太陽極紫外輻射圖象

紫外線天文學(xué)是研究天體紫外線輻射的天文學(xué)分支學(xué)科；觀測電磁波波長大約在100到3200埃之間。因為這個范圍波長的輻射無法穿透地球大氣層，必須以太空望遠(yuǎn)鏡觀測。

除早期的火箭和衛(wèi)星進(jìn)行的紫外背景測量外,1968年發(fā)射的“軌道天文臺”2號衛(wèi)星首先揭示了紫外天空圖像，奠定了紫外天文學(xué)基礎(chǔ)。根據(jù)這項觀測結(jié)果發(fā)表了第一個恒星紫外觀測巡天星表。

70年代，“荷蘭天文衛(wèi)星”(ans)和“國際紫外探險者”衛(wèi)星(iue)進(jìn)行了紫外光譜的多普勒頻移觀測,后者還對x射線源和可能是黑洞的天體作了紫外觀測。 3號衛(wèi)星、“特德”1a號衛(wèi)星(td-1a) 、“天體紫外輻射分析衛(wèi)星”(aura)等的觀測也推動了紫外天文學(xué)的發(fā)展。 ^[1]

天體的紫外線光譜可用來了解星際介質(zhì)的化學(xué)成分、密度以及溫度；以及高溫年輕恒星的溫度與組成。星系演化的訊息也可從紫外線觀測得知。

以紫外線觀測天體的結(jié)果會與光學(xué)觀測有很大的差異。許多在光學(xué)觀測上相對溫度較低的恒星在紫外線觀測時卻顯示是高溫天體，尤其是在演化階段早期或晚期恒星。如果人眼可看到紫外線，我們所看到的夜空大部分的天體將會比現(xiàn)在黯淡許多。我們將能看到年輕的巨大恒星或年老恒星與星系。且許多銀河系中的分子云和塵埃將阻擋許多天體。

太陽黑子爆發(fā)紫外線

紫外研究的第一個天體是太陽。太陽紫外光譜中有許多高電離硅、氧、鐵等元素的譜線，為太陽色球與日冕間過渡層和耀斑活動的研究提供極有價值的信息（見太陽紫外輻射）。由于許多原子和分子的共振線屬于紫外區(qū)，又由于在此波長上分子的散射比起固體粒子的散射更為重要，因此通過對太陽系內(nèi)的行星、彗星等天體的紫外光譜、反照率和散射的觀測，有助于確定它們大氣組成，從而建立大氣模型。

雙子座天文觀測

紫外觀測對于早型星包括 o、b、a型星（見恒星光譜分類）、白矮星和行星狀星云的中心星都是非常重要的，因為它們在紫外區(qū)有最強的輻射；對于晚型星包括f、g、k和m等型，其重要性和太陽類似，是研究恒星色球和星冕，尤其是二者之間的過渡層必不可少的手段（見恒星紫外輻射）。 　

紫外觀測對于星際物質(zhì)的研究有特殊意義。星際物質(zhì)包括星際塵埃（小固體粒子）和星際氣體兩部分。星際塵埃對不同波長的星光有不同的消光作用，即產(chǎn)生所謂星際紅化。消光曲線對恒星天文和星際塵埃的研究都十分重要。消光曲線向紫外的擴(kuò)展已經(jīng)給我們以新的認(rèn)識。紫外區(qū)消光曲線的特點是在1/λ=4.6微米-1(λ為波長）附近有一相當(dāng)明顯的隆起；在1/λ=5.5～7.5微米-1的范圍內(nèi)有相當(dāng)寬的極?。徊⑶铱偟恼f來是向遠(yuǎn)紫外很快上升的。這個觀測表明星際塵埃中含有直徑 100埃左右的石墨粒子。關(guān)于星際氣體，已有的資料主要來自可見光區(qū)中性鈉和電離鈣的共振線的星際吸收測量和中性氫21厘米譜線射電觀測。不少星際分子、原子和離子的共振線在紫外區(qū),氫的賴曼系α譜線lα就是一個例子。通過對早型星的lα線星際吸收的測量，可確定星際氫原子分布，其精度比21厘米射電觀測為高，并且還可以作出氫與其他星際氣體成分含量的精確比較。還有許多星際氣體的譜線出現(xiàn)在紫外區(qū)，如cⅰ、cⅱ、nⅰ、nⅱ、oⅰ、siⅱ等等。分子氫的賴曼帶處在波長短于1108埃的紫外區(qū)，它在密的塵埃云中已被觀測到。又如一氧化碳也在紫外光譜中被找到，通過紫外觀測確定了12c和13c的比值。隨著望遠(yuǎn)鏡口徑和光譜色散的增大，紫外觀測一定會大大擴(kuò)充我們對星際氣體的成分和物態(tài)的認(rèn)識。 　　

