昆仑站天文项目施工现场。 周旭提供
太阳被竹竿遮挡,周围没有任何散射光,显示冰穹A极佳的大气透过率。 商朝晖提供
南极天文台效果图。宫雪非提供
上周传来消息,中国第27次南极考察队自去年底进入位于南极冰穹A地区的昆仑站后,经过连续紧张工作,已经成功完成世界最高水平天文科考支撑平台的安装、调试并开始投入运行,从而正式拉开了我国在南极建造天文台的帷幕——
大气稳定、干燥、寒冷
冰穹A有三个世界之“最”
国家天文台南极天文中心主任王力帆介绍说,自从2005年1月18日,中国南极科考队率先登上被称为“人类不可接近之极”的冰穹A后,经过几年的实验观测发现,南极冰穹A有三个世界之最,使它成为地球上最好的天文台选址。
我们都有这样的生活经验,天空上的星星经常会“眨眼睛”,这是由于大气的抖动造成的。在地球上的其他地区,距地面几百米乃至几公里的地方,大气都存在着明显的抖动,这对天文观测有着很不利的影响。而在南极冰穹A,大气抖动基本集中在距地面十几米以下的空间,在此之上的空间中,大气就变得十分稳定。换句话说,在南极冰穹A,我们只要把天文望远镜架射在距地面十几米高的地方,就可以基本摆脱大气抖动的干扰。
除了稳定之外,这里的大气还非常稀薄、透明,可以说是一个“准空间”的环境。
南极冰穹A还是世界上最干燥的地方,空气中的水分子含量是世界上最低的。因为大气中的水分子可以吸收外来的电磁波,特别在太赫兹波段尤其如此,因此在地球上其他地方难以进行太赫兹波段的观测。而在南极冰穹A,这个难题就可以迎刃而解。
其实,大气最稳定最干燥,都和另一个世界之最联系在一起——南极冰穹A是地球上最寒冷的地方。就像蒸锅一样,地表气温高会直接带来大气的不稳定,而寒冷则是大气稳定的直接原因。干燥也是和寒冷直接相关的,因为太冷,地表上的水分子就会被冻住,不容易挥发到大气中。
寒冷不但带来稳定和干燥,它本身也是天文观测极为有利的条件。我们知道,凡是有温度的物体都会有红外辐射。在一般的地方,红外波段的背景会很亮,就像白天一样。而在南极冰穹A,红外辐射的背景就会大大降低。
无人值守自主运行
南极天文科考平台世界领先
我们知道,南极分夏冬两季,夏季基本上都是白天,冬季基本上都是黑夜。这就决定了,南极的天文观测基本上要在冬季进行,而且必须是在无人值守的情况下进行。
因此,南极建天文台,首先要有一套可以在无人值守的极端环境下独立运行的控制系统,包括
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