本文作者：科学G6

撰文：靠天吃饭的徒弟

每年大约有一个月的时间，我要过美国时间，当然有时候运气好只用过法国时间。围脖的签名档改做:“人品光辉照耀XX山！”或“燃烧小宇宙驱散漫天云雾！”。电话多半信号不好或者根本不在服务区，偶尔接通不是睡眠不足的咆哮，就是各种抱怨天气的悲苦哀嚎或者幸运的尖叫——此时的我，不是在观测，就在观测的路上。背上扛着电脑，手电只许照路面，有时赤手空拳，有时提着棍，因为山上有野狗。

国内各大天文望远镜一般需要提前一年预约，一年中会有一段时间检修、重新给镜面镀膜，再去掉几乎观测无望的雨季，重要天文现象全球连续观测的时间（比如伽马爆），另结合不同观测目标的最佳观测时间，实际能分给申请人的时间非常有限。于是每次观测前，我都尽可能多让座、多扶老奶奶过马路，本着吃小亏占大便宜的原则努力隐忍默默攒人品，以期待观测期间能够熊熊燃烧人品，换来几个湿度不超过90%、风力小于4级、视宁度较好的无云的晴夜。

那么一次成功的观测是从吃完晚饭背着电脑上山去开始的咩？大错，一次成功的观测是从选个适合观测黄道吉日（大误）开始的！

对于天文观测来说，大部分观测地点在地球上，地球又同时具有公转自转和跟随银河系围绕银心转动的三种不同运动，由此表现出了昼夜交替、季节变换、自转轴运动（这个就是传说中的岁差章动）、极移、潮汐、固体潮等等一系列，听起来神秘、看起来壮观、分析起来死去活来的作用。这些作用的影响导致了一个结果：那些天上的亮晶晶的星子，有时根本不在我们肉眼看见的位置，也不是任何时候抬起头来都能看见。“所见非所在”，一是因为大气折射引起的光线偏折；二是因为大天体带来的引力弯曲；三是因为光行差——光从出发到抵达地球的时间里，地球也在动，目标星也在动，两个都不知跑了多远了。至于“抬头望不见”，原因也很简单——有些星星白天升起来，不就看不见了吗？

星子们真实的位置，跟时间密切相关，跟起算历元密切相关，跟采用的坐标系密切相关。换句话说，观测者是运动的，观测对象是运动的，彼此都是彼此N体运动的一部分，准确轨道不可解。在所有的不确定中，选择一个公共的可以为各种运动研究建立相互联系和转换的确定量就非常重要。天文研究中选择的这个量，就是时间。所以虽然理论物理学界骄傲地宣布，鉴于爱因斯坦爷爷的相对论，时间和空间都是变化的；在同一坐标系的不同位置，一秒钟的长度是可以变化的。对这个消息，天体测量界冷冷飘过——关老子啥事，同一坐标系内,老子的秒长就是固定的！无论别的学科中对怎样解释时间的压缩和膨胀，天文学，至少天体测量学中同一坐标系内的时间是不变的。选取一个起算时间，选取一个瞬时的坐标原点，然后就可以在这个四维的坐标系中描述所有天体的运动和位置。还可以根据不同坐标系间的关系，进行天体在不同坐标系下的位置转换。

慢着，不同坐标系转换？无错，天文学的要义之一就是:我们有很多个坐标系。本门的工作之一就是在不同坐标系之间换来换去！这是为毛？为了简单。怎样的坐标系拿来研究银河系恒星的运动最直接明了呢？确定历元下的银道直角坐标系嘛！怎么获得银河系恒星在地球天空中的位置呢？转化到相同历元下的天球平赤道坐标系哇。赤经赤纬不能反映明确的恒星升落时间哇，那转化到时角坐标系好啦。有没有更通俗点的位置描述方法，有的啊，给出方位和高度的地平坐标系，你只要知道东南西北就可以观测啦。这个，我不分东南西北怎么办？这个，这个，北斗七星勺子把连线方向五倍距离的地方有一颗亮星，那就是北极星，那个方向基本就是正北。那个，那个，是哪个？孩子，这个专业不适合你，学个别的吧……

说完坐标系，回来说正题——什么样的日子是黄道吉日呢？首先，一定要是晚上，搞太阳物理的同学你们是特例。然后，月朗星稀鸟雀南飞的日子绝对不要。月光会对测光观测（例如根据亮度变化研究天体自转周期，或者谱分析研究恒星成分）和光学测角观测（位置观测）带来很大的背景噪声。那么望月前后就不能观测了么？也不绝对，做射电观测的同学们观测的是电磁信号，就不受影响哇。当然，射电望远镜因为对周围电磁环境要求非常高，所以一般会选在异常荒凉人烟稀少的地方。

