來源:hao123百家號 時間:2022-03-26 11:45:24
對日照,它是什么?你怎么能看到它?
上圖顯示了處于中心的暗淡聚集光,那是難以發(fā)現(xiàn)的對日照——也稱作反暉——只于最黑暗的天空中才出現(xiàn)的擴散點,出現(xiàn)在背對太陽的中心。映射于星塵太陽光導致其出現(xiàn)。圖像來源:Project Nightflight
對日照是觀星者的傳說,每一位業(yè)余天文學家都聽說過,但只有少數(shù)人真正看過,極少數(shù)幸運兒拍過這片如幽靈般昏暗的幻影。正如一位觀測者所說:
對日照根本就是連GoTo設(shè)備都無能為力的天體。
事實上,對日照根本就不是一個天體。下文將從頭開始介紹它。
什么是對日照?
太陽系行星際空間并非純粹的真空,其平面存在巨量的大小從一微米至一毫米不等的微小塵粒。這種行星際塵埃云是一種高動態(tài)的結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)觀點相反,它不是太陽系形成過程中遺留的產(chǎn)物。事實上現(xiàn)在所見的星際塵粒極可能因近期的事件(如小行星碰撞)產(chǎn)生,它們只有幾百萬年的歷史,這在天文學領(lǐng)域來說是非常年輕的。
在星際間各種力的作用下,行星際塵粒沒有穩(wěn)定的軌道,而是以不斷運動的狀態(tài)存在于太陽系圓盤之中。其中最小的塵粒(小于一微米)甚至會被太陽風吹出太陽系,其中大些的塵粒則傾向于和更大的天體相撞,或是緩慢地被盤旋吸入太陽之中。這都意味著這些塵粒的存在壽命不會太長。
當然塵粒不僅僅會減少,小行星碰撞和彗星侵蝕也會不斷補充它們,因此太陽系的行星際塵粒并非靜態(tài),而是一種新舊交替的動態(tài)結(jié)構(gòu)。
請注意圖中所展示的并不是對日照,而是黃道光。它可能與對日照有所聯(lián)系,因為它正是主要由行星際塵埃散射太陽光而形成的。黃道光是從太陽延伸出的錐形光,一般我們可以在日落后或黎明前看到它。相比黃道光來說,對日照現(xiàn)象則更難被記錄拍攝到。圖片來源于Project Nightflight(一個記錄星空美景的志愿者組織)
黃道光與對日照
對地球上的觀測者來說,這種動態(tài)的塵埃云主要以黃道光的形式可見。在黃昏之后和黎明之前,它像一個圓錐形的光線從太陽沿著黃道的路徑延伸。黃道光通常被稱為假黎明,它相當明亮,在任何沒有受到嚴重光污染的觀測地點都能看到,特別是當黃道位于高空時。對于北半球的觀察者來說,則是春天傍晚的天空和秋天早晨的天空。
有趣的是,最近的研究表明,黃道光可能來自火星的沙塵暴。
早晨和傍晚的黃道光是行星際塵埃盤的兩個區(qū)域,太陽光在這兩個地方向前散射到地球,產(chǎn)生了明亮的銀色光錐。行星際塵埃盤在黃道帶的其余部分也可見,在那里它被稱為黃道帶。然而,與黃道光不同的是,這些區(qū)域非常難以探測,因為它們的表面亮度極低。但在太陽正對面的點上,幾何形狀又對我們有利,并提高了行星際塵埃的可見度。這是對日照的可見區(qū)域。
背對太陽時更加明亮
但是,為什么對日照的發(fā)光比黃道帶的其他部分更亮呢?這是因為當我們從地球上看行星際塵埃盤時,背對著太陽的部分直接從我們的頭后照亮。這最終導致其亮度增加,產(chǎn)生了”沖“效應?!睕_“效應是太陽系天體中較常見的現(xiàn)象。比如,月亮在其對沖時即在滿月前后達到明顯的亮度峰值。再比如,土星環(huán)在對沖的日子里會急劇變亮。
地球上的對日照效應
這種在對立中變亮的主要原因是陰影隱藏,這意味著所有粒子都被完全照亮。如果你在戶外,看你前面的地面,你可以在白天看到地球上的這個反相效應。如果地面足夠粗糙,你會看到在你的頭周圍的影子變亮。為了記錄這一現(xiàn)象,我們制作了下面的照片,顯示了火山礫石的影響。
有趣的是,相機陰影周圍的增亮物的表觀直徑為 10 度,與夜空中的反暉直徑差不多。下次當你在陽光下走在粗糙的路面上時,看看這種地面的逆光。
綜上所述,對日照不是物體。這是太陽系行星際塵埃盤上的光線。在反太陽點的部分的塵埃是正方形照亮,導致由于陰影隱藏的亮度增強。這種所謂的對立效應在許多場合都能遇到,但在 對日照的作用下,它的出現(xiàn)最像幽靈,最古怪。這也許就是為什么它在業(yè)余天文學家中是如此珍貴的戰(zhàn)利品的原因。
該如何觀測對日照
在對黑暗夜空的觀測和設(shè)想過程中,對日照是一個我們熟悉的伙伴。仰望星空的我們,早晚會有一個人說出這句話:
-呃,今晚的對日照真亮堂啊……
然后會有另一個人回答他:
-是啊,真亮??!
