普通人如何进行天文观测
时间: 2023-01-24 17:01:27 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 108次
普通人如何借助简单的工具安全观测太阳黑子？
当大黑子群面积较大，太阳刚从东方地平线升起，或者即将沉入西方地平线，阳光温和但不刺眼时，视力好的人可以用肉眼直接看到黑子群。
世界上最早的黑子记录在《淮南子》里，“日本和中国都有黑点。”《汉书·五行志》出现的黑子记载更为详细:“和平元年，三月二年，日出黄，有黑气大如钱，居日本中部。”从汉代和平元年到明代崇祯年间，记载了约100次有确定日期的黑子活动。在这些记录中，人们对黑子的形状、大小、位置甚至变化都有详细的记录。
日出日落时，太阳出来时，有一层薄薄的云或雾挡住它。否则，用眼睛看太阳，就会受到刺激。看到之后就可以记录黑子了。据说古人还有办法看黑子，就做了一个大脸盆，里面装满了水，让水保持平静。当太阳在水面上反射时，它反射出一个太阳图像，并在其上看到黑子。
太阳表面大约是5700℃。黑子较低，在3000-4500℃之间，所以黑子明显比周围暗，只是略低。它们与周围环境形成鲜明对比，甚至与人眼形成鲜明对比。相对于太阳的其他部分，任何黑子看起来都是暗的。如果没有安全的太阳滤镜，就不要用望远镜或其他东西直视太阳。
看着地球上的火焰，尤其是大火，你还可以看到光明和黑暗，像急流一样冲上来，产生漩涡。太阳黑子实际上是太阳表面热气体的巨大漩涡，温度约为3000-4500℃。因为太阳很大，引力很大，这个漩涡看起来像太阳上的一个小点，移动很慢，但实际上很大，移动很快。一般深度500公里，小直径1000公里，大的20万公里，能装十几二十个地球。一般来说，黑子的形成和消失需要几天到几周的时间。在黑子活动的高峰期，老黑子消失，新黑子又出现，于是突然消失，又突然出现。
黑子的形成与太阳磁场密切相关。然而，天文学家还没有找到它是如何形成的确切答案。但科学家推测，很有可能是强磁场改变了某个区域的物质结构，使得太阳内部的光和热无法有效到达表面，形成了这样的“低温带”。
黑子很少单独移动，通常成群出现。黑子活动周期约11年，活动时会影响地球磁场。当太阳上出现大量黑子时，就会产生磁暴，导致指南针胡乱晃动，指示方向不正确，平时善于识别方向的鸽子会迷路；无线电通讯也会受到严重阻碍，甚至会突然中断一段时间。这些异常现象将对飞机、船舶和人造卫星的安全航行以及电视传真等构成严重威胁。
天文观察时需要哪些准备
越多越精确一、你的望远镜的极限
了解你的望远镜的能力和极限是很重要的，了解一个好的观测需要的最大环境要求也是很重要的。检查你的望远镜的极限星等。（每个连续星等之间的亮度相差是2.5倍，比如VEGA星（织女星）是标准的0.0等星，一个星星的星等是1.0，那么它的亮度就比织女星暗2.5倍）。如果你有一个极限星等是12.2的80MM折射镜，那么你去观察一个比这个更暗的目标是毫无意义的。
二、观测地点选择
目前为止，一个成功的观测最重要的因素是选择观测地点。暗的目标在有雾或光的地方是很难，甚至是不可能观测到的。
你需要做的是：
A 尽可能的到一个最佳观测地点。这个地点应该是远离城市灯光，在空气污染源的上风头。尽可能的选择一个高的地势，这样你可以把你放到很多灯光和污染源的上面，同时保证你不会反感地面雾气。
B 在平坦和开阔地观测，远离建筑物，墙，自然障碍，同时远离任何热源。
C 在地面观测。如果你尝试在任何建筑物上观测，也许周围的人员走动，物品移动都可能引起望远镜里目标的振动。人行道和混凝土都会储存热量，从而影响观测。
D 确认你有一个暗的，不容易被观测的地平线，特别是南方的地平线，如果你在北半球。
你最好不要做的是：
