□作者: Alan M. MacRobert
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城市觀星指南
著︰Alan M. MacRobert 譯︰Shea
對于業余天文學家來說，現在是最佳的年代，同時也是最糟的。從來沒有過如此大而精良的望遠鏡，同時各式各樣的附件你也可以隨處買到。從來沒有過如此多的天文信息，你只要輕點鼠標就可以一覽無疑。但是，也從來沒有過如此多的人生活在如此糟糕的星空之下。許多《天空和望遠鏡》的讀者可以在計算機屏幕上跟蹤公元前3000年冥王星的運動軌跡，但卻無法在戶外的光污染中找到北極星。
隨著裝備的改善以及黑暗天空的消失，這一矛盾黑變得越來越尖銳。也許，業余天文學的未來即是全世界未來的縮影——高度發達的技術和受到污染的環境。
這兩者哪個會跑得更快，並最終佔據主要地位，每個人都在猜測。然而，有一點是明確的。環境是大家的——但是設備的所有權是個人的。星空是屬于每個人的，但是欣賞星空的權利正在逐漸私有化。許多曾經很普遍的天文現象現在已需要昂貴的設備、大量的金錢和時間，到遠離城市的郊外才能一睹她的芳容。
然而，無論未來會變成什麼樣子，一些觀星者不會讓任何東西阻止他們。他們是這樣一群人︰他們在城市里架起望遠鏡，觀測時用毯子蓋住自己的頭，以此來遮擋附近的燈光；他們花費一年的時間來檢測由公寓的窗戶得到的模糊星像，並且由此繪制出變星的光變曲線；他們通過記錄恆星被摩天大樓掩食的時刻，來確定地軸歲差的比率。
“普通”的觀測者，他們擁有令人滿意的壯麗星空，傾向于把這些天文愛好者視為業余天文學界的怪物。可是他們錯了。隨著世界人口越來越稠密、城市化以及越來越多的照明設備，這些城市觀星者正是探索我們未來之路的先鋒。
有窗戶的房間……
數年前，在我搬入康尼迪克州的新港（New Haven, Connecticut）鬧市區之後，我出乎意料地發現了城市觀星的可行性。我曾認為天文觀測會從我生命中消失。但是，有一晚僅僅是為了好玩，我用7×50的雙筒望遠鏡，從我公寓閣樓的天窗向外望去。令人驚訝地是，我竟然能辨認出一些恆星。
在這種情況下還能觀測到一些東西，實在讓人感到驚訝，為此我做了一些試驗。使用《天空和望遠鏡》提供的芻 增二（鯨魚ο）的星圖，我發現我雙筒鏡的極限星等可暗至8.6等。我曾經觀測到在最低亮度附近的芻 增二。
星像會由于天窗的塑料護板而扭曲，這是事實，但它們確實在那兒。當然，大多數的恆星在此極限星等之上！在接下去的幾個月里，我更加仔細的用雙筒鏡觀測星空。我挑選一小塊天區，觀察研究其中的每一個天體——恆星的距離、光譜類型，以及一些有趣的天體——並且繪制一張小星圖。我在天窗旁放了一塊手寫板，並且把那里布置得很舒適。它是我的小天地。在那兒，我跟蹤麒麟座T 每個月的脈動，金牛座Y 不可預言的亮度變化，以及小行星的緩慢移動。在平時，我觀測一些雙筒鏡力所能及的雙星，同時我會花很長時間來繪制在獵戶座腰刀區所能見到的一切東西，而且我還能辨識出月球上的輻射紋。
意料之外的回報開始出現。你觀測條件的限制會使你得到磨練；當然也不要毫無目的地觀測，我每次都查閱星圖和星表，預先制定出一個計劃。這是你得到回報的關鍵。當我將雙筒鏡壓在天窗的護板上時，天窗的內壁為雙筒鏡提供了一個堅硬的擋板。美麗而穩定的星像補償了塑料造成的光學畸變以及外面籠罩的一層灰色薄霧所帶來的干擾。當幾英寸之外還是寒風凜冽時，而我卻穿著襯衫在觀察獵戶座，這真是一種奇妙的經歷。
教訓是明顯的。前期準備、穩定的星像以及舒適的觀測環境將有助于在惡劣的環境中進行天文觀測。
