夜观星空:大众天文学观测指南(第4版)
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夜晚的自然主义者

十九世纪的美国诗人和散文家拉尔夫·沃尔多·爱默生(Ralph Waldo Emerson)曾写道:“街上的人连天上的星星都不知道。”当然,不管是在当时还是现在,这话都没错。

好吧,是基本没错。近些年,越来越多的人开始想要了解星空。当下,天文学书籍、软件和望远镜的选择范围及整体质量都远远好于以往。专注于天文学科学研究及业余爱好的网站和Facebook群组能够吸引大量的点击量和关注者。一些天文学家成为受欢迎的“传媒明星”,在礼堂里举办一场场大受欢迎的讲座,每次都座无虚席。印刷广告和电视广告中频频出现全家人一起观赏夜空的场景。这样的潮流绝没有第二种解读:天文学已经成为一种主流的休闲娱乐活动。

而人们对天文学兴趣的增长与环境意识的提升是同步发生的,这并非巧合。我们开始意识到自己生活在一个资源有限的星球上,而且接触原始自然的机会变得越来越少,这一认知促使各类拥抱大自然的活动激增:观鸟、郊游、徒步、露营、自然摄影和自然景观游览等。娱乐性天文学也属于这一类。业余天文学家是“夜晚的自然主义者”,被只有在黑暗天空下才能看到的浩瀚宇宙的神秘感所吸引。

不幸的是,城市和村镇中人造灯光的使用范围正在不断变大,世界各处LED灯的使用越来越普遍,天文学爱好者梦寐以求的黑暗天空在光污染的攻势下节节败退。我们居住的很多地方,明亮的银河横跨星光熠熠的夜空的景象已经永不复存。然而即便如此,业余天文学家这个群体仍旧以前所未有的速度活跃起来。为什么?也许这是那个广为人知的人类行为倾向模式的又一例证:我们总是对身边抬眼就能看到的名胜古迹漠不关心,但是不远万里去到某处游玩时,却想要把那里游览个遍。现在,很多人都把星空视为某种陌生而迷人的存在,而不像祖辈们年轻的时候那样,不过是抬头就能看到的平凡景色。

这无疑是答案的一部分,不过还要考虑到业余天文学这个领域有了多少改变。在20世纪60年代,业余天文学家的典型形象通常是一名男性,且是独自一人开展这个爱好。他会对物理、数学和光学表现出强烈的兴趣。他会花费好几个周末的时间,遵照《科学美国人》出版社的天文望远镜制作步骤,研磨他自埃德蒙科学公司(Edmund Scientific)购买的口径150毫米的反射式天文望远镜的镜面。这架约1.2米长的天文望远镜架设在一座由管道组件组装成的赤道仪支架上,这种支架又被亲切地称为“水管工的噩梦”。在某些情况下,有必要在夜幕的掩盖下拖出这架望远镜,以避开邻居们的嘲笑。

在20世纪60年代,实用性的参考资料几乎没有。仅有的一些资料中,大部分来自英国,且几乎都是由已故的帕特里克·摩尔(Patrick Moore)爵士所编写。那时的指南强调的往往是业余爱好者可以通过哪些有用的“工作”来为科学事业添砖加瓦。

今天的业余天文学家

幸好,那些都已经成为历史了!当今的天文爱好者囊括了不同性别、职业和教育水平的人,能够代表一个完整的社会。业余天文学也已经发展成一种成熟且正当的休闲方式,而不仅仅是只属于男性科学怪人和书呆子们的古怪消遣。事实上,业余天文学在大众眼中已成为一种颇具声望的休闲娱乐活动。

业余天文学也变得极其多元化,不仅是指参与者的身份,还有他们所做的事情。如今,没有哪个单独的个体能完全掌握这一领域,它的体系太过庞大,有太多的活动和选择。

然而,总体而言,我们认为业余天文学家可以分为四个主要群体:理论天文学家、技术狂人、摄影师(或成像师)和观测者。

理论天文学家指的是那些主要通过书籍、杂志、讲座和互联网或者帮助组织俱乐部活动来间接追求这一爱好的人。他们通常是自学成才的专家,主要研究诸如宇宙学或天文学史这类无须进行天文观测的学科。

观星活动的前世今生

下方左图:那些对自己20世纪60年代的青葱岁月还有印象的老前辈表示,现在的小孩只对电子游戏感兴趣了。其实在60年代也有分散人们注意力的事物,不过不是游戏机而是电视机。这则经典的电视广告中提到:“约翰尼放弃了610毫米屏幕上稍纵即逝的刺激,换取了夜空永恒的兴奋和庄严。”看,一点都没变!
下方右图:与60年代那些孤独的观星者不同,如今的观星活动常常是以家庭或者群体为单位进行的。像图上这样的观星聚会会有各个年龄层的情侣或家庭成员参加,他们会一起享受晴朗的天空,欣赏恒星和行星在暮色中渐次出现。智能手机上的APP能够帮助观星者们识别头顶的星体。

