王者降臨 -- 觀木星

很多介紹木星的文章, 開頭就是 "行星之王", 氣勢非凡. 事實也是, 不知道有多少愛天文的人, 第一次為天文景像所吸引就是木星, 以及其四大衛星, 我就是其中之一. 當時帶著我第一台望遠鏡, 11cm 的桌上型 Dob, 跟我們鄉下地方的阿公阿婆, 還有小朋友們展示木星以及其四大衛星, 莫不引起一陣驚嘆. 其實善用手上器材, 勤加練習, 再看久一些, 最好試試素描, 會發現有更豐富的觀測題材喔.

2014年1月份的 sky & telescope 雜誌簡直就作了一集木星專輯, 有 Dean Regas 寫業餘木星觀測者在過去這麼多年來的貢獻, 有 Yvette Cendes 寫木星電波觀測 (這篇我沒看), 有 Alan MacRobert 寫望遠鏡的木星觀測, 有 Thomas Dobbins 介紹四大衛星觀測, 還有 Michael Rosolina 寫木星素描技巧... 真是篇篇精彩, 忍不住想提著望遠鏡就衝出去看.

我每次盯著類似底下這全幅木衛凌木星的近距離照片專心看著, 不知不覺就會掉進一種異世界時空的錯覺, 如此壯闊的畫面.... 如果能夠 REAL time 看到 REAL thing 那該有多美好?

然而行星觀察可不容易, 除了要有絕佳的 seeing 外, 望遠鏡的光學品質要超優, 看得時間也要夠久... 要拼行星就是要拼有效的最大放大倍率, 放大到清晰度極限, 然後穩穩且微微的調焦, 直到可以辨識出最細微的特徵. 以木星為例, 觀察雲帶的寬度, 亮度, 甚至顏色的變化; 雲帶邊緣是否有不規則的形狀? 有任何亮的或暗的斑點出現嗎? 赤道範圍內有微藍色的斑彩嗎? 分得出四大衛星的大小嗎? 甚至能夠辨識出四大衛星的色彩特徵嗎?... 不過先回到基本, 我們得先大致了解木星的基本 "地" 型, 木星是氣體沒有 "地" 啦.

大致上會這麼分, 上下兩端是北極 (NPR: North Polar Region)跟南極(SPR)區; 中間是赤道區, 暗區叫 "帶"(belt) 或 "條" band (較細的, "條"是我亂翻的 ^^"), 亮區叫 "區"(Zone), "區"的溫度比"帶"低, 是上升氣流, 而"帶"是下降氣體; 球體中央部分大致上有北赤道帶 (NEB: North Equatorial Belt) 與南赤道帶 (SEB: South Equatorial Belt) 當中夾著的就是赤道區 (EZ: Equatorial Zone), 赤道區當中有細細一條赤道 "條"; 然後夾在北赤道帶 (NEB) 與北極區 (NPR)之間由下往上依序是: 北熱帶區 (NTropZ: North Tropical Zone) --> 北溫帶 (NTB: North Temperate Belt) --> 北溫區 (NTZ: North Temperate Zone) --> 北北溫帶 (NNTB: North North Temperate Belt) --> 北北溫區 (NNTZ: North North Temperate Zone); 往南的話, 對稱命名. 著名的大紅斑就在南赤道帶 (SEB) 上. (下圖取自 WIKI)

我自己的觀察經驗, 南北赤道帶當然是最容易看見的, 南北赤道帶看得見, 赤道區當然就沒問題, 赤道"條" 要有點運氣, seeing 好時, 從 60mm ~ 102mm 折射鏡都可以識別赤道帶邊緣不規則的鋸齒形狀, 南北極顏色淡, 不過分得出來, 8" 反射鏡與 4" 折射鏡能分出 4 條以上的 "帶", 不過以前不用功, 沒有仔細認哪條是哪條, 3" 折射鏡還沒認真試過.

很多同好喜歡看大紅斑, 除此以外我覺得四顆木衛更加有趣. 木衛有時被"掩" (Occultation), 有時是正面凌越 (transit), "凌" 的時候有投影, 有實像. 至於何時掩何時凌, 有一些免費軟體幫忙算, 我是花了 100 元台幣嗎? 裝了 Sky and Telescope 出的 App, 還不錯用.

