夜观星空:大众天文学观测指南(第4版)
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被侵蚀的天空

当我们的祖父母还年轻的时候,黑暗的夜空中挂满了繁星,衬托在丝带般的银河系上,此等辉煌的景象和自家后门一样触手可及。现在不是了。每个城市在夜晚都被笼罩在巨大的光之穹顶中。那些重要大都市的灯光,在160千米外的地平线上仍能看到。它们毁掉了周围半径约64千米范围内绝大部分地区的暗夜。

为暗夜抗争

我们并不是说现代社会不需要夜间照明,问题出在被滥用的照明上。它们无处不在:空旷的停车场里泛光灯整晚都亮着;安全灯照向社区住户的窗户,而不是局限在目标区域;刺眼的路灯冲着侧面和上方溢光。为了回应人们对环境问题的关切以及提升城市审美的愿景,一些“暗夜社区”已经实施了严格的照明条例。亚利桑那州北部的弗拉格斯塔夫是一个典范,其被国际暗夜协会(IDA,网址见链接列表09条目)宣布为一处暗夜所在地。

该市通过了有关户外照明的细则,其序言中提到:“以帮助确保暗夜仍然是弗拉格斯塔夫社区及其游客所享有的资源,并提供安全和有效的户外照明法规,保护弗拉格斯塔夫的暗夜不被草率和浪费的照明行为所破坏。暗夜的星空,就像自然景观、森林、净水、野生动物和清澈无污染的空气一样,在方方面面都被这个社区的居民所珍视。”就算是我们,也说不出比这更动听的话了。

大多数其他社区的居民和官员可能会认同这种理念,然而他们很少会将照明滥用看成是一个环境问题。更多、更亮的灯光被认为是一种“可取的进步”。

如果照明滥用和浪费造成的牺牲品只有观星这一项,那么天文学家对于采取行动的呼吁绝对会被无视。然而对夜空的影响只是其中之一。光是在美国,IDA估计有30%的户外照明(街道、停车场和安全照明)是被浪费的,因为有一部分光线是向着上方照射。这相当于每年浪费33亿美元。仅照明浪费这一项就会导致每年有2100万吨额外的二氧化碳被排放到大气中。需要种植8.75亿棵树才能抵消这么大规模的温室气体的影响。

幸运的是,想要削减预算和应对气候变化的社群正在转向更环保的照明方式。在全球范围内,城市和乡镇都正在用节能LED灯取代低效的黄色钠蒸气灯,而且大多数新安装的灯具都完全阻隔溢光,最大程度地减少了对空照射导致的光浪费。

这是好消息。坏消息是,为了尽快完成向LED照明模式的转变,大多数城市选择了更便宜、更高效和更多的白色或蓝色灯具,他们把夜晚变成了白昼。这种照明也许能节约能源,但绝对于天空无益。因而光污染问题每年都在加剧。区别只在于曾经笼罩在城市上空的黄色光变成了白色光。

都市天文学

当然,我们还是更愿意保持乐观的态度。由于居民们对刺目的白色LED灯光提出了抗议,较新的、不那么刺眼的、颜色较暖的LED照明正变得越来越普遍。而且,如果你愿意努力的话,在明亮的天空下还是可以看到很多东西的。如果你打算只在月黑风高的周末去偏远的地方观星,你可能无论如何还是看不到天空,而那还不是因为光污染。问题在于你的日程安排和云层状况很少能够达成一致。

一个残酷的现实是,最晴朗的夜晚往往出现在工作日,或者同时伴随着一轮明月。关键是你得接受天气和天空的状况,并充分地利用它们,在你能去的任何地方,纵使可能会有光污染。要想在“机会主义”的城市观星活动中获得成功,你必须先找到一个没有什么阻挡的地方——没有建筑物和树木的遮挡,附近也没有耀眼的灯光。

公寓居民们也许只能在阳台上进行观测,因为周围的建筑挡住了他们的视野。然而,观测到太阳、月球和行星仍然是可能的,至少在一个朝南的公寓是可以的(对北半球的观测者而言)。如果你能到达所在公寓的楼顶,那就更好了。这个高度能让你避开地面上最刺目的路灯眩光。

