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天文學(xué)研究的對象有極大的尺度,極長的時間,極端的物理特性,因而地面試驗室很難模擬。因此天文學(xué)的研究方法主要依靠觀測。
由于地球大氣對紫外輻射、X射線和γ射線不透明,因此許多太空探測方法和手段相繼出現(xiàn),例如氣球、火箭和航天器等。天文學(xué)的理論常常由于觀測信息的不足,天文學(xué)家經(jīng)常會提出許多假說來解釋一些天文現(xiàn)象。然后再根據(jù)新的觀測結(jié)果,對原來的理論進行修改或者用新的理論來代替。要鑒別出哪些反應(yīng)是由宇宙線引起的,并把它們與中微子引起的反應(yīng)區(qū)別開,這不是一件容易的事情。這也是天文學(xué)不同于其他許多自然科學(xué)的地方。
如果科學(xué)家要用超純水來檢測來自深空的 中微子,假定槽罐的 長度為數(shù)十米,那么也許不得不等上數(shù)十年才能檢測到一顆中微子。因此,要提高檢測效率,所需槽罐的 長度將不是以米來計量,而是要長達數(shù)千米。
于是,科學(xué)家想到了一個新的 創(chuàng)意:利用南極冰原厚達數(shù)千米的 天然冰層建造中微子探測器。這臺探測器被稱為“冰立方”中微子探測器,是迄今為止建造的 壯觀的 天文探測器。在這臺儀器中,冰起著以往研究中超純水的 作用,它既是靶體,又是觀測介質(zhì)。
百年老臺,近代天文入華來
明朝中后期,正是西方科學(xué)傳統(tǒng)復(fù)興、近代科學(xué)革命風(fēng)起云涌的 時代。哥白尼“日心說”的 產(chǎn)生,奠定了現(xiàn)代天文學(xué)的 思想基礎(chǔ);而1999年,有香港和中國內(nèi)地傳媒把黃昏看到的飛機以尾跡誤當(dāng)作為異常明亮的彗星。而伽利略次將望遠(yuǎn)鏡指向天空,并得到的 驚人發(fā)現(xiàn),則奠定了現(xiàn)代天文學(xué)的 實測傳統(tǒng)。中國作為一個悠悠文明古國,有史以來就有觀天測象的 傳統(tǒng),在世界天文發(fā)展史曾做出過獨特的 貢獻。但從明朝開始,隨著西方近代科技文明的 飛躍發(fā)展,中國傳統(tǒng)的 天學(xué)方法相對來說開始落后了。