【译文】城市天文：在市区观测梅西耶天体
本帖最后由 deepgreen 于 2009-3-31 22:42 编辑原文：S&T 2002年4月号，“URBAN ASTRONOMY: Observing the Messier Objects from the City”
5年前，我买了一台70mm的折射望远镜，把它架设在我居住的市内公寓的窗台上，开始梅西耶天体观测之旅。梅西耶天体列表由18世纪的彗星搜索者查理斯 梅西耶编写（其中不少天体是他发现的），表里的109个星团、星云和星系是许多初试身手的业余天文学家们尝试搜寻的第一批深空天体。在解决怎样将望远镜的目镜视野同星图联系起来的问题之后，我很快完成了梅西耶天体列表中的亮疏散星团的观测。但即使是列表里最明亮的星系，我也很难观测到，它们中的大部分被证实是非常暗弱的。于是我四处找寻更黑暗的夜空，首先是市郊，最终去到纽约州的乡下，并在那里完成了梅西耶天体观测计划。从首次观测算起，前后花了9个月时间。
从此，我的观星生涯一发不可收拾。我添置了一台7英寸的DOB反射望远镜，并订制了更具野心的观测计划：赫歇尔400 天体列表（http://www.astroleague.org/al/obsclubs/herschel/hers400.html）。这个观测计划的完成大大提升了我的观测技巧。比如说，在一个黑暗场所，使用我的小折射望远镜，观测极具难度的9等漩涡星系M74；第一次作这个观测时我几乎拼了老命，但现在这样的观测对我而言就像是小孩子的游戏。我开始寻思，在城市的夜空下，凭我掌握的新技巧，能观测到多少梅西耶天体。
我也极度渴望有一个工作日的晚上在住处附近就能进行的观测计划。我加入的天文俱乐部位于波士顿远郊，在那里我已观测过许多赫歇尔400 天体，但开车去那边光是单程就需要45分钟。
最后，我想为其他尝试观测梅西耶天体的城市族新手们提供一些指引。市面上有好几本不错的梅西耶观测指南，但它们通常描述的是在黑暗场所，有经验的观测者所见到的天体的样子，而不是新手们在城市或者市郊的夜空下所见到的样子。所以我决定再度尝试观测梅西耶天体列表里的所有天体，这次严格限制在城市里进行观测。
地点、地点、地点
我住在马萨诸塞州的剑桥市，这里是美国人口密度最大的城市之一。我的后院，城市里常见的那种，不但小而且天空还被树丛和房屋所遮挡。人行道上是足以进行月球和行星的观测的，只要它们在天空的位置合适，但街灯实在太多而无法在那里进行深空天体的观测。我的折射望远镜可以很稳当的架在窗台上，但我不打算拿我的DOB来做这种尝试！
幸运的是，我的住处离剑桥市踢足球、玩雪橇、看星星的最佳地点很近。距离天空与望远镜杂志的办公室仅一个小街区处，有个Danehy 公园，建在地铁最后一次扩建留下的废料之上，下方封埋着从前的城市垃圾。如今，公园里有个小山包俯瞰着几个球场以及一小片该区域曾经的湿地。山顶是波士顿市区五英里内可以找到的夜空最黑暗的地点之一，除非下面某个球场亮着灯。周围的建筑亮着许多安全灯，但它们都在眼平高度或者更低的位置。
在最黑暗的夜晚，我从这里可以用眼睛的余光看到视星等仅有4.7等左右的天体。双星团（NGC 869和NGC 884）和鬼宿星团（M44）通常是肉眼可见的，有些时候甚至可以看到仙女座星系（M31）。虽然看不到银河，但只要天鹅座在头顶上，并注意到越靠近天顶的天空会越亮而不是越暗，我就可以推断出它的存在。这里，我很快作出决定，就是我进行梅西耶天体市区巡天的地点了。
口径是王道
我的巡天过程澄清了一个误解：大望远镜的口径在有光污染时被浪费了（见本杂志2月号的第123页）。在Danehy公园，我用7英寸的DOB，可以相当有把握的识别出109个梅西耶天体中的105个；但用70mm的折射镜，则只有88个。也许更重要的是，几个在折射镜中相当暗淡或难于辨识的天体，在DOB中却极为可观。比如，使用小折射镜的话，即使在黑暗的夜空下我也只能勉强看到10等行星状星云M76；但不管天空有多亮，它那花生状的外形在DOB中总是很容易看到。类似的，DOB即使在城市的夜空中也能从球状星团M5和M13中分辨出许多恒星，而小折射镜里它们不过是城市夜空中的亮斑或者是乡村夜空中的颗粒状亮斑。
