难以捕捉的对日照,神奇的反晖,是怎么拍到的?

article/2025/6/7 14:36:19

太阳的反日点,或称作对日照,是一种观星者的解释。它是什么,怎样才能看到它?Erwin Matys和Karoline Mrazek的项目为我们解释道。

在繁星密布的天空中的一条微弱的光带,光线集中在图像的中心。看到微弱的光线在这张图片中间集中了吗?这就是难以捉摸的反辉,也就是对日照,一个在最黑暗的天空中可见的漫射点,位于太阳正对面。太阳光反射到星际尘埃上会引起这种现象。图片由Project Nightflight.拍摄。文章和大部分照片由Erwin Matys和Karoline Mrazek拍摄,他们的任务是“促进保护作为环境资源的星空”

太阳的反辉——或者说对日照——是一种观星者的解释。每一位业余天文者都听说过它,只有少数人真正看到过它,更没有人幸运地捕捉到了这个幽灵般朦胧的图像。正如一位观察家所说:

对日照肯定不是一个GoTo对象(编程语言goto语句,指可以使程序跳转到指定位置)。

事实上,它根本不是一个注意的对象。但还是我们从头开始讲。

对日照因到底是什么?

众所周知,行星之间的空间并不是空的。太阳系的平面上充满了一个巨大的由小尘埃颗粒组成的圆盘,其大小从小于1/1000毫米到1毫米不等。很少有人知道这个行星际尘云是一个高度动态的结构。与传统观点不同的是,它不是太阳系形成过程中留下的古老遗迹。那原始的灰尘早就不见了。今天的行星际尘埃——从天文角度来说——非常年轻,只有数百万年的历史。大多数粒子都是本世纪发生的事件,比如小行星碰撞。

黄昏的天空在全景地平线上,从日落的位置发出长长的光锥。

这不是对日照。图为黄道光,与对日照关系密切。在这张由乡村拍摄的照片中,黄道光是一个从太阳沿黄道延伸的锥形光,在黄昏后和黎明前可见。对日照来自同一个尘埃云,但总是与太阳相对,例如,在午夜的天空中最高。与黄道光相比,对日照因此更难探测或拍摄。图由Project Nightflight拍摄。

在各种力的作用下,这些粒子不会一直在静止的轨道上,而是以不断变化的运动存在于圆盘上。最小的粒子(小于1/1000毫米)被太阳风迅速吹出太阳系。较大的粒子也不能存活很长时间。它们倾向于与较大的天体碰撞,或落向太阳时缓慢地旋入太阳系内部。

然而,上述小行星碰撞和彗星的侵蚀不断提供着着行星际尘埃粒子的供应。因此,太阳系的行星际尘云不是静态结构,而是由相当年轻的成分组成的动态结构。

对于地球上的观测者来说,这种动态的尘埃云主要以黄道光的形式可见。在黄昏后和黎明前,它沿着黄道由太阳发出一个圆锥形的光。黄道光通常被称为“假黎明”,它非常明亮,从任何不受严重光污染的观测点都能看到,特别是黄道面在天空中很高的时候。对于北半球的观测者来说,春天的夜空和秋天的晨空就是这样。

晨光和晚光是行星际尘埃盘的两个区域,太阳光向前散射到地球上,形成明亮的银色光锥。行星际尘埃盘在黄道的其余部分也可见,在那里它被称为黄道带。然而,与黄道光不同的是,这些区域的表面亮度极低,因此很难被发现。但是在太阳的正对面,这个几何学再次对我们有利,并增强了行星际尘埃的可见性。这是对日照的地区。

但是为什么对日照的光比其他黄道带更亮呢?从地球上看行星际尘埃盘,反太阳点的部分直接从我们的头部后面照亮。这会导致亮度的增加,这就是所谓的对立面效应。反作用是太阳系天体的一种常见现象。例如,月亮在满月前后显示出一个显著的亮度峰值,即在它的对立面。另一个例子是土星环在周围外环对照剧烈地变亮。

在对映过程中出现这种亮化的主要原因是阴影隐藏,这意味着所有粒子都被完全照亮。如果你在户外,看着前方的地面,这种对立的效果甚至可以在地球上的白天体验到。如果地面足够粗糙,你会看到在你的头影周围有一个光亮。为了记录这一现象,我们制作了下面的照片,显示了火山砾石的反作用。

