望遠鏡與觀測天文學
天文視寧度
星星為什麼會閃爍?不是因為它們忽明忽暗——它們其實穩定地發光——而是因為它們的光在穿越數光年的空曠太空毫無擾動之後,卻在最後幾公里被地球躁動的空氣攪動。同樣的湍流也會在望遠鏡中抹糊圖像,天文學家把由此產生的模糊稱為視寧度。
空氣從不絕對靜止;密度略有差異的較暖和較冷氣團,會以微小且不斷變化的程度彎折光線,就像熱路面上方的閃爍。望遠鏡因而接收到來自抖動、扭曲波前的星光,一個銳利的點被抹成一團跳動的斑塊。視寧度以這團斑塊的寬度(角秒)來衡量:典型的低地台址視寧度為 2 至 3 角秒,而乾燥穩定空氣中最優秀的山頂天文台,在罕見的夜晚視寧度可細至 0.4 角秒。
視寧度是地基銳度的大敵。一台 10 米望遠鏡的繞射極限接近 0.01 角秒,但一角秒的視寧度會白白浪費其中百倍的潛力。這正是為什麼天文台要建在氣流平穩的孤立高峰上,如莫納克亞山或智利安地斯山;為什麼我們把望遠鏡發射到大氣之上的太空;也是為什麼人們發明了自適應光學,即時測量並抵消大氣的扭曲。
在建造一台造價數十億的望遠鏡之前,選址團隊會花數年測量視寧度;中位視寧度改善半個角秒,其價值可能超過額外增加好幾米口徑。
一處好台址,可能勝過一面更大的鏡面。
閃爍對賞星者浪漫,對天文學家卻是視寧度不佳的信號。行星幾乎不閃爍,因為它可見的圓面會把大氣的抖動平均掉,所以一顆穩定發光的「星」往往其實是行星。
又稱
另見