鷹眼道斯

業餘天文論壇裏常常看到形容眼力超群的同好 "eagle eye" -- 鷹眼... 我喜歡追著別人足跡，平平是人類，就不相信你看得到的我會看不到? 除了人家看到的是扛著三四十公分以上大傢伙的結果，其它大部分的目標我也能依法炮製，"鷹眼" 到底是怎麼鷹? 不太相信。

有時候當我描述完一段觀測結果時, 也會有人說 -- 你的眼力真好。其實 40 幾歲的眼力不可能多好，我有點近視、還有散光、老花也開始有 1~2 年了。有幾次跟其它同好一起觀星，我請他們、甚至路人看目鏡裏看得到的相同目標，結果幾乎大家都能看到，當然越有經驗的觀測者越快看到，也會發現更多細節，因此我相信觀星的能力還是由 "經驗" 主宰，真正擁有 "鷹眼" 的人，就算有應該也是少之又少。但這陣子依舊是陰雨綿綿只能看看書報雜誌，翻到去年 11 月雜誌作者 Richard Jakiel 一篇介紹 19 世紀 威廉.魯特.道斯 (William Rutter Dawes) 的故事... 看著 100 多年前道斯驚人的行星素描，不由得相信，這真的是 "鷹眼" 啊。

"道斯" 是誰，好熟的名字對不對? 沒錯，就是那個講到繞射極限就會提到、萊利限制 (Airy Limit)、道斯限制 (Dawes Limit) 的道斯先生。道斯先生的父親是位數學家，除了光學理論以外，道斯先生對天文界的貢獻也相當驚人，比如說他是第一個發現土星 "C 環" 的人，道斯當然留下許多雙星觀測的記錄，他詳細的記錄木星大紅斑，甚至其它斑塊的不同移動速度，記錄了兩次四大木衛同時凌或掩的情景，對火星地形的觀察詳細記錄一度讓後人以 "道斯" 命名了多個火星地景... 如果你看見 100 多年前他的木衛素描，絕對不會懷疑為什麼當時的人們都叫他 "鷹眼道斯" 了。

翻拍自 2015-11 Sky & Telescope 雜誌

木衛的表面特徵有多難觀測? 我拿計算機按了一下...
* 一般月面撞擊坑，依自己經驗，5 公里直徑的算還可以做表面特徵觀察啦。以月球距地球 2,415,265 公里為半徑，5 km 算起來大約是 2.7" (arcsec -- 弧秒角)，這當參考值。

* 木星 "衝" 時，距離地球最近，大約是 3,716,524,943 公里，木衛一 (IO) 大小約 3630 km，所以算出來差不多是 1.3"。

* 以此類推，木衛二 (Europa) 大小約 3121 km，所以算出來是 1.1"；木衛三 (Ganymede) 大小約 5262 km，所以算出來是 1.8"；木衛四 (Callisto) 大小約 4821 km，所以算出來是 1.7"。

通通比月面 5km 小坑還難看到 (視面積，不是光點)，那... 以最大的木衛三 (Ganymede) 1.8" 來反推，算出來大約與月面 3.4 km 的小坑相當。我常常看到要死才看到的阿姆斯壯坑也有 4 km，月亮還有靠光影效應的觀測優勢，道斯先生到底視力是有多好才能畫出這些細節呀? 那個時候可沒有攝影的科技，沒有相片，沒有美國太空總署，也沒有 Google。

1843 年 9 月 28 號，當時道斯跟我現在年紀差不多，那天木衛二 (Europa) 被木星掩，同時另外三個凌在木星球體上方，道斯在朋友家用 7" 折射鏡觀察到這個奇景，結果看到一半居然是被樹擋住 ? 這真是太搞笑了，道斯只好衝回家用自己的愛鏡繼續觀察，可惜... 家裡這隻口徑還不到 7 公分 (2.7 吋)，可憐的道斯竟錯過了 IO 被 Callisto 蝕的天王奇景 -- 太小隻，分解不開啦。這次的天文奇景觀測紀錄在很多很多年以後 (1862)，正宗的 "艾利或萊利限制" 那個喬治.艾利 (George Airy) 爵士才邀請道斯將它拿給英國的皇家天文學會，因為其實 1843 年的奇景雖有其他人發現，卻沒有像道斯那麼詳盡的觀測記錄。

