天天看點

探秘“紫金山天文台”,了解天文知識

作者:撫河明月

概念一、中國科學院紫金山天文台

通常所說的“紫金山天文台”包含了兩個概念。一是指“中國科學院紫金山天文台”。中國科學院紫金山天文台是以天體物 理和天體力學為主要研究方向的研究所。成立于1934年9月,前身是1928年2月成立的國立中央研究院天文研究所,1950年5月20日更名為中國科學院紫金山天文台。總部位于江蘇省南京市北京西路2号。下設多個研究部、實驗室和觀測台站。以觀測站為例,分布在各地,包括青海德令哈射電天文觀測站、江蘇盱眙天體力學觀測站、江蘇贛榆太陽觀測站、黑龍江洪河觀測站、山東青島觀象台、雲南姚安觀測站

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概念二、國立紫金山天文台舊址

二是指“國立紫金山天文台舊址”。1928年紫金山天文台建台之初,南京城市光污染并不嚴重,紫金山天文台上架設的60厘米口徑反射望遠鏡基本可以滿足觀測要求。随着時間的推移,特别是1985年之後,城市建設不斷發展、燈光照明不斷變亮,不再适合大型光學望遠鏡的觀測,目前主要保留射電頻譜儀和紅外光譜儀進行針對太陽的觀測。2014年7月,國立紫金山天文台舊址被國務院列為全國重點文物保護機關。2017年3月28日,中國科學院紫金山天文台舊址被國家旅遊局、中國科學院推選為“首批中國十大科技旅遊基地”。下面所指的紫金山天文台均指紫台舊址

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交通

紫金山位于南京市市區,交通十分便利,到達南京市區後,通過地鐵轉公共汽車到達“紫金山索道”公交站,就到了紫金山山腳下。可以選擇徒步或者坐索道上山。建議坐索道上山,可以節省不少時間和體力

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紫金山觀光索道

紫金山觀光索道建于1993年,2016年-17年停運改造。改造後索道全長2350米,從山腳下的太平門地堡城起,經由紫金山天文台,至山頂頭陀嶺共三站。票價單程60元,往返100元

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紫金山天文台位置

紫金山天文台位于紫金山半山腰的山脊上,觀光的遊客要在中途下索道,步行前往天文台。出索道後往左轉,步行一段路後有一個岔路口,此時已經位于紫台外圍,走右側岔路,之後的路程都是延着天文台的外圍前進,拐過一個小門,就到達天文台大門處

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大門前小廣場

大門前是一個小廣場,一側有盤山公路直通山下,當初天文台之是以建在半山腰而不是山頂。也是受限于交通,公路無法修到山頂,大型天文儀器裝置隻能運送到此。廣場的一側是田家炳天文科學交流中心,是紫台上最大的一座建築。據新聞報道,該中心處于廢棄狀态

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紫金山天文台大門

另一側就是紫台大門。名聲在外的紫台,大門并不起眼,門右側立着“國立紫金山天文台舊址”石碑,告訴我們這裡曾經是中國最早的國立天文台

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門票及範圍

紫台參觀票價是15元,開放時間為每天上午9點半到下午5點半,5點後遊客停止進入。下圖是紫台對外開放的全部區域。

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隕石展廳

進了大門,左側為車行道,右側是一段台階,沿右側走,台階盡頭就是隕石展廳

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張钰哲

展廳中央是張钰哲塑像。張钰哲(1902.2.16-1986.7.21),福建閩侯人,中國現代天文學家,“中華”小行星的發現者,中國近代天文學的創始者。張钰哲民國十五年(1926年)畢業于美國芝加哥大學天文學系,民國十七年(1928年)發現第1125号小行星,命名為“中華”,民國十八年(1929年)獲芝加哥大學天文學博士學位,1941年,中國境内第一張日全食照片是他組織拍攝的;他第一次提出通過研究哈雷彗星的回歸,來解決“武王伐纣” 究竟發生在哪一年的曆史懸案,1955年被選聘為中國科學院院士,1956年加入九三學社,1978年8月,國際小行星中心将第2051号小行星定名為“張”(Chang)。

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隕石在一般人看來和普通石頭沒有多少差別,好在展廳中每塊隕石都有詳細介紹。還有隕石分類和特征的系統講解,可以好好科普一下

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隕石也稱“隕星”,是地球以外脫離原有運作軌道的宇宙流星或塵碎塊飛快散落到地球或其它行星表面的未燃盡的石質、鐵質或是石鐵混合的物質

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在太陽系的行星,火星和木星的軌道之間有一條小行星帶,它就是隕石的故鄉,這些小行星在自己軌道運作,并不斷地發生着碰撞,有時就會被撞出軌道奔向地球,在進入大氣層時,與之摩擦發出光熱便是流星。流星進入大氣層時,産生的高溫,高壓與内部不平衡,便發生爆炸,就形成隕石雨。未燃盡者落到地球上,就成了隕石

