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城市观星指南

对于业余天文学家来说,现在是最佳的年代,同时也是最糟的。从来没有过如此大而精良的望远镜,同时各式各样的附件你也可以随处买到。从来没有过如此多的天文信息,你只要轻点鼠标就可以一览无疑。但是,也从来没有过如此多的人生活在如此糟糕的星空之下。许多《天空和望远镜》的读者可以在计算机屏幕上跟踪公元前3000年冥王星的运动轨迹,但却无法在户外的光污染中找到北极星。

随着装备的改善以及黑暗天空的消失,这一矛盾黑变得越来越尖锐。也许,业余天文学的未来即是全世界未来的缩影——高度发达的技术和受到污染的环境。

这两者哪个会跑得更快,并最终占据主要地位,每个人都在猜测。然而,有一点是明确的。环境是大家的——但是设备的所有权是个人的。星空是属于每个人的,但是欣赏星空的权利正在逐渐私有化。许多曾经很普遍的天文现象现在已需要昂贵的设备、大量的金钱和时间,到远离城市的郊外才能一睹她的芳容。

然而,无论未来会变成什么样子,一些观星者不会让任何东西阻止他们。他们是这样一群人:他们在城市里架起望远镜,观测时用毯子盖住自己的头,以此来遮挡附近的灯光;他们花费一年的时间来检测由公寓的窗户得到的模糊星像,并且由此绘制出变星的光变曲线;他们通过记录恒星被摩天大楼掩食的时刻,来确定地轴岁差的比率。

“普通”的观测者,他们拥有令人满意的壮丽星空,倾向于把这些天文爱好者视为业余天文学界的怪物。可是他们错了。随着世界人口越来越稠密、城市化以及越来越多的照明设备,这些城市观星者正是探索我们未来之路的先锋。

有窗户的房间……

数年前,在我搬入康尼迪克州的新港(New Haven, Connecticut)闹市区之后,我出乎意料地发现了城市观星的可行性。我曾认为天文观测会从我生命中消失。但是,有一晚仅仅是为了好玩,我用7×50的双筒望远镜,从我公寓阁楼的天窗向外望去。令人惊讶地是,我竟然能辨认出一些恒星。

在这种情况下还能观测到一些东西,实在让人感到惊讶,为此我做了一些试验。使用《天空和望远镜》提供的刍藁增二(鲸鱼ο)的星图,我发现我双筒镜的极限星等可暗至8.6等。我曾经观测到在最低亮度附近的刍藁增二。

星像会由于天窗的塑料护板而扭曲,这是事实,但它们确实在那儿。当然,大多数的恒星在此极限星等之上!在接下去的几个月里,我更加仔细的用双筒镜观测星空。我挑选一小块天区,观察研究其中的每一个天体——恒星的距离、光谱类型,以及一些有趣的天体——并且绘制一张小星图。我在天窗旁放了一块手写板,并且把那里布置得很舒适。它是我的小天地。在那儿,我跟踪麒麟座T 每个月的脉动,金牛座Y 不可预言的亮度变化,以及小行星的缓慢移动。在平时,我观测一些双筒镜力所能及的双星,同时我会花很长时间来绘制在猎户座腰刀区所能见到的一切东西,而且我还能辨识出月球上的辐射纹。

意料之外的回报开始出现。你观测条件的限制会使你得到磨练;当然也不要毫无目的地观测,我每次都查阅星图和星表,预先制定出一个计划。这是你得到回报的关键。当我将双筒镜压在天窗的护板上时,天窗的内壁为双筒镜提供了一个坚硬的挡板。美丽而稳定的星像补偿了塑料造成的光学畸变以及外面笼罩的一层灰色薄雾所带来的干扰。当几英寸之外还是寒风凛冽时,而我却穿着衬衫在观察猎户座,这真是一种奇妙的经历。

