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玛纳基亚山天文台

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世界最棒的天文观测地点

  自从伽利略发明望远镜后,天文学家观察宇宙遥远的天体,发现面临了一个难以突破的困难,那就是大气层扰动而形成的“视相度”(Seeing)问题。举例来说,在清澈透明无波的水面上,你可以看到水下悠游自在的鱼儿,甚至长满青苔、水草的湖底,但是如果风吹波起你就什么都看不见了。玛纳基亚山天文台

同样的道理,看星星的天文学家,最怕的就是“风吹云起时”,从望远镜看来,风一吹,星星简直就乱成“一团”,什么跟什么根本就看不清楚,而且光学望远镜也看不穿那薄薄的一层云雾。所以天文学家得找一个既不起云雾、空气洁净又稳定的地方作为他的“安乐园”,这种挑选天文台地点的学问,简称选址(Site Survey),非常适合自命清高、孤独一生的天文学家研究。玛纳基亚山天文台

一次大战后,天文台的选址条件变得愈来愈严苛,学问也愈来愈专精。因为望远镜愈造愈大,价格愈来愈昂贵;性能愈加精进,对天文环境的要求也比以往更高。一旦有好望远镜却因“放”错地方,而发挥不出应有的性能,那真是太可惜了。

像帕罗玛山(Mt·Palomar)天文台的5米望远镜,便因高度不够(海拔2000米),“偶尔”受到低空云层的“打搅”,让天文学家为之困扰。因此加州理工学院的教授们,非常讨厌这种三不五时的云雾“临检”,而帕罗玛山所处的南加州,已经是晴天很多的地方(有首英文歌就叫《南加州从不下雨》),但是他们仍不满意。

所以60年代当夏威夷玛纳基山的选址报告出来时,大家才知道世界最佳的天文观测地点,竟是在这个火山小岛上。它的高度有4200米(13000英尺),平均湿度10%(台北是90%),视相度最好可达0.3个秒角(平均值0.8个秒角),比帕罗马山平均的1.5个秒角好得太多了。秒角的意思就是相当于空气的稳定程度;秒角数愈小,表示星象扩散的程度愈小,相对的星象也就尖锐清晰,而还会是乱成“一团”。 

左图 夏威夷大岛地形图,其中玛纳基亚与玛纳洛娃两座山都高达4200米以上

由于玛纳基亚山特殊的地理环境,极高的高度(4200米)、平均晴夜数可以达到280天以上,非常适合作为天文学的研究基地,美国国家太空总署(National Aeronautics & Space Administration简称NASA)遂在20世纪70年代末,投下重资建造了一架3米口径的红外线专用天文望远镜。虽然出钱的是NASA,但是管理与经营权却交给夏威夷大学。

这是一个很有意思的工作执行概念。NASA需要红外线天文学的研究资料与成果,以利其太空发展的工作推展,如果它为了这架望远镜,养一批天文学家研究,一批机械工程师维护,到头来花费的金钱可能多如天上繁星,是极不符合成本效益的作法。倒不如和夏威夷大学合作,利用原本现成的人力与物力。

1960年代末,夏大就在玛纳基亚山建立了88英寸(220厘米)口径的光学天文望远镜,一批傻乎乎的天文学家,正苦无“寸铁”可以发挥,只好慢慢排队等着用这仅有的220厘米望远镜。如今NASA在万事俱备只欠“东风”的情况下,把这驾3米红外线望远镜当作“东风”吹给夏大,可想而知当年夏大校长和众天文学家们,晚上睡觉都笑得合不拢嘴呢!

后来的CFHT3.6米望远镜(加拿大、法国出钱),与UKIRT3.8米红外线望远镜(英国、荷兰、加拿大出钱)、KECK10米天文望远镜,以及未来美国国家光学天文台的双子星(GEMINI)8米天文望远镜、日本文部省昴(速霸陆)8米天文望远镜计划、英国的超大红外线望远镜(可能也是8米口径),全部都要盖在玛纳基亚山顶上。到了2010年这些计划统统完成时,在山顶上白白的圆顶如珍珠般的镶嵌着,与赭红色的火山岩相映成趣,是一幅多么可爱的景象。

而地主夏威夷大学就像藏经阁,让世界各国天文学家到此取经做研究。

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