城市天文學觀測指南

知識 06-16

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文/沈環宇

城市天文學，顧名思義，就是如何在城市裡觀天的學問。這也許聽起來很不可思議。的確，每逢夜幕降臨，幾乎所有的中國大城市都是一幅鋼鐵林立、霓虹璀璨的「華美景象」，原本璀璨而深邃的星空早已被大片大片泛黃的光海屏蔽殆盡。這一點從谷歌不定期發布的光害地圖上也可得到印證。可憐的天文愛好者為了儘可能找尋尚未被文明蹂躪的純凈夜空，不得不背起沉重的行囊，苦行僧似的渡河涉水，上山下鄉。但是且慢，你每日生活的小區真的就那麼一無是處嗎？城市裡真的不適合任何形式的觀天活動嗎？答案自然是否定的。所以，如果你願意摒棄成見，耐心讀完下面這些文字，就有可能成倍地提高你手頭上天文器材的利用率！

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總的來說，一名當代的城市觀天者在仰望夜空的時候總是要面臨兩大阻礙，一是光害；二是霧霾。它們均發生於距地面2到3千米的高度範圍內，此外便是澄明清朗的夜空。其中光害是全世界所有天文愛好者都會面臨的一大困擾，而霧霾僅僅是像中國這樣的發展中國家在某個特定時期內所面臨的挑戰。實際上，霧霾問題困擾我國的歷史的確不長。相信許多人，尤其是七、八十年代成長起來的天文愛好者，在追憶自己童年往事的時候，都能回想起那一抹抬頭就能瞥見的湛藍。直到十年前筆者上高中那會兒，突然注意到了一件挺奇怪的事：不知從何時起，自己所在的北方城市上空時不時地就會降臨一種神秘的灰白色薄霧，致使白天看不清太陽，晚上看不到星星。但是晚間七點半的天氣預報里卻一律播報晴間多雲。與真正的大霧不同的是，這種頑固的薄霧對日常生活的影響很小，只是阻隔了那些試圖遠眺的視線而已，其中就包括了一雙渴望夜空的孤獨目光。我有時對父母抱怨自己已經有一個多月沒看見過星星了，他們同樣不能理解為什麼晴天里卻看不到星星，直到我皺著眉頭、一本正經地告訴他們：晴天和晴天可不一樣。這話聽起來怪怪的，卻是我的經驗之談，因為我發現只有雨後和冷空氣過後的晴天才值得信任。究竟為什麼這樣？我也講不清楚。後來大家都知道了，那就是所謂的霧霾。

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光害對比圖

通常來講，構成霧霾的顆粒直徑都在1微米以上，即所謂的PM2.5和PM10。而可見光的波長在0.4微米到0.7微米之間，遠小於霧霾的組成顆粒。因此，霧霾對可見光的干擾主要表現在散射和阻擋，前者令我們看不清太陽，後者令我們看不到星星。此外，由於城市的熱島效應，霧霾顆粒在城市上空滯留的時間格外長久，除非有新鮮空氣自外界補充進來，否則很難主動消散。更糟糕的是，霧霾與光害二者相遇後對星光的阻隔效果可以加成。這就好像一束光打在煙霧上，漂浮的霧霾顆粒能夠加強光害的破壞力，同時擴大其影響範圍。利用天文學中「極限星等」的概念可以量化地考察此類影響，它表示特定環境下人眼在天頂附近剛好能夠察覺到的最暗星點亮度。

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比如在理想的黑暗環境中，這個數值應為6等甚至更高。而在光害最嚴重的城市，這個數值會下降至4等。另一方面，在霧霾籠罩（PM2.5數值在100到200之間）的鄉村，那裡的極限星等一般為5.2等左右。但是，當類似的霧霾遇上嚴重的光害的時候，這個數值竟會下降到3等甚至2等！由此可見，霧霾與光害之間的確有著一加一大於二的非線性關係。

首先，地點的選擇主要基於光害的分布，因為霧霾的盤踞地區經常是大範圍的，遠遠超出一座城市的面積。而城市中常見的光害來源可分為三大類：路燈、車燈及廣告牌。前兩者一般為鈉燈，照射方向朝下或者水平，因而較容易通過樹木、建築物等加以屏蔽。相較之下，廣告牌的發光類型及照射方向都要隨意得多，只能通過儘可能遠離的方式減輕其影響。不過，考慮到在安靜的小區附近不太可能有刺目的廣告牌（如果存在，可以嘗試以干擾居民休息為由向有關部門投訴），如此看來，小區里的健身公園或居民樓樓頂都會是不錯的觀星地點。它們可以對路燈和車燈起到良好的屏蔽效果。

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燈光對夜空的影響

那麼，什麼樣的時間段才是城市天文學推薦的觀測窗口呢？如果你曾有過在小區里徹夜守候星空的經歷，你或許會有這樣的感受：子夜過後，尤其是凌晨時分，頭頂的夜空似乎會比前半夜顯得更加幽暗。這並非你的錯覺，因為午夜過後，市區中絕大部分的景觀燈和廣告牌都會關閉，同時車燈的數目也大為減少，只留下主幹道上的路燈。鑒於此，城市天文學所關注的星空也會與觀天者所熟悉的模式存在稍許錯位，即在順序上推後一個季節。比如在夏季的子夜觀測以飛馬座四邊形、仙后座為代表的秋季星座，而在冬季的夜晚觀測以北斗七星、獅子座為代表的春季星空；在秋季的晚上去觀測以獵戶座、雙子座為代表的冬季星座，而在春季的凌晨觀測以夏季大三角、天蠍座為代表的夏季星空等等。

選定好了最佳的觀測時間和地點後，下周四將為大家介紹適用於城市天文學的器材種類。敬請大家繼續關注。

— 未完 —

責任編輯：馮中

『天文濕刻』牧夫出品

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