问:为什么(主要的)天文望远镜总是坐落在偏远地区,而不是安装在摩天大楼上或者高校校园呢?

答:这是个好问题。我也认为把所有的天文望远镜安装在天文台的屋顶上或者校园里更方便,而且这样就不必飞很远去完成观测工作了。(尽管这看起来不太有趣)

然后,天文台选址那么偏远是有原因的,主要有两方面。


为什么许多大型的天文望远镜都坐落在偏远地区?


首先是光污染。有人的地方就有光,而这些光,就干扰了我们对天文的观测。在晴朗的夜晚,身处大城市中的我们,无数个夜晚都曾抬头仰望星空,而映入我们眼帘的可能只有寥落星辰。人造光虽然让天空看起来特别明亮,却也造成了天文观测的恶劣条件。让我们来看看下图,一起感受一下光污染的影响区域吧。


为什么许多大型的天文望远镜都坐落在偏远地区?


图一:人造光下的世界地图

该图像我们展示了人造光的重污染区域,越亮的区域表明光污染越严重,天文观测的条件越恶劣。数据来源:数据来源:P. Cinzano, F. Falchi(帕多瓦大学),C. D. Elvidge(NOAA 博尔德国家地球物理数据中心)。皇家天文学会(RAS)版权所有。经布莱尔科学公司许可,转载自《皇家科学学会月刊》。


为什么许多大型的天文望远镜都坐落在偏远地区?


图二:中国东部的光污染

我们日常所见的光污染导致了光学望远镜观测环境恶劣,与此同时,X-射线光学望远镜也面临着类似的观测环境污染的问题,如手机、无线网络、GPS卫星、甚至飞机和汽车都可以被X-射线光学望远镜观测到。所以,望远镜必须建立在远离发射源和电波干扰的地方,这样它们才可以准确到接受天体的电波。


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其次是大气状况。我们之所以使用像哈勃这样的空间望远镜,是因为空间望远镜可以避免大气层的影响而获取更多的信息。而对于地面望远镜而言,接收到的太空天体光在穿越整个大气层后已经变得衰减和失真。因此,大气越稀薄越稳定,越有利于我们的观测。


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除此之外,空气湿度也影响着一些型号的望远镜,对此,干燥的大气也有利于天文观测的准确度。不幸的是,地球上满足这些条件的地区少之又少,为数不多的极佳地区也都很偏远,例如夏威夷冒纳凯亚火山山顶、智利北部的阿塔卡马沙漠(还有其他智利高原区域)、南极洲、亚利桑那州、加利福尼亚州和新墨西哥州的沙漠中,而这些地方也随着城市规模的扩大面临着光污染的威胁。


为什么许多大型的天文望远镜都坐落在偏远地区?


究其以上两个原因,天文学家不得不奔波于全球各个天文望远镜观测地,幸运的是,随着互联网快速发展,远程观测也变得越来越常规化。很多望远镜已经实现了天文学家通过互联网远程发送命令就可以完成观测,这仅仅需要设置一个望远镜操控器就可以完成。就像现在,我正在纽约州伊萨卡的办公室里舒服地边喝着咖啡边回答着你的问题,同时也通过坐落在波多黎各的一台射电望远镜——阿雷西博望远镜观测着银河!


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相关天文知识

光污染,也称“光害”,是指夜环境下的人造光。随着人们对光的过度、不当的使用,光污染也变得越来越严重,即使我们谨慎使用人造光,也会从根本上改变我们的生存的自然环境。作为一个主要的城市化副作用,它是威胁到人类健康,破坏生态环境和环境美感的罪魁祸首。


为什么许多大型的天文望远镜都坐落在偏远地区?


2012年5月于国际太空站拍摄的夜间地球。下方明亮的光迹来自于基多、瓜亚基尔和波哥大等南美北部的大城。虽然和其他发展程度更高的城市相比,此区的光害规模相对较小,但亮度已足以盖过当地原有的星空。影像总曝光时间约30分钟,下方蓝色光点是南大西洋上的雷暴。

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