教训是明显的。前期准备、稳定的星像以及舒适的观测环境将有助于在恶劣的环境中进行天文观测。

如果这些都能做到,望远镜就可以提供更多的机会。月亮和行星会展现出更多的细节,就像在乡村能见到的一样。事实上,城市中充满着热源,它们会引发大气湍流,使观测条件变差。但是,城市中的薄雾可以提供一个稳定的大气条件。

南卡罗莱纳州查尔斯顿(Charleston, South Carolina)的吉姆·菲利普斯(Jim Phillips)是许多城市观星者中的一员。菲利普斯把他的观测时间都献给了月亮和行星。“坦率地讲,”他写道,“由于住在市中心地区,我对有多少可观测的夜晚表示怀疑。”在他的车库天文台中,他使用一台定做的8英寸f1/3的折射望远镜。“我很久以前就意识到,我可能会永远住在城里或是城市周围,而且在一番思考之后,我决定不要一台便携式望远镜,尽管我可以把它带到郊外,我宁可要一个在有光污染的地区的天文台。对我来说,在天文台使用星图、书籍和星表所带来的便利,以及在几分钟之内就可以开始观测的便捷性,远超出了光污染和建筑物的阻挡所带来的弊端。” “我可以分解出靠近望远镜理论极限的双星。同时,木星的细节总是让人着迷,就像月亮表面的细节。”菲利普斯最终接手了月亮和行星观测者协会的月丘观测计划。

其实,并不需要用这么大的望远镜来解决观测上的问题。密歇根州的罗伯特·班什(Robert W. Bethune)使用3.5英寸的望远镜近两年,在韩国汉城从事观测。汉城像世界上许多大城市一样充满着烟雾和光污染。“我的住处被街灯照的通亮,”但是,他写道,“月亮总是最有趣的天体。今年夏天提供了一个研究木星、土星系统的绝佳机会。通过练习和实践,在光污染中仍有许多变星、双星,甚至行星状星云可以观测。我最大的成功是记录到昴星团中一颗8等星被掩食。”

班什提供了一些秘诀,“每个人对灯光都有自己的看法。我对付那些讨厌的灯光的办法是在观测时把路灯的灯泡拧开,当然在观测完之后要把它们装回去。”

“晚睡早起是有帮助的。就算是最大的城市,午夜之后任何东西也都会松弛下来。周详的计划也很有好处。在星表或星图中找出在你所能见到的天区将会发生的天象,会提高你的技艺。最重要的是接受环境对你的限制,在仔细的试验和研究之后,了解并想法减弱它们对你的影响。”

对于任何在业余天文学界野心勃勃地的人来说,将望远镜探出窗外观测是一大忌。室内外的温度差会摧毁稳定的星像。这在有些时候完全正确——但正如迈克尔·布斯恰特(Michael Boschat)所发现的,它不总是正确。“对于行星观测,我把我的3英寸望远镜探出窗外,大部分时候的星像都很稳定,我即使使用200倍的目镜也没有关系。去年夏天,我用这一方法观测火星,甚至当火星在低空时我也能看到其表面上的斑纹。”

请注意,天上总是有太阳的。新泽西的索·斯丁堡(Sol Steinberg)已经退休,住在一套带院子的公寓里。“我的窗户朝向东面,同时我的院子又被8幢房子环绕。”使用一台3英寸的折射望远镜,他拍摄月亮,跟踪木星的卫星和金星的盈亏。“太阳是我每天早晨固定的目标,”他写道,“55mm的目镜可以投影一个明亮的像到我卧室的天花板上,但是这无法和使用滤镜直接观测划等号。”他开始跟踪太阳黑子。“昨天出现了一新的黑子群,而且今晨有两个黑子达到了2弧分——这是一副令人激动的景象。”

……深空天体

星云和星系,有着较低的表面亮度,因此受光污染影响最严重。因此,许多城市观星者在真正尝试之前就放弃了它们。纽约的杰妮·沃斯诺普(Jenny Worsnopp)是那些拒绝认输的人之一。“曼哈顿对业余天文学家来说是最糟糕的居住地。”她写道,“我最钟爱深空天体,该怎么办呢?”答案是走出去,用心去寻找。

