瑪納基亞山天文台

瑪納基亞山天文台

世界最棒的天文觀測地點世界最棒的天文觀測地點自從伽利略發明望遠鏡後,天文學家觀察宇宙遙遠的天體,發現面臨了一個難以突破的困難,那就是大氣層擾動而形成的“視相度”(Seeing)問題。舉例來說,在清澈透明無波的水面上,你可以看到水下悠遊自在的魚兒,甚至長滿青苔、水草的湖底,但是如果風吹波起你就什麼都看不見了。

簡介

自從伽利略發明望遠鏡後,天文學家觀察宇宙遙遠的天體,發現面臨了一個難以突破的困難,那就是大氣層擾動而形成的“視相度”(Seeing)問題。舉例來說,在清澈透明無波的水面上,你可以看到水下悠遊自在的魚兒,甚至長滿青苔、水草的湖底,但是如果風吹波起你就什麼都看不見了。

同樣的道理,看星星的天文學家,最怕的就是“風吹雲起時”,從望遠鏡看來,風一吹,星星簡直就亂成“一團”,什麼跟什麼根本就看不清楚,而且光學望遠鏡也看不穿那薄薄的一層雲霧。所以天文學家得找一個既不起雲霧、空氣潔淨又穩定的地方作為他的“安樂園”,這種挑選天文台地點的學問,簡稱選址(Site Survey),非常適合自命清高、孤獨一生的天文學家研究。

一次大戰後,天文台的選址條件變得愈來愈嚴苛,學問也愈來愈專精。因為望遠鏡愈造愈大,價格愈來愈昂貴;性能愈加精進,對天文環境的要求也比以往更高。一旦有好望遠鏡卻因“放”錯地方,而發揮不出應有的性能,那真是太可惜了。

像帕羅瑪山(Mt·Palomar)天文台的5米望遠鏡,便因高度不夠(海拔2000米),“偶爾”受到低空雲層的“打攪”,讓天文學家為之困擾。因此加州理工學院的教授們,非常討厭這種三不五時的雲霧“臨檢”,而帕羅瑪山所處的南加州,已經是晴天很多的地方(有首英文歌就叫《南加州從不下雨》),但是他們仍不滿意。

所以60年代當夏威夷瑪納基山的選址報告出來時,大家才知道世界最佳的天文觀測地點,竟是在這個火山小島上。它的高度有4200米(13000英尺),平均濕度10%(台北是90%),視相度最好可達0.3個秒角(平均值0.8個秒角),比帕羅馬山平均的1.5個秒角好得太多了。秒角的意思就是相當於空氣的穩定程度;秒角數愈小,表示星象擴散的程度愈小,相對的星象也就尖銳清晰,而還會是亂成“一團”。

左圖 夏威夷大島地形圖,其中瑪納基亞與瑪納洛娃兩座山都高達4200米以上

由於瑪納基亞山特殊的地理環境,極高的高度(4200米)、平均晴夜數可以達到280天以上,非常適合作為天文學的研究基地,美國國家太空總署(National Aeronautics & Space Administration簡稱NASA)遂在20世紀70年代末,投下重資建造了一架3米口徑的紅外線專用天文望遠鏡。雖然出錢的是NASA,但是管理與經營權卻交給夏威夷大學。

這是一個很有意思的工作執行概念。NASA需要紅外線天文學的研究資料與成果,以利其太空發展的工作推展,如果它為了這架望遠鏡,養一批天文學家研究,一批機械工程師維護,到頭來花費的金錢可能多如天上繁星,是極不符合成本效益的作法。倒不如和夏威夷大學合作,利用原本現成的人力與物力。

1960年代末,夏大就在瑪納基亞山建立了88英寸(220厘米)口徑的光學天文望遠鏡,一批傻乎乎的天文學家,正苦無“寸鐵”可以發揮,只好慢慢排隊等著用這僅有的220厘米望遠鏡。如今NASA在萬事俱備只欠“東風”的情況下,把這駕3米紅外線望遠鏡當作“東風”吹給夏大,可想而知當年夏大校長和眾天文學家們,晚上睡覺都笑得合不攏嘴呢!

後來的CFHT3.6米望遠鏡(加拿大、法國出錢),與UKIRT3.8米紅外線望遠鏡(英國、荷蘭、加拿大出錢)、KECK10米天文望遠鏡,以及未來美國國家光學天文台的雙子星(GEMINI)8米天文望遠鏡、日本文部省昴(速霸陸)8米天文望遠鏡計畫、英國的超大紅外線望遠鏡(可能也是8米口徑),全部都要蓋在瑪納基亞山頂上。到了2010年這些計畫統統完成時,在山頂上白白的圓頂如珍珠般的鑲嵌著,與赭紅色的火山岩相映成趣,是一幅多么可愛的景象。

而地主夏威夷大學就像藏經閣,讓世界各國天文學家到此取經做研究。

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