2009年8月3日 星期一

觀天入門:估計行星的亮度及顏色

經由比較已知亮度的恆星(而且不會變化),估計行星在不同時間的亮度。並評定行星(或是恆星)的顏色,級距由非常藍至紅色。

木星今晚有多亮?火星今晚有多亮?你說簡單嘛,隨便一本天文日曆、天文雜誌或天文網站上都可以查出來。但你大概不知道在1980年代之前,只有書籍資料的時代,它們公布的行星亮度誤差有時可以達到⅓等,甚至½等!網路的應用令資料流通更方便和正確(即時修正),新的亮度預估公式也準確很多。不過,木星和火星的反射程度(亮度)的變化,仍足以讓人們以肉眼察覺偶然與預估值不相同的情況。此外,自行預估行星的亮度是十分有趣且無價的觀測經驗。

估計木星和金星的亮度並沒有想像中簡單,因為沒什麼其它正常星體接近它們的亮度範圍。木星最亮的時候的亮度約同於金星最不亮的時候,而且後者的亮度是熟知的,所以你可以用金星來粗略估計木星的亮度。水星通常低垂於天際,而且很少能逃過曙光或暮光,不過許多時候,你可以在它的附近找到可以用來比較亮度的恆星。當土星和火星高懸於夜空時,幾乎都能在它們附近找到可以用來比較亮度的恆星。土星環相對於地球的角度每年都不一樣,追蹤土星的亮度變化也可以研究土星環對土星的亮度是否有影響。火星的亮度變化在數年之內,可以達到3~5個星等,而且主要的變化量經常是在一個季節內就可完成。木星的雲層活動造成它的預測亮度不準,火星著名的砂塵暴也會使它的預測亮度和實際觀測值有可分辨的差異。最後是亮度約為5等的天王星,追蹤它每年的少許亮度變化,使你成為行星亮度的鑑賞家。

在估計行星亮度時,必須將不同高度(角度)時大氣消光(Atmospheric Extinction)的影響計算進去。(觀天習題卅二)

評定行星的顏色,其樂趣不亞於估計行星的亮度。當研究恆星的亮度時,我們要學習的不止是該恆星的真正顏色,還包括眼睛的生理特徵,以及形容顏色的字彙。在這裡,我們使用與觀天習題廿五相同的顏色級距表。若你看過愈多不同顏色的恆星,對你使用這份級距表會更有幫助、更熟練。

因為星星本身不同的亮度,往往為我們在評定顏色時帶來麻煩。金星和木星只有在亮度差不多的時候,才容易評定何者比較黃。但是顏色較深的金色土星,其光度就差多了,我們能不能用低倍率的小型雙筒望遠鏡觀看土星,其亮度會和肉眼觀看金星類似嗎?比較土星的顏色和許多其它1等星的顏色就容易多了。水星比較麻煩,它通常低垂於天邊的薄霧中,使它的顏色比實際偏橘。火星在所有行星之中有最引人注意的顏色,比較它與另外兩個著名的紅巨星的顏色也極具趣味,一個是位於獵戶座的參宿四(Betelgeuse),一個是位於天蠍座的心大星(Antares),當火星分別經過它們附近時,千萬不要錯過。還有,火星的砂塵暴會減少它的紅色程度,足夠使肉眼看出顏色變化。此外,某些人對紅色特別敏感,你可以約集同好,將你評定的火星顏色與他們的評分做比較。

問題

一、你估計今晚的行星亮度為何?它們與預測值有沒有差別?

二、你有沒有曾經看出火星和木星的亮度比預測的亮一些或暗一些的經驗?它們是不是與火星和木星的大氣活動有關?

三、依據觀天習題廿五的顏色級距表,你評定的行星顏色為何?當火星與參宿四心大星有類似亮度時,何者比較紅?當時火星是否比較不紅,例如火星表面有砂塵暴?

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