＃發行日期：1981、12
＃期號：0144
＃專欄：
＃標題：看那夜空深處
＃作者：劉本炎
．夜空深處
．像的亮度
．圖：獵戶座（獵戶腰帶）附近的星雲，最左的一顆亮星是Zeta獵戶，在下方是M42大星雲。
．圖：著名球狀星團──ω人馬座，是一個相當好觀測的天體，這是南非的博埃頓天文台用60吋反光式望遠鏡拍攝的。
．圖：因奇特的旋轉形狀而得名的「蝸」星雲，是中美Cerro Tololo天文台的史密特1.5公尺天文望遠鏡所觀測得。
M57天琴座環狀星雲，這是天空著名的一個「大煙圈」，是威爾遜山天文台用100吋反光式望遠鏡所拍攝的。
看那夜空深處
譯案：對於本省日益增多的天文愛好者來說，這一篇文章很有參考價值，因本文對於觀測夜空深處的暗淡天體，作了簡明的導引，有助於初買天文望遠鏡的入門者。
原作者有四十年觀星經驗，在「Sky and Telescope」雜誌幾乎每月均撰寫導引天文愛好者尋星、觀星的文章。
對於一個業餘天文學愛好者的小口徑望遠鏡來說，最普通的觀測目標，是一些星團、星雲和銀河。
在梅西爾（C. Messier, 1730∼1817年，譯註一）時代所使用的小口徑望遠鏡，對這些夜空深處的天體，除了可把幾個顯著的散開星團（open cluster）分辨出一顆顆的星以外，其他的，看來只不過是一些矇矓的光斑而已。所以在那時代，就把星團、星雲、銀河系通稱作「星雲」（nebula, 譯註二）了。在你的小望遠鏡中，所看到的也差不多就是這個樣子。
到後來，人類發明了光譜儀和大口徑的反光望遠攝影設備以後，天文學家才能夠將真正的星雲（氣體雲）和銀河系（由暗淡的群星所組成）分辨出來。
讓我們把你看到的這些天體，作一個分類。
一、銀河系是億萬顆恒星的巨大集合體，雖然它們的外形相差很大，但天文愛好者感興趣的，不外以下四種基本的形狀。不過，當你用小口徑望遠鏡觀察時，不要期望能清楚的辨別它們不同的外觀。
（一）旋臂銀河（spiral galaxy）有一個扁平的圓盤，由一些自中心向外「旋」的「手臂」和明亮的中央球狀物組成。它若是面對著我們，看上去是圓盤形的；但它若是把邊緣對著我們，看上去就像是橢圓形或雪茄煙形。
由地球上看星空，橫亙天際的有一道「天河」，這天河其實就是本銀河系圓盤自地球向天空的投影。天河附近很難發現別的銀河系，這是因為本銀河系中，有很多星際的塵雲會把它們遮擋住，而變得「黯淡無光」。不過有個例外，在室女座與后髮座的相接星域，卻有豐富的銀河系群，用普通的觀測儀器就可以看到不少個。
（二）橢圓狀銀河系（elliptical galaxy）是第二種為數最多的銀河形式。這種銀河，看上去像一個橢圓，沒有任何旋臂結構的跡象。這一類的銀河不像旋臂銀河那樣，有明顯的星際塵雲遮擋星光而造成的暗線。
（三）侏儒銀河系（dwarf galaxy）比起以上兩種來要小得多了，所以它發出來的光也相對地微弱很多。侏儒銀河很不容易找得到，我們只知道一些較接近本銀河系的侏儒銀河系。
（四）另外一小部分的銀河，有奇怪的外形，稱之為「不規則銀河系」（irregular galaxy）。
以下四個分屬上述四種天體的銀河系，是天文愛好者的小望遠鏡可以看到的：
仙女座的M31是一個旋臂銀河系，它還有一個橢圓銀河系的伴侶M32。人馬座的「巴納德銀河系」（Barnard's galaxy） NGC 6822是一個侏儒銀河系。南半球天文觀測者所熟悉的「麥哲倫雲」Magellanic cloud）是一個不規則銀河系。
這四個不同種的銀河系，再加上另外大約一打的銀河系，與本銀河系構成了一個銀河集團，稱之為本地群（local group）（譯註三）。
在天文愛好者的望遠鏡中，大多數銀河的大小只有幾個弧分，它們的亮度則自肉眼可見一直暗淡到超過你望遠鏡的極限能力。