A 尝试在城市中间使用你的望远镜，除非你只想观测象行星之类的比较亮的天体。
B 尝试观测光路在地面突出物附近的目标，因为从建筑物或墙体的顶部从上而下的风会引起强烈的大气混乱。
C 在你的房子里，甲板上，或公寓区观测。
D 透过窗户玻璃观测。
三、最佳观测时间
现在你知道你的望远镜需要在一个：暗的，无污染的，是平坦和比较高的，同时能比较好的看到地平线，现在，你就需要挑选一个时间去观测了。
你需要做的是：
A 看看天气预报。最好的条件是：宁静的大气，一个容易观测的天空。注意：不一定要万里无云，有时候，一些零星的云层也是不错的观测条件。
B 在目标上中天的时候观测。这个时候，目标在天空中最高，而且，这个时候可以减少大气的不良影响。
C 给你的镜子以充分的冷却时间。你的反射镜和镜片在冷却的时候会改变形状，造成图象变差。尤其是对大的镜子更需要长时间的冷却。如果你用的是德国式赤道仪，正好可以用这个时间去对极轴。
你不要做的是：
A 在一个天气经常变化的时候去计划观测。因为他们变化很混乱的。
B 在目标靠近地平线的时候观测。你这个时候将透过很多的大气，里面有乱流，灰尘粒子，而且还增加了光污染。
C 在太阳下山后马上观测。在太阳刚刚下山的时候，地球还在冷却，会引起一些大气混乱。随着晚上的来临，不但观测条件会变好，而且空气污染和地光也会减少。好多时候，最好的观测时间就是天快亮的那几个小时。
四、附件：
现在你知道把你的望远镜在一个好的时间架在一个好的地点了。除了在观测之外，你还需要几个配件在你手上。
你需要做的是：
A 用一个星图或期刊去发现行星和其他的天空目标。
B 选择好的目镜和光学滤镜。如果你熟练的话，越多越好。
C 尝试和有经验的观测者一起出去观测。学习他们使用设备和观测天体的技术。
你不要做的是：
A 将你的望远镜乱指，希望看到有趣的东西。
B 在观测时候使用除了红光以外的东西。这些将使你的暗视觉受到影响。
五、使用你的眼睛
你现在准备观测了。在开始前，这里有几个非常重要的要点。
你需要做的是：
A 观测时候，双眼睁开。这样能防止疲劳，避免发展出一个懒惰的眼睛。如果你觉得这样很难，可以用手把没有用到的那只眼睛遮起来。
B 使用避开方法观测暗目标：因为人的眼睛中心对暗光线的灵敏度最低。当观测一个暗目标时，不要直接看。相反，稍微的偏一点看，这样目标就稍微的显得亮些。
你不要做的是：
A 在观测之前，暴露你的眼睛在其他物体前30分钟，除了红光。这样可以是你的瞳孔扩到最大。
B 斜着从你的目镜上观测。你的眼睛是光学系统的另外一个镜片，所以要调整好。
C 使用的目镜得到的放大倍率小于望远镜物镜直径以厘米做单位的数字的1.4倍。在小于这个倍率时，目镜的出瞳直径将超过最好眼睛的入瞳直径。
没有专业知识的普通人如何帮助探测系外行星？
NASA的TESS卫星发现了第一颗凌日系外行星，这是一幅艺术家的概念图。
NASA 戈达德
在观测太阳系外的行星的大气层时，因为操作的难度大，所以，像韦伯天文望远镜这样的世界上最先进的天文观测台也需要一些业余天文学家的帮助。
詹姆斯·韦伯天文望远镜发射之后，希望到了2021年时，它将是少数几个可以测量系外行星大气成分的高级天文望远镜之一。但是能够做到这样不仅取决于天文望远镜，还取决于时机——即需要十分精确的知道什么时候用该望远镜观测，也就是天文台需要捕获行星在其恒星面前经过或者凌日时的情况。例如在凌日的情况中，星光会穿过行星的大气层，并在恒星的光谱上留下化学成分的印记，该光谱会通过望远镜被天文台捕获，从而分析出该行星的大气成分。
行星凌日光谱图中分析出来的大气层元素成分（NASA）