這是木衛的投影

要辨識木衛的細節, 就像要看好幾公里外的一枚硬幣一樣不可思議, 不過有些技巧可以幫忙喔. 講木衛細節前, 我最近倒是發現可以試著分辨四大木衛的大小, 而且 3" 鏡 150X 以上就能分辨呢. 木衛三 (Ganymede) 最大顆, 比水星還大; 其次是木衛四 (Callisto) 幾乎跟水星一樣大小; 然後是木衛一 (IO) 跟月球差不多大小; 最小顆的是木衛二 (Europa). 想要看得更多, 著名的俄羅斯天文學家 Vsevolod Sharonov 提出一個方法...

他的發現是, 如果利用兩個目標重疊時, 因降低彼此亮度的差異, 可以讓人眼更敏銳的查覺細節. 木衛在綻黑的夜空背景下閃閃發亮, 是很難辨識細節的; 但是當木衛凌上木星時, 因為背景與實物之間亮度的差異縮小, 反而凸顯出木衛的表面特徵, 這也是目前許多所謂彩色行星濾鏡設計的理論所在. 四大木衛各有何特徵呢? 講這個之前, 有一個名詞叫 "visual albedo" (視覺反照率) 可以先認識一下, 木星的"平均"視覺反照率是 0.52, 明亮的 "區" 可以高達 0.66, 而 "帶" 可能低到 0.44, 所以我們不一定可以看到很多條"帶".

木衛一 (IO)的視覺反照率非常高, 有 0.63. 這個在觀察的實務上可以很容易發現 IO 與 Europa 相對另外兩顆真的比較亮. 請參考 WIKI 介紹 (http://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BC%BD%E5%88%A9%E7%95%A5%E8%A1%9B%E6%98%9F)

IO 這麼明亮的主因是, 因為火山活動活躍, 盤面中央一大條面積覆蓋著硫磺跟二氧化硫 (大部份太陽系的衛星們都是被 "冰" 覆蓋為多), 呈現亮黃色與白色. 而南北兩極卻是暗紅棕色, 反照率只有 0.3. 這欺騙了很多古時候的天文學家, 以為 IO 是長條形或蛋形, 因為只有中央部分比較明顯. 有機會一定要好好觀察一下.

木衛二 (Europa)的視覺反照率也有到 0.64, 它的表面幾乎被純粹的冰封住了, 因此 Europa 的 "凌" 相當有機會目睹, 不過凌到視覺反照率幾乎相同的"區"時會消失一陣子, 影像被洗掉了. Europa 表面非常平滑, 沒什麼坑洞, 所以推測它應該很年輕, 沒有經歷那一陣狂爆流星的洗禮. 雖然它的表面特徵相當不明顯, 如果有機會察覺, Europa 的表面特徵恰好跟 IO 顛倒, 兩極亮白, 中央偏暗紅.

木衛三 (Ganymede) 的地形有兩塊截然不同的特徵, 不過都是矽酸鹽跟冰體構成, 有 1/3 的面積富含黏土與有機質, 視覺反照率只有 0.35. 另外 2/3 部分的視覺反照率有 0.46. 看起來有一側的極帽偏白亮, 至於像月球上的撞擊坑與放射條應該沒辦法目視到. 由於其低視覺反照率, Ganymede 凌進凌出的 15~20 分鐘是幾乎看不到的, 凌到中央的 "區" 時反而倍加明顯, 此時是觀測的好時機, 有不少異能人士能夠察覺其極帽, 宣稱 12.5" 下的 Ganymede 與 2" 下的火星差不多... 真的嗎? 好好奇喔.

 木衛四 (Callisto) 表面曾經遭受過猛烈撞擊，其地質年齡十分古老, 視覺反照率只有 0.2. Callisto 也沒有什麼特別的表面印記可以分辨, 但實在是很髒很黑, 所以它在凌的時候常跟 "投影" 搞混, 分不出到底是影子還是實體, 真是搞笑, 不過現在有各式各樣的軟體幫忙, 可以對照看看有沒有什麼差異.

哇... 寫完好想去看喔, 剛好今晚天氣再度放晴.