青藏高原星空中的天文奧秘

目前，世界上著名的光學望遠鏡建造地有美國夏威夷的莫納克亞山以及智利的帕瑞納山。歐美日等國家在這些臺址建造了許多大口徑光學望遠鏡，數十年間已經取得了豐碩的科學研究成果。

那么，除了這些地方，在中國有沒有適合建造大口徑光學望遠鏡的地方呢？答案是有！不僅是有，它還是全世界數一數二的臺址候選地，簡直就是天文學中光學觀測的天選之地，這就是中國的青藏高原！

左圖和右圖分別是在遠離光污染地區和城市地區拍攝到的獵戶座星座（供圖/ 袁懋）

視寧度不同條件下對木星的觀測對比圖（供圖/ 袁懋）

什么因素會影響光學觀測？

自400年前，意大利天文學家伽利略發明第一架光學望遠鏡以來，人類已經在地表上建立了一批又一批的光學望遠鏡，幫助我們不斷探索廣袤宇宙。隨著科技進步，我們的望遠鏡性能不斷提高，同時對建造望遠鏡的臺址要求也越來越嚴苛。那么，科學家們為什么要不遠千里、翻山越嶺去荒無人煙的地方選址建造天文望遠鏡，而不選在城市呢？

首先，城市中有可見光的光污染問題。我們所在的生活區，無可避免地充斥著各種人造光源。這些來自各個方向、包含各種波長的光污染源，對于聚焦光線的望遠鏡來說無疑是個災難。大量的光污染會干擾甚至覆蓋宇宙深空里天體發出的光。因此，光學天文望遠鏡需要盡可能遠離人造光覆蓋區域。

其次，某些氣象因素也會嚴重影響光學天文觀測的效果，其一就是視寧度。視寧度是指大氣湍流對天文圖像質量的影響——這些湍流會讓恒星閃爍。我們看到星星“眨眼睛” ，就是大氣湍流造成星星忽明忽暗的閃爍效應。在視寧度好的條件下，觀測恒星因為大氣湍流帶來的抖動比較小，所以照片上星象更加銳利清晰。

那么“遠離城市、遁入高山”是否就能建造光學天文望遠鏡呢？其實不然，還有部分氣象指數也是科學家們選定天文臺址的一個重要考慮因素，比如晴天數、空氣濕度、透明度等等。

青藏高原為什么是上上之選？

一個合適的光學觀測環境，應該至少滿足幾個條件：沒有光污染、天氣晴多云少、大氣氣流穩定、空氣干燥稀薄且顆粒物少。美國夏威夷和智利兩地的天文臺無疑在這些方面都能滿足。而完美契合這些條件的青藏高原，更是上上之選。

首先，青藏高原是地球上海拔最高的陸地，平均海拔高出地平線4500多米，能有效遮擋地面絕大部分光源傳播。而且這里人跡罕至，幾乎不存在光污染。

其次，由于高海拔，青藏高原空氣稀薄，大氣分子密度低;又因為荒無人煙、冰原覆蓋廣泛，導致空氣中塵埃顆粒極低，透明度極高，大大降低空氣對光線的擾動和吸收。

圖中橙黃色區域是地球上海拔最高的地區——青藏高原，它能有效遮擋地面絕大部分光源傳播

再者，青藏高原大多數地區干旱少雨，空氣濕度低，背靠喜馬拉雅山脈，大氣湍流較弱，有效保證了觀測到的光源的穩定性。

不僅僅是天文光學波段，青藏高原同時也是天文其他電磁波段或其他科學設備的理想之地。目前，中國科學院高能粒子物理研究所已經在青藏高原建造了羊八井國際宇宙線觀測站，用來探測高能宇宙射線。還有一批其他領域的科學實驗室也將陸續進駐青藏高原，比如原初引力波探測、空間碎片監測、亞毫米波望遠鏡等。