Monday, April 28, 2014

拍摄火星影像 引起国外科研组织关注

陈伟伦(天文学会指导老师)图文整理报导

        2月15日(星期六),我校远距天文观测小组进行了一次晚间观测活动,这是小组于今年的第一个观测活动。当晚的其中一个观测计划,是拍摄火星影像。

拍摄过程处理繁复
        火星影像于2月16日(星期日)凌晨6时左右进行。使用一部小型的行星摄像头(QHY5L-II-M),以录影(video recording)的方式进行拍摄。这样的拍摄方式,可以在1秒钟内摄得约50张的火星影像。由于摄像头所拍摄到的影像是黑白的,需要通过红、绿、蓝三色滤镜进行拍摄,才能在后期处理时,把影像合成彩色。红、绿、蓝三个滤镜,个别须拍摄90秒的录影片段,每段录影摄得约4,500多张的火星照片,而每段录影所占用的硬盘空间约1.5 GB 。通过影像处理软件叠合与三色合成后,才能获得一张彩色的火星影像。

         基于分享,远距天文观测小组把2月16日凌晨所摄得的火星影像上传到yahoogroup的一个叫“火星观测者(Marsobserver)”讨论区里,得到几位观测者的回响。

        其中一位观测者表示,小组所拍摄的火星影像,其素质足以提供一些有用的资料,给美国月球与行星观测组织(The Association of Lunar & Planetary Observer, ALPO)进行影像分析与研究。

        此外,这位观测者也建议小组在下一次的火星影像分享当中,可以提供更多的观测资料,例如:观测地点、日期与时间(国际时间)、提供不同颜色滤镜所拍摄到的个别影像、以及行星影像在照片里的角度方位等资讯。

有助研究火星大气活动与结构
        另外,他也道出了小组在2月16日所摄得的火星影像中,一些值得一看的特征。例如火星影像边缘,两点钟方向有一个白色点区域,那就是火星的北极冠(North Polar Cap)。其他白色的区域则是火星大气中的水冰云(Water Ice Clouds)。这些表面特征都有助于研究火星的大气活动与结构。他很期待看见更多来自小组的火星观测影像。我校远距天文观测小组对这些回响都感到意外与惊喜,没想到会引起国外观测者的注意与兴趣。

        根据观测小组的指导老师陈伟伦指出,兴华天文台里所设置的天文望远镜,口径是16寸,在马来西亚也只有我校天文台使用如此大口径的天文望远镜进行火星观测。由于地球大气扰动,稳定的大气时刻通常很短,时间不会超过1秒。大口径的望远镜,其集光能力强,能有效的“捉住”稳定大气的那一刻,配上快速录影的行星摄像头,才得以摄得清晰的行星表面特征。

        火星“冲”(opposition)指得是太阳、地球,和火星连成一直线,每两年又两个月才发生一次,而今年是火星冲的年份,火星将在4月8日抵达“冲”的位置,是观测火星的最佳时刻。远距天文观测小组已经计划了要拍摄更多的火星影像,供国内海外研究者多一份的观测资料。在此同时,小组成员们也可以学习如何进行行星的拍摄与观测资料整理。


        火星的半径是地球的二分之一,所以体积是八分之一,比地球小很多,但其表面的变化与地球有很多相似之处。从地球上观测火星,我们可以看见其表面上有明暗的区域,前人还曾认为火星表面有纵横交错的线条,暗淡的区域曾经被人类认为是火星上的绿洲,而线条则被认为是贯穿绿洲的运河,这些都应当是“火星人”所造的。如今我们知道,明暗区域是火星表面反射阳光所形成的光学视觉效果,犹如月球表面的明暗区域那样。火星的南北两极有冰块的覆盖,我们称之为“极冠”(polar cap),就像地球的南北极那样,不同的是其组成成份, 地球为水冰,而火星的极冠表面为干冰,下方可能覆盖着大量水冰。火星的大气层虽希薄,但也会有云层或水冰云的聚集。火星表面也会有沙尘暴的吹袭。由于火星自转轴的倾斜,造成火星也有季节之分,这点我们能够从火星的南北极冠的大小变化中看见,南北极冠的干冰,因季节的温度变化,而改变其面积的大小。由此可知,火星表面时时刻刻都在变化,如果有天在火星上吹起沙尘暴,而首先纪录到此一现象的天文台,就可能是兴华天文台呢。

拍摄到30个深空天体
        我校远距天文观测小组,因学校参与青藏高原远距遥控观测计划而成立,将天文教育推向一个新的里程碑。小组自成立以来,几乎每个月都有两次的观测活动。小组里的成员们,都很积极的学习如何操控望远镜,进行天文摄影、影像处理等活动。至今所拍摄到的深空天体(含星系、星云、星团、明亮恒星、行星)近30个,而在拍摄这些天体照片的过程当中,同学们都需要使用红绿蓝三色滤镜来拍摄,而每个滤镜需个别拍摄并处理,然后再合拼,才能形成一张五颜六色的天体照片;学生已处理好的天体照片不下40张,且正在逐渐增加当中。

        如今,我校远距天文观测小组的部分成员,已经可以在没有指导老师在场的情况下,自行操作望远镜独立进行观测。小组人数在去年下旬增加了一倍,大家都有自己心目中的观测目标。为能得到使用天文设备的观测时间,同学们都必须学习如何策划观测时间、提呈观测建议书、学习操作望远镜等。以求分秒必争,把目标完成。这也是小组成立时所欲落实的目标之一。

        拍摄火星影像,追踪其表面变化,有助于科学家们研究火星的大气变化过程。而火星观测计划可以提供同学参与全球性观测计划的机会,进行发现性质的科学观测,初步成果已经引起了国际观测者的注意,也将是兴华天文台在参与国际共同观测上迈出了第一步,这个进展让师生十分欣喜荣耀,真正落实了远距天文观测小组成立时所定下的计划目标。


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