如果這些都能做到，望遠鏡就可以提供更多的機會。月亮和行星會展現出更多的細節，就像在鄉村能見到的一樣。事實上，城市中充滿著熱源，它們會引發大氣湍流，使觀測條件變差。但是，城市中的薄霧可以提供一個穩定的大氣條件。
南卡羅萊納州查爾斯頓（Charleston, South Carolina）的吉姆•菲利普斯（Jim Phillips）是許多城市觀星者中的一員。菲利普斯把他的觀測時間都獻給了月亮和行星。“坦率地講，”他寫道，“由于住在市中心地區，我對有多少可觀測的夜晚表示懷疑。”在他的車庫天文台中，他使用一台定做的8英寸f1/3的折射望遠鏡。“我很久以前就意識到，我可能會永遠住在城里或是城市周圍，而且在一番思考之後，我決定不要一台便攜式望遠鏡，盡管我可以把它帶到郊外，我寧可要一個在有光污染的地區的天文台。對我來說，在天文台使用星圖、書籍和星表所帶來的便利，以及在幾分鐘之內就可以開始觀測的便捷性，遠超出了光污染和建築物的阻擋所帶來的弊端。”
“我可以分解出靠近望遠鏡理論極限的雙星。同時，木星的細節總是讓人著迷，就像月亮表面的細節。”菲利普斯最終接手了月亮和行星觀測者協會的月丘觀測計劃。
其實，並不需要用這麼大的望遠鏡來解決觀測上的問題。密歇根州的羅伯特•班什（Robert W. Bethune）使用3.5英寸的望遠鏡近兩年，在韓國漢城從事觀測。漢城像世界上許多大城市一樣充滿著煙霧和光污染。“我的住處被街燈照的通亮，”但是，他寫道，“月亮總是最有趣的天體。今年夏天提供了一個研究木星、土星系統的絕佳機會。通過練習和實踐，在光污染中仍有許多變星、雙星，甚至行星狀星雲可以觀測。我最大的成功是記錄到昴星團中一顆8等星被掩食。”
班什提供了一些秘訣，“每個人對燈光都有自己的看法。我對付那些討厭的燈光的辦法是在觀測時把路燈的燈泡擰開，當然在觀測完之後要把它們裝回去。”
“晚睡早起是有幫助的。就算是最大的城市，午夜之後任何東西也都會松弛下來。周詳的計劃也很有好處。在星表或星圖中找出在你所能見到的天區將會發生的天象，會提高你的技藝。最重要的是接受環境對你的限制，在仔細的試驗和研究之後，了解並想法減弱它們對你的影響。”
對于任何在業余天文學界野心勃勃地的人來說，將望遠鏡探出窗外觀測是一大忌。室內外的溫度差會摧毀穩定的星像。這在有些時候完全正確——但正如邁克爾•布斯恰特（Michael Boschat）所發現的，它不總是正確。“對于行星觀測，我把我的3英寸望遠鏡探出窗外，大部分時候的星像都很穩定，我即使使用200倍的目鏡也沒有關系。去年夏天，我用這一方法觀測火星，甚至當火星在低空時我也能看到其表面上的斑紋。”
請注意，天上總是有太陽的。新澤西的索•斯丁堡（Sol Steinberg）已經退休，住在一套帶院子的公寓里。“我的窗戶朝向東面，同時我的院子又被8幢房子環繞。”使用一台3英寸的折射望遠鏡，他拍攝月亮，跟蹤木星的衛星和金星的盈虧。“太陽是我每天早晨固定的目標，”他寫道，“55mm的目鏡可以投影一個明亮的像到我臥室的天花板上，但是這無法和使用濾鏡直接觀測劃等號。”他開始跟蹤太陽黑子。“昨天出現了一新的黑子群，而且今晨有兩個黑子達到了2弧分——這是一副令人激動的景象。”
……深空天體
星雲和星系，有著較低的表面亮度，因此受光污染影響最嚴重。因此，許多城市觀星者在真正嘗試之前就放棄了它們。紐約的杰妮•沃斯諾普（Jenny Worsnopp）是那些拒絕認輸的人之一。“曼哈頓對業余天文學家來說是最糟糕的居住地。”她寫道，“我最鐘愛深空天體，該怎麼辦呢？”答案是走出去，用心去尋找。