這段簡短的對話表明我們的眼睛已達到了完全的暗適應,我們的夜視也達到了最大限度。我們常常探討制作一張夜空的老朋友——對日照的圖片。但是因為某種原因始終未能完成。有時是其他的項目占用了時間,有時是天空中的位置不正確,有時是大氣層的透明度不夠好。
但是在2019年十月30日至31日的晚上,我們終于嘗試了一次。10月30日的時候,我們已經(jīng)在拉帕爾馬島上花了幾天游覽成像。白天里,卡利馬那令人煩躁的天氣模式終于告一段落,天空又一次變成本該屬于這座美麗星島的清澈的深藍色。在一片遠離人群居住的區(qū)域的獨立牧場中,大約高出海平面800米(2600英尺)的地方,我們找到了對于拍攝對日照最為完美的環(huán)境。
臨近午夜,當對日照亮度最高的時候,我們的器材檢測到天空亮度最高為21.4高度每平方角秒。這實在過低,以至于晚些天狼星從一座山脊后面升起的時候正片景色都更亮了。
對日照本身對于肉眼是比較明顯的。在白羊座之下、與黃道平齊的地方,一個大約【10度以外】的突出的亮光標記了反日點。極為微弱的貫穿整片天空的黃道帶也是可見的,看起來幾乎像是一個人造的黃道記號。在這些條件下,拍攝對日照成為了一項輕松的任務。
細節(jié),細節(jié)
如果你對技術(shù)性的細節(jié)感興趣:我們制作總時長四分鐘的23個未過濾的曝光時使用的是一架【安裝16毫米鏡頭的巴德爾版本1100D佳能DSLR】。用于天空追蹤的是一個純粹的機械設(shè)備,Mini Track LX2。
如何觀察對日照
如果你從未觀測過對日照,不要把它想得像文首的照片那么明顯。我們對照片進行了強烈的對比度增強處理,這樣它的反光、外形和大小可以更加清晰可見。但對人類的肉眼而言,即使是在最佳的觀測條件下,對日照依然只是一抹難以分辨的昏暗光芒。
我們曾多次比較對日照和銀河系的目視亮度,結(jié)果發(fā)現(xiàn),它和冬季銀河系最暗的部分的亮度差不多。銀河系中和對日照亮度最相近的是天船三星和五車二旁邊的星組。那里非?;璋担踔林苓叺拿髁廖矬w(例如在沖的木星或火星)會讓它難以被觀測到。
除了在中心微亮,并且在所有方向上均勻變淡之外,對日照幾乎沒有顯示出任何結(jié)構(gòu)。它呈圓形或橢圓形,直徑約為10度(張角),這和我們伸長手臂之后的一個拳頭差不多大。
圖解:2019年11月23日在奧地利一個夜空觀測站觀察到的對日照。那時對日點位于畢星團和昴星團的的兩個星團之間。在找尋對日照時人們會看到什么,這張圖片給人以一種直觀的印象。(圖源:Project Nightflight)
以下五條建議將幫助你親眼看到對日照:
第一,確定位置
在夜空中搜尋對日照之前,您應該檢查它當前的位置。 下圖可以幫助到您。 它還可以告訴您對日照是否可以被觀測到,因為它的可見性很大程度上取決于它在天球上的位置。
在6月、7月和12月,對日照是完全看不見的,因為它在銀河系的前面。接近明亮的行星,如火星和木星時也會產(chǎn)生相似的情況。 這是因為當其中一個接近對日照時,它與對日照的光在天空的同一區(qū)域,就可能比反輝光更亮。
一些天文程序或觀星應用也可以確定對日照的位置。 如果軟件能顯示地球陰影的中心的信息,那也會顯示當前的對日點。
這張地圖告訴您要在天球的哪里尋找對日照。 底部的刻度表示星座在給定日期過中天的位置,這也預估了你能在黃道線上的哪里找到對日照。 例如,三月底對日照會出現(xiàn)在處女座。 圖片來自Project Nightflight
