窺遠鏡

威爾遜山天文臺（Mount Wilson Observatory）百寸胡克反光鏡（Hooker telescope）。哈勃（Edwin Hubble）嘗藉之以測諸星系之紅移，遂證宇宙恢張之理。

窺遠鏡者，又稱望遠鏡，窺幽燭遠之器也。攬電磁之光（electromagnetic radiation，電磁輻射），察寥廓之象：發者收其輝，攝者辨其闕，返者燭其影。淸人謂之「千里眼」，亦曰「千里鏡」：昔者託諸神異，以寄致遠之思；今則憑乎利器，以償曠世之願。

初為器也：範玻璃以成透鏡（lens），琢曲面以為明鑑，或鏡鑑兼施，專窺可見之光，是謂光學窺遠鏡（optical telescope）。降及今世，厥義彌恢：候電磁之諸波，辨光譜之異域（electromagnetic spectrum，電磁波譜），咸以斯名名之；至若舍光憑覺、別出機杼者，亦有焉。

夫鏡分凹凸，能縮地以聚光。故引而望焉：萬里之遙，恍如目睫；九天之邃，宛察星文。軍旅憑之，以瞭敵情；舟子賴之，以辨島嶼。其制不一，其用甚弘。

釋名

「窺遠」之號，譯自泰西（古希臘語 τηλεσκόπος，「遠望」之謂）：曰遠者，言其致遠也；曰望者，言其極視也。名肇一六一一年：希臘算士第彌沙尼（Giovanni Demisiani），為器命名，獻諸靈采之筵（Accademia dei Lincei）。初，伽利略撰《星際信使》（Sidereus Nuncius），猶襲拉丁之舊名。

至若華夏之稱，昉於明季：西士東渡，齎器來獻。陽瑪諾（Manuel Dias）首以《天問略》發其凡，湯若望乃偕李祖白纂《遠鏡說》：詳其用，究其理，著其制，於是窺遠之名遂顯。徐光啟識其要，奏請於朝；崇禎御之以候天象，實開帝王窺天之先。逮乾隆以降，廣州顯貴，競蓄斯器，號曰「千里鏡」，蔚然成風。

沿革

折光返照之興

牛頓於一六七二年獻於倫敦皇家學會之反光鏡摹本

斯器之見於載籍，始於一六〇八年：荷蘭鏡工李普希（Hans Lipperhey），請專利於官（patent），所制折光鏡也（refracting telescope）。真作雖湮，其術已播；伽利略聞而慕之，一六〇九年自製其器，引以窺天，遂闢觀象之新猷。

夫物鏡者（objective），聚光之元也，可易透鏡而代以明鑑；折光初成，論者已究斯議。蓋拋物之鑑（parabolic mirror），殺球差（spherical aberration）而免色差（chromatic aberration），於是籌畫紛陳，營反光鏡者（reflecting telescope）屢矣。一六六八年，牛頓（Isaac Newton）肇制反光之鏡，實開堪用之先，後世因以其名名其式；一九五六年，杜布森（John Dobson）別創一制，亦以其名名之焉。

鏡質之臻善

一七三三年，消色之鏡出（achromatic lens），差正單鏡之色乖，於是折光之器，短而益精。反光之鏡，雖無色累，然舊以鏡銅為鑑（speculum metal），質脆易晦；迨一八五七年鍍銀於玻璃，一九三二年鍍鋁於鑑，其患始紓。折光之鏡，質拘於玻璃，徑難逾一公尺（約一米）；故二十世紀以還，巨製多屬反光。今之鉅者，徑逾十公尺；方營之制，且至三四十公尺，方興未艾。

洎乎二十世紀，候光之器，自電波以至伽馬（gamma ray），無不次第而興。一九三七年，專設之電波鏡（radio telescope），肇建而運；自茲厥後，奇器迭出，未可殫述。

凌空

夫大氣之於諸波，多所障蔽；能透地表者寥寥，唯可見之光、近紅外（near-infrared）、電波之隅而已。是以愛克斯之光（X-ray）、遠紅外之鏡，必托軌道而後能觀。縱波可候於地，而雲翳蔽之，星光搖之（astronomical seeing，視寧度），塵燄熒之（light pollution，光害），猶足為累；故升鏡於天，亦有所宜。然其弊也：糜費甚鉅，質重難修，器陳難更。

美利堅太空總署（NASA）之凌空諸鏡：哈勃（Hubble Space Telescope）者，兼察可見、紫外（ultraviolet）、近紅外之光；史匹哲（Spitzer）者，專候紅外之輝；克卜勒（Kepler）者，得他系之行星（exoplanet），動以千計。其最晚出者，韋伯也（James Webb Space Telescope）。以二〇二一年十二月二十五日，於法屬圭亞那庫魯（Kourou, French Guiana），乘亞利安五號之箭（Ariane 5），凌霄而上；候紅外之微光，繞日地次拉格朗日之點（L2 Lagrange point）而行焉。

