2009年8月3日 星期一

觀天入門:彗星的亮度

以肉眼觀察彗星,愈多愈好。當你看到時彗星時,估計及記錄它的亮度(最好還包括外觀大小及形狀)。比較你的肉眼觀察估計值和你(或其它朋友)使用光學輔助器材觀察所得到的估計值。

大部份的彗星都不夠亮,需要用天文望遠鏡才看得到。不過,每隔數年總是會有一、兩顆的亮度足以以肉眼觀察。在那個時候,肉眼觀測在許多重要事項優於以望遠鏡觀察!通常彗星的頭部以肉眼來觀看會比較大和比較亮(以總合亮度而言),有時候彗尾也是如此(參考下一個觀天習題)。

因此,以肉眼觀看彗星的頭部的亮度和大小就有相當大的價值。但我們知道肉眼的集光能力遠低於任何一種雙筒望遠鏡或天文望遠鏡,為何能以肉眼看到一個比較大和比較亮的彗星頭部呢?

這個答案就在於彗星的本質。彗髮(Coma)是一團巨大的氣體及塵埃雲,由相對來說十分微小的(通常1~10英哩寬)的彗核(Nucleus)釋放出來,是當彗星與大陽足夠接近的時候,因彗星表面開始蒸發而造成的。(實際上是昇華(Sublimate),因為大空中幾乎是真空狀態,物體直接由固態轉變成汽態)。彗核(太小,且/或被圍住)和彗髮合起來就是彗星的頭部。那為什麼肉眼比天文望遠鏡可以看到更多的和更亮的彗髮呢?因為彗髮向外散佈愈來愈薄,它合起來固然很亮,但在天文望遠鏡(甚至是雙筒望遠鏡)之中,它更為開展使其表面亮度低於肉眼的感官極限。

那麼以肉眼觀察彗髮的直徑會比以光學輔助器材觀察大多少呢?亮多少呢?這個答案主要視你所使用的光學輔助器材和當時天空的條件而有所不同。著名的觀測家和天文作家休士頓(Walter Scott Houston)在觀察IRAS-Araki-Alcock彗星大接近的時候,他發現在10~30分鐘之內,因為大氣條件的改變,彗髮的直徑由原已很美麗的2°增大到超炫的6°。此外,以肉眼觀察及以光學輔助器材觀察的外觀大小和亮度也與彗星本身有關。因此,你(和你的朋友)必須能連續數個晚上在相同的地點同時以肉眼觀察和光學輔助器材觀察彗星,你才能將彗星本身構造所扮演的角色抽離出來,並且學到更多有關彗星的重要資訊。(當然,彗髮的大小也會隨時間而變化,但通常不會在短暫的時間內有非常戲劇化的大改變)。

記得一件事,當你看到天文預報說有彗星即將到來,例如:7.0等,這對一個非點狀光源而言是太暗了,通常無法以肉眼看到,你需要一台約2.7英吋口徑的天文望遠鏡。一顆7.0等的彗星在小口徑的望遠鏡中大約相同於以肉眼觀看一顆6.0等(甚至是5.0等)的彗星。如果彗星(的頭部)很大,那很難直接與點狀光源的恆星比較亮度。一個方法是若你平常需要眼鏡,此時請你將眼鏡拿下來,當然你的恆星和彗星都看不太清楚(失焦),兩者都散成一小塊面積,這時你就可以比較它們的亮度了。另一個方法是與其它非點狀光源的深太空物體作比較,例如:外銀河系或星雲等。

千萬不要忘了,儘可能的尋找一個最黑的、最清澈的夜晚,並使用眼角餘光法(Averted Vision)來觀看暗淡的彗星。還有,你能估計彗星的大小嗎?當時或許有少數合適的天體有類似的(且已知的)大小供你比較。還有一種方法是以1.0等的亮星的星芒來比較,對大部份的觀測者在一般的觀測條件下,星芒不會超過2分弧(arc minute)寬。

問題

一、當你收到天文預報說彗星即將到來,到了何種預報亮度(對2.7英吋的天文望遠鏡來說)你才能以肉眼看到?對於每一顆彗星,預報亮度和你肉眼觀測的亮度有多少差別?

二、你所看到的每一顆彗星,以肉眼觀察和光學輔助器材觀察其頭部的大小會有多少的差別?

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