光污染如何影响天文学家的观测

“光污染”对我们观测星星有什么影响？城市里新出现的灯光是减轻了污染还是加重了污染？钠蒸气灯真的有用吗？水银蒸气灯是如何影响我们透过大气观测天体的能力？与过去50年相比，现在想通过现有天文台获得良好的观看条件有多难？有没有努力克服这个问题？是否有矫正透镜可用，像修正哈勃望远镜一样？在这个具体问题下，你认为在地面上的可见光望远镜的未来是什么？

光污染干扰我们对太空的研究有两种途径。第一种很简单，即没被屏蔽的灯光会向各个方向发散，包括垂直向上。这使天空发亮，就像白天的太阳使天空发亮一样。现在，夜间的天空虽然不像白天那样明亮，但城市光线给天空造成的光亮增加了，已足以使人们难以看到天较暗的天体。有时当我们想给非常暗的天体拍照，可天空太亮，总是看不清。要想缓解这个问题，你可以遮蔽你所在街道周围的灯光，这样大部分的灯光只会向下照射。这才是你需要的照射方向。通过屏蔽灯光，你既可以减少光污染，又可以减少灯泡提供同样地面照明效果所需要的能量，从而节能！

城市灯光干扰天文学的第二种途径更隐蔽一些。通常，天文学家要获取一个物体的光谱，把将望远镜中的光分解成各种颜色的光谱。当你拍摄像星系这样的荧光物体的光谱时，你会看到光谱不是平滑的，而是由许多条线组成的。 每一条线都是某种化学物质存在的独特指标。 通过研究这些线的强度，天文学家可以推断出他们观察到的物体的化学成分和温度。通过观察这些线的红移（它们往光谱的红色一侧移动了多远），天文学家可以确定物体移动的速度。 光谱学可能是天文学家工具箱中最有价值的工具。 遗憾的是，城市的灯光破坏了光谱。 看看下面的图片。

这是由位于帕洛玛（Palomar）的200英寸望远镜拍摄的大力神座星系的光谱图。红色在左边，蓝色在右边。穿过中间的明亮水平线是我们那天晚上观察到的星系的光。 你看到的垂直的亮线不是来自该星系：它们是来自圣地亚哥的水银蒸气灯的线！来自星系的线相对于星系的光线实际算暗的，但它们很难找到（试试！）因为他们被掩盖在城市明亮的线条中。

水银蒸气灯在整个光谱范围内都有大量的光谱线，会干扰从红外到紫外线的天文观测。这就是为什么天文学家鼓励使用钠蒸气灯的原因。钠蒸气在整个光谱中只有两条线！因此，如果城市使用钠蒸气而不是水银整齐，我们分析天文光谱就更容易了。现在，有些光谱我们已经无法从帕洛玛观察到了，因为水银蒸气灯太亮了。

遗憾的是，我们还没有哪一种矫正镜头可以用来过滤这些光污染。我们用来过滤掉不想要的光的过滤器同时也都会过滤掉我们想要看到的光。要改善还得依靠城市本身，让居住在天文台附近的居民自愿使用有屏蔽的钠蒸气灯。

帕洛马目前所处的局势变得相当严峻。如今，这城里的灯光可以通过山脉的缝隙直接看到，这意味着城市的光会直接进入望远镜，甚至不会先经过天空的反射。许多观察者已经放弃了对西南天空中的天体的观测，因为这个方向上的光污染太糟糕了。圣地亚哥市曾经要求在城市街道上使用钠蒸气灯，减少帕洛马尔的光污染，但随着城市的发展，这项法律也失效了。 随着城市的发展，水银灯用得越来越多，帕洛马的污染越来越严重。一些用帕洛马观测的人员估计，如果事情继续这样发展下去，那么大约十年后，帕洛马将对深空天文学毫无用处。

然而，陆基天文学仍然有希望。帕洛马受到严重的光污染是因为它靠近南加州的人口稠密地区。而其他望远镜，如夏威夷的凯克望远镜，都表现得非常好。这些天文台的附近没有明亮的城市灯光干扰美好的夜间观察。在未来几十年的某一天，帕洛马可能不得不退役（如帕萨迪纳附近的威尔逊山望远镜），然后到更偏远地点放置望远镜。例如，康奈尔大学正远离一切城市的智利阿塔卡马沙漠中安装新望远镜。其他望远镜正在偏远的山顶、岛屿甚至南极建造。

迈克尔·拉姆在2015年11月21日编辑：除了像前面提到的光学望远镜之外，射电望远镜也遇到了同样的问题。污染我们视野的不是光学光源，而是各种无线电源，如手机、无线互联网发射器、GPS卫星等，它们都阻碍了我们对天体无线光源的观测。在某些情况下，它们甚至可以让我们完全观测不到光源，这就是为什么我们也要在远离各种干扰的偏远之地建设射电望远镜的原因。

作者: Dave Kornreich

FY: Colleen.

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