發表日期 3/25/2022, 11:48:17 AM
對日照,它是什麼?你怎麼能看到它?
上圖顯示瞭處於中心的暗淡聚集光,那是難以發現的對日照――也稱作反暉――隻於最黑暗的天空中纔齣現的擴散點,齣現在背對太陽的中心。映射於星塵太陽光導緻其齣現。圖像來源:Project Nightflight
對日照是觀星者的傳說,每一位業餘天文學傢都聽說過,但隻有少數人真正看過,極少數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。
什麼是對日照?
太陽係行星際空間並非純粹的真空,其平麵存在巨量的大小從一微米至一毫米不等的微小塵粒。這種行星際塵埃雲是一種高動態的結構。與傳統觀點相反,它不是太陽係形成過程中遺留的産物。事實上現在所見的星際塵粒極可能因近期的事件(如小行星碰撞)産生,它們隻有幾百萬年的曆史,這在天文學領域來說是非常年輕的。
在星際間各種力的作用下,行星際塵粒沒有穩定的軌道,而是以不斷運動的狀態存在於太陽係圓盤之中。其中最小的塵粒(小於一微米)甚至會被太陽風吹齣太陽係,其中大些的塵粒則傾嚮於和更大的天體相撞,或是緩慢地被盤鏇吸入太陽之中。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,因此太陽係的行星際塵粒並非靜態,而是一種新舊交替的動態結構。
請注意圖中所展示的並不是對日照,而是黃道光。它可能與對日照有所聯係,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齣的錐形光,一般我們可以在日落後或黎明前看到它。相比黃道光來說,對日照現象則更難被記錄拍攝到。圖片來源於Project Nightflight(一個記錄星空美景的誌願者組織)
黃道光與對日照
對地球上的觀測者來說,這種動態的塵埃雲主要以黃道光的形式可見。在黃昏之後和黎明之前,它像一個圓錐形的光綫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汙染的觀測地點都能看到,特彆是當黃道位於高空時。對於北半球的觀察者來說,則是春天傍晚的天空和鞦天早晨的天空。
有趣的是,最近的研究錶明,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域,太陽光在這兩個地方嚮前散射到地球,産生瞭明亮的銀色光錐。行星際塵埃盤在黃道帶的其餘部分也可見,在那裏它被稱為黃道帶。然而,與黃道光不同的是,這些區域非常難以探測,因為它們的錶麵亮度極低。但在太陽正對麵的點上,幾何形狀又對我們有利,並提高瞭行星際塵埃的可見度。這是對日照的可見區域。
背對太陽時更加明亮
但是,為什麼對日照的發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後照亮。這最終導緻其亮度增加,産生瞭”衝“效應。”衝“效應是太陽係天體中較常見的現象。比如,月亮在其對衝時即在滿月前後達到明顯的亮度峰值。再比如,土星環在對衝的日子裏會急劇變亮。
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,看你前麵的地麵,你可以在白天看到地球上的這個反相效應。如果地麵足夠粗糙,你會看到在你的頭周圍的影子變亮。為瞭記錄這一現象,我們製作瞭下麵的照片,顯示瞭火山礫石的影響。
有趣的是,相機陰影周圍的增亮物的錶觀直徑為 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麵上時,看看這種地麵的逆光。
綜上所述,對日照不是物體。這是太陽係行星際塵埃盤上的光綫。在反太陽點的部分的塵埃是正方形照亮,導緻由於陰影隱藏的亮度增強。這種所謂的對立效應在許多場閤都能遇到,但在 對日照的作用下,它的齣現最像幽靈,最古怪。這也許就是為什麼它在業餘天文學傢中是如此珍貴的戰利品的原因。
該如何觀測對日照
在對黑暗夜空的觀測和設想過程中,對日照是一個我們熟悉的夥伴。仰望星空的我們,早晚會有一個人說齣這句話:
-呃,今晚的對日照真亮堂啊……
然後會有另一個人迴答他:
-是啊,真亮啊!