二、球狀星團（globular cluster）是數十萬顆恒星組成的巨球。大多數的球狀星團，座落在環繞人馬座、天蝎座與蛇夫座間本銀河系中心的四周。
小口徑望遠鏡只能把較大球狀星團邊緣的星分解出來。除了少數例外，他們的視徑自15弧分至1弧分不到，光度則可由6星等到暗淡超過14星等。對北半球觀測者來說，M13是最為人熟悉的球狀星團；在南半球，則半人馬座的「歐米加」（Omega）是最大眾化的球狀星團。
三、散開星團（open cluster）是十幾個至幾百個
恒星的鬆散組合，一般都在靠近本銀河系平面的地方。其中一些含有雲氣，譬如金牛座的「昂宿星團」。后髮座的輝星，則組成了一個巨大的直徑五度的散開星團。一些距離遠的微弱星團，大小只有幾弧分。由於散開星團的恒星散布很廣，所以它們的總光量──星團中各星結合成的光等，並不是星團能見度的良好指標。
四、行星狀星雲。星雲中環狀的行星狀星雲（planetary nebula），是一圈氣層被中央的熱星照亮所致。在小望遠鏡中，這些星雲通常只顯示出一個看不清外形的盤狀物，就像是一個行星的矇矓影像，所以稱為「行星狀星雲」。最大的一個是寶瓶座的「蝸」（Helix），直徑大約半度，不過大多數只有幾秒弧徑，難於和恒星分辨出來。
假如行星狀星雲的光量分布在一個較大的區域，則其總光量的等級並不能說明它的能見度。比較接近的是其表面亮度，因為這是它的總光量除以所分布區域的面積而得到的比例。所以由表面亮度來衡量自己望遠鏡的極限標準，作為能否觀測到的依據是比較切實的。
行星狀星雲的中心星通常是很不明顯的，罕有亮過12等的。
天琴座有名的「環狀星雲」（ring nebula）M51是一個典型的行星狀星雲，可能是天文愛好者覺得最難觀測的天體名單中最容易看到的一個。
五、散光星雲。一般銀河系，就像我們所在的本銀河系，充塞著星際氣體和塵雲。有時，一顆輝星把附近的星際塵雲照亮，使其變成了反射光而發亮的星雲；或是一顆十分熾熱的星，發出強烈的紫外線輻射，使鄰近的塵雲熾熱發光。以上這兩種現象，我們看到的就是「散光星雲」（diffuse nebulae），最特別的一例是獵戶座的M42。
六、暗星雲（dark nebulae）。它是一片星際塵雲，會遮住其後的恒星或是散光星雲，因而形成無星的地帶。這一類的星雲，如獵戶座的馬頭星雲（Horsehead nebula），在巴納德（E. E. Barnard）的目錄中可以找到編號。
一個較大的東西，在望遠鏡焦平面成像的表面亮度，與放大倍數有關。同樣口徑的望遠鏡，放大100倍時，其像的亮度只有50倍時的1/4。然而，對於一個與背景天空的明亮對比很小的小星體而言，增加望遠鏡的倍數有助於偵測。
天體在望遠鏡中所成的影像如果很小，我們看來就像是一個光點，與一顆星一樣。在這種情況下，望遠鏡的口徑就決定了影像的光度，口徑愈大則愈亮。
地球的大氣會影響到望遠鏡觀測，以下兩個條件特別重要：
一、視象條件
端視大氣是不是穩定，有兩類情況：一是閃動現象，造成影像的閃爍不定；一是滯頓現象，造成影像的扭曲。
對觀測者來說，大氣的閃動是最糟糕的。如果情形嚴重，星星有時就像吹大了一樣，而較暗的星都消失了，細節都變得模糊。後一種現象則較好，只是使影像動來動去。
大氣的不穩定，乃由於熱空氣和冷空氣團交流時所產生的擾動。這種擾動，可發生在地表，可發生在幾千呎的大氣層，也可發生在你的望遠鏡鏡筒內。
二、透明條件
也就是大氣層是否乾淨清晰。假設透明條件不好，暗星就不見了。觀測遙遠的天體，譬如星雲，就會受到透明度不良的影響而看不見。月球和行星的表面特徵受此影響，也會分辨不清楚，星團則看不見，或者雖看見了卻無法分解。
一、星圖
當你用望遠鏡尋找星體時，不論是使用刻有赤經赤緯度數的定向調節盤，還是利用尋星鏡，要是沒有一份印有九星等以上恒星的星圖，你就有麻煩。
