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曹大貓咪
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« 回覆文章 #1350 於: 2026-10-26 11:08:34 » |
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居住在充滿光害的都市中,我們所要了解的天文觀測所面臨的困境
我相信絕大份的天文同好鄉親們都是居住在生活方便的大都市環境. 那我們所喜歡的天文觀測或是單純想在都市夜空中欣賞星空,會面臨到什麼困境?
以天文同好而言, 我們首先要了解什麼是光害？ 為什麼天文觀測中看不到恆星這類首要破題的問題! 所以我先問：「什麼是光害？」以及「為什麼星星會變得看不見？」
我也先回答,這個題目的關鍵在於光害並非星星的亮度太暗了!而是夜空太亮了!
了解城市太亮以致我看不見星星的喜歡天文的同好其實大多很了解，也能理解光線中那些色光亮度在干擾星空,所以所謂暗空的概念在逐漸推廣。
嗯! 了解星星很難看到是因為天空背景變得更亮。
那原因是甚麼?
在都市有太多的人造光. 這些人造光大量地照射到天空中! 當這些大量的人造光撞擊高空空氣的塵埃和水分子等粒子時會產生大量的散射，使整個夜空變得不清澈!
天文上稱這種現象稱為都市的天空光(Skyglow), 所以我們了解這些向上散射(漫射)的天空光，天空光越多越亮，導致被在夜空中的星星(亮度不變)和夜空背景變亮下,導致我們要觀星的困難。
如同我們白天或黃昏時刻觀測星星的道理是一樣的(白天天空中星星，主要是太陽光讓天空變得如此明亮，以至於我們看不見星星)。
那都市天空光所造成的"光害"就像是這種現象的縮小版;天空背景越亮，星星越暗，逐漸消失在背景中，變得昏暗。這也是說明了為什麼即使在城市中也能看到非常明亮的恆星和行星，而暗淡的恆星和銀河系則看不見。
另外我們還要了解,居住在台北市等這些有熱島效應的夜晚高溫.也會發出發出一種短波長的藍光，這種藍光也容易在大氣中散射，進一步強化都市天空光! 導致觀星的劣化!
根據日本的調查,我們主要城市的城市燈光會影響距離超過100公里內所進行中的天文觀測。
這種影響在全球範圍內相當顯著;同一資料引用海外研究，指出全球超過80%的人生活在被人工光污染的夜空下。這份資料引申出全球超過三分之一的人口（北美約80%）生活在銀河系看不到的環境中，而在日本，約有70%的人口生活在銀河系看不到的環境中。
所以要了解本身居住的都市環境中,到底夜空的天空光到底多嚴重?要進行簡單的測量.這種測量天空的亮度會隨方向和高度變化，也會隨一天中的時間和天氣而改變。
簡單的光度測量是用一種SQM（測量夜空亮度的儀器)對著夜空所要測量的仰角做某定點測量.SQM 是測量夜空亮度, 單位是 mag/arcsec 以恆星的星等和角秒(arcsecond) 平方單位上的亮度值表示。
就像測量恆星星等一樣，所測到的數值越高，天空越暗=星星較容易看見。
夜空亮度 單位(mag/arcsec） 近似看見星星的狀況:
21及以上 = 你可以觀察銀河系複雜的結構，觀察星團和其他現象
20以上~少於21= 山脈與海洋的黑暗，以及銀河系的景象經常被看到
19以上~20以下= 郊區的黑暗，銀河系開始映入眼簾。
18以上~19以下= 你可以清楚看到住宅區的明亮和星座的形狀。
18以上~18以下= 城市的明亮與星座的形狀開始浮現。
17以下= 都市區域的亮度，幾乎看不到星星!
(資料來源：日本環境省，《2021財政年度冬季觀星調查結果》）
最後我們在都市進行天文觀測,如雙星或變星等天體時，是否有必要使用像星雲濾鏡這類光害濾鏡？
老實說,我在觀星觀測或是大部分的天文觀測,通常不會用它們!
使用星雲濾鏡或光害濾鏡絕大部分不需要用於觀測雙星或變星。因為這些濾鏡主要設計用來阻絕某些光害色光,讓特定波長的星雲色光通過，最大用途是讓肉眼看到加強的星雲或是恆星的影像, 並不適合直接觀測恆星。相信在都市地區，天文目視觀測者會觀測到甚至星光會改變,同時也可能被削弱變暗! 所以對於光度或顏色的觀測並不適用!
美國AAVSO的觀測手冊中也提到,在變星觀測中，即使在光害嚴重的都市區域，最好聚焦較於明亮變星為主。 觀測雙星也是如此;比使用濾鏡工具更重要的是觀測注意重點:恆星的亮度、仰角高度、儀器口徑和大氣擾動穩定性。這對於近距離的雙星，如何穩定大氣擾動影像的晃動比天空的黑暗更會影響觀測精度品質。
甚至在變星觀測中,光害濾鏡等工具是要完全避免使用!因為在觀測變星時, 濾鏡光損問題太過複雜! 所以我們觀測變星和這些效果濾鏡視絕緣體。
最後重點: 觀測變星要抵抗光害的措施:
1.選擇明亮的變星目標. 特別是10等以下的變星為主要目標.
2.避開光害,盡量選擇較高海拔地點做變星觀測.
3.避開路燈,不直接看路燈等明亮的發光物!
4.若無法避免,用頭罩和光盾防止雜射光干擾!
5.若無法避免,可以使用較高點的適當放大倍率做 近迫目視觀測.
結論:
如果你想觀測星雲手繪觀測,或是拍攝並特別針對星雲，使用光害減量濾鏡是有效的。然而，對於雙星或變星的目視觀測等以恆星目標為中心的目視觀測，請不要用這星光害等加強效果的濾鏡!
*.變星或雙星目視觀測和目鏡放大倍率的關係:
初學者初次觀測雙星或變星的天文望遠鏡,則可在約80mm口徑入門*.放大倍率主要介於30倍到150倍之間，若以近距離雙星中,一般我們觀測使用放大200倍是很平常的事. 等到要進階時,請選用15公分口徑或以上的反射牛頓鏡. 進階門檻較為簡單!
*.現在市面上的5 吋很多且評價不錯。但我個人覺得一台品質不錯的4吋望遠鏡對於目視觀測者來說是非常不錯的選擇。目視觀測者可以選擇 焦比 F7或F8左右的Apochromat或ED，因為它們提供高倍率視野和廣大豐富視野，兩者兼得。（選擇雙片APO組比3或4片組合的APO更實用! 且溫度適性的冷卻得更快），所以如果你是視覺觀察者,恭喜價格也非常平價。
*.我以前常常以FC-100作為看雙星的大氣擾動標準.因為4吋望遠鏡上的Airy圓盤直徑約為2.6角秒，更大口徑的8吋望遠鏡則約為1.3角秒。
至於雙星的分離度(解析能力)是取決於你望遠鏡的口徑、放大倍率、大氣擾動(夜空觀看條件)和你的。艾里光盤(Airy disk)所產生的環形繞射恆星的繞射環在3-4吋口徑的小型望遠鏡容易看見（因為艾里光盤會較大）。但無論如何，你都需要較高的放大倍率才能看到圓盤，而且如果你想看到恆星圓周的繞射環，也需要有良好的視力! 這也可以了解大氣狀態,對於觀測雙星或變星的事前瞭解大氣擾動是很重要的!
*.如果你的光學系統和視力都很好，視野中心的星星應該看起來像點光點，直到放大倍率足夠高才能顯現艾里光盤。但是若是放大倍率太大，Airy 圓盤也會變暗!
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