南极的星星“不眨眼”

作者: 商朝晖

来源: 我是科学家iScientist

发布日期: 2022-12-09

商朝晖研究员分享了在南极进行天文观测的优势,包括极夜、寒冷和空气干净等条件,以及在冰穹A地区进行的观测工作,表明南极可能是地面上最好的天文台址。

2022年8月27日,中国科学院国家天文台研究员、中国第35次南极科考昆仑站队队长商朝晖带来演讲:《南极的星星“不眨眼”》。

大家好,我叫商朝晖,来自中国科学院国家天文台,非常高兴有机会向大家分享我们在南极做的天文工作。讲到天文和南极,或许大家会先有一个疑问:为什么要到南极做天文?这实际上是一个科学问题,主要有三大原因。首先,研究天文希望天越黑越好,这样光污染少。

目前世界上最好的几个天文台,分布在夏威夷、智利北部、北非人烟稀少的地方,当然,南极肯定比它们更黑,因为那边没有常驻人口。不过,更重要的是南极的冬天有极夜,可以24小时连续地观测天体。这样的话,天体随着时间变化的各种情况都能观测到、研究清楚。这是在南极特有的好处。

另一个好处也跟南极的特点有关系,那就是——冷。越冷的地方,对红外波段的观测就越有利。为什么要做红外波段的观测呢?

因为肉眼看到的可见光,只是光波里的一小段,如果只观测可见光,就会失去很多其他波段的信息,那研究天文就是一个盲人摸象的状态了。而且,天文研究不局限于可见光、红外线,我们在所有的电磁波段都要做研究。在地球上很多地方,因为有大气的阻挡,很多波段的辐射都被挡掉了,能到达地面的只有两种:可见光和无线电。

所以,为了观测到更多波段的信息,我们不得不发射卫星,甚至弄一个飞机,把望远镜装上去,让它到大气层的上边去观测。

南极天文观测的第三个优势,就是南极空气很干净。有多干净呢?在干净的条件下,星星“不眨眼”。我们在城市观测星星时,会发现星星总是在抖动,像在眨眼一样,在这种条件下,拍摄出来的照片也会不清楚。而在南极,因为大气很干净,散射比较少,所以星星光线传播得很稳定,就能拍出非常清楚的照片。

那现在就可以回答这个问题了,为什么要去南极做天文呢?因为我们通过上面这三个原因预测,南极可能是地面上最好的一个天文台址。但是南极非常大,并不是所有的地方都适合做天文观测,我们去的地方是一个叫冰穹A的地区,中国在那建了昆仑站。冰穹A有四千多米高,已经进到南纬的80度圈以内。人类第一次到达冰穹A是2005年,中国第21次南极科考队到达了这个地方。

到了昆仑站后,我们就得紧张地开展工作,因为工作时间只有21天,如果做不完也得走,不然天气转冷就走不了了。这一次工作主要就是:把塔架起来,把望远镜放在塔上做观测。要架塔,就得先打地基。我们时间非常紧张,所以其他的队友有空也会来帮忙,比如厨师、医生,都会过来帮忙架塔。这塔架完之后,剩下就是我们的工作了。我们要很精密地把望远镜装在上面,而且要调试望远镜,让它能顺利地观测恒星。

通过连续的监测,我们发现冰穹A这个地区,星星抖动得非常小,可以说基本上“不眨眼”,视宁度比夏威夷、智利都要好1倍以上。我们还观测了冰穹A的云层和极光,发现这里的冬季83%的时间没有云,全是晴天,这也很有利于天文观测。所以说,通过这些数据,我们认为冰穹A拥有地球上最好的观测条件,将来我们会在这里建设更多项目,更加充分利用观测资源。

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