5章天文观测工具和手段

§5.5虚拟天文台

一、 虚拟天文台的提出

400年前伽利略首次把望远镜指向天空，结束了人类一直用肉眼进行天文观测的历史。150年前，照相技术和光谱技术开始在天文观测中应用，单纯以人眼作为天文探测器的时代结束，天体物理学诞生并发展成为现代天文学的主流。50多年前，在第二次世界大战中得到蓬勃发展的无线电技术使得天文学家的视野超出了可见光，射电天文学诞生。此后不久宇航时代到来，空间天文学诞生，人类对宇宙的观测扩展到了伽马射线、X射线、紫外和红外波段。这就是人类观测宇宙的三个里程碑――光学天文学时代、射电天文学时代和空间天文学时代。

从20世纪90年代开始，天文学正经历着革命性的变化。这一变化是由前所未有的技术进步推动的，即望远镜的设计和制造、大尺寸探测器阵列的开发、计算能力的指数增长以及互联网络的飞速发展。

望远镜技术的进步使得人类可以建造大型的空间天文台，为伽玛射线、X射线、光学和红外天文的发展开辟了新的前景，同时也推动了新一代的大口径地面光学望远镜和射电望远镜的建造。现在，天文学家们正在计划建造功能更好口径更大的空间和地面望远镜，并将配备尺寸更大象素更多的探测器。随着众多先进的地面与空间天文设备的投入使用，大规模的观测数据正在产生，例如目前哈勃空间望远镜每天大约产生50亿字节的数据，我国正在建造的LAMOST望远镜也将产生每天30亿字节的数据，美国计划建造的“大口径巡天望远镜”将会达到每天10 万亿字节的量级！ 在这样的情况下，美国国家科学院天文学及天体物理学发展规划委员会在题为“新千年的天文学和天体物理学”的十年发展规划中把建立国家虚拟天文台作为优先推荐项目。虚拟天文台的概念提出后各国天文学界迅速响应，纷纷提出了各自的虚拟天文台计划，我国也已投入虚拟天文台的建设。

虚拟天文台将利用最先进的计算机和网络技术将各种天文研究资源（观测数据、天文文献、计算资源等）甚至天文观测设备，以标准的服务模式无缝地汇集在同一系统中。天文学家可以方便地利用虚拟天文台系统，享受其提供的丰富资源和强大服务，使自己从数据收集、数据处理等事务中摆脱出来，而把精力集中在自己感兴趣的科学问题上。为了将不同地区的虚拟天文台研发力量联合在一起，国际虚拟天文台联盟于２００２年６月成立。

二、虚拟天文台的工作原理

巡天，就是对整个天区进行观测、普查。如果利用伽马射线巡天、X射线巡天、紫外巡天、光学巡天、红外巡天和射电巡天所得到的观测数据，用适合的方法对数据进行统一规范的整理、归档，便可以构成一个全波段的数字虚拟天空；而根据用户要求获得某个天区的各类数据，就仿佛是在使用一架虚拟的天文望远镜；如果再根据科学研究的要求开发出功能强大的计算工具、统计分析工具和数据挖掘工具，这就相当于拥有了虚拟的各种研究设施。这样，由数字虚拟天空、虚拟天文望远镜和虚拟研究设施所组成的机构便是一个独一无二的虚拟天文台（如图5.25所示）。到时天文学家或天文爱好者要取得天文数据只需打开计算机、登录网站、输入所需的参数、然后点击鼠标即可。

三 、建设虚拟天文台的意义

虚拟天文台是21世纪天文学研究的一个重要发展方向。它的使用将使天文研究再次发生重大变化。各种天文研究资源都以统一的标准服务模式无缝地汇集在虚拟天文台系统中。天文学家只需登录到虚拟天文台门户便可以享受其提供的丰富资源和强大的服务，使自己从数据收集、数据处理这些繁琐的事务中彻底摆脱出来，而把精力集中在自己感兴趣的科学问

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题上。虚拟天文台将使天文学研究取得前所未有的进展，将成为开创“天文学发现新时代”的关键性因素。同时，它作为网络时代天文研究的基础平台，为天文学研究信息化创造条件，为普及大众天文学基础教育提供便利。

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