這段簡短的對話錶明我們的眼睛已達到瞭完全的暗適應,我們的夜視也達到瞭最大限度。我們常常探討製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瞭時間,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,我們終於嘗試瞭一次。10月30日的時候,我們已經在拉帕爾馬島上花瞭幾天遊覽成像。白天裏,卡利馬那令人煩躁的天氣模式終於告一段落,天空又一次變成本該屬於這座美麗星島的清澈的深藍色。在一片遠離人群居住的區域的獨立牧場中,大約高齣海平麵800米(2600英尺)的地方,我們找到瞭對於拍攝對日照最為完美的環境。
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,以至於晚些天狼星從一座山脊後麵升起的時候正片景色都更亮瞭。
對日照本身對於肉眼是比較明顯的。在白羊座之下、與黃道平齊的地方,一個大約【10度以外】的突齣的亮光標記瞭反日點。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,拍攝對日照成為瞭一項輕鬆的任務。
細節,細節
如果你對技術性的細節感興趣:我們製作總時長四分鍾的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】。用於天空追蹤的是一個純粹的機械設備,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麼明顯。我們對照片進行瞭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,對日照依然隻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係的目視亮度,結果發現,它和鼕季銀河係最暗的部分的亮度差不多。銀河係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。那裏非常昏暗,甚至周邊的明亮物體(例如在衝的木星或火星)會讓它難以被觀測到。
除瞭在中心微亮,並且在所有方嚮上均勻變淡之外,對日照幾乎沒有顯示齣任何結構。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後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。那時對日點位於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麼,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於它在天球上的位置。
在6月、7月和12月,對日照是完全看不見的,因為它在銀河係的前麵。接近明亮的行星,如火星和木星時也會産生相似的情況。 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裏尋找對日照。 底部的刻度錶示星座在給定日期過中天的位置,這也預估瞭你能在黃道綫上的哪裏找到對日照。 例如,三月底對日照會齣現在處女座。 圖片來自Project Nightflight
第二,在地平綫上最高處尋找它。
在當地的午夜時分,對日照總是遠遠高齣地平綫,所以這是嘗試在晚上進行觀測的最佳時間。此外,地平綫上也不能有月亮,月光會乾擾觀測。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。
對於北半球的觀測者來說,大約在每年12月21號鼕至左右,對日點會達到它的最高點。不過可惜的是,在12月期間的對日照處於鼕季銀河的前麵,因此無法觀測到。所以,從北緯地區,也就是北半球,觀測對日照最好的月份是1月和11月。
對於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瞭。所以人們最好在夏至前或之後進行觀測,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
在有光汙染的地方是無法觀測到對日照,即使是中度光汙染,也會大大減弱對日照的光輝。根據我們的觀測,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 標度決定瞭漫射天體的錶麵亮度,比如星雲、星係、彗星或者隻是天空的背景。但這隻適用於,你已經非常熟悉對日照,並且知道在哪裏可以準確的找到它。
對於初次觀測者,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,這些觀測條件也隻適用於那些遠離居民區和城市的地方。在山區是最閤適的,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乾燥。
如果你想要瞭解你目前所處的觀測環境,你可以找到一些可以提供天文天氣預報的網站。(比如7timer.info)這樣的網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地的空氣清潔,沒有很多灰塵和汙染物。在中緯度地區,一般來說,冷鋒之後或者在低氣壓時最適閤觀測。
第五,加強你的觀測能力
鑒於你在黑暗中的視力很好,而且你已經有一些觀察經驗,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 個小時纔能完全適應黑暗。所以,在這段時間,沒有智能手機或其他手持設備。如果你不想破壞你的夜間視力,你應該隻使用非常昏暗的紅燈。
第二個你可能需要的方法是避開視綫。在轉移視綫的情況下,你不會直接看一個物體,而是稍微偏一點,同時繼續專注於這個物體。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。一些觀察傢報告說,這種技術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奬杯放在你的書架上。
BY:EarthSky Voices
FY:Astronomical volunteer team
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