觀天入門：肉眼視覺極限

試試你的極限，在沒有月光的不同夜晚(以及不同的地點)觀察最不亮的恆星，在不同的高度(仰角)下，找出你肉眼可見的最暗星等。同樣地，再觀察那些深太空物體(非點狀的)。比較你的觀測成果和與你一同觀測的天文同好的觀測成果。比較夜晚時的大氣清澈度(Transparency)和白天時的大氣清澈度有什麼不同。記錄在你觀測時的不同氣象統計數據，看看那一種天氣型態會對大氣清澈度產生影響。比較大氣清澈度和影像穩定度(Seeing)，什麼樣的天氣型態可以同時提供最好的大氣清澈度和影像穩定度。

這個觀天習題要在沒有月光的夜晚找出你的肉眼視覺極限，而習題八是在有夜光的夜晚進行。不過，如同習題八所述，對大部份的觀察者而言，人為的光害污染才是最麻煩的變數。要研究強烈光害對視覺極限的影響，請參考觀天習題五十九、六十一和六十二。

首先，我們假設你的觀測地點至少在天頂和某一方向的低空位置不會受到光害或僅略受影響。當天空沒什麼雲朵時，在不同高度(仰角)的肉眼視覺極限會符合觀天習題卅二所述的大氣消光(Atmospheric Extinction)的影響–光線在通過愈厚的大氣層，損失愈多的亮度。但是在有霾的晚上呢？請你記錄在不同程度的霾時，在較低高度時大氣消光急速增加的變率。

不同的夜晚，由於不同的大氣清澈度，可能會有顯著不同的肉眼視覺極限。如果你只想找出你的肉眼視覺極限，你只要試天空雲朵最少、星星最多的夜晚。如果你還想研究不同的天氣型態如何影響大氣清澈度，試愈多的夜晚愈好。你可能還要瞭解你的觀測地點當時的溫度及濕度，以及其它相關的天氣數據，例如風速和風向，甚至是逆溫層煙霧(Inversion Smog)。

不管你的目的為何，你都要學習以最佳的方式來觀察較暗的星體。離開明亮的環境後，至少讓你的眼睛適應黑暗15~30分鐘，容許視網膜某種化學變化。事實上，你還可以做一個實驗，從明亮的室內或車子出來後的5, 10, 15, 30分鐘(或你所訂的間隔)後，你的肉眼視覺極限為何？觀看晦暗星體還有一個訣竅，稱為「眼角餘光法」(Averted Vision)，先不要直視晦暗星體，目光由它旁邊慢慢轉向它，也就是用眼角餘光瞄它。因為視網膜對光線最敏感的區域不是在正中央，而是在其周圍。

當然你需要一份星圖才能知道恆星星等。但一面觀星，一面用手電筒查星圖並不是一個好主意，你需要讓你的眼睛適應黑暗。你可以找一張儘可能不透明的紅色玻璃紙或塑膠帶，貼在手電筒前方，做出紅色光源，而且當然是愈少使用愈好。

最後的工作就是比較了。比較你的視覺極限和與你一同觀測的天文同好的視覺極限，你會發現不同的人的肉眼可見的最暗星等有相當大的差別，但是否和年齡或個人經驗有關呢？利用白天時的大氣清澈度的量度指標，參考觀天習題五十六和五十七，找出它們與晚上時的視覺極限之相互關連。(註：大氣清澈度可能會在短時間內改變很大，但不失為一個好的研究主題。)

還有一個比較是恆星和深太空物體的視覺極限差異。例如：外銀河、星雲等深太空物體，它們通常不呈點狀，延伸一小片面積，你能看到的深太空物體的最暗星等為何？最後，大氣清澈度和影像穩定度之間有沒有關連？一年之中，那個時候的天氣型態或那種天氣型態能同時提供最好的大氣清澈度和影像穩定度？

問題

一、在一個沒有月光的夜晚，幾乎沒有什麼光害，你注視著天頂，這時你能看到的最暗星等為何(包括點狀和非點狀物體)？在不同的高度、不同的夜晚，有什麼差別呢？

二、仔細斷定出何種天氣型態會影響你的肉眼視覺極限？白天的大氣清澈度和晚上時你的肉眼視覺極限的關連性為何？

三、你的肉眼視覺極限和其他觀測者有何不同？是不是和年齡、個人經驗或其它因素相關？

四、大氣清澈度和影像穩定度是否有關連？何種天氣型態和系統可以同時提供兩者最佳狀況？