拯救中国光学天文!绝佳天文台台址被发现,就在我国青海 南京市最后的野狼(一)

最近几年,我国在天文、航天方面的突破,一次次震惊了世界。从嫦娥五号月表采样返回,到天问一号探索火星,再到空间站建设及出舱任务,都证明了我国探索宇宙的能力已经实现了飞跃,成为了世界的领头羊。

拯救中国光学天文!绝佳天文台台址被发现,就在我国青海

(图片说明:中国空间站)

然而,即便有了这么多重大的突破,我国却始终有一块“软肋”,令人头疼,那就是没有一个世界顶尖级的天文台台址。也就是说,即便我们具备了建设更加先进的望远镜的能力,却不知道该建在哪里。

那么,为何台址这么难找?它为何如此重要呢?

我们都知道,建造望远镜的目的就是进行观测。所以,首先要确保的就是望远镜能够观测的时间。这就要求一个好的天文台台址不能有太多的雨水、阴天甚至是沙尘。只有晴夜足够多,才能保证望远镜获得更多观测的时间。

拯救中国光学天文!绝佳天文台台址被发现,就在我国青海

(图片说明:智利的阿塔卡玛沙漠是世界上最佳的天文台台址之一)

除了观测的时长,还有一点非常重要,那就是观测的精度。

我们总说空气是透明的,其实不然。在肉眼中,似乎的确看不到空气的存在。但是在望远镜眼中,就不一样了。大气的湍动在望远镜中看得非常清晰,很容易干扰视野,这叫做视宁度。

另外,在宇宙最远处的天体,由于宇宙膨胀而远离我们,从而导致红移现象。这些天体发出的电磁波会被拉长到红外或者波长更长的波段,才会传到地球。而这些电磁波很容易被水蒸气吸收,所以还需要大气中的水汽要极少。

拯救中国光学天文!绝佳天文台台址被发现,就在我国青海

(图片说明:宇宙边缘的星系正在远离我们)

正是因为这些原因,科学家才不得不将一些望远镜发射到大气层以外,也就是所谓的太空望远镜。然而,即便有了太空望远镜,地基望远镜的优势仍然十分明显,比如足够大的口径甚至是阵列等等。而地基的望远镜,也要建在海拔比较高的地方,大气更加稀薄,有利于观测。

而且,天文台台址的选择也不能太高,否则对于人的生存也是巨大的挑战,各种仪器、设备的运输也非常艰难。

由此可见,想要寻找一个完美的天文台台址,真的是非常困难。难道坐拥全世界陆地面积近1/15的中华大地上,就没有一处符合这些要求吗?

(图片说明:位于西藏的阿里天文台)

幸运的是,我们终于找到了!

中国科学院国家天文台邓李才和他的团队,经过3年的工作,终于找到了一处完美的台址,那就是青海省海西蒙古族藏族自治州的冷湖地区。当地政府听说自己可能有世界上最好的天文台台址,也非常高兴,大力支持他们的工作,提供了包括直升机、控制光污染等各种支持。

在青海省政府的帮助下,他们为我国实现了天文观测的突破。有了这样的台址,相信我国未来会建设更多强大的望远镜,继续在天文观测领域震惊全球。因此,邓李才团队的这一次发现,甚至被誉为拯救我国光学天文的重大突破。

(图片说明:研究人员在赛什腾山雪后夕阳下工作)

那么,冷湖到底有多大的优势呢?

首先是日照时间,它是全国第一、世界第三的地区,每年日照时间长达3573个小时。日照时间长,意味着云量少,可供观测的时间足够多。具体来说,每年有240个夜晚能具备至少4小时的晴朗天气,超过2小时的夜甚至可达278个;

其次是海拔,这是邓李才认为的第二重要的指标。冷湖的海拔高度大约为2700米,对于人类来说比较适宜;

第三是视宁度,冷湖也是位居世界前茅,甚至比智利的阿塔卡玛沙漠还要高,具体数据如下——

(图片说明:几个天文台视宁度对比)

还有就是水汽,据统计,冷湖地区一整年的降水量,才只有18毫米——要知道,一个地区24小时内降水量25毫米就算是大雨了,也就是说,冷湖地区一年的降水量即使放在一天内降下,也只算是一场中雨。

这个台址寻找的过程,听起来容易,实则非常艰辛。这3年来,邓李才和他的团队真的是跋山涉水,有的时候甚至还需要背着沉重的设备在海拔4200米的高原攀登。而且,为了获得最精确的资料,他们的观测记录需要几乎覆盖一年之中的每一天。在冷湖的山中,还有野狼出没,研究人员甚至还要冒着生命的危险。这样的付出,光是想一想就让人望而却步。

(图片说明:翻山越岭的邓李才)

说到这,我想到了当初在贵州大山之中跋涉了12年的南仁东。正是有了这些科学家的辛苦付出,才有了我国天文学的迅猛发展,也才有了我们今天所拥有的自豪感。

当然了,世界上没有尽善尽美的事情,即便是冷湖,也有它的弱点。比如沙尘和晴天的天数,都比较令人头疼。不过,平均一年下来沙尘天数也只有一两天,另外晴夜的天数少也是由于大陆性气候所导致的,不可避免。所以,这些弱点虽然存在,但是综合其他地区以及它本身的优点来看,还是利大于弊的。

(图片说明:拍摄于赛什腾山的星轨与银河)

为了更加直观地对比世界上几个最佳台址的观测条件,邓李才还综合了各项指标,给这些台址进行了评分。根据他的指标,夏威夷莫纳凯亚的评分大约是68%,而我国的冷湖是65%左右,阿塔卡玛的几个天文台大约是66%,可见冷湖已经完全不逊于这两个台址了。作为对比,甚至我国著名的紫金山天文台,连10%都达不到。