根據(jù)已有的認(rèn)識，不論正常星系或特殊星系，在紫外區(qū)都會有強的輻射。由于星系的輻射有較大紅移，因此它們的紫外線可避開星際氫對lα線的嚴(yán)重吸收，并打破短于 912埃的禁區(qū)而提供重要的信息。星系紫外研究不僅能增進(jìn)對星系物態(tài)的認(rèn)識，并可以延伸其紅移的測量。紫外觀測表明,星系在紫外區(qū)有較大的紫外色余,可能是存在較多的熱星的緣故。星系的研究需要有較大的望遠(yuǎn)鏡，因而星系的紫外研究是紫外天文學(xué)下一階段的任務(wù)。

天文觀測

目前紫外天文學(xué)在研究對象上和研究課題上都是同傳統(tǒng)的光學(xué)天文學(xué)密切配合的，實質(zhì)上是波段范圍向紫外的自然延伸。紫外天文學(xué)在方法和技術(shù)上與傳統(tǒng)的天文光學(xué)也很相似。紫外天文學(xué)除了與空間天文學(xué)一樣對火箭、衛(wèi)星等技術(shù)有共同的要求外，還要求有較大的望遠(yuǎn)鏡(除太陽的低分辨率光度測量外)和望遠(yuǎn)鏡終端設(shè)備。當(dāng)然就所用設(shè)備的材料而言，與可見光區(qū)是不同的。成像系統(tǒng)和探測器所用的透射材料有氟化鋰、氟化鎂、藍(lán)寶石和熔石英等。氟化鋰的截止波長最短，為1050埃，氟化鎂次之，為1130埃，但氟化鎂在潮濕空氣中的性能遠(yuǎn)比氟化鋰為佳，是波長長于1200埃范圍時最常用的材料。反射鏡面和光柵涉及反射用的鍍膜材料，與可見光區(qū)一樣，最廣泛采用的是鋁；但在紫外區(qū)要得到好的反射性能必須防止鋁形成氧化膜，為此要在光潔的鋁面上鍍一層極薄的氟化鎂作為保護(hù)層。這種保護(hù)層如厚度恰當(dāng)，還可以因干涉作用而使反射效率進(jìn)一步提高。衛(wèi)星上用的鏡面材料須輕而結(jié)實，鈹較為合適，但其熱膨脹不均勻性較嚴(yán)重，不適用于高精度的觀測。目前使用的低膨脹系數(shù)的材料有微晶玻璃、熔石英等；康定-7971超低膨脹熔石英，在5～35℃溫度范圍，平均線膨脹系數(shù)為 0.2×10-7/℃。紫外觀測同可見光波段觀測一樣，所用的探測器有照相乳膠、光電倍增管和像增強器等光電成像器件;不過在紫外區(qū)還可使用與x射線測量中類似的氣態(tài)電離室和正比計數(shù)器，但須采用合適的氣體和窗口材料。一般照相乳膠只適用于波長2200埃以上的紫外光，如用于2200埃以下的波段，或者要增加熒光物質(zhì)，以便把2200埃以下的輻射轉(zhuǎn)化為有反應(yīng)的波長，或者要減少明膠（即舒曼乳膠）。對于較短波長的探測必須采用無窗式的紫外光電倍增管。適用于可見光區(qū)的高靈敏光陰極材料也可用于紫外區(qū)。不過既要用于3000埃以下探測，必須對3000埃以上不敏感，因此只好采用cs2te和rb2te。對于波長范圍2000埃以下的探測，可選用鹵化堿作光陰極。近年來制成供空間探測用的多通道電子倍增器也可用于遠(yuǎn)紫外。由這種儀器發(fā)展而成的微通道板電子倍增器則已成為圖像研究的重要工具。在圖像探測方面和可見光區(qū)一樣，還可利用電子照相機、像增強器、電視攝像管和像光子計數(shù)器等。^[2]