在她公寓的房顶上,沃斯诺普有一片开阔的天空,但却被照的通亮,就象是帝国大厦。但是,沃斯诺普用她的6英寸望远镜观测到110个梅西耶天体中的46个。“疏散星团和明亮的球状星团甚至在午夜前就能被观测到,”她说。在午夜之后,许多建筑物会关掉装饰灯,“在这之后,天空就是我们的了。”

“最近我得到一个惊喜。我晚上12:30来到屋顶,观测到了M104、M66和M81,让人惊讶的是还有M97,”一个大而暗的行星状星云,在任何环境下都是很难看到的。“我使用一块OⅢ星云滤镜和视场移动法找到了它。”

这些技艺需要实践和技巧。“城市观星,”沃斯诺普说道,“对于那些醒目的天体是一种很好的训练 ;城市观星者无法通过寻星镜找到梅西耶天体,并且将它们调至视场的中央;我们不得不找到它们的精确位置,因此我们都必须十分熟悉星图。我敢说,如果我能在这儿看到它,那你无论在什么地方都能看到它。”

沃斯诺普的纪录被伦敦的大卫·弗莱德曼(David H. Frydman)打破。“我已经在城市里观测天体30年了,”他写道,“使用一台5英寸的折射镜,我已观测了我所知的500个深空天体中的350个,其中大多数都不只一次。”他提供了许多建议:

“找一扇半径25°的窗户,在天顶方向即使有光污染也能看到暗弱的天体,任何尝试都不应该中途放弃。”

“尽量排除当地光污染对你的干扰。观测最好在晚上11点之后进行,选择受保护最好的地方,而且,如果必要,可以在你头上或望远镜上照上一个开口的盒子。”

“雨后或是刮大风时是最佳机会。在大风中我看到了帷幕星云(NGC 6992),夜枭星云(M97)包括其中的‘黑眼’,以及M33中更多的细节。通常前面两个在5英寸折射望远镜中是看不见的。”

弗莱德曼强调,非常详细的星图是必需的。“如果你知道一个天体的确切位置,那你可以多看1个甚至2个星等。等一会儿,它们会慢慢的从视场中浮现出来。”

一个深空天体是否在光污染中可见,取决于它的表面亮度而不是它的总亮度。因此,当你搜索星表寻找目标时,应该选那些亮而小的目标。

许多小的行星状星云有较高的表面亮度。在1986年夏天出版的《深空天体杂志》上阿里斯特·林(Alister Ling)公布了一张60个的“城市中可见的行星状星云”表。其中许多看上去呈恒星状,而且必须用高倍目镜才能解析出来——没有详细的星图更本无法识别出它们。林提供了一些秘诀来区别它们。其中一个使糟糕的观测环境有了用武之地:行星状星云比起恒星来很少闪烁,同样的,行星也很少闪烁(它们都有一个可见的视面)。另一个诀窍是,它们不像恒星那样呈现出蓝色或绿色。 在林的星表中,最佳的“城市行星状星云”是大于15弧分、亮于10等的,鲜为人知的:位于波江座的NGC 1535,长蛇座的NGC 3242和天鹅座的NGC 6826。显然,这是一片广阔的领域等待探索。

另一篇最近出版的有关高表面亮度行星状星云的文章是唐纳德·弗格森(Donald R. Ferguson)在1995年4月份出版的《天空和望远镜》上发表的那篇文章。弗格森列出了一张含有18个行星状星云的星表,这些都是他通过3.5英寸望远镜在休斯敦市中心所能看到的行星状星云。