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隕石特征

隕石在大氣層中燃燒磨蝕,形态多渾圓而無棱無角。

熔坑:隕石表面都布有大小不一、深淺不等的凹坑,即熔蝕坑。不少隕石還具有淺而長條形氣印,可能是低熔點礦物脫落留下的。

熔殼:隕石在經過大氣層時,極高的溫度導緻隕石表面熔融,産生了一層微米至毫米級别玻璃質層,這就是熔殼。當隕石在地表存在較長時間後,其熔殼易被風化而消失掉。

比重:隕石因為含鐵鎳比重較大,鐵隕石比重可達8,石隕石也因常含20鐵鎳,比一般岩石比重也大些。但是,存在極少量的石質隕石(如碳質球粒隕石等)因不含或金屬含量極低,其密度與一般地球岩石相似。

磁性:各種隕石因含有鐵而具強度不等的磁性。經風化的隕石沒有磁性,因而也就不算隕石了。

條痕:隕石在無釉瓷闆上摩擦一般沒有條痕或僅有淺灰色條痕,而鐵礦石的條痕則是黑色或棕紅色,以此加以差別

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隕石鑒别

鑒定一塊樣品是否為隕石,可以從以下幾方面考慮:1.外表熔殼:隕石在隕落地面以前要穿越稠密的大氣層,隕石在降落過程中與大氣發生磨擦産生高溫,使其表面發生熔融而形成一層薄薄的熔殼。是以,新降落的隕石表面都有一層黑色的熔殼,厚度約為1毫米。2.表面氣印:另外,由于隕石與大氣流之間的互相作用,隕石表面還會留下許多氣印,就像手指按下的手印。3.内部金屬:鐵隕石和石鐵隕石内部是有金屬鐵組成,這些鐵的鎳含量很高(5%~10%)。球粒隕石内部也有金屬顆粒,在新鮮斷裂面上能看到細小的金屬顆粒。4.磁性:正因為大多數隕石含有鐵,是以95%的隕石都能被磁鐵吸住。5.球粒:大部分隕石是球粒隕石(占總數的90%),這些隕石中有大量毫米大小的矽酸鹽球體,稱作球粒。在球粒隕石的新鮮斷裂面上能看到圓形的球粒。6.比重:鐵隕石的比重為8克/cm3,遠遠大于地球上一般岩石的比重。球粒隕石由于含有少量金屬,其比重也較重

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隕石的分類

隕石根據其内部的鐵鎳金屬含量高低通常分為三大類:石隕石、鐵隕石、石鐵隕石。石隕石中的鐵鎳金屬含量小于等于30%。石鐵隕石的鐵鎳金屬含量在30%~65%之間。鐵隕石的鐵鎳金屬含量大于等于95%。玻璃隕石不含金屬成分。大部分隕石是球粒隕石(占總數的91.5%),其中普通球粒隕石最多(占總數的80%)。球粒隕石的特點是其内部含有大量毫米到亞毫米大小的矽酸鹽球體

世界上最大的石隕石是1976年3月8日隕落在我國吉林省的吉林普通球粒隕石,其中1号隕石重約1770公斤

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收藏價值

國際上較貴的隕石是月球和火星的隕石,約6000美元,即30000元人民币每克,便宜的沙漠隕石,風化程度較高,也就1元人民币每克,如果掉落時有很多目擊者,價格在40元至50元每克。目前國内各類隕石中,被稱之為黑寶綠的隕石價值高于月球和火星隕石,因為目前人類無法判斷它的來源,極有可能是來自150億光年以外宇宙大爆炸時期産生的星球,這對研究宇宙邊界和形成很有幫助,穿越大氣層過程中,高速自轉後墜入地球沙漠,是以儲存完好,熔殼比較完整,表面光亮,通體黑綠,具有較高的收藏和研究價值,中國範圍内儲存最完好的一顆2750克的黑寶綠隕石被北京一位神秘藏家以4000萬人民币價格收購,該隕石非月球和火星隕石,來源哪個星球不明,世界僅此一塊,現在估值在6000萬以上,單價超過2萬元每克,未來升值空間極大。

“國内市場普遍存在不信任的狀态,很多人都是通過國際途徑完成購買的。不信任既因國内假隕石太多,也因被擡高的價格”,雷克斯說,大陸隕石價格上漲得非常快,稀有的、賣相好的高端隕石,競争日益激烈,近兩年漲了10倍,而一些普通隕石也漲了1倍左右

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紫台中的古天文儀器都是明代的真品或清代的複制品。特别是明代正統年間(1436―1449)鑄造的渾儀、簡儀和圭表,這些古天文儀器在國内外都是絕無僅有的,非常珍貴。其它天文台或科譜場館中的同型号的儀器都是後來的複制品。出隕石博物館參觀一下這些古天文儀器