过去和现在的技术

上图:星系动物园项目使任何人都能足不出户便有所发现,在多云的夜晚,这真的是一件再好不过的事了。
上方右图:这是一架在20世纪60年代非常经典的天文望远镜——自制的150毫米反射式望远镜,安装在由管道组件和回收的汽车零件组装成的支架上。

技术狂人曾经主要指天文望远镜的制造者和工匠,但现在已经逐渐成为擅长编程和使用计算机进行成像和远程望远镜操作的人的代名词。就像过去的望远镜制造商一样,他们的满足感通常来自让仪器或程序运作起来,而不一定涉及亲自对天空进行观测和成像。

相比之下,摄影师的大部分业余时间都花在了拍照上。因此他们的天文望远镜上可能只会连接一部相机,而很少会连接目镜。他们可能从来没有真正观测过他们拍摄的物体。(我们对此也有些内疚!)随着远程遥控望远镜的出现,摄影师甚至可能连所使用的天文望远镜都不看,更不用说上方的天空了。他们的目的通常只是收集几个小时的所谓的星空数据。

需要明确的是,业余天文学这个爱好是面向所有人的。我们不会批判任何人的兴趣或其表现方式。

不过,虽然本书中也包含了摄影相关的章节,但这本书主要是为第四类业余天文学家,即目视观测者所写的,他们的主要兴趣是用眼睛和望远镜探索可见的宇宙。对我们来说,观测就是一切。当我们探索夜空,亲眼看到遥远的行星、星云和星系(在极其遥远的距离外真实存在着的巨物)时所感受到的欢欣振奋,是业余天文学的精髓所在。

业余爱好者和专家

对观测者这个群体而言,业余天文学的“业余”二字可以指偶尔的娱乐消遣,也可以指全身心的痴迷。当后者达到极致,一些业余爱好者会发展成第五类:研究者。他们往往会在天文学上投入比其他人更多的时间和精力,努力程度仅次于那些最敬业的(且可以领工资的)专业天文学家。

这些“专业的业余爱好者”所专注的是被专业的天文学者所忽视的领域,这种忽视可能是出于个人选择,也可能是由于缺乏资源。其中包括搜寻彗星、确定小行星的运行轨迹、跟踪变星的亮度变化、寻找超新星,甚至是探索那些围绕其他恒星运转的行星。

诚然,一部分研究实践可以通过肉眼直接观察来完成,但现在大多数研究都是在摄像机和数字探测器的辅助下进行的,而且所使用的天文望远镜通常可以与小型专业天文台可能使用的望远镜相媲美。例如,在2019年,业余天文学家根纳季·鲍里索夫(Gennadiy Borisov)使用自己建造的0.65米口径天文望远镜,发现了彗星2I,这也是第一颗被人类所知的星际彗星。

今天,研究者也可以是一名理论天文学家,利用著名的zooniverse程序(网址见链接列表02条目)来做出有价值的贡献。即使在计算机的帮助下,专业学者也很难对这些程序提供的庞大数据进行分析。而事实证明,人的眼睛可以在一颗恒星的亮度曲线图中发现系外行星存在的隐晦痕迹,或者对星系进行分类,在诸如此类的事情上,任何自动化机器的学习程序都比不过人类的思维。

无论使用望远镜还是台式电脑,研究者都是真正的业余天文学家——不会为此获得任何酬劳的民间科学家,从事天文学研究仅仅是出于心中的热爱,这也正是“业余爱好者”一词的含义——一个真正热爱的人。天文学是为数不多的民间科学家可以做出有意义的贡献的科学领域之一,即使他们的研究成果不是直接的发现,但也值得在学术期刊上发表。

然而,无论他们的工作多么值得称赞,这本书既不是关于研究者,也不是为他们而写的。这本书是为绝大多数的观星者准备的,对这些人,更准确的称呼应该是娱乐性天文爱好者。就像数以百万计的观鸟者(或者叫鸟类爱好者)中99%的人不会把自己定义为业余鸟类学家一样,99%的业余天文爱好者也是如此。虽然我们的朋友可能会有这种误解,但我们并不是在发现新的恒星或行星,也不是在收集数据,更不是在做科学研究。那么,我们到底是为了什么而站在星空下?引用加拿大皇家天文学会渥太华中心的通讯期刊AstroNotes中的一句话,我们的目标是“大胆地去看人类从未看过的地方……主要是为了玩得开心”。