三脚架的影子投射在平坦的砾石表面,上面镶嵌着砾石。

这就像对日照。在这张照片中,一个小摄像机被放置在三脚架上,俯瞰拉帕尔马岛上的火山砾石。插入物显示了一些几毫米大小的砾石及其粗糙的表面结构。在相机的阴影周围,相反的效果会产生明显的亮光。这张照片中的辉光与夜空中对日照的辉光相似。图由 Project Nightfligh拍摄。

有趣的是,相机阴影周围的亮光的表观直径为10度,与夜空中的反晖直径差不多。下次当你在阳光下的粗糙表面上行走时,试着去寻找地球版的逆光。

总而言之,对日照不是一个物体。这是太阳系行星际尘埃盘上的一个光的游戏。反极性点处的尘埃部分被直接照亮,这会由于阴影隐藏而导致亮度增强。这种所谓的反对效应在很多场合都会遇到,但在对日照身上,它的外形最像幽灵,也最古怪。这可能就是为什么它在业余天文学家中如此珍贵的原因。

我们是怎么捕捉到对日照的图像

从我们在黑暗天空地点的观察和摄影过程来看,对日照是我们熟悉的同伴。在星空下,我们迟早会有人提到:“嗯,今晚的反晖很明显,”接着是典型的回答:“是的,明亮而闪亮!“这段简短的对话将表明,我们的眼睛已经完全适应黑暗,我们的夜视能力达到了极限。我们经常谈论如何塑造一个我们古老的黑暗天空伙伴的形象,对日照。但不知什么原因,它从来没有出现过。其他项目也有阻碍,在其他情况下,天空的位置不对,或者大气的透明度不够好。

但在2019年10月30日至31日的晚上,我们终于尝试了一下。10月30日,我们已经在拉帕尔马岛上进行了几天的影像远足。在白天,烦人的卡里玛天气模式终于停止了,由于对日照可以在这个美丽的星岛,天空再次变得湛蓝且透明。我们住在离居民区较远、海拔约800米(2600英尺)的一个单独的芬卡岛上,拥有拍摄对日照的完美条件。午夜前后,当逆光达到顶点时,我们的仪器记录到天顶的天空亮度为每平方弧秒21.4个震级。当晚,是多么得暗,当天狼星上升到山脊后,天狼星明显地照亮了地形。在肉眼看来,对日照本身是相当明显的。在白羊座的正下方,黄道上,一道约10度的明显辉光划过反太阳点。穿过整个天空的非常微弱的黄道带也清晰可见,几乎像是黄道的人工标记。在这种情况下,拍到对日照是一件容易的事。

对于那些对技术细节感兴趣的人:我们在Baader改良的1100D佳能单反相机上用16mm镜头@f/5.6拍摄了23张4分钟的未经过滤的照片。对于天空跟踪,我们使用了一个纯机械设备,迷你轨道LX2。这个创新的设备是我们成像旅行中的常客。对于那些对更多细节感兴趣的人,我们提供了一个迷你轨道LX2的全面审查,可在我们的网站上下载。我们的成像设备总重量不到3公斤(6.6磅),包括相机和三脚架。随后,对日照的23张个人照片被校准、登记并与DeepSkyStacker进行叠加。最终图像的处理是在Photoshop中完成的,我们在Photoshop中应用了大量的对比度增强。

怎样看到对日照

如果你自己从来没有遇到对日照,不要指望它会像这张照片上面那样显眼。我们对图像进行了强烈的对比度增强,以使逆光、其形状和大小更清晰可见。对我们人类的眼睛来说,即使在最好的条件下,对日照也是一种难以捉摸的暗淡的光芒。有几次我们比较了逆光和银河系部分的视觉亮度。我们总是发现它和冬季银河系中最暗的部分一样明亮。银河系中最接近辉光亮度的部分是米尔法克星和卡佩拉旁边的星群“孩子们”。也就是说,非常模糊。它附近任何明亮的物体(如木星或火星的对立面)都很难观测到。

除了中间稍微亮一点,在各个方向上都均匀地淡出外,对日照根本没有任何结构。它呈圆形,圆形或椭圆形,直径约10度。那大约是一个拳头大小的手臂伸展的长度。

黑色矩形,中间有白色小点和模糊区域。

图为2019年11月23日在奥地利下奥黑天观测点看到的对日照。在这个夜晚,反太阳点位于两个由透明星和昴宿星组成的星团之间。这幅画给人一种真实的印象,即在寻找辉光时所期望的东西。图片由Project Nightflight拍摄。

如果你想亲自寻找难以捕捉的对日照,下面的提示可能会派上用场:

