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晚上抬头看银河,它到底什么时候升起来的?

上周带儿子回老家,夜里十点多,我正蹲在院子里啃西瓜,他忽然指着天上喊:“爸,那条雾蒙蒙的带子什么时候爬出来的?”我愣了一下,是啊,银河不是一直在那儿吗,可它到底是什么时候升到这个位置的?我发现自己也说不清楚,第二天我翻了一大堆资料,还问了做天体力学的朋友,才慢慢把这个事理顺,今天就把这些七七八八的收获写下来,万一你也好奇过这个问题。

先交代一个让人有点晕的事实:银河不是某个时刻忽然“冒”出来的东西,它一直在天上,只是你站的位置不同、时间不同,看到的方位就不一样。

晚上抬头看银河,它到底什么时候升起来的?

一个橙子,帮你弄懂“上升时间”

朋友跟我讲这个概念时,随手从桌上拿了个橙子,他说:你把橙子当银河,把自己当太阳,地球就是围着你转的那个小球,这么一类比,我突然就通了,所谓“银河系上升时间”,在天文学上指的是银心——也就是银河系中心那个最亮最厚的区域——从地平线以下升到地平线以上的那个时刻,你把它换成太阳,就是日出;换成银河中心,银心升起”。

但银河跟太阳有个本质区别:太阳是个点,升起来就升起来了,干净利落,银河是一条横跨天球的“云雾状光带”,不同部分升起的时间都不一样,所以严格来说,没有一个统一的“银河上升时间”,大家平时聊的,几乎都默认指银心

我第一次听说“银心在人马座方向”的时候还挺惊讶,因为射手座听起来不像个能装下银河中心的地方,后来查了才明白,人马座那片天区刚好对着银河系的核心,那里恒星密密麻麻挤在一起,像个发光的疙瘩,肉眼看去就是银河上最亮最宽的一截。

那银心到底什么时候升起来?

这个问题没有标准答案,因为它完全取决于你在哪儿、是哪一天,不过可以给个大概的规律,我直接用一个表格来呈现,看起来更直观:

季节 北半球中纬度大致情况 适合观测的时段
春季(3月—5月) 银心在后半夜升起,凌晨两三点之后才明显 熬夜党友好,日出前几小时
夏季(6月—8月) 银心在入夜后不久就升起来了,天黑后已在东南方 全年最佳观测季,前半夜就能看
秋季(9月—11月) 银心在日落后已经偏西,很快就要落下 天黑后抓紧看,时间窗口短
冬季(12月—2月) 银心基本在白天经过,晚上看不到 不太适合,等来年吧

如果你想要精确到分钟的数据,可以用任何一个星图软件,定位到“人马座A*”(那是银心的精确位置),然后看它的出地平时刻,这个方法比网上搜来的二手信息靠谱得多,因为出地平时间对经纬度特别敏感,差一个纬度都能差出几分钟来。

费曼老爷子会怎么说这件事?

如果理查德·费曼来讲这个话题,他大概会站在黑板前先画个小人,然后说:“你站在地球上,地球在自转,同时又在公转,你看到的天空,本质上是你所在的这个球体在宇宙里转来转去时,扫过的那一片视角。”银河一直在那,只是地球自转把你的地平线转到了银心所在的方向,你就觉得它“升”起来了。

这里有个容易忽略的细节:地球自转一圈是23小时56分,不是24小时,那多出来的4分钟攒着攒着,每天同一个时间,夜空的样子都会微微往西挪一点,所以银心升起的时间,每天大约提前4分钟,一个月下来就差了两个小时,三个月就从后半夜跑到前半夜去了,这也是为什么夏天看银河最舒服——刚好天黑没多久它就高高挂在那儿。

“上升”这个词,其实带点欺骗性

我写到这里突然觉得,“银河系上升时间”这个说法本身就有问题,你想想看,银河系是我们所在的星系,我们自己就在它里面,怎么谈“上升”?这就好比一条鱼问“大海什么时候升起来”一样奇怪,其实大家说的,是在地球表面观测时,银河系中心方向从地平线以下出现的现象

这个区分不是咬文嚼字,如果你真的去搜“银河系升起”,学术文献里几乎不会用这种表述,用的都是“银心出地平”或者“银道面可见时段”,天文学家乔·拉奥(Joe Rao)在《天空与望远镜》杂志上写过一篇短文专门解释这件事,他用的词是“the galactic center clears the horizon”,翻译过来就是银心越过地平线,而不是什么“银河系升起”。

拍银河的人是怎么算时间的?

