū)別
子午環(huán)與中星儀的主要差別在于前者有測(cè)天頂距的精密度盤(pán)和不采用頻繁的轉(zhuǎn)軸觀測(cè)法。為了定出絕對(duì)測(cè)定所需的赤經(jīng)零點(diǎn)──春分點(diǎn)（見(jiàn)分至點(diǎn)），子午環(huán)還應(yīng)觀測(cè)太陽(yáng)、行星和某些亮的小行星。
參考資料 >