[澳大利亚的射电望远镜]

那么，月黑风高就可以么？当然也不行，过大的风会引起望远镜晃动，影响观测精度，甚至威胁望远镜寿命，所以风高是绝对不行的！同样，过大的湿度一样会影响观测，带来不可控的误差，所以尽可能的干燥是最好的。湿度低，空气稀薄，大气扰动少，地势高，夜天光较好，气候干燥——这就是国内外一些著名的望远镜建在高海拔的山区的原因。比如，云南天文台高美古观测站，就建在云南省丽江玉龙纳西族自治县太安乡的高美古村（一村人都姓和，特产是洋芋，和洋芋开花时的美妙景色），海拔3193米，每年平均晴夜达254天，没有人为光线和沙尘的干扰。伸手不见五指,对大多数观测站来说,是骄傲的默认项。

[高美古观测站望远镜的外部建筑]

这就是高美古观测站2.4米口径的地平式反射光学望远镜的外部建筑，被行内人简称2米4的这个大家伙，是我国乃至东亚地区最大口径的通用性天文光学望远镜。由于高美古良好的观测环境和地理位置，2米4望远镜是没有镜筒的。对于望远镜本身来说，没有镜筒意味着重量更轻，重量更轻意味着可以做的口径更大，但是没有镜筒也意味着对于整体系统稳定性有相当高的要求。

[没有镜筒的2.4M]

接下来的时间选择就和我们的观测对象有关了。可选择的时间应该是每个月朔月前后一周左右，也就是阴历的月末和月初。因为地球自西向东绕日运动，所以一个太阳日（太阳两次经过同一经圈的时间间隔）比一个恒星日（恒星两次经过同一经圈的时间间隔）短了大约四分钟。

这每天四分钟的累计，就使得年初和太阳同升同落的恒星，到了年中要到太阳落下后才出地平。天文学上冲日的概念，由此而来。冲日是指地球上观测天体与太阳位置相差180度，这时被观测天体会在午夜前后上中天，也就是经过本地经圈，达到在该观测地的最高位置。于是，天时地利人和，一个美好的适合观测的黄道吉日由此确定。接下来，就要预约望远镜，确定观测时间，查阅行星历表、或者恒星历表，确认观测对象的预报位置。另外，还要下载证认星图，用来对照最初拍摄的照片，确定我们目标天体是否在照片中。这还没完，还得再选取合适的滤波片，根据天气情况和底片信噪比确定曝光时间。之后就可以将全权委托观测助手开始正常观测了。当然，对于观测助手来说，每天入夜时的暗场观测和天亮之前的平场观测，也是非常重要的工作内容。通过对于全暗区域和均匀的光亮区域的拍摄，可以确定望远镜光学系统的系统差，这些干扰项，将在我们后期的数据测量和分析中被扣除，这件事对于观测精度无疑有着很重要的影响。

[卡西尼探测器2004年飞跃土星时拍到的土卫九的照片]

[这是2003年12月1号 在地球上拍到的土卫九的照片。土卫九作为土星的外卫星，距离土星位置相当远，所以在这张图片上，是看不到土星的。]

[这是海王星和它的卫星海卫一的照片，图中箭头标示的就是海卫一，海卫一旁边那颗亮星，就是海王星。图片上被小圈套着的星星，就是在确定目标和测量中作为参考星的恒星。]

现在国内大部分望远镜已经实现了全自动跟踪拍摄，所以，对于光学观测来说，正常观测之后最重要的事，就是天气。各天文台会在自己的网站上同步进行实时气象报告，包括云量湿度风力温度等数据。在这里，要特别歌颂一下各位观测助手，他们多半都非常年轻，学历不高，收入也不高，常年过着晨昏颠倒的生活，默默地为天文事业做出贡献。他们的名字从来不会出现在作者列表中，于是，我们只好在致谢里一个一个写出他们的名字，表达我们对这些无私奉献的观测助手的深切敬意。

光阴荏苒，我已经从当年被观测助手充满怜惜的护送下山的青涩新人，变成了观测助手头也不回的换观测目标时自己默默的在门口老地方拖出棍子来准备下山的铁血真汉纸。康德说过，世界上有两件东西能够深深地粗糙其肉体磨砺其心灵，一件是头顶上灿烂的星空，另一件，就是仰望星空的科学法则。

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