望远镜的全新工作模式

公元1674年

如果你愿意多花一点时间凝视星空，你将会注意到星星不会停留在原地。地球每时每刻都在绕着自转轴转动，每23小时56分04秒转过一圈。这意味着望远镜中的天体会缓慢地在视场中移动，让观测者十分恼火。首先想到去补偿星空这种不舍昼夜转动的人，是中国宋朝的苏颂94，他把一种精巧的水钟装置安装在了中国的浑天仪上，建成了开封水运仪象台。直到18世纪大型望远镜出现之前，这种技术还只是一种新奇的念头。英国天文学家罗伯特·胡克95在1674年写了一篇关于如何把时钟机构运用到望远镜上的论文。不久后的1685年，乔凡尼·卡西尼96发明了第一台带有转仪钟的航空望远镜97。第一台真正使用转仪钟驱动的望远镜是由专业的仪器制造师约瑟夫·冯·夫琅和费98于1824年建造的。这台口径约25厘米的折射望远镜名为“大多尔帕特”99，坐落于爱沙尼亚塔尔图天文台，它安装有一个赤道仪和一个转仪钟，后者可以驱动赤道仪的赤经轴以跟踪地球的自转。

早期的转仪钟由下落的重物“驱动”。尽管电动机在1834年就问世了，但是功率足以驱动转仪钟齿轮的电动机直到19世纪末才出现。在随后的20世纪里，转仪钟仍然是一种由电动机驱动齿轮组构成的纯机械装置。当电子计算机的计算速度快到可以修正非赤道式的地平望远镜（地平式支架的工作原理基于地平坐标系，用高度角和方位角来描述一颗恒星的位置。高度角指的是物体离地平面的高度，方位角则是物体在地平面上的投影与某个方位的角距离）的跟踪难题时，转仪钟的设计出现了巨大的飞跃。如今，几乎所有大于2.74米的现代望远镜都使用由计算机和步进电机驱动的地平式支架，它可以连续地计算出观测目标的对应的方位角和仰角，并以每秒钟几次或更快的频率调整望远镜的指向。

正是有了这些基本设备，让望远镜实现了数小时精确跟踪，这是对暗弱天体开展光谱和照相研究的先决条件。无论是机械的还是电子的，如果没有转仪钟的存在，以发现宇宙膨胀和拍摄遥远行星表面细节为代表的绝大多数20世纪天文学著名观测，就都成了天方夜谭。

这台转仪钟一直与加州威尔逊山天文台的60英寸望远镜一起使用，直到1968年被步进电机和电子控制系统取代。