这并不意味着用小折射镜看任何梅西耶天体都达不到7英寸DOB的效果。列表里的许多亮疏散星团可以透过光污染很好的呈现在小折射镜里，尤其是鬼宿和七姊妹（M45）。著名的猎户座星云（M42）在小折射镜中也很可观，但还是比不上7英寸DOB里见到的那么令人震撼。
另一个误解是深空天体最好在低倍率下观看。相反的，高倍率是我仗以对抗光污染的仅次于大口径的利器。观测梅西耶天体时，我通常使用折射镜的60X倍率，DOB的120X倍率。我也发现窄带或者星云滤镜在观测少数星云时很有用，例如礁湖星云（M8）、奥美加星云（M17）、三裂星云（M20）以及猫头鹰星云（M97）。
总亮度 vs. 面亮度
前面提到的一些天体（见图）——微小的的M76或是M5、M13里的某些恒星——的总亮度较低（也就是视星等的数值较大），但却有着较高的面亮度，或者说天球面上单位面积的亮度。这使它们受光污染的影响相对较少。事实上，在城市的夜空下，所有的梅西耶星团和行星状星云在我的DOB里看起来未必就比在小折射镜中看到的效果更好。
包括大部分的星系在内的面亮度较低的天体则恰恰相反。光污染对它们的观测有致命的影响，不论多大口径的望远镜也无法补救。大多数情况下，在城市里只能看到星系的核心部分。即使是巨大的M31——黑暗夜空下看起来有月亮的5倍大——在剑桥市的夜空中也仅是一个毫无细节的亮斑，大小和月面的暑湾差不多（如果将月面看成是人脸的话，暑湾就在鼻子的位置）。大多数的星系，包括M31，在黑暗夜空下用我的小折射镜看起来远比在城市夜空下用DOB看起来精彩。
少数星系与众不同，即使在光污染很严重的情况下，还能观测到足够多的细节。最明显的例子是大熊座的8等星爆星系M82，它那雪茄状的外形从Danehy公园看起来也相当醒目。9等的M66，狮子座的一个中度倾斜的旋涡星系，是一个惊喜；我用DOB不但清楚的看到它被拉长的核心，而且看到它的西北部有个显著的结状物，还有其他细节的一些线索。
没能用DOB观测到的4个梅西耶天体之中，只有M101的不可见令我真的很遗憾。这个面对着我们的星系位于北斗七星斗柄的弯折处的西面。M101的总亮度在北天星系中排名第四，星等为7.7，是黑暗夜空下最为壮丽的星系之一。但是M101有着极大的角直径（几乎有半度），这使得它的面亮度排名几乎垫底，再加之它的核心异常暗弱，这些都是我未能观测到它的缘由。另外两个未能观测到的梅西耶天体（室女座的M61和后发座的M98）的面亮度和总亮度都比较低，我也预计到观测这两个旋涡星系会有困难。
第四个未能观测到的是长蛇座的球状星团M68，这使我极为吃惊；它应该是不难观测到的。问题在于它的赤纬是-27度，极为偏南；最好的情况下，它和地平面的夹角也仅有20度。我可以肯定，假如我住在往南10个纬度的城市，就能毫不费劲的观测到它。相应的，我猜测在往北5或10个纬度，光污染严重的城市，最为偏南的许多梅西耶天体很可能是观测不到的。
最大限度利用状况不佳的夜空
在城市里观测暗淡模糊的天体，条件要尽可能理想：必须在大气极度透澈的夜晚，目标天体也必须位于可能达到的最高点。薄雾会显著增加天空辉光的亮度。即使仅有最少限度的薄雾，城市的夜空在地平线处的亮度也会远大于天顶处的亮度，特别当你对面是市中心、购物商场或者正在进行夜间比赛的体育场馆。幸运的是，天空辉光的亮度在午夜以后会明显降低。
许多精彩的梅西耶天体属于冬季的夜空。秋天里树叶纷纷枯落，因而天空辉光的亮度会显著增加，但幸运的是这些天体中的大多数是明亮且易于观测到的。新雪是个灾难，它将街灯的光反射回天空，即使这些灯被遮罩的很好而只向下方照射。
月亮在满月时比市内灯光更亮，但在月相是新月的时候并不影响市区的深空观测。
天空亮度相对较小的差异可能造成暗淡模糊天体的可见性的巨大差别。贝尔蒙特离波士顿比剑桥市远3英里，那里的夜空更黑暗一些，与Danehy公园相比，我能看到更暗0.3星等（亮度为3/4）的恒星。这听起来差别不大，但是夏夜的银河虽然暗弱却始终可见了，而且剑桥市难于观测的天体在贝尔蒙特很容易就能看到。相反的，在曼哈顿我父母的住处，最小可见星等比剑桥市要低上大约0.4等（意味着恒星亮度要高上约50%才能肉眼可见），观测梅西耶天体也困难得多。然而，有若干人声称在曼哈顿用4英寸的折射镜观测到了所有的梅西耶天体，这证实了技巧和毅力在克服不利条件方面的巨大作用。
