如何科學地選擇觀測地點

某著名天文愛好者曾說過：多做觀測少開會。

在這一思想的指示下，我們就需要尋找合適的觀測地點。

零

合適的觀測地點需要滿足許多的條件，比如：晴天率、視寧度、光污染、大氣質量、氣溫、交通、飯好不好吃、能不能連上網……

鑒於我們現在還不能把望遠鏡安在月球上，下面的討論在地球上進行，幸運的是我們對地球還算相對了解。

一

南極和北極其實是不錯的地方，降雨量極少，連續觀測時間長，無光污染，但是因為常用潤滑油總是凍上，而且觀測的天區範圍有些小，交通也不方便，因此且不加考慮。

地球剩下比較合適的地方是副熱帶高氣壓帶（簡稱副高），大約在緯度30度。因為大氣環流的原因，這一緯度附近常年處在高壓之下，空氣的水平流動比較弱。簡單的說就是這個地方——一不颳風，二不下雨，副高的天是朗朗的天。

但是由於地球在自自西向東轉動，因此陸地的東側可以迎來海洋的水汽，水汽遇到山脈爬坡依舊會造成降水。因此大多數的海島和幾乎所有的大陸東側不能成為我們的選擇，至於一小部分的海島為何可以，我們後面再說。

世界上的大片荒漠區幾乎都位於緯度30度附近的大陸西側

二

除了副高以外，另一個影響氣候的因素是季風。季風來自於海陸熱力性質的差異，因此亞歐大陸和廣漠的太平洋、印度洋，季風的影響十分顯著。

季風帶來周年變化的降水，滋養了季風區的人們，但是季風對天文觀測極為不利。風的流動會降低視寧度，加劇星光的閃爍，更不用說降雨將直接毀掉一切的觀測計劃。因此季風區也必須從我們的選擇中刪除。

紅色的部分受季風影響強，不適合作為觀測地點

三

現在我們可以選擇的區域就極為有限了，只剩下了澳大利亞西部，非洲西南部，撒哈拉沙漠，阿拉伯半島，安第斯山脈以西（南美洲最西側），美國的西南部。

但是還有一個篩選條件——海拔。

觀測地點海拔高一點當然不是為了離星星更近，幾公里相對於幾萬光年簡直不值一提。但是人類活動的大多數污染物會沉積在地表，因此低空的空氣混濁程度遠大於高空，建在山上可以不受混濁空氣的影響。其次，光污染也會減弱，光線在向上傳播的過程中被吸收和散射而不斷減弱。海拔高一點可以減少空氣對星光的散射，空氣密度在對流層近似為指數分布，每升高4km空氣密度約降低一半，下面的空氣密度大，散射強，所以避開地表的空氣也有不錯的效果。

全球山脈分布

看這張全球山脈的分布圖，我們必須把山不夠高的區域從我們的選擇中刪除。

先看非洲西南部，是南非、安哥拉、納米比亞三個國家。其中納米比亞1990年才獨立，安哥拉2002年才結束了長達27年的內戰，不要說交通和食品，就是人身安全只怕都保證不了。在南非薩瑟蘭小鎮的郊外，人類修建了南非大望遠鏡（SALT），有效直徑十米，但僅此一個。

美國西南部的亞利桑那州的Kitt Peak上有一山的望遠鏡，著名的大雙筒望遠鏡（LBT）和多鏡面望遠鏡（MMT）也在亞利桑那州，但可惜的是亞利桑那州並不臨海，坐飛機也大多需要轉機，因此交通不夠便利。

一山的望遠鏡

南美洲的西部是智利和秘魯，對比政治經濟自然人文環境，智利要優於秘魯，最重要的是，世界旱季阿塔卡馬沙漠就在智利，降水量世界最少。理所當然的，這裡是最理想的觀測地點。因此，智利擁有了世界1/3的大型望遠鏡，並且質量上佳，比如著名的甚大望遠鏡（VLT），麥哲倫望遠鏡I和II，雙子望遠鏡中的南半球部分。30米望遠鏡（TMT）也將從夏威夷搬往智利。

四

等等……

為什麼會先選擇夏威夷……

據說世界上年降水量最多的地區是夏威夷的考艾島啊……

……

……

……

大自然就是這麼奇妙。受地形影響，夏威夷的降水量差異極大，在一些地方年降水量破萬，另一些地方只有兩百多。

當然還有更流氓的，雨高一尺，山高一丈，任你風吹雨打，這邊風景獨好。

大多數會引起降水的雲高度都比較低，底部只有1000~2000m，因此山只要足夠高完全可以把雲踩在腳下。夏威夷冒納凱阿火山海拔大約4000km，更是高過了當地的逆溫層，而逆溫層的效果之一就是阻礙下層物質向上擴散，成功擋住了雲霧和污染，在山頂構建了頂級的星空。

植被在山邊圍了一圈，因為逆溫層把雲層限制在低處

因此這座山上擠滿瞭望遠鏡，包括凱克I和凱克II、雙子座望遠鏡中的北半球部分、日本的昴星團望遠鏡等。

五

和夏威夷條件類似的還有西班牙的迦納利群島，位於撒哈拉沙漠的西邊，只是海拔高度僅有2426米。但迦納利群島距離歐洲很近，西班牙也是歐盟的成員國，因此對於歐洲國家來說，這裡也是一個適合觀測的地方，世界上最大的光學望遠鏡——10.4米的迦納利望遠鏡（GTC）就在此處。

via wikipedia

生活不止眼前的苟且，還有詩和遠方。

所以選觀測地點不能只看觀測條件如何，風景怎麼樣同樣重要。

幸運的是，夏威夷、迦納利群島、阿卡塔瑪沙漠都是旅遊勝地，因此天文台最集中的三個地區，同時也是最適合度假的地區。（我就假裝不知道是天文學家故意的）

它們的風景是這樣的……

這樣的……

這樣的……

這三個地方被稱為全球三大觀測聖地，希望讀者有機會親眼見識那裡頂級的天空和莫納克亞天文台、凱克天文台、雙子座天文台、歐洲南方天文台、歐洲北方天文台、羅奎克·德·羅斯·穆察克斯天文台、泰德峰天文台、帕拉納爾天文台、拉西亞天文台、托洛洛山天文台、瑪瑪於卡山旅遊天文台、南十字天文台、龐戈天文台、克羅瓦拉旅遊天文台、馬宇山天文台和坎卡納天文台。