光污染论文光化学污染论文光污染的论文

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光污染

我国近代第一台大型天文望远镜，专业名称为40厘米双筒折射望远镜。这台天文望远镜建成后的很长一段时间里，都是远东最大的天文望远镜。这台来自法国，耗资10万法郎，重逾3000公斤的望远镜，1901年投入使用，20世纪80年代逐渐退出科研第一线。今天，它是上海天文博物馆的镇馆之宝。

这台天文望远镜拍摄了7000多张珍贵的天文照片，是世界上少数几台两次观测到哈雷彗星的望远镜之一。虽然它还能正常运转，却无法用于观测，除了已届退休年龄，还有一个重要原因一一光污染。

上海天文台余山观测站位于上海远郊的佘山之巅，是我国近代第一座真正意义上的天文台，由法国传教士、天文学家蔡尚质在1899年主持修建。

现在，对天文台选址有国际通用的标准。要选适于天象观测的地方，基本条件是云量要少，水汽相对要小，空气比较干燥。(图1) 天文观测很看重“视宁度”。视宁度是评价观测站在望远镜观测时间内的观测条件的一种天文气候标度。视宁度的优劣取决于大气湍动的大小。

但是，天光背景也很重要。天光背景是指夜晚天空的亮度。亮度越高，天文观测受干扰和限制就越大。

佘山天文台第一任台长蔡尚质亲手绘制的一张水彩画，表现出20世纪初余山的风貌。尽管地处江南，晴夜数不够多，也不够干燥，但那时的佘山，视宁度和天光背景都很好。这种情况一直持续到20K 纪90年代初。那时可观测的极限星等，能到19等、20等之间。

1998年的一份调查报告证实，当时的佘山依然能观测并拍摄到18等星。而此后，情况越来越不容乐观。现在的天空背景很亮，在V 波段的15.8等，要拍15等的目标已经非常困难了。

所谓星等，是天文学家为了衡量行星的明暗程度而制定的的概念。星等的数值越大，代表这颗星的亮度越暗。在通常的观测模式下，可以承受的极限星等从20变成了16，这意味着余山的天空背景越来越亮，天文台受到光污染的困扰。

上海天文台自行设计和安装的1.56米光学望远镜也深受其害。这台望远镜自1989年起使用至今，一直是国内主力的光学望远镜之一。佘山夜天光条件的恶化，削弱了这台望远镜对暗弱天体的观测能力。

事实上，佘山观测站所面临的困扰，是国内外许多知名天文台都面临的问题。

第二次世界大战后，夜间灯光对格林威治天文台的影响日益凸显；南京紫金山的望远镜，因为夜天光变亮，几乎放弃了科研任务；云南天文台所在的凤凰山，其周遭灯光的亮度已经是30年前的7倍～8倍；而中国最大的实测天体物理基地——国家天文台兴隆观测站，尽管深藏于燕山主峰南麓，但随着北京、天津等大城市的不断扩大以及兴隆当地的发展，光污染问题也不可避免。(图2) 兴隆观测站对天光测量的结果，几乎每年要增亮5％，目前已经处于临界状态。如果再恶化下去，就会严重妨害天文科学研究的产出了。

一旦兴隆站在“亮化工程”的进攻下“失守”，损失将不可估量。

这里集中了各种口径的光学望远镜9台。2009年6月，国家重大科学工程大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)，在这里通过了国家验收。其科学目标是在建成后的6年时间里，拍摄1000万个天体的光谱，这类似对天体做“人口普查”。在此之前，对天体的“普查”只做到100万个。

LAMOST~大的科研潜力被天文界寄予厚望。但这种潜力需要优质的夜天光作为保障。(图3)

天光变亮后，使天文观测者看不到足够远的天体。LAMOST的科学目标只好往下退，退到500万、200万。越往后退，LAMOSTD 科学价值越低，要是到100万，就没有科学价值了。

夜天光条件的恶化，不仅阻碍专业的天文观测和研究，对天文爱好者来说，也是破坏快乐、造就遗憾的“凶手”。

2001年11月，一场规模罕见的流星雨将一批天文爱好者吸引到北京的箭扣长城。据说，如此规模的流星雨至少在2097年之前不会再有了。

那天的流星确实很有雨的样子，简直都可以叫作流星暴了

11月18日晚上，天文爱好者在长城上拍流星，镜头向南，可以看到城里明显的光。如果镜头转向北边，天光比较暗，拍摄的照片上有很多流星形成的轨迹。但是朝南、西南方向，拍摄的照片多是很暗的照片，看不到流星的轨迹。因为这是朝向北京市市内的方向。非常明显，北京市区的灯光，把天空映照成桔红色，其影响比天文爱好者想象的要大。(图4)

根据《皇家天文学会月刊》2001年发表的一份关于全球光污染形势的报告，世界上有1／5的人口，包括2／3的美国人和一半以上的欧洲人，已经无法用肉眼观测到银河了。

光污染不仅制约了天文学的发展，也剥夺了我们欣赏星空的机会。

遥远的星空曾是我们最古老的导航系统，也启发了宗教、神话和历法。

人类自远古以来，从来不乏一些聪明人，通过对天体的观察，包括太阳、月亮、大行星、某些亮度大的恒星等，能够准确掌握四季变化、辨别方向。

神秘的星空蕴藏着地球来历、人类起源的秘密。著名的宇宙大爆炸理论，就是从天文观测的资料中，找到了佐证。

比如微波背景辐射。根据大爆炸理论，如果宇宙是起源于这样一个大爆炸，现在仍然处于不断膨胀的过程中，那么它一定会在空间遗留下微波辐射背景。这个背景已被天文学家探测到了。

静谧的星空用不变的沉默告诉我们，什么是永恒的精准。

上海天文台在1950年代、1960年代承担着我国时间发布系统的任务，也就是北京时间的最后一响，是来自上海天文台的钟房。

康德曾经说过，“有两种东西总能深深地震撼我们的心灵，一个是我们心中崇高的道德准则；一个是我们头顶灿烂的星空。”

星空不仅是大自然留给我们的宝贵遗产，也同时启迪着我们的智慧。与星空密切相关的天文学，和数学、物理、化学、生物、地理学同为六大基础学科。天文学的研究方法是通过观测收集天体的各种信息。因此，能探测到的远近，决定着我们能做哪些研究、不能做哪些研究。这也正是国内外许多天文台相继搬迁或者另找新址的原因。

1947年，格林尼治天文台向南迁移了大约70公里；20世纪20年代到70年代，日本东京天文台三次搬迁；20世纪90年代末，南京紫金山天文台在江苏盱眙修建新站；上海天文台则从2000年开始着手寻找新的观测站点。

经过多年的勘查和论证，浙江安吉天荒坪从8个候选点中脱颖而出。除了水通、路通、电通，更让天文专家看重的，是这里的夜天光条件。(图5)

当时，上海天文台做了精确的测定，是在V波段，V波段天空背景是21等。

2008年1月，上海天文台和天荒坪江南天池风景区正式签约，共同建设一个包括两个专业观测室和一个科普观测点的天文台站。为避免可能出现的光污染，双方采用了一种国内首创的形式，签定了总的光源指标协议。