成功十步曲

我们的建议是一步接一步地逐步进入天文学的殿堂。我们这本书的内容结构也是按照下面建议的十个步骤来编排的。

第1步:使用简单的星图开始认识那些明亮的恒星和星座。

第2步:查看杂志或网站(见附录),获取天文活动的时间信息。

第3步:使用双筒望远镜找到我们挑选出的最适合使用双筒望远镜观测的十大目标(见第六章),即使身处城市中也同样适用。

第4步:找到一个当地的天文俱乐部,与其他爱好者面对面聊一聊。

第5步:谨慎对待互联网小组;互联网上可能到处都是错误的信息和相互矛盾的建议。

第6步:参加当地城市的夜晚观星活动,在那里你有机会使用天文望远镜观测天空。

第7步:参加在乡村地区举办的星空聚会,探索更黑暗的天空。

第8步:只有当你完全了解天文望远镜能让你看到什么之后,再考虑是否要购买一架。

第9步:观测一下月球;探寻一颗行星;寻找我们列出的二十个最适合天文望远镜观测的目标(见第十六章)。

第10步:要先确保你已经对天空非常了解,再考虑是否要涉足天文摄影领域。

对天空的激情

乐趣固然非常重要,但我们中的一些人为了追求这种幸福而不惜一切代价的行事风格,可能会让那些没有感受过这种激情的人感到非常困惑。为了说明这一点,我们要讲述一个故事,这个故事我们在本书的每个版本中都讲过,因为它是一个无比经典的例子:伟大的彗星追逐战。

面对现实吧

虽然你可能期望通过目镜看到色彩鲜艳的星云,但现实是,除极少数外,大部分星云展现出的形态都是暗淡的灰色,不同区域在明暗上有略微差异。需要使用相机才能显现更多色彩。话虽如此,能够在天文望远镜的目镜中看到任何宇宙物体的实体,仍会让人格外激动。

1976年3月,20世纪所能见到的最明亮的彗星之一——韦斯特彗星正处于最佳观测期。不消说,北美大部分地区的天气都糟糕透顶。天文爱好者每晚都凝望云层,险些要看出戒断症状,因为他们知道彗星就在云层之后,只是他们看不见。在温哥华,几个爱好者决定不再忍受了。“彗星的亮度达到了峰值。我们必须做点什么。”我们的特邀作者肯·休伊特-怀特回忆道。

他们租了一辆野营车,开始驶往山区。根据预报,到凌晨4∶30,也就是彗星将会出现在视野的时刻,山区上方的云层将会消散。而在温哥华,天气预测会继续下雨。“我们有五个人,把天文望远镜、照相机和双筒望远镜都打包好放在车里。”肯说道,“由于小组的第六个成员要在第二天早起工作,所以不得不留在原地。

“那场经历就像噩梦一样,从一开始便是——我们遭遇了一场刮得人睁不开眼的暴风雪。‘一定会放晴的’,我们这样互相打气。我们开出了200英里(约322千米),但雪还在下。我们在险峻的山路上发生了几次千钧一发的险情,最后终于决定折返。然后,就在我们越过海岸山脉的山巅时,天空奇迹般地开始放晴。这时正好是4∶30。我们把车停在路边,它立马陷进了淤泥里。但我们走得还不够远,一座山峰挡住了我们的视线。

“五个穿着运动鞋的为彗星疯狂的家伙开始争先恐后地爬上最近的悬崖上的雪堆,希望能站得更高一点。当我们到达应该能看到彗星的地方时,晨光已经太亮,我们不可能看到彗星了。身上滴着水、冻得半死的我们把野营车推出泥坑,开始驶回温哥华。短短几分钟,我们就离开了风暴的范围,看到了城市上空万里无云的蓝天。等回到家时,我们听到了最令人懊恼的消息:被迫留下来的那个人看到了彗星,当时他就坐在离他家一个街区的公园长椅上。”

你准备好了吗?

尽管我们在本书中用了好几章的篇幅来讨论如何选择和使用设备,但请不要搞错了——你是不可能通过花钱买设备来步入天文学的殿堂的。事实上,我们在“令人惊叹的要素”程度表中罗列的许多天文胜景都是不花一分钱就能欣赏到的,你所需要的只有一双眼睛。在下一章中,我们便是从这种肉眼观测技巧开始学习。

但即使是欣赏裸眼视角下的天空也需要知识和经验,而这些都需要时间来积累。业余天文学并不是一个有即时回报的爱好。然而,随着你获得的知识和经验越来越多,天文学将能极大丰富你的生活,成为你的终身所爱,很少有哪种爱好能做到这一点。