當年拿著 2.7 吋小鏡飲恨的道斯當然立刻升級，換了隻 6.3 吋的折射鏡，在 1840 年代末期，與他的好朋友，發現海衛一，天衛一、二的 威廉.拉塞爾 (William Lassell) 觀察記錄木星表面的斑塊變化，尤其一塊 "明亮的圓形斑塊"。拉塞爾把他們的觀察素描下來寄給皇家天文協會，不料... 沒多久這塊亮斑竟就消失不見? 這個亮斑之謎要在幾年後的 1857 年，當時已頗負盛名的道斯，用 8 吋克拉克式折射鏡再度發現，道斯描述...

... 共有 5 個斑塊，有兩個大小差不多，與最大的木衛三 (Ganymede) 相當，另外三個大小則跟木衛二 (Europa) 差不多， 這些斑塊彼此幾乎相接，其中四個的緯度一樣...... 之後的三個月內有更多的斑塊 (spot) 出現，直到最多有 11 個散佈在球體上...

多麼仔細的觀察啊? 道斯更進一步記錄這些斑塊的相對移動速度，不僅發現移動速度不同，還發現低緯度的移動速度比較快的現象。這些令人嘆為觀止的記錄中，最引人注目的應該是 1857 年 11 月 27 號的素描，在這個素描裏有一個大橢圓型，旋轉到球體背後，這個記錄證實了早先許多有關大紅斑 Hollow (Great Red Spot Hollow) -- 不知道中文的正確名稱是什麼? "空白 或 透明" 嗎? ^^" -- 的觀測記錄是確實存在的。 為什麼其它人的觀測被懷疑來懷疑去的? 這是我猜的喔... 也許其它人的記錄太草率? 也許道斯的名氣夠響亮? 當時道斯已經得過皇家天文協會的金牌獎 (這個獎可不簡單，愛因斯坦也是其中一屆得主，威廉赫歇爾也是，威廉赫歇爾的妹妹凱洛琳則是第一位女性得主...)，大紅斑 (Great Red Spot) 的記錄則要到 1878 年美國天文學家 Carr Walter Pritchett 的觀測了。

道斯的健康狀況一直不是太好，不過他仍舊進行頻繁且具深度的觀測，他在 1864 年火星接近的年份做了非常詳細的素描與觀測記錄為人津津樂道，還有獅子座流星雨的觀察，當然還有繁多的雙星觀測，個個都有非凡的天文成就。1867 年 8月 21 號，道斯人生中第二次有機會目睹二十幾年前他曾看過的四大木衛同時凌或掩的奇景，以他最信任的 8 吋克拉克式折射鏡上到 412 倍，道斯看到了木衛一 (IO)、木衛三 (Ganymede)、木衛四 (Callisto)，以及它們的投影同時出現在木星本體上，木衛二 (Europa) 還是被掩，從送給皇家天文協會的素描可以發現木衛三 (Ganymede) 有將近一半的面積被暗色覆蓋... 這些鷹眼看見的細節不但呼應道斯自己在 1849/50 的觀測記錄，也帶給往後其它天文學家許多啟發。

翻拍自 2015-11 Sky & Telescope 雜誌

就在目睹其生命中第二次的天文奇景後不到半年, 1868 年 2 月 15 號，鷹眼道斯與世長辭了 -- 留給現在的天文同好不可置信的精細素描，以及大家常用的望遠鏡極限計算公式，想想道斯的觀測，除了鷹眼的成就之外更多的是豐沛的熱情、無盡的耐心與細心... 這豈止在天文? 其實就是一位偉大行星科學家整個人生態度的縮影呢。