地球上观测夜空的最佳地点

远离人类世界炫目的灯光,一览无余的夜空会让你感觉仿佛置身于永恒之海的岸边。地球上有一个地方,这里的夜空比其他地方的更加深邃辽阔。

在南极洲一个主要研究站的研究人员对星星的清晰度进行了测量,发现它超出了目前天文观测的最优值。这一结果或许并不意外,但对我们大多数人来说,就有点小失望了。

冰穹A(Dome A)是南极洲极地高原上最高的冰穹。海拔高度超过4000米,坐落在这块最寒冷大陆的中央,距离海洋1200公里,注定天寒地冻。

这里的气温最低能够达到零下90度。

如果这都没能把你吓退,那么这些收获或许对得起你的艰辛付出。

这处冰封的穹顶提供了一处绝无仅有的天文观测角度,完全没有光污染,也没有卫星的干扰,甚至还没有时不时飘过的云层。

“冰穹A的天文望远镜能够轻松碾压在世界其他天文台里的相似望远镜,”英属哥伦比亚大学(UBC)的天文学家Paul Hickson说道。

“海拔高、气温低、夜晚持续时间久,再加上非常稳定的大气,使得冰穹A对光学天文学和红外天文学非常有吸引力。这里的望远镜有更清晰的图像,也能够捕捉到更模糊的物体。”

如果你真的想要在时空中看的更远,那就要逃离大气中最近的边界层。尘埃和水汽会阻挡这层薄薄的气层——地面上的暖气流也会使它闪烁,这也是为什么星星会向我们眨眼睛的原因了。

有一种量化这种讨人厌的闪烁的数值叫做视宁度(astronomical seeing),它用来描述一个光源的表观直径,单位是角秒。

这个数值表示着区分一个光点是一个光源或是多个光源的区别,所以湍流越少,视野越清晰,观测物就越小(因此角秒值也就越小)。

目前,天文学家能够使用到的最优秀的地上望远镜都是建在边界层较为稀薄的高地。

智利的阿塔卡玛沙漠目前被认为是望远镜的最佳地点之一,这里有着用于射电观测的阿塔卡玛大型毫米波天线阵(Atacama Large Millimeter Array),还有即将完工的可以胜过“哈勃”的超级巨兽“巨型麦哲伦望远镜”(Giant Magellan Telescope)

在地球的这个角落,气象条件可以使视宁度的正常值低至0.66角秒。在一些晴朗的夜晚,几个小时中的视宁度甚至可以再降低大约一半。

Hickson和同事在冰穹A的中国昆仑站测量了视宁度。

南极洲另外一处寒冷的内陆——冰穹C的视宁度测定值在0.26—0.36角秒。但是冰穹A的视宁度还没有人进行过系统的测量。

Hickson团队将测量设备安装在距离地面8米的空中,测量得到的视宁度只有0.13角秒。而这个数字反映出这的边界层只有14米厚。

“在10年的间接证据和理论推断之后,我们终于有了直接的观测证据,证明了冰穹A的观测条件有多么卓越,”新南威尔士大学的天文学家Michael Ashley指出。

在你打包羽绒服和望远镜准备出发之前,首先要清楚冰穹A的条件不仅仅会冻伤你,你的装备也得是最顶尖的。

UBC天文学家Bin Ma说:“我们的南极无人站里有一台天文望远镜,7个月里一直在进行全自动的观测工作,期间的气温会跌到零下75度。就其本身来说,这是一项技术突破。”

即便拥有可以从温暖地区远程遥控的先进技术,该团队还是要解决冰冻的困扰。克服了极端气温的阻碍,最远观测距离增加了12%。

虽然大多数阅读这篇文章的读者一辈子都没机会体验冰穹A的晴空观测条件,但我们所有人都会受益于全球未来在这里建造的大型天文观测项目。

原文:https://www.sciencealert.com/this-one-remote-spot-stands-out-as-the-best-place-on-earth-to-star-gaze

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