定向調節盤在業餘用望遠鏡上，是難得精確的，所以你還是需要尋星鏡，用來回掃描的方法找星。雖然對於輝星和行星來說，這種找尋方法並不難；但對於暗淡的天體，卻無法辦到。當你搖動鏡筒尋找星體時，你會錯過天體，使你望遠鏡的極限減少至少一個星等。
如果使用星圖，情況就會大為改善。由星圖可以知道你要找的目標究竟座落何方，這樣就可以用一些基本的技巧把它給挖出來。
星圖若是刊有九星等或更暗的星體，那麼在你用低倍率目鏡時，在各星域都至少會有兩顆星圖上的星，出現在望遠鏡中供你參考。
用尋星鏡定位時，九星等的星圖比六星等的星圖用起來方便。使用星圖最好用紙片作一個罩子，罩子當中開一個與尋星鏡視界相同大小的洞，這樣對你會有很大幫助。
在尋星時，可以先在星圖中找出你的目標，然後移動罩子，把目標放在罩子所開圓洞的中間，那麼當你用尋星鏡找到目標時，就能正確說出在尋星鏡中看到的所有九星等以下的星了。
一份適當的星圖，可說是尋找正確天體的基本依據。舉例說，在「后髮座─室女座」的交會星域間，聚集了很多十分暗淡的系外銀河系，如果要分辨那一個是那一個，你必須靠望遠鏡視界中能看得到的恒星與星圖對照著來定位，確認出那些系外銀河，除外沒有他法。
二、尋星鏡的中央交叉細線
尋星時先要調整尋星鏡，把一顆亮星引進交叉點，並且使這顆星也同時出現在望遠鏡視界的中央。
對於熟練的老手，並不需要把尋星鏡調整得與主鏡光軸絲毫不差，只要記住尋星鏡中的那一點是主鏡視界的中心就好了。
尋星鏡應能看到星圖上所刊列最暗淡的星，假設你的星圖是到九等星，那麼尋星鏡的口徑至少應有二吋。當你使用牛頓焦點式的反光望遠鏡，若能在尋星鏡上加一個對角稜鏡的目鏡座，使尋星鏡的光軸橫折九十度，與主鏡對角鏡所折射的光軸平行又同向，那麼，你的眼睛由尋星鏡的目鏡換到主鏡的目鏡時，就不會感到麻煩了。
三、定位調節盤
要定位調節盤發揮功效，你的望遠鏡必須有驅動裝置；同時，要將赤道儀架子的極軸確實對正天球北極。
「美國變星協會」（AAVSO）所出版的「北極移動線」圖，可以協助你調整極軸對正天球北極。除非需要特別精確的要求，則此圖有助於修正北極星與天球北極間的偏差。
到目前為止，夜空深處的天體，還是以1950年春分點定位；現在，天球北極已推動了三十年，與1950年春分點坐標已有實值的誤差。
春分點沿黃道進動，到1980年時，已超過0.4°，目前各天體正確的位置，利用進點計算表能夠導出來。假設把待測天體的正確方位在星圖上標誌出來，必有助於尋星時調節定位。
四、暗室調整
在黑暗房間中，瞳孔張到了最大，以讓更多的光線射進眼中。同樣地，經過暗室調整，視網膜上的桿狀細胞會變得對光線更敏感。
各人作暗室調整的速度不同，雖然在最初幾分鐘會有戲劇性的變化，但至少你的眼睛要連續看半個小時的黑暗，才會變得非常敏感。
但在使用望遠鏡時，明亮的天空背景會降低你的調整能力，尤其在使用廣角目鏡的時候。就是當你使用圓頂觀測室，天空背景光線雖只經過小而窄的觀測縫透進來，也照樣會降低你眼睛高度的敏感度。
有一個建議，就是看非常暗淡的天體時，最好用一件黑衣服罩著頭。
五、斜視暗淡的天體
觀看非常暗淡的天體有一個方法，就是先找到這個天體附近的星域，然後把這個天體放在望遠鏡視界的中心，然後將視線略偏向一側10∼20°，不要正視那個暗淡天體，但集中精神去看它，你會看到的。這種方法，最多可以多看到兩個星等的星。
但這種方法對一極小部分的人無效，因為他們視網膜不像常人一般愈接近邊緣愈敏感。
這種方法說來雖複雜，但做來並不難。很多老手，一遇到暗淡的天體，就自然而然的這樣做了。很奇怪的，只要你第一次用這種方法看到一個暗淡的天體，以後你就是用正視法也可看到它了。
為了獲得最理想的觀察條件，防止霧氣在光學組件表面凝結成霧水，是非常重要的。同樣，降低散射的反光，對於增強望遠鏡的明晰程度和分辨能力極為有效。這樣可使你有較鮮明的視相，同時也可看到更暗的星等。