去年我跟一个拍星空的朋友去郊区,他手机里装了三四个软件,其中一个叫PhotoPills,我看他手指划来划去,绿线、蓝线、橙线叠在地图上,几分钟就定了机位和时间,他跟我说,拍银河的人根本不管什么几月几日,他们只看三个东西:银心方位角、银心高度角、月光干扰程度。

实际操作中,大家常用的方法是这样几步:

  • 查银心出地平时间——这是基础,决定你几点到位。
  • 看月相和月出月落——月光太亮会把银河洗得干干净净,什么细节都拍不到,新月前后几天是最理想的。
  • 找低光害的天区方向——银心升起来之后,如果那个方向正好是大城市的灯光,那基本就废了。
  • 提前踩点前景——真正出片的银河照片,前景往往比银河本身更重要,一棵树、一座山、一个人,都能让画面有故事。

他跟我说了个很实在的话:“算时间五分钟就搞定了,找地方能花掉一整天的工夫。”这话我后来自己去试了一次就信了。

晚上抬头看银河,它到底什么时候升起来的?

再说一个容易被忽视的点:银道面不是平着升上来的

很多人脑子里默认银河是从地平线上水平地“端”上来的,其实不是,银道面和地平线的夹角随着纬度、季节一直在变,有时候银心是从东南方向斜斜地冒出来,银河像一条斜拉桥似的挂在天上;有时候它几乎是竖直地从地平线拔起来,看着特别壮观,这个夹角的计算涉及天球坐标变换,说实话我自己推导的时候卡了好几次,后来干脆放弃了,直接交给软件。

但理解这个现象不需要数学,你只需要想象一个巨大的倾斜圆环套在地球外面,地球在里面转,你的地平线是那个圆环的一条切线,圆环的倾斜角度不会变,但切点的位置一直在动,所以圆环“冒出”地平线时的姿态就千变万化。

古人看到的和我们现在看到的,不一样

这算是个番外话题,但我忍不住想写一笔,地球有岁差,自转轴像陀螺一样慢慢画圈,周期大约两万六千年,这意味着几千年前,银心在夏至时刚好和太阳一起升起——古埃及人会不会就是因为看到了这个才把某些神庙对准那个方向?有些考古天文学的文献做过推测,比如埃及丹达拉神庙的天花板星图里,某些图案的朝向确实和银道面有明显关联,当然这还只是推测,没有定论。

但可以确定的是,一万年后,夏天看银河的“黄金时段”会挪到完全不同的月份,想到这个就觉得人类这点时间尺度,在宇宙面前真是小得可怜。

所以下一次你该怎么看?

如果你看完上面这些,也想亲眼看看银心升起来的模样,我的建议很简单:选一个夏季的新月夜,查好当天银心出地平的时间,提前半小时到光污染少的地方,不用任何设备,肉眼就能看到东南方地平线附近有一团模糊的光晕慢慢变得清晰,然后逐渐拉长成一条纵贯天穹的暗淡光带,那种感觉怎么说呢,有点像你站在一间巨大的水晶球里,忽然意识到自己脚下的地板也在发光。

我第一次真正看清的时候,在那站了快二十分钟,蚊子咬了五个包都没觉得痒,身边的儿子已经等得不耐烦,拉着我的衣角问什么时候回家,而我只想让他再多看一眼——因为我知道,再过几个月,这个画面就要等到后半夜才能再见到了。

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