万维望远镜

科技工作者之家 2020-11-17

万维望远镜(WorldWide Telescope, WWT)是通过互联网把全球的天文资源无缝透明的融合在一起,借助强大的数据库、网络技术和友好的用户界面,为全世界的人提供了一种全新的使用天文数据的方式,其本质是资源融合。

概述各种望远镜观测的的数据已经达到数百TB(1TB=1024GB),很快就会超过PB(1PB=1024TB)。如何更好的利用这些宝贵的资源,拉近天文学与普通民众的距离,一直是广大天文工作者面临的难题。由微软公司研发的“万维天文望远镜”(WorldWide Telescope, WWT)技术为这一难题很好的提供了解决方案。

这个软件既可以在网页浏览器中运行,也能作为桌面应用软件在Windows操作系统或者其它展示平台(包括美国所有的天文馆)上使用。通过访问令人惊叹的在线天文数据宝库, WWT不仅能够提供多个波段的精美天文图片,还能展示热门观测天体的近景特写。循着WWT给出的众多数据库——从维基百科到美国宇航局的天体物理数据系统(该系统收录了19世纪以来的绝大多数天文学文献)——的网页链接,使用者可以获取到天体的更多信息。

WWT基本上就是一个交互式的天文网页浏览器。而且,最好不过的是,它完全免费。

诞生最初,互联网在天文研究中的应用之一便是做远程观测工具。天文学家用它操控矗立在遥远山巅上的天文台和在太空中遨游的卫星。几十年来,基于网络的数据交换越来越普遍。而且,随着探测器技术的改进和望远镜观测能力的提高,天文学界已经意识到建立一套互联的数据与研究工具的重要性了。终极目标便是建立一个有史以来最好的“天文台”。

2001年,美国国家科学基金会出资,搭建出一个日后演变成美国虚拟天文台的系统框架。世界上其他国家也争先搭建了类似的虚拟天文台。这些工作都是以国际虚拟天文台联盟(简称IVOA)——一个为所有天文数据设立标准的组织——为依托。虽然人们在实际工作中感受不到它的存在,但这个组织对数据通用来说至关重要。例如,绝大多数天文图像都是以FITS(普适图像传输系统)格式存储的;这个标准早在十年前便由IVOA推行,以方便天文学家用不同的软件搜寻、浏览和交换图像数据。

现如今,虽然美国及世界其他各国科研经费紧张,虚拟天文台还是制作出一套免费的天文资源,在数据组织和访问方面大大优于其它任何科学领域的资源。不过,大家需要采用另一种方式才能获取这些资源——登录万维望远镜1。

功能及使用在用户使用WWT浏览星空的时候,视场中著名的天体会随时更新在界面下边的滚动条,让你清楚的知道当前的窗口中还有哪些有趣的目标。屏幕右下角的两个小窗口则显示出用户所在的星座和当前区域在天空中的投影位置,从而让用户清楚的知道自己的位置,不至于迷失方向。

其实,WWT颇具艺术性的界面也是其成功必不可少的因素。启动WWT,第一感受就是它豪华的界面。借助微软的高性能视觉体验引擎(Visual Exoerience Engine, VEE),WWT会把我们带入一个数字宇宙剧场,让你能够无缝隙的移动放大和缩小星空、星球以及图片环境,也可以从地球上的任何位置,任何时间对任意选定的星球来进行具体观测。

WWT能够展示在你所在的位置上看到的天空。它将几千幅数字化巡天得到的图像无缝拼接成1万亿像素的全天图。使用者可以在60度的观测视场内不停地放大,直到看清面纱星云内的一缕缕云丝。不仅如此,他们还能比较同一天体在两个波段的图像,例如马头星云的光学图像和红外图像。

开启WWT桌面应用程序,一系列宇宙探险由此展开。模拟地球上或太空中看到的掩食现象,或者飞到月球上,去看看月球勘测轨道飞行器拍摄的高清图像与地形图。前往火星,飞越那里的水手谷,或者查看小行星中心跟踪记录的50多万颗小行星的分布情况。

接下来,让我们从太阳系一路缩小,穿过依巴谷卫星登记在册的大约11万8千颗邻近恒星。继续缩小,我们将跨越斯隆数字巡天看到的近100万个星系,从中瞥见宇宙的大尺度结构。在任何一颗恒星、行星或星系上面单击鼠标右键,你就能获取由各个在线数据库提供的、有关该天体的更多信息。

然而,WWT并非只有这一种用途。在Windows操作系统,使用者还能使用WWT桌面应用程序自己制作,并且分享带导览的宇宙之旅。WWT可以随程记录参观路线,好似带着一台拍摄游览过程的虚拟相机。这些导览看上去就像视频一样,可以添加音乐、旁白、图像,以及超链接。但与视频不同的是,使用者可以在游览过程中进行互动,好像亲身参与一般。他们可以随意停在某个地方深入探索一番,然后再回到之前停下的地方继续游览。

天文学家和教育工作者已经制作了几十个星空导览,涉及的主题范围很广,既有面向大众的,如大众天文学,也有偏重于著名天文学家的工作的,如《约翰·修兹劳看宇宙》和《伽利略的宇宙新秩序》2。

意义WWT一个最伟大的生就就是大大方便了与当前这些天文数据信息的交互过程。天文学的数字化无论对于爱好者还是专业的天文学家都是一种巨大的转变和契机。 互联网上新型的服务还让更多的天文爱好者参与到专业的天文研究中,比如星际动物园(Galaxy Zoo)就吸引了众多的天文爱好者来帮助天文学家为SDSS巡天观测的数据进行分类。“SETI@Home”和“Einstein@Home”也是大家都熟悉的好例子。

如果你是一名职业的天文学家,通过WWT可以把美轮美奂的天文图片和现代科学知识以及底蕴深厚的中国文化遗产较好的结合起来,以激励未来的天文学家;如果你是一位致力于科学教育普及工作的教师,WWT会使你的课程更具互动性而提升授课质量;如果你是以为业余天文学家,WWT将为你联通世界,让你不在为手头有限的天文图片资料发愁;而对于更多的天文爱好者来说,WWT将免费而边界的操作方式,让你享受到宇宙的无穷魅力。

本词条内容贡献者为:

汤寿旎 - 副教授 - 武汉理工大学

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