【咫尺天涯道盡一切】天文學家終於找到全世界最美的夜空!我卻去不了,像極了愛情

《Nature》雜誌發表了一項最新研究,在精算了地球地形、天候狀態、城市光害後,天文學家公佈了最佳觀星地點,答案是:南極。

全世界最清晰的夜空視野,首選南極內陸

在觀測星空時,首先要避開光害,這點連業餘觀測家都能明白,但除此之外,「大氣亂流」(Atmospheric turbulence,又稱大氣紊流)也是重要的評估項目之一。

大氣亂流中的「亂流」,跟大家平時在搭飛機時,遇到的飛機「亂流」相似,是大氣中小範圍內的不穩定氣流。在科學上,還分成「有形」跟「無形」的亂流。

有形亂流包含因空氣受熱不均衡而形成的對流、另一個則是地形關係影響的空氣受熱程度不同而導致的對流。無形亂流,則包含中緯度以上的噴射氣流,以及飛機可能在高空時遇到的「晴空亂流」。在航空學中,大氣的亂流是飛航安全的觀測重點之一。

回到主題,大氣亂流同樣也會影響專業觀星測量。要得到清楚(光學/紅外線)影像的方法之一,就是找到一個能夠排除受到亂流影響的地方。而科學家的答案是:南極高原。

南極大陸地表最高,夜空最美/清楚

排除光害、排除亂流是天文學家選擇觀星點的重要依據。目前地球上已經有幾個觀星點,像是夏威夷或智利的望遠鏡,就是符合低光害或高緯度的要求。

這次研究則指出,南極高原的特徵是地表平均高度夠高,加上冰層,平均高度大約 4270 公尺;加上上方的「大氣邊界層」(free atmosphere)又強又薄,在那之中的大氣亂流相對較弱。兩者加起來,就讓南極高原脫穎而出,成為全球最佳的觀星點之一。

天文學家用觀測地「視相」(seeing number)來表示夜空觀測的品質,以「角秒」(arcseconds)為單位進行測量。我們用觀測星體的數值來表示視野品質,若角秒的數值越小,則亂流的數字越小,代表可觀測的視野更好。

夏威夷的視相為 0.6 角秒,智利是 0.8 角秒,而南極高原的視相為 0.23 到 0.36 角秒,大大領先其他觀測點。

【科普小教室】角秒是什麼?用在哪?

國家教育研究院名詞解釋:角秒又稱弧秒,為一度量角度之單位。測量星體角度時,為了跟平常用以測量時間的「秒」做區隔,而設定了「角秒」,指的是角度、而不是時間。以數學式來表示:1 度= 60 角分= 3600 角秒

地球與其他行星相距太遠,無法以肉眼觀測距離變化,於是天文學家設定了另一個單位「秒差距」。從太陽到一個有一角秒(1/3600 度)視角差的天文物件的距離,就是一個秒差距。

南極的「視相」數值是目前全世界最高

在南極的穹頂 C(Dome C,此為暫譯),科學家發現觀測值大概落在 0.31 與 0.13 角秒之間。這已經是超乎預期的表現了,但好還有更好,科學家另外挑了一處進行測量,發現在南極內陸 1,200 公里處,跟 C 點同樣高度的穹頂 A(Dome A),有更驚人的觀測結果。

另一篇論文中,來自中國、加拿大、澳洲的國際團隊發現,穹頂 A 的視相高達 0.26 至 0.36 角秒,這是前所未有最好的數值。

圖片截自《Nature》論文 資料表網頁面

高海拔、低溫,是優點也是缺點

天文學家高興、科學家也高興,但南極畢竟是一個不符合「人類活動」的環境。

寒冷在觀測上是一大優勢,但在南極高原上建立天文台,卻是一個巨大工程,物資、人員,結構上也必須要能抵抗寒冷。

科學家總算找到地球上研究天文的最佳地點了,但他們真的能實現這個目標嗎?讓我們期待!

參考資料

GizmodoNaturePhys.Org

(本文提供合作夥伴轉載。首圖來源:Wikipedia

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