渾儀

渾儀是以中國古代渾天說為理論設計制造的天文儀器。古人認為天是圓的,形狀像蛋殼,出現在天上的星星是鑲嵌在蛋殼上的彈丸,地球則是蛋黃,人們在這個蛋黃上測量日月星辰的位置。

渾儀最大的特點是設有多環系統,每個環代表一種天球坐标系的基本圈,如赤道環,黃道環,不同時期的渾儀環有差别。

此簡儀鑄造于明朝正統年間,是目前存世的最早的渾儀。八國聯軍入侵時被掠至德國柏林,一戰德國戰敗後歸還我國。

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渾儀是天文觀測儀器實物,由青銅鑄造,精緻優美。該儀器內建了地平坐标系、赤道坐标系、黃道坐标系三種最常用的天球坐标系,通過四遊儀控制窺管,可以觀測和記錄天體的三種天球坐标,渾儀底座上的凹槽是水槽,注滿水後用來調節儀器的水準,是中國古代成就最高的天文觀測儀器之一

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簡儀

簡儀是中國古代天文儀器中的集大成者,代表中國古天文儀器設計的最高水準。設計者為元代天文學家郭守敬。簡儀是在渾儀的基礎上改進而成的,核心的部分是一台赤道儀,并附帶望管的四遊環,簡儀上的地平系統和赤道儀互相獨立,避免了多重環系互相遮擋視線,簡儀上還有一台地平式日晷。此簡儀鑄造于明朝正統年間,八國聯軍入侵時被掠至法國駐華公使館,後于1905年歸還

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簡儀底座上的凹槽是水槽,注滿水後用來調節儀器的水準,作用和現代的水準泡一樣。不得不感歎先人的智慧

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天球儀

天球儀應該不陌生,把日月星辰看作是離我們地球等距遠,想像成包裹在地球外面的一個球體--天球,用以表現恒星和星座的位置,并能示範天體的周日運動的儀器。現在的很多教學用的天球儀更精美,把天球做成透明的,裡面還有地球,看上去更直覺。

這個天球儀直徑三尺,球體是用銅鑄成的空心圓球,極軸用一鐵軸貫穿球體中心制作而成。球面上标有1449顆恒星,沿襲中國古代的星名和星座劃分,南極圈内的星座是明末由西方傳入的。并刻有赤道圈、黃道圈。黃道上還列出24個節氣的位置。這個天球儀是清政府1903年複制的,原有天球儀存于北京古觀像台,八國聯軍入侵時遭劫掠

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地平經緯儀

用于測定天體坐标儀器,清政府于20世紀初複制。該地平經緯儀采用了西方文藝複興時期法國式的藝術裝飾,表明西方文化當時已開始傳入中國

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60CM 天文台

繞到隕石展廳的後面,再往上走約一層樓高的台階,就可以看到一個大型的白色天文圓頂。該圓頂是紫台中直徑最大的圓頂,稱為“大台”。建成時是國内最大口徑的天文望遠鏡--60CM天文望遠鏡,就放置在這個圓頂内。“大台”共分為三層,從隕石廳走過去首先到達的是天文台二層。内隔成多個房間,原本是天文台的館長室、會議室、檔案室等。現主要做陳列展示用

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紫台台長張钰哲辦公室

進門靠左邊上的是一間是天文學家,原紫台台長張钰哲先生的辦公室。牆壁上挂着張钰哲生平介紹和不同時期工作照片。

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第二間房間是三台小型天文望遠鏡,一眼望去這些望遠鏡有些陳舊感,但仔細看都不是古董,一台120馬卡是南天儀70年代生産的,支架是叉式赤道儀,算是其中最老的

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一台是現代的德式赤道儀+馬卡,博冠産

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最後一台是天文愛好者自制DOB望遠鏡,底座上帶有滑輪。

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後兩個房間陳列了一些天文儀器配件

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把DOB做成葫蘆型,很有創意。

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還有航天器模型,土星五号火箭和阿波羅飛船

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阿波羅登月模型是威龍拼裝模型,比例為1:72

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各個陳列室的四壁都挂了天文攝影圖檔,作者多為南京天文愛好者協會會員。

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“大台”正面

走出二層的展廳,從邊上的小道往下走,下到一層,可以看到紫金山“大台”正面

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一層外的通道上可以看到天文台的牌樓。當時建台的管理委員會提出,天文台必須按照中式風格設計。于是就搞了一個三孔石牌樓,牌樓頂上覆藍色琉璃瓦,正中刻着“天文台”三個字,為時任國民政府主席林森書寫。牌樓基部橫跨在階梯的中段

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文革時期,天文台寫了一塊“為人民服務”的牌子,挂在牌樓“天文台”三字的位置上,這才使牌樓未被紅衛兵破壞得以儲存