在她公寓的房頂上，沃斯諾普有一片開闊的天空，但卻被照的通亮，就象是帝國大廈。但是，沃斯諾普用她的6英寸望遠鏡觀測到110個梅西耶天體中的46個。“疏散星團和明亮的球狀星團甚至在午夜前就能被觀測到，”她說。在午夜之後，許多建築物會關掉裝飾燈，“在這之後，天空就是我們的了。”
“最近我得到一個驚喜。我晚上12:30來到屋頂，觀測到了M104、M66和M81，讓人驚訝的是還有M97，”一個大而暗的行星狀星雲，在任何環境下都是很難看到的。“我使用一塊OⅢ星雲濾鏡和視場移動法找到了它。”
這些技藝需要實踐和技巧。“城市觀星，”沃斯諾普說道，“對于那些醒目的天體是一種很好的訓練 ；城市觀星者無法通過尋星鏡找到梅西耶天體，並且將它們調至視場的中央；我們不得不找到它們的精確位置，因此我們都必須十分熟悉星圖。我敢說，如果我能在這兒看到它，那你無論在什麼地方都能看到它。”
沃斯諾普的紀錄被倫敦的大衛•弗萊德曼（David H. Frydman）打破。“我已經在城市里觀測天體30年了，”他寫道，“使用一台5英寸的折射鏡，我已觀測了我所知的500個深空天體中的350個，其中大多數都不只一次。”他提供了許多建議︰
“找一扇半徑25°的窗戶，在天頂方向即使有光污染也能看到暗弱的天體，任何嘗試都不應該中途放棄。”
“盡量排除當地光污染對你的干擾。觀測最好在晚上11點之後進行，選擇受保護最好的地方，而且，如果必要，可以在你頭上或望遠鏡上照上一個開口的盒子。”
“雨後或是刮大風時是最佳機會。在大風中我看到了帷幕星雲（NGC 6992），夜梟星雲（M97）包括其中的‘黑眼’，以及M33中更多的細節。通常前面兩個在5英寸折射望遠鏡中是看不見的。”
弗萊德曼強調，非常詳細的星圖是必需的。“如果你知道一個天體的確切位置，那你可以多看1個甚至2個星等。等一會兒，它們會慢慢的從視場中浮現出來。”
一個深空天體是否在光污染中可見，取決于它的表面亮度而不是它的總亮度。因此，當你搜索星表尋找目標時，應該選那些亮而小的目標。
許多小的行星狀星雲有較高的表面亮度。在1986年夏天出版的《深空天體雜志》上阿里斯特•林（Alister Ling）公布了一張60個的“城市中可見的行星狀星雲”表。其中許多看上去呈恆星狀，而且必須用高倍目鏡才能解析出來——沒有詳細的星圖更本無法識別出它們。林提供了一些秘訣來區別它們。其中一個使糟糕的觀測環境有了用武之地︰行星狀星雲比起恆星來很少閃爍，同樣的，行星也很少閃爍（它們都有一個可見的視面）。另一個訣竅是，它們不像恆星那樣呈現出藍色或綠色。
在林的星表中，最佳的“城市行星狀星雲”是大于15弧分、亮于10等的，鮮為人知的︰位于波江座的NGC 1535，長蛇座的NGC 3242和天鵝座的NGC 6826。顯然，這是一片廣闊的領域等待探索。
另一篇最近出版的有關高表面亮度行星狀星雲的文章是唐納德•弗格森（Donald R. Ferguson）在1995年4月份出版的《天空和望遠鏡》上發表的那篇文章。弗格森列出了一張含有18個行星狀星雲的星表，這些都是他通過3.5英寸望遠鏡在休斯敦市中心所能看到的行星狀星雲。
星雲濾鏡
當70年代末星雲濾鏡被開發出來時，城市和郊區的觀星者又有了通向深空天體的利器。星雲濾鏡的工作原理很簡單。發射星雲發出的光在一個很窄的波段上，與鈉或汞蒸汽的路燈發出的光既然不同。通過一個多層干涉濾鏡，可見光譜可以被分割得足夠細，分離出這些特定的光。結果是暗得多的天空，不同程度變暗的恆星和星系，和僅僅變暗一點點的行星狀星雲和發射星雲。在大多數情況下，這一加強的對比度可以彌補星雲相對小的亮度損失，並且使之顯得更清晰。