邓李才的研究已经在8月18日《自然》期刊上发表了,而在冷湖建设的望远镜则更早。目前正在冷湖建设的望远镜非常多,包括清华大学的6.5米口径望远镜。甚至现在我国最大的光学望远镜LAMOST,目前也在考虑从兴隆台搬到冷湖。

(图片说明:LAMOST是我国目前最强大的光学望远镜)

而且,邓李才对于冷湖还有一个更加伟大的期待,那就是全世界最强大的望远镜之一——三十米望远镜(TMT)。顾名思义,这是一台口径达到了30米的光学望远镜,其口径超过了现在世界上所有的光学望远镜,并且在建成之日也将是屈指可数的大口径望远镜。

这台望远镜是一个国际联合项目,主要研制单位是美国的加州大学和加州理工学院,参与国家则有多个国家,其中也包括我国。也就是说,未来建成时,我国也可以使用这台望远镜。

原本根据计划,这台望远镜将要建在美国夏威夷的莫纳凯亚火山上——这是当今世界最完美的地基望远镜选址之一。但是,夏威夷的土著不干了,他们认为这些天文台的建造会惊扰他们的山神,所以一直在与科学家进行对抗。目前来看,TMT在夏威夷建造的概率越来越低,几乎为0了。

(图片说明:设想中的三十米望远镜)

那么,如果不在这建造,还能选择哪里呢?

当然,除了莫纳凯亚火山,智利的阿塔卡玛沙漠也非常完美。不过,智利位于南半球,那里已经有足够多的大型望远镜了,甚至未来口径达39米的欧洲极大望远镜也要在这里建造。如果TMT也建在这里,我们将失去观测北半球星空的机会。甚至包括智利和夏威夷在内,目前所有高质量的台址都位于西半球,而我们的冷湖作为东半球的优秀台址,是世界天文观测的重要补充。

而冷湖的出现,或许可以解决这个危机。在北半球,冷湖是目前已知唯一能和莫纳凯亚火山分庭抗礼的观测地址。为了保证观测效果,不花冤枉钱,冷湖自然是最佳选择。

(图片说明:三十米望远镜会建设在冷湖吗?)

当然了,考虑到一些科学以外的因素,不知道美国方面是否会愿意考虑冷湖。说真的,我们希望科学能纯粹一点,不要掺杂其他的因素。为了人类的天文学,为了看到最美丽、最壮观的星空,冷湖绝对是最佳的选择。如果因为其他原因放弃了冷湖,那么全人类失去的,都不只是一个星空。

(文中部分资料来自于邓李才老师在和另外一位科普大V直播连线时介绍的)

1983年7月,我大学毕业后被组织分配在南京硫矿工作。该矿隶属于南京市化工厅,位于紫金山北麓,抬头就见紫金山。具体地址是南京市太平门外岔路口,属于南京的近郊,有一次我从矿上骑自行车去市中心鼓楼,还没用半小时。这篇文章我先说说紫金山上的野狼,和我亲自参与打狼的故事。关于我和硫矿的其他故事,我以后会有讲述。毕竟从19岁到25岁的六年时间,我都是在这座矿上度过的,那里留有我最美的青春年华。

那个时候的紫金山基本上也是城中山了,山的南边西边都是城区,北面和东面也都是密集的村庄,我记得山东边还有上三旗村和下五旗村什么的。更有公路环绕,公路上一天到晚车流不息。山上布满了景点,中山陵、明孝陵等等等等,还有数不清的招待所,山顶上更有紫金山天文台。从来没有人想过山上会有野狼。其实紫金山并没有多高,海拔也就400多米,山的周边有很多条路都通往山顶,附近居民经常上山砍柴或锻炼身体的,从来没人顾忌和担心什么。据当地年龄大的人讲,很多年前,山上是有过狼的,还会下山来找吃的。但随着城市的发展和大山周边人口的增多,再也没人见过狼了,应该是灭绝了。当然了,兔子之类的野生动物还是有的。硫矿西边不远处的蒋王庙村和王家湾村,许多人家种植的蔬菜,就经常被山上下来的一种类似梅花鹿模样的动物给吃了。说到王家湾村,著名的航空烈士墓就在那里,那里安葬有一百多位抗日航空烈士。当时那个墓园已经被毁了,有一次傍晚散步我误入了进去,一片荒草地里到处都是墓碑,许多墓碑明显是被人为破坏了,有几个墓碑上刻的还是英文字。我当时不知道那是什么地方,被吓得落荒而逃。扯远了。抓紧回来说说我在紫金山上打狼的事。

前面说过,很多年都没有人在紫金山上见过狼了,那么又哪来的狼打呢?原来啊,这紫金山上当时还是有野生狼的,应该是不多了,都躲进了密林深处,所以就没人会发现了。最终发现它们的,还是部队上的战士。

我们硫矿有一个邻居,是空军的一家仓库,团级单位,他们所有吃的用的水,都是从几公里外的军民友谊水库里抽过去的。他们在水库边上建有翻水站,常年有士兵在站里值班。值班的士兵在单位与翻水站之间往返时,必须要穿过一片茂密的原始山林,常常会遇见狼,有时是一只,有时是多只。士兵很害怕, 部队领导也很着急,专门安排了力量去山里打狼,连续去了多天,却连根狼毛也没看见。但是等值班士兵再路过那片林地时,狼又出现了。后来,部队领导慕名找到了我们矿里的刘怀义,让他想办法把这狼患给解决了。说这话的时候,已经是1985年的夏天了。

那么刘怀义又是何许人也呢?