对于许多城市和市郊的天文学家来说，能直接看到的灯光相比天空辉光是个更严重的问题；当有亮光直射到你脸上时，几乎是不可能看到深空天体的。我这儿完全没有这类炫目的灯光，但假如你那里有的话，要尽力避开或者遮挡住灯光的照射。有些城市天文学家善加利用防水油布而取得很好的效果。不要直视任何从观测点可见的灯光；虽然不用像在无灯光污染的场所那样讲究，暗适应即使在城市里也还是很重要的。
在市区观测的好处
城市居民可以从梅西耶天体观测中收获良多。它们并非在有光污染的情况下最适合观测的109个天体，但它们在深空天体观测的历史上意义重大，并且囊括了深空天体所有重要类别的突出代表。
如果你可以去到黑暗，无光污染的地方，那么一定要去一去；否则你永远不会知道星系的真实面貌。我们自己的星系，银河系，是所有星系中最为动人的。它在夏日夜空的头顶铺展开来，如同环绕着我们的闪耀光带。但在工作日的晚上去这些地方是不太现实的，而且为什么要局限于周末晚上的观测呢？
在城市里体验自然令人有种深深的满足感。我发现梅西耶天体在难以观测到时弥显珍贵，就如同我比在乡下更珍惜在城市里看到红隼和花斑猫头鹰的机会。我欣喜的意识到城市灯光并不能把老朋友们偷走。
更开心的是我发现许多市民也喜爱观天。广为宣传的事件，例如行星会合，吸引了小群的人们来到Danehy公园。每个人都独立的得出结论，这儿是最佳观测地点。在更多平凡的夜晚，许多的遛狗者、慢跑者和情侣们在附近徘徊，他们中有许多都想用我的望远镜看看。当土星可见的时候，它在望远镜里看起来特别令人满意；每当我让人首次看到这颗带有光环的行星，我都会感受到他们见到这个景象时的惊喜。
去年7月的一个晚上，我在Danehy公园的小山顶，从常用的野餐桌上观测银河的南部。几十码之外，有群人在另一张桌旁进行非正式聚会，向一位年轻单身的非白人女孩论述hip-hop以及剑桥市和波士顿的相关优势。一位相当有个性的“剑桥少女”坚定的维护着自己的观点：在她的城市你会比在查理斯河对岸认识更好的男人。突然，她大声叫喊着刚才看到了一颗流星。同伴们都嘲笑她。
这群人离开公园时经过我这里，他们停下来用我的望远镜看了看。我给他们看了大角星，这使他们极为满意。（老练的观测者也许会质疑，但假如之前没有过这种经历，0等星透过7英寸的望远镜看起来确实令人印象深刻。）而后，当我为他们指出大角星在天空的方位时，恰好有颗-2等的流星紧挨着它飞掠而过。这下怀疑论者们彻底闭嘴了！
他们离开时，那位年轻女孩向同伴们说道，“我没说错吧！波士顿是不可能看到这个的。”我不确定是否该赞同她的观点，但很乐意听到这样的夜空被称为我的城市的优势之一。 好文啊,强烈推荐. 这个确实值得学习～～～～～～ 6# shn_117
我的也是10*60，看到的M可比你多了。^_^ 译完还要时间，先把这篇文章的精华——最后的那个表格译出来了。这个挺有参考价值的。 好文，收藏了。
LZ一楼的图3、4重复了，删掉一张吧。 9# 井蛙
已处理掉了，太粗心了。。。多谢提醒啊。 终于完成，4000多字，体会到了一分半当初翻译大长篇的艰辛。 ::09::大叔辛苦啦~~
全局亮度 vs. 表面亮度
原来这两个是这么翻的啊~~yct58.gif我的下一篇长篇里也有这两个词咧~~~谢谢大叔又一次造福人类啊::11:: 13# 一分半
额。。。改了一下 14# deepgreen
::070821_05.jpg:: ………………话说，总亮度和全局亮度有什么本质区别不？ 本帖最后由 deepgreen 于 2009-3-19 18:21 编辑
15# 一分半
无它，唯标准是瞻耳。。。::09::
参考：
英汉天文学名词数据库
http://www.astronomy.com.cn/bbs/thread-50766-1-1.html 16# deepgreen
额~~~了解了，这个是标准……::hairsmile:: 辛苦啦
真是好东西 19# q5968661
q兄找的bug不错，我的理解有问题，已经修改了。 ::070821_04.jpg:: 真是好东西
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