這些濾鏡不會把鄉間的星空帶回城市，但它們確實有幫助。有一種用于探測星雲，尤其是小型行星狀星雲的技術，被稱之為濾鏡“閃爍”。當濾鏡快速地移出視場，你會發現星雲會相對周圍的恆星閃爍。同樣地，你也可以通過來回地傾斜濾鏡來做到這一點，因為濾鏡一旦傾斜就失去了功效。
許多星雲濾鏡已經可以買到。它們對于不同的天體、不同的環境，使用不同的對策。
CCD照相機
對于那些既可以承受它的價格又可以為之花時間的人來說，最有希望的新技術莫過于CCD照相機了。CCD照相機已經把業余天文學拓展到了前所未有的高度，而且它們的價格每年都在下降。CCD有兩大優勢。其一，比起肉眼和底片，CCD對光更加敏感上數倍。其二，它可以將望遠鏡接受的星像直接數字化存入計算機，在那兒圖像可以得到改進、分析、測量和處理。
最重要的處理是可以從圖像中去除光污染的影響，就象是變魔術，幾乎不會造成數據的丟失。一台8英寸的望遠鏡在城市的燈光或月光中可以拍攝到15等甚至16等的恆星。這比用同樣的望遠鏡在山區黑暗的情況下肉眼所能見的極限還要暗數倍。
CCD的缺點是它的視場非常小，很難定位和調焦。而且CCD經常變化無常，望遠鏡的支架必需足夠堅固，並且對于長時間曝光要易于操控。當然，你是看著計算機屏幕，而不是星空。CCD天文學是望遠鏡和計算機的工作，而不再需要凝視星空。
CCD的最大優點是︰記錄的數據可以進行科學處理。在19世紀，在使用技術方面業余天文學家和專業天文學家幾乎是平起平坐。之後，天文愛好者就被漸漸的甩在了後面——而現在CCD正在收復這些失地。業余天文學家正在大批量的發現小行星，從事專業級的變星研究，探測19等的γ射線爆的光學對應體，拍攝恆星和星系的光譜，拍攝越來越精細的行星照片，等等。
然而，沒有機器可以取代簡單而令人愉快的肉眼觀星活動，因為這是自然生活的一部分。
逃避還是面對
“光污染是天空中的光亮。它不應與直接射入觀測者眼楮的光相混淆。”
當地的燈光使觀測條件惡化，但是卻很容易對付。許多觀測者都有著合作的鄰居，他們會應你的要求關掉戶外的燈光。另一個打破僵局的方法是讓鄰居也來分享觀星所帶來的樂趣。
如果你無法在樹或牆的影子下觀測，你可以用防水布搭建一個觀測場。馬克斯•韋斯伯（Max Wyssbrod）住在瑞士，他稱其為“歐洲最亮的國家”。他的“布制”天文台含有4根10英尺場的鋁柱，它們插入水泥中，大約佔地10平方英尺。西面的牆是用黑布做的，繩索用于增加整個建築的穩定性。整個天文台有一台8英寸的施密特—卡薩格林望遠鏡，只需15分鐘就可搭建完畢。
另一種對策是，僅保護你的眼楮，以及望遠鏡的前後兩端。一件老式的照相用黑色工作服，或者是一頂帽子，就可以取得很好的效果。任何在明亮燈光區的望遠鏡都需要一個較長的鏡罩，以防止雜光進入鏡筒。目鏡也應該有橡皮眼罩。
“我用一塊黑色的頭巾，和用撲克牌做的眼罩，”田納西的查爾斯•漢（Charles Haun）寫道，“它們很管用。”
躲在黑布後面或是帶著眼罩來感受宇宙的輝煌可能不大體面。但是，這樣的裝束可以使業余天文學家更有信心的面對未來。
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文章作者:Alan M. MacRobert
責任編輯:skylook
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