对于任何想要观测的行星来说，这个正确的时间将取决于对未来凌日时间的准确预测。但是，这些预测的准确性只能与现有观测中固有的不确定性相媲美，这就是业余天文物理学家可以提供帮助的地方，罗伯特·泽勒姆说(JPL)，在3月23日发表在arXiv.org上的一篇论文中，他和他的同事们提出，使用小型望远镜的平民科学家可以保持观测的“新鲜”，从而减少詹姆斯·韦伯和类似任务的时间上的浪费。
“我知道许多天文爱好者，他们有非常好的天文望远镜，能够进行非常精确的观测”，泽勒姆说“即使是一个6英寸的小望远镜，你也可以看到很好的光线曲线。”
陆地观测如何帮助太空天文台
詹姆斯·韦伯太空望远镜的插图 NASA
未来任务的麻烦在于，系外行星凌日时间的任何空间变动发生的可能性都必须添加到观测时间中。“如果发生的可能性有10分钟，那么你就要把这10分钟添加到预测的观测时间表里”泽勒姆解释道。更重要的是，这种不确定性会随着时间的推移而增加。研究小组计算得出：现在一分钟的不确定性将在10年内增加到15小时。
“我们仅仅只有这么多时间去观测了”，科隆(美国宇航局戈达德太空飞行中心，JWST系外行星科学的领导者)说到。为了降低这些不确定性、以及减少相应的观测开销，天文学家需要周期性地重新观测已知的凌日行星，并获取最新时间信息。“这就是这项工作发挥作用的原因，”她说。“这实际上是为了提高未来观测的效率。”
为了了解业余天文学家们可能会如何帮助解决这个问题，泽勒姆和同事们用美国国家航空航天局的微型天文台望远镜观测了14次凌日现象。根据这些观测数据，他们计算出，即使是一个6英寸的望远镜，也能提供足够的精度，为近200个系外行星(所有已知凌日行星，加上NASA的TESS任务预计会发现的行星)提供最新的时间信息。
一个由16名观察员组成的小型望远镜观测小组可以做很多的事情，利用他们的综合聚光能力来观察更微弱的目标和更微妙的过境都是可以实现的。该团队估计，业余爱好者在JWST上进行200颗行星的调查时，最多可以节省5000天的观察时间，这为天文台的观测凌日现象节省了大量的时间；在计划于2028年发射的欧洲天文台ARIEL上进行1000颗行星的调查时，最多可以节省10000天的观察时间。
观测太阳系外行星
欧洲Spaec机构的ARIEL卫星将于2028年发射，它将探测到大气层中大约1000个系外行星的分子。爱丽儿将在穿越行星大气层时，在主恒星的光谱中发现这些分子的化学指纹。
ESA / C.卡罗和ATG Medialab
当TESS任务为这些观测站锁定更多潜在目标时，业余爱好者进行的帮助是非常巨大的。科隆说，虽然经过JWST的精心挑选已经有大约30颗系外行星被挑选出来，用于近一年或两年的研究，但是来自TESS的新发现的行星还没有被观察到的那么多。在业余爱好者和专业人士之间，“我们现在真正能够为TESS获得所需的后续信息，这些信息中显示的一些星球将是詹姆斯·韦伯的理想目标，”她说。
业余人员对专业任务的支持并不明显，即使对TESS任务也是如此。例如，美国变星观测者协会(AAVSO)创建了一个在线数据库，会员可以上传观测到的行星宿主恒星。AAVSO的成员也支持哈勃领导的探测15颗系外行星大气层的任务，并肯定了其所做的努力和贡献，并观察了一些TESS目标，以帮助从真正的系外行星中筛选出假阳性结果。
为了扩大这些影响，泽勒姆和同事们正在启动系外行星观察项目，以帮助业余爱好者完善系外行星凌日的时间安排。不需要特别的专业知识，只需要拥有合适的设备和想要帮助的意愿就可以办得到。该团队甚至提供了开源软件来自动进行所有的图像分析，从而获取原始图像并绘制出图像中的光线曲线和传输模型。
泽勒姆说：“我一直对公民科学、教育和公共服务充满热情。”这项努力凝聚了他的情感，在未来几年，天文学家将能够探索尽可能远的遥远世界。
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