降低散射反光到最小的方法，是切實把鏡片表面的塵土和污垢清除。同時要確使目標物的光線，在望遠鏡鏡筒內運行時，不受到外來光線的干擾和散射。
霧氣凝結成的微小露珠，是極不容易對付的敵人。觀星人已嚐試過很多種對抗的方法，包括防霧罩、電風扇，甚至吹頭髮用的吹風機。我覺得這些方法都不是頂有效。積四十年的經驗，我認為最好的防霧方法，是在每一個光學組件上，包括物鏡在內，加上一個加溫器。可以在光學組件的邊緣外，包上一層烤麵包器裡的發熱線圈，再用普通玩具上的變壓器把正常電壓降低到l∼3伏特，讓它緩和的加溫。
筆者有一個四吋徑的克拉克（A. Clark）折光式望遠鏡，我把物鏡、尋星鏡、多目鏡式鏡座，都用這種方式加熱。我發覺除了剛開始加熱那幾分鐘，只要光學組件的熱度達到穩定，望遠鏡原有的能力並不會因加熱而降低，這與傳統的說法正好相反。
而且，當天氣熱到不會結露的時候，加溫器仍然有用，它顯然會加強影像的清晰。所以，我總是要等到望遠鏡所應有的潛能全被加溫器激發出來，才關閉它。我驚奇的發現，加溫器對於分解近距離雙星與行星表面的細微特徵有很大幫助。
註一：梅西爾是法國天文學家，熱衷尋覓彗星。他為了避免把似彗星的天體誤為彗星，所以，在1784年把一百多個似彗星的討厭天體列進一張表中，這就是梅西爾目錄。
這本目錄在1954年3月，「Sky and Telescope」雜誌社曾經作了一番整理，並給目錄中的天體重新定位，使之適宜用來導引觀測。
梅西爾當年一共定出了103個星團、星雲及被誤為星雲的銀河與其他天體，經「Sky and Telescope」整理後，增為109個編號的天體。
不過，到現在M 91已經找不到了，一說它就是M 58，一說根本就是太陽系內的天體，目前已消失了。另外M 102現在也無法看到，可能就是M 101。還有M 40是大熊座內一對光度較暗的雙星，被梅西爾當作星雲了。要知在1784年，望遠鏡口徑小，結構不夠精密，梅西爾能有這個成績，已經不簡單了。
在仙女座大銀河系M 31的旁邊有兩個橢銀河系的伴，一個是M 32，另一個是NGC 205，後者也有人稱為M 110。
譯註二：nebula是拉丁文「雲」，複數為nebulae。
譯註三：根據Shapley的研究與分類，「本地群」的銀河一共十七個。
（一）六個極度暗淡的侏儒橢銀河系：玉夫系、天爐系、獅子一系、獅子二系、天龍系、小熊系。
（二）四個中度暗淡的橢銀河系：仙女座銀河系團的NGC 221（M32）、NGC 205、NGC 147、NGC185。
（三）四個小不規則銀河系：NGC 6822（Barnard'sGalaxy）、IC 1613、（Baad's Galaxy）以及大、小麥哲倫雲。
(四)兩個巨大的旋臂銀河系：本銀河系、NGC 244（M31）。
（五）一個中度明亮的旋臂銀河系：NGC 598（M 33）。
根據較新的資料，雙魚座內又找到一個極為暗淡的侏儒銀河系，稱為LGS 3。天文學家席德（R.Schild）計算這一個銀河距地球約72萬光年，直徑僅590光年，真可說十分小。
另外，Arecibo天文台的天文學家吉歐瓦內里（R. Giovanelli）利用無線電望遠鏡，在獵戶座與麒麟座接壤處，找到三個可能屬本地群的銀河系。其中一個非常接近獵戶座紅色巨星（Betelgeuse），它的光輝把這個銀河蓋住了，但無線電望遠鏡認為該銀河系應為本地群的一個侏儒銀河系。
（本文譯自W. S. Houston, “Observing the Deep Sky”, Sky & Telescope, December, 1980）
劉本炎現任職於中央日報。
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