以光譜別

蟹狀星雲於諸波之下，凡六象焉

斯名所該，至為廣博：其器多候電磁之光，而諸波殊域，收光之法亦因之而異。波愈長者，愈便天線以應之（antenna）；近紅外之收，略同可見之光；遠紅外、次毫米之域（submillimetre），其制反類電波之鏡。波短頻高者，不全恃明鑑，而資掠射之術（glancing-incidence optics）。窺遠之屬，又可以類別：以所居分，則有陸上之鏡、凌空之鏡、翔空之鏡；以所操分，則有專家之鏡、好古之鏡。聚一鏡數鏡與他器於一所者，謂之觀象臺。

電波及次毫米

阿塔卡馬大型毫米陣（ALMA）之電波鏡三具

電波之鏡者，向天之巨盎（dish，碟形天線），攬波之脩天線也。其盎或織導絲為網，網目細於所候之波。光學之鏡，成天區之巨象；電波之鏡，則異乎是：一盎唯具一受器，錄一隨時之候，析之以諸頻。新制或置受器成列於一盎，謂之焦面之陣（focal-plane array）。

合數盎之候而較之，精象乃成，是謂盎陣（astronomical interferometer，天文干涉儀），其術曰合徑（aperture synthesis）。虛設之徑，幾埒盎間之距。逮二〇〇五年，藉超長基線之干涉（VLBI），陣之鉅者，數倍地徑矣。

合徑之術，今亦施於光鏡。電波之鏡，兼收微波（microwave），以其能穿大氣、徹塵氣也。若艾倫之陣（Allen Telescope Array）、阿雷西博（Arecibo Observatory）者，則用以索天外之生靈焉（SETI）。

紅外

紅外之鏡（infrared telescope）者，候紅外之輝，察幽寒之體者也。域介可見、電波之間，制亦兼折射、反射之長。

可見光

單窺筒，光學窺遠鏡之屬

光學之鏡者，攬可見之光，斂而會焦者也。能巨遠物之象（angular size，視角），增其輝明。其成象也，必資曲面之元：或為玻璃之透鏡，或為琢磨之明鑑，斂光聚輝，會於一焦。其用甚博：天文之外，若經緯之儀（theodolite）、覘鏡（spotting scope）、單筒（monocular）、雙筒（binoculars）、攝影之鏡（camera lens）、千里之眼，皆其屬也。其要有三：

• 折光鏡，藉透鏡以成象者也；
• 反光鏡，藉明鑑以成象者也；
• 折反之鏡（catadioptric telescope），鏡鑑並用以成象者也。

此外，復有菲涅耳之鏡（Fresnel imager），議而未行者也：質絕輕妙，擬充凌空之器，藉菲涅耳之片（Fresnel lens）以斂光成象。又有因事異制者，攝星之鏡（astrograph）、覓彗之鏡（comet seeker）、窺日之鏡（solar telescope），不一而足。

紫外

紫外之光，多為大氣所噬；故欲候之者，或登霄漢之表，或寄軌道之間焉。

愛克斯光

瞳衛（Hitomi）聚愛克斯光之鑑，環鋁之殼凡二百餘層

愛克斯之光（X-ray），較長波尤難攬聚，其鏡之制特異：若沃爾特之鏡（Wolter telescope），以重金為環鑑（heavy metals，重金屬），掠而射之，僅返於數度之間；其鑑之形，或旋拋物、雙曲，或截橢圓而成。一九五二年，沃爾特（Hans Wolter）究其理，創掠射之式凡三焉。凌空之臺用此者，愛因斯坦（Einstein Observatory）、羅薩（ROSAT）、錢德拉（Chandra X-ray Observatory）是也。逮二〇一二年，紐斯塔凌空（NuSTAR），置沃爾特之鑑於脩桅之端；桅可伸展，鑑乃致遠，遂候至高能之光，能逾七十九千電子伏特焉（79 keV）。

伽馬光

康普頓伽馬光觀象臺（Compton Gamma Ray Observatory），一九九一年由太空梭釋於軌道

若愛克斯、伽馬之高能者，不復全聚，乃用錯綜之罅（coded aperture）：因罅成影，逆影成象。此類之器，或載高空之氣球，或繫繞地之衛星，蓋大氣於斯域，悉不透也。費米伽馬之鏡（Fermi Gamma-ray Space Telescope），二〇〇八年六月所發者，其一例焉。

若夫極高能之伽馬，波尤短而頻尤亢，則別制以候之：或藉成象之鏡，以候大氣中切倫科夫之光（IACT）；或藉測光之器，以候水中切倫科夫之光（WCD）。前者，海斯（H.E.S.S.）、韋里塔斯（VERITAS）是也，而切倫科夫鏡陣（CTA）方營焉；後者，霍克（HAWC）、拉索（LHAASO）是也。逮二〇一二年，或謂伽馬之光亦可聚矣：光能逾七百千電子伏特（700 keV），則折光之率復增云。