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位于一層右側的奠基石,原碑文為汪精衛所書,已損毀,現存原碑為張钰哲先生1984年按原碑文重書。

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大台是紫金山天文台的标志性建築,建成于1934年。大台是1934年落成的紫金山天文台最重要的一幢建築,功能為觀測、科研、辦公、會議等。圓頂直徑8米

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相較于外觀,内部的望遠鏡保養得不錯。大台内的60厘米反射望遠鏡是民國時期遠東最大、最先進的天文望遠鏡,在小行星、恒星彗星等天體的觀測研究中發揮過重大作用。該望遠鏡在1955年觀測發現的一顆小行星,是中國人在自己的土地上發現的第一顆小行星

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此望遠鏡是紫台建成時向德國著名光學廠商卡爾蔡司訂制的。望遠鏡上的卡爾蔡司銘牌。

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此望遠鏡為反射式卡塞格林系統,由一塊主鏡和一塊副鏡構成。口徑60CM,主鏡焦距3米,副鏡約3.3米,合起來總焦距10米。導星鏡為折射式,口徑20CM,焦距3米。因為兩鏡主鏡片的焦距長度差不多,是以從外觀上看,主鏡筒的長度和導星鏡的長度相近

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望遠鏡支架,是赤道式結構,但和常見的T字型德式赤道儀,有一些差别

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在望遠鏡支架的外圍,還有一個可移動觀測者座位的随動裝置,這個裝置的确名稱不得而知

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天文圖

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據介紹,天文圖上的手指印是當年毛主席按的,有一指定乾坤之意

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圭表

圭表是一種非常古老的天文儀器,大約三千年前我國殷周時代就已在使用了。圭表是用來度量日影長度的天文儀器,由“圭”和“表”兩個部件組成。“圭”是正南正北方向平放的測定表影長度的刻闆。“表”是直立于平地上測日影的标杆和石柱,上有孔。圭表是測定正午的日影長度,用來确定節令,回歸年或陽曆年。圭表還可以用來在曆書中排出未來的陽曆年以及二十四個節令的日期,指導農事活動

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圭表上的小孔,用來透過陽光,照射到刻闆上确定表影長度

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圭表刻闆底坐的四個面上刻有四象,圖中為南方朱雀

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子午儀廳

圭表旁的子午儀室主要用于天體測量和時間測量工作。其中陳列蔡司的子午儀,可精确觀測恒星上中天時刻;還有英國人制造的雪特擺鐘等和時間有關的計時展品

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中星儀及介紹

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西漢千章漏壺

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近代航海鐘

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連花漏

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銅壺滴漏,制作于1316年

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稱漏及介紹

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雪特擺鐘(子午儀展廳内)

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油畫展廳

從中間正門進入,看到的是高魯先生胸像,兩側為兩個展廳。

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左側展廳中央是一台經緯儀,經緯儀兩側各架一台望遠鏡主鏡,一支折射鏡,一支應該是某種卡塞格林望遠鏡

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右側展廳中間展示的是一台赤道儀+折射式望遠鏡

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油畫展示在兩個展廳的四壁,多數是一些古人和日月星辰的合影,有些抽像。有兩幅深空天體:玫瑰星雲和昴星團

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天堡城

過了油畫展廳,道路變窄,拾級而上,就到了紫台的終點:天堡城。

天堡城最早是太平天國時期修築的的軍事要塞。後被劃規到紫金山天文台内。天堡城上也有一個天文圓頂,但不對外開放,内部有什麼儀器也不清楚。登上天堡城,視野非常開闊。可以看到紫台全貌。很多網上看到的紫台圖檔都是在此地取景

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天堡城上可以看到紫台上的5個圓頂。60CM望遠鏡是最大的一個

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在可參觀的區域内還有兩個圓頂,圓頂所在的建築上用金文大篆體分别寫着“彎壘儀”和“赤道儀”。這兩個圓頂都大門緊閉不對外開放,沒有介紹說明

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加上天堡城上的一個圓頂,紫台上共有6個圓頂

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站在天堡城上,可以看到整個紫台就是順着山脊修建的,順着紫台的方向往遠處望可以看到紫金山山頂

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還可以對照一下紫台曆史上的老照片,當時的紫金山上沒有樹,光秃秃的,拍照的方向是反的,拍攝的位置大約是在赤道儀圓頂後面的那人圓頂處,最遠處的小山就是天堡山,山上就是天堡城

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在天堡城的另一側是絕壁,視野極佳。可以俯瞰南京的山水城林,玄武湖、中山陵、明孝陵等著名景點盡收眼底,

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“赤道儀”圓頂的後方就到了遊客止步區域,在遊客止步的區域還有兩個圓頂。一個位于“赤道儀”圓頂後面不遠處

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另一個離得比較遠。紫金山天文台遊覽結束

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