星云滤镜

当70年代末星云滤镜被开发出来时,城市和郊区的观星者又有了通向深空天体的利器。星云滤镜的工作原理很简单。发射星云发出的光在一个很窄的波段上,与钠或汞蒸汽的路灯发出的光既然不同。通过一个多层干涉滤镜,可见光谱可以被分割得足够细,分离出这些特定的光。结果是暗得多的天空,不同程度变暗的恒星和星系,和仅仅变暗一点点的行星状星云和发射星云。在大多数情况下,这一加强的对比度可以弥补星云相对小的亮度损失,并且使之显得更清晰。 这些滤镜不会把乡间的星空带回城市,但它们确实有帮助。有一种用于探测星云,尤其是小型行星状星云的技术,被称之为滤镜“闪烁”。当滤镜快速地移出视场,你会发现星云会相对周围的恒星闪烁。同样地,你也可以通过来回地倾斜滤镜来做到这一点,因为滤镜一旦倾斜就失去了功效。

许多星云滤镜已经可以买到。它们对于不同的天体、不同的环境,使用不同的对策。

CCD照相机

对于那些既可以承受它的价格又可以为之花时间的人来说,最有希望的新技术莫过于CCD照相机了。CCD照相机已经把业余天文学拓展到了前所未有的高度,而且它们的价格每年都在下降。CCD有两大优势。其一,比起肉眼和底片,CCD对光更加敏感上数倍。其二,它可以将望远镜接受的星像直接数字化存入计算机,在那儿图像可以得到改进、分析、测量和处理。

最重要的处理是可以从图像中去除光污染的影响,就象是变魔术,几乎不会造成数据的丢失。一台8英寸的望远镜在城市的灯光或月光中可以拍摄到15等甚至16等的恒星。这比用同样的望远镜在山区黑暗的情况下肉眼所能见的极限还要暗数倍。

CCD的缺点是它的视场非常小,很难定位和调焦。而且CCD经常变化无常,望远镜的支架必需足够坚固,并且对于长时间曝光要易于操控。当然,你是看着计算机屏幕,而不是星空。CCD天文学是望远镜和计算机的工作,而不再需要凝视星空。

CCD的最大优点是:记录的数据可以进行科学处理。在19世纪,在使用技术方面业余天文学家和专业天文学家几乎是平起平坐。之后,天文爱好者就被渐渐的甩在了后面——而现在CCD正在收复这些失地。业余天文学家正在大批量的发现小行星,从事专业级的变星研究,探测19等的γ射线爆的光学对应体,拍摄恒星和星系的光谱,拍摄越来越精细的行星照片,等等。

然而,没有机器可以取代简单而令人愉快的肉眼观星活动,因为这是自然生活的一部分。

逃避还是面对

“光污染是天空中的光亮。它不应与直接射入观测者眼睛的光相混淆。”

当地的灯光使观测条件恶化,但是却很容易对付。许多观测者都有着合作的邻居,他们会应你的要求关掉户外的灯光。另一个打破僵局的方法是让邻居也来分享观星所带来的乐趣。

如果你无法在树或墙的影子下观测,你可以用防水布搭建一个观测场。马克斯·韦斯伯(Max Wyssbrod)住在瑞士,他称其为“欧洲最亮的国家”。他的“布制”天文台含有4根10英尺场的铝柱,它们插入水泥中,大约占地10平方英尺。西面的墙是用黑布做的,绳索用于增加整个建筑的稳定性。整个天文台有一台8英寸的施密特—卡萨格林望远镜,只需15分钟就可搭建完毕。

另一种对策是,仅保护你的眼睛,以及望远镜的前后两端。一件老式的照相用黑色工作服,或者是一顶帽子,就可以取得很好的效果。任何在明亮灯光区的望远镜都需要一个较长的镜罩,以防止杂光进入镜筒。目镜也应该有橡皮眼罩。

“我用一块黑色的头巾,和用扑克牌做的眼罩,”田纳西的查尔斯·汉(Charles Haun)写道,“它们很管用。”

躲在黑布后面或是带着眼罩来感受宇宙的辉煌可能不大体面。但是,这样的装束可以使业余天文学家更有信心的面对未来。
 

 

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