首先,检查位置:在你开始寻找夜空中的对日照之前,你应该检查它的当前位置。下面的地图可以帮助您确定在哪里查找它。它还向您显示是否可以检测到逆光,因为它的可见性在很大程度上取决于它在星光背景下的位置。在六月、七月和十二月,它是完全看不见的,因为它在银河系的前面。其他障碍可能是明亮的行星火星和木星。当其中一个接近对立面时,它与逆光位于天空的同一区域,可能会比逆光更耀眼。一些天文馆程序或星空观测应用程序也可能是确定对日照因位置的有用工具。如果软件提供显示地球阴影中心的选项,这将显示当前的反太阳点。

白色背景上标记星座的水平流,虚线穿过它们。

视野更大。|这张地图给了你一个在繁星背景前寻找对日照的想法。底部的刻度表示在给定日期的当地午夜达到顶点的星座。这也近似于你可以在黄道虚线上找到盖根切因的位置。例如,在三月底,它将在处女座发光。图片由Project Nightflight绘制。

在地平线以上的最大高度寻找它:在当地午夜前后,对日照总是在地平线以上的最高位置,所以这是一个夜晚进行观测的最佳时间。地平线上也不应该有月亮。但这还不是全部。像太阳本身一样,反太阳点在一年中也有不同的顶点高度。对于北半球的观测者来说,反太阳点在12月21日左右的冬至达到最高点。可悲的是,在12月期间,对日照位于冬季银河系的前面,因此是看不见的。因此,从北半球纬度来看盖根舍因的最佳月份是11月和1月。对于南半球的观测者来说,反太阳点的最大高潮高度发生在6月21日左右的夏至。对于南方人来说,银河系也挡道了。同样,人们应该在夏至之前或之后,在这种情况下是在五月或八月。

卷曲的彩色线条,标记有十二个必要的条件,可以看到对日照。

视野更大。|只有当图中列出的所有条件都为真时,才有可能真正检测到对日照。图片由Project Nightflight绘制。

从你所能到达的最佳观测地点:从轻度污染的地点看不到对日照。即使是适度的光污染也会过多地减弱逆光的对比度。根据我们的观测,探测对日照的绝对最小值是天顶的天空亮度为21.0 mag/arcsecond2。但这只适用于你已经非常熟悉的对日照,并清楚地知道什么和在哪里寻找。对于首次观测者,我们推荐天顶的天空亮度为21.2 mag/arcsecond2或更高。这些条件只能在远离城市或其他居住区的地方才能找到。山上的观测点特别符合条件,因为在海拔较高的地方空气质量减少了。

等待有利的天气条件:即使你从黑暗的天空观察,平均晴朗的天空可能不足以看到对日照。你真正想要的是一个透明度极高的夜空。只有当观测点上方的空气质量尽可能干燥时,才会出现这种情况。为了了解你所在地的现状,你可以使用一个网站,提供天文观测的天气预报(例如7timer)。像这样的站点显示所有对流层层的湿度数据。高透明度的另一个条件是空气清洁,即没有灰尘。在中纬度地区,通常在冷锋或低谷通过后,可以找到干燥和清洁空气的必要条件。

扩展你的观察技能:鉴于你在黑暗中有很好的视力,而且你已经有了一些观察经验,有几个观察技巧你需要掌握的对日照。首先,你需要学会如何真正适应黑暗。这可能会考验你的耐心,因为你的眼睛至少需要3/4个小时才能完全适应黑暗。所以,这段时间没有智能手机或其他手持设备。如果你不想破坏你的夜视,你应该只使用非常暗的红灯。另一种可能需要的方法是避开视线。在转移视线的情况下,你不会直接看物体,而是稍微偏向一边,同时继续专注于物体。这样你使用的是比眼睛中心更敏感的周边视觉。一些观察家报告说,这种技术对他们有很大的不同,它可能也会帮助你。不管怎样,拍摄对日照将大大提高你的观察能力。此外,这是一个非常有趣的项目,迟早你也可以把那个珍贵的观星者的奖杯放在你的架子上。

一句话:对日照不是一个对象。这是太阳系行星际尘埃盘上的一个光的游戏。对日照位于反太阳点,正对着太阳的那个点。在这一点上,太阳光正好照亮了行星之间移动的尘埃。这样一来,对日照与黄道光有关,黄道光也来源于行星间尘埃反射的阳光。但是对日照比黄道光更难以捉摸。它是夜空中的一个漫射区域,它的运动方向与太阳正相反。

作者: earthsky

FY: 时影

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