如果你位于城市或郊区的房子带有一个院子,那就把你的天文望远镜放在有栅栏或树丛遮挡的地方,避开周围的路灯和门廊的灯光。等你的眼睛适应了半黑暗的环境后,就能观测很多东西了。通常情况下,在大城市的郊区可以观测到4等星,而在小城市的外围,5等星也是可见的。当然,这取决于月光的强度和每晚天空的清晰度,但如果你能使自己免受附近灯光的干扰,结果会让你感到惊喜的。

是否正确地选择观测地点和目标将决定你的城市观星体验能否成功。月球和行星不会受到城市照明的影响。事实上,城市上空的逆温层有时会使空气变得稳定,所以在城市中的观测效果有时会比在乡村更好。(我们在第十章和第十四章中解释了如何确保获得最清晰的月球和行星视场)。

城市观星

最左图:尽管有灯光的干扰,但在一个晴朗、干燥的夜晚,城市里是有可能观测到恒星的,这时猎户座等星座是可见的。最关键的是要避开附近刺眼的路灯。
左图:月光、路灯和云朵……我的天!当你能看到的只有月球时,那就看看月球吧!瞧,它正依偎在云层中,它们一起形成了光彩绚丽的月华,非常适合用双筒望远镜欣赏一番。

虽然小型天文望远镜在城市中可能是最实用的,但更大型的天文望远镜确实有其优势。例如,一架200毫米口径的望远镜在明亮的郊区天空下所能观测到的非太阳系目标,与一架80毫米口径的望远镜在黑暗的乡村天空下所能观测到的大体一致。然而,大口径望远镜拥有更强的细节分辨能力,且不受光污染影响。你在城市中观测到的看起来和在乡村观测到的一样清晰。行星群看起来非常壮观。双星是另一类很适合在城市中观测的天体,比起黑暗的天空,分辨率和天空的稳定性在观测时更重要。

虽然城市的亮光使朦胧的星云和星系变得暗淡了,但在郊区,那些最明亮的星团仍旧是很不错的观测目标。能够减轻光污染的特殊滤光片(在第八章中讨论)可以使这些深空物体中的一部分变得更清晰。然而,它们无法将明亮的城市天空变得像在乡下那样黑暗。抱歉啦!

评估观测地点

除非没有其他选择,不然我们建议你不要完全依赖于一个偏远的观测地点,不管它的条件有多么理想。相比一个完美但你很少会去的观测点,一个不那么完美但是你能常去的观测点,看到的东西会多得多。在家里或离家很近的观测点有很大的便利性,比如,当晚上云层消散,你可以快速地开始在天空下的观测。对于一个城市中的观测点,请考量以下几点:

◆它是仅限于使用双筒望远镜,还是有足够空间让你私下里使用天文望远镜?如果你被邻居或路人看到在用一个可疑的管状装置,不要以为人们(比如警察)能立刻想到你是在进行天文探索。

◆那片区域安全吗?附近的城市公园或许能提供开阔的天空视野,但在晚上也可能招来一些邪恶的行为。

天气应用程序

左上图:Astrospheric应用程序提供每小时的风、温度和云量预测(图上这一周的情况真是不怎么样!),以及大气透明度和视宁度,甚至对极光Kp指数和国际空间站的经过时间也进行了预测。
中上图:Scope Nights Astronomy Weather应用程序以5小时为区间,预测当晚天文观测的前景,同时预测下一周的情况。同样,这里显示的天空状况看起来并不好!在很多时候,“糟糕”才是正常的。

Clear Outside应用程序

上图:这个英国的应用程序(这里显示的夜晚与最左图的Astrospheric应用相同)提供了每小时的低、中、高层云量的预测。

◆如果你需要在观测点使用天文望远镜,而它放在家里,你需要带着它走多远?

◆通常情况下,在架设天文望远镜的过程中,你要在观测点和车或房子之间往返多少次?

◆当你组装和拆卸天文望远镜时,你的设备在无人看管的情况下安全吗?如果不安全,你能一次性搬运所有零件吗?