第二,在地平線上最高處尋找它。
在當?shù)氐奈缫箷r分,對日照總是遠遠高出地平線,所以這是嘗試在晚上進行觀測的最佳時間。此外,地平線上也不能有月亮,月光會干擾觀測。但這還不是全部的因素,比如,就太陽本身而言,對日點在這一年中也有不同的頂點高度。
對于北半球的觀測者來說,大約在每年12月21號冬至左右,對日點會達到它的最高點。不過可惜的是,在12月期間的對日照處于冬季銀河的前面,因此無法觀測到。所以,從北緯地區(qū),也就是北半球,觀測對日照最好的月份是1月和11月。
對于南半球的觀測者來說,對日點會在每年的6月21號,夏至左右,達到最高度。對南方人來說,這就意味著銀河也升起來了。所以人們最好在夏至前或之后進行觀測,也就是5月到8月期間。
第三,嘗試從你可以到達的最佳觀測點進行觀測
在有光污染的地方是無法觀測到對日照,即使是中度光污染,也會大大減弱對日照的光輝。根據(jù)我們的觀測,可以探測到的對日照的絕對最小天空亮度為21.0 mag/arcsec^2. Mag/arcsec^2 標度決定了漫射天體的表面亮度,比如星云、星系、彗星或者只是天空的背景。但這只適用于,你已經(jīng)非常熟悉對日照,并且知道在哪里可以準確的找到它。
對于初次觀測者,我們建議最好選擇在天空亮度達到21.2 mag/arcsec^2 或者更高亮度的時候再觀測。當然,這些觀測條件也只適用于那些遠離居民區(qū)和城市的地方。在山區(qū)是最合適的,因為在海拔較高的地方氣團會減少。
第四,等待良好的天氣
哪怕你是在一個相對黑暗的地方,天空的澄澈程度也可能不足以你觀測對日照。你需要在一個非常晴朗的夜晚觀測。這說明,你的觀測地點的空氣需要很干燥。
如果你想要了解你目前所處的觀測環(huán)境,你可以找到一些可以提供天文天氣預報的網(wǎng)站。(比如7timer.info)這樣的網(wǎng)站會提供每一個對流層的空氣濕度。另外一種適宜觀測的情況就是當?shù)氐目諝馇鍧崳瑳]有很多灰塵和污染物。在中緯度地區(qū),一般來說,冷鋒之后或者在低氣壓時最適合觀測。
第五,加強你的觀測能力
鑒于你在黑暗中的視力很好,而且你已經(jīng)有一些觀察經(jīng)驗,有幾個觀察技巧你需要掌握。
首先,你需要學習如何成為真正的黑暗適應者。這可能會考驗你的耐心,因為你的眼睛至少需要 3 / 4 個小時才能完全適應黑暗。所以,在這段時間,沒有智能手機或其他手持設(shè)備。如果你不想破壞你的夜間視力,你應該只使用非?;璋档募t燈。
第二個你可能需要的方法是避開視線。在轉(zhuǎn)移視線的情況下,你不會直接看一個物體,而是稍微偏一點,同時繼續(xù)專注于這個物體。這樣你使用的是外圍視覺,它對低光水平比眼睛中心更敏感。一些觀察家報告說,這種技術(shù)對他們有很大的影響,也許對你也有幫助。在任何情況下,尋找 gegenschein 將提高你的觀察技巧很多。此外,這是一個非常有趣的項目,遲早你也可以把珍貴的觀星者的獎杯放在你的書架上。
BY:EarthSky Voices
FY:Astronomical volunteer team
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