地球大气层的阻碍
Rayons solaires:太阳光线 示意图:大气层隔开了太空与地面。对于A点的观察者而言,漫射太阳光线的大气层在平面H上方形成了一道灿烂的“面纱”,掩盖住了星辰的光芒。对于B点的观察者而言,在黑暗中,太阳光仍斜斜照亮了大气层的某一部分,形成了对应于角a的黄昏的弧圈。星星在天空中的其他区域出现,并且在任何方向都能被看到。此时,如果B沿着箭头方向奔跑到某点,他将发现此处的地平线脱离了大气的照明范围。
地平线上的太阳摄影。变形的太阳非常明显地显示了大气层的不均匀性。
大气层是天文学家的敌人,云彩是影响因子之一。我们都知道,层叠的乌云如同天花板,使阳光无法穿透,但即便是被比作玻璃窗的纯净白云也不完全是透明的——它吸收了很大比例的光线;此外,由于大气层就像棱镜一样,会对光线产生各种折射效应,当所观测的天体接近地平线时,吸收和折射的效果会更加明显,因为在这一条件下,观测天体所要穿过的大气层会越来越厚。我们经常用观看日落来为这些现象提供基本的证据。当这轮耀眼的圆盘升到天空中的某个高度时,就开始坠向地平线,在这一过程中,其亮度会缓慢降低,同时圆盘明显变扁,甚至形状经常变得很奇怪。太阳的变形表明,即便折射是普遍存在的,其效果也是不一样的。事实上,大气层非常不均匀,它是一种带有尘埃杂质的介质,其中分布着密度不一的温度层,在气流影响下尘埃杂质的运动或混合产生了无数不均匀的、细微的折射效应,这些折射效应对光线的行进造成了不同的影响,因此在穿透这样一种介质时,天体不会保持形象一成不变,而是自发地摇晃、沸腾、起伏,仿佛在穿越短暂而迅疾的波浪。这就是星辰闪烁的原因,同时这也是最影响天文望远精度的因素。这些因素阻碍了天文仪器的充分应用,否则一个大型仪器的正常放大率就足以满足人类的研究和应用,更不用提它的最大效能了。自然,被观察的天体越是接近地平线,就越容易受到大气扰动。
在某些方面,大气层对其他观测手段的干扰更大。这些观测手段配合光学仪器的力量,完善了人眼能力,有效协助了人类对天外世界的研究,它们便是摄影术和光谱分析。这些技术自19世纪中期便被人类应用并不断得到改进,现在,人们在这方面已经取得了非凡的进展。