这样一来,问题就变成了:一架天文望远镜能否同时适用于家附近和偏远的观测点?一架不需要拆卸就可以带到外面的望远镜(一般称为“即拿即用”型)比一架需要多步骤组装和拆卸的望远镜的使用频率要高得多。你现在可能不这么觉得,但一旦对新买的大型天文望远镜的兴奋劲消退后,安装和拆卸它就会变成沉甸甸的现实。你会给自己找到各种理由不用它——即便是在家里。

因此,最适合家庭使用的天文望远镜可能是一架小型的望远镜,甚至是基础款,而不是一架复杂精致的梦想中的型号。另一种解决方案是购置两架天文望远镜:一架适合附近不那么理想的条件下使用的简单望远镜,以及一架大口径的“花哨又华丽”的天文望远镜,最适合在乡村的夜空下使用。在第七章中,我们为你提供了多种选择。

预测清澈的天空

当然,如果天空被云层遮盖,那你选择的观测点再完美也是徒劳。能够对天气状况进行预测的资源比比皆是,但大部分都达不到我们想要的精度。在进行天文探索时,我们希望能够得到精确到小时的云量的预测,最好还有地图。幸运的是,有不少服务是专门为天文学家提供的。对于北美洲的天文学家,一个名叫晴空图的网站(网址见链接列表10条目)提供了多项气象数据的预测,包括每小时的云量、湿度(用于判断露或霜的可能性)、大气透明度(对于能否一睹深空的模糊物体非常重要)和视宁度(决定了能否看到清晰的月球和行星)。这些数据来自加拿大环境部的天文学预报(网址见链接列表11条目)。

优质的Astrospheric移动应用程序(iOS系统和Android系统都适用)及其网站(网址见链接列表12条目)也采用了这一资源来获取基础数据。我们每天都会用它查看天气预测,然后规划观测活动。其他地方的用户可以试用一下Clear Outside应用程序(iOS系统和Android系统通用)及其网站(网址见链接列表13条目)。Scope Nights Astronomy Weather应用程序(网址见链接列表14条目)和非常全面的Xasteria(网址见链接列表15条目)只适用于iOS系统。南半球居民可以去SkippySky网站(网址见链接列表16条目)查看多层次的云量图及关于视宁度和大气透明度的图表。

给你的观测点打个分吧

我们列出了一张打分表,以0到40分的标准来对你的观测点进行评分。

一个就位于你家附近,所在地黑暗,很少有蚊子和降雪的观测点,可以获得最高分40分。

任何得分超过20分的观测点都很适合定期前往。

整体光污染:+10分

如果你能观测到头顶上6.5等的恒星,并且最近的城市的光穹最高不超过10度(在博特尔暗夜分类表中列为4等或更高等),则得10分。如果你无法看到任何暗于4等的恒星(博特尔暗夜分类表中的8等或9等),则得0分。见第59和60页。

局部光污染:+5分

如果在你的观测点看不到任何当地的灯光,给自己打满分;如果最亮的无遮挡的灯光亮度低于金星,则打4分。如果你需要在观测点中移动位置来使自己保持在阴影中,得2分;如果当地的灯光有月球那么亮且你无法避开,得0分。

地平线:+5 分

南方的清晰、平坦的地平线可得满分。如果南方有高度超过30度的障碍物,只能得2分。如果各个方向上都有类似的障碍物,得0分。

便利程度:+5分

如果你是舒服自在地在自家院子里观测,得满分;短途步行能到达的观测点得3分;短途开车,得2分;需开车一小时以上,得0分。

地平面:+5 分

如果你的设备就安置在地面平整的房间里,你赢了!得5分。如果需要装车运输,得3分;如果涉及搬运整层楼梯,就只有0分了。

设施:+5 分

如果你的观测点近旁有盥洗室和准备室,得5分;如果你的观测点非常简单和荒凉,得0分。

隐私性:+5 分

不会被人、动物或多余的车灯(或警察的探照灯)突然打扰的观测点,可得5分。如果你在观测点会感到紧张,得0分。

昆虫:-5 分(或更多!)

蚊子是你的死敌。每年这种烦人的昆虫可能出现几个月,就减去几分。

降雪:-5 分(或更多!)

雪会反射光线,增加光污染。每年有几个月的时间会有降雪,就减去几分。

不要放弃观星,就算……

尽管2020年初的这个夜晚观测条件非常差,但仍然可以用双筒望远镜观测猎户座,并查看参宿四,后者当时的亮度低到创下了纪录。

看向南方

只要能离开所在城市制造的光穹范围(假设另一个城市距离较远),你就有机会看到银河。位于城市的东南至西南方向的观测点是最适宜的,这样天空最黑暗的区域就位于南方,可以看到最美丽的银河。即使在南半球,这个建议同样适用。