論天文愛好者成長之路*

文/劉維平

0 引言

2018年5 月，廣州大學附屬中學天文社龐彬同學（2019屆高三畢業(yè)生）獲全國中學生天文奧賽決賽第一名，躋身國際天文奧賽國家隊，并在2018年11月奪得第十二屆國際天文與天體物理奧賽銀牌。學校天文社指導老師經(jīng)常被天文社學員問及一個問題：普通天文愛好者如何成長為一名優(yōu)秀的天文愛好者？

很多人天生就喜歡仰望星空，對星空抱有好奇心，但探索天文的付出，超出普通愛好者的想象力，如果方法不太得當，往往淺嘗即止。要成長為一名優(yōu)秀的天文愛好者，應該在天文理論學習和觀測實踐方面下功夫，逐級晉升，最終成為一名優(yōu)秀的天文愛好者。本文用 “修仙”比喻為天文理論學習，“打怪”比喻為天文觀測實踐，兩者需雙管齊下，不可偏廢；同時要循序漸進，逐級晉級。一般來說，要成為一名優(yōu)秀的天文愛好者需經(jīng)歷三個階段，依次可劃分為初級階段、中級階段及高級階段，這是大多數(shù)優(yōu)秀天文愛好者的成長之路。

1 理論“修仙”

有些普通愛好者對鉆研天文理論知識的興趣不大，而只熱衷于天文觀測。如果將天文觀測比作武術(shù)的招式的話，天文知識理論就是內(nèi)功心法，空有招式不行，還必須掌握內(nèi)功心法加以運用。即使是偏重觀測的愛好者，也必須輔以一定的理論知識作為基礎。

1.1 初級階段

目前在中學階段，很少學校會開設天文選修課，只在物理或地理學科中涉及一些天文知識。例如，中學物理涉及的望遠鏡成像原理、萬有引力定律等知識；中學地理涉及的太陽及太陽系、地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)等知識。如果要涉獵更多的天文知識，愛好天文的學生可以關(guān)注北京天文館微信公眾號推出的天文科普信息或堅持訂閱北京天文館主辦的《天文愛好者雜志》。《天文愛好者》雜志由中國科學技術(shù)協(xié)會主管，中國天文學會、北京天文館主辦，是我國創(chuàng)刊最早、影響最大的天文科普期刊。該雜志自1958年創(chuàng)刊以來，累計發(fā)行超過1000萬冊，在天文科普方面有著極高的聲譽和舉足輕重的地位，如今眾多活躍在科研一線的天文學家很多曾經(jīng)是《天文愛好者》的讀者。該雜志介紹天文學基礎知識和人類認識宇宙取得的新成果，培養(yǎng)青少年天文愛好者的觀測實踐能力，為中小學教學和天文愛好者進行天文觀測服務。

另外，法國著名天文學家和科普作家C ?弗拉馬里翁的《大眾天文學》以及美國天文學家西蒙?紐康的《通俗天文學》都是很早傳遍全球且長盛不衰的科普經(jīng)典，作者及譯者以文學的筆墨、精美的圖片，將奇妙的宇宙世界揭示在渴求新知的讀者面前。值得一提的是，譯者又根據(jù)天文學的新近發(fā)展不斷進行補充修訂，使得書本內(nèi)容翔實而新穎。

當普通愛好者閱讀了一兩本天文科普經(jīng)典名著并關(guān)注了最新的天文信息，便有信心在天文愛好者圈中參與交流或討論。

1.2 中級階段

如果愛好天文的學生有更濃厚的天文探究興趣，不滿足對天文知識的零散學習，想要學得系統(tǒng)一點，那么閱讀經(jīng)典的天文基礎教材必不可少。

例如，福建師范大學余明教授編寫的《簡明天文學教程》，北京師范大學劉學富教授編寫的《基礎天文學》，南開大學蘇宜教授編寫的《天文學新概論》，這幾本書是國內(nèi)一些大學開設天文選修課的入門教材，均系統(tǒng)性地介紹了天文學基礎知識體系，適合作為中學天文愛好者參加天文知識競賽的參考書籍。

中學天文愛好者如果能精讀所推薦的參考教材并適當做一些書中的題目，那么就很有機會在省市級的天文知識競賽中大顯身手，有能力為初學者開展一些天文知識的科普講座。

1.3 高級階段

如果天文愛好者有志于將來從事天文學研究，成為一名專業(yè)人員，進一步的鉆研則要用到大量的數(shù)學或者物理知識，則必須在中學階段學好物理、數(shù)學及地理相關(guān)學科內(nèi)容。天文學有三大分支，分別是天體測量學、天體力學以及天體物理，天文愛好者要去查閱這些具體領域的專業(yè)書籍和期刊文章；有機會的話，去現(xiàn)場聆聽著名天文學家的科普或?qū)W術(shù)講座會或能激發(fā)自己發(fā)現(xiàn)將來適合的研究方向。

天文愛好者如果是物理或數(shù)學“學霸”，可以通過參加全國天文奧賽以及北京大學和南京大學等一流高校天文專業(yè)的自主招生，有利于走上成功之路。每年的全國天文奧賽（2019年更名為“全國天文知識競賽”）及國際天文奧賽的題目及解答，在賽后都會發(fā)布在該年的《天文愛好者》雜志上，值得關(guān)注。例如，廣州大學附屬中學天文社劉瑋揚同學（2015屆高三畢業(yè)生）在2014年獲得全國天文奧賽決賽銀牌，2015年通過北京大學自主招生考試，獲得天文專業(yè)加40分錄取，順利考入北京大學天文系。

2 觀測“打怪”

前面探討了天文理論學習的幾個階段，接下來談談觀測“打怪”的晉級之道。

2.1 初級階段——肉眼初步辨認著名的星座和亮星

功能強大的望遠鏡給人一種“高大上”的感覺，很多剛加入天文社的同學在資深天文愛好者眾多高端裝備的誘惑之下，總喜歡一開始就關(guān)注或咨詢購買望遠鏡的問題。一些人覺得，天文愛好是一種有錢人玩的游戲，要想提高，需要極大的資金投入。需要指出的是，這種理解完全是錯誤的。實際上，擁有望遠鏡并不是天文觀測的基礎，會裸眼辨認著名星座和亮星才是。

對于初級學習者，只需要配有合適的星圖（幾元錢一張）和指星筆作為輔助工具,并且掌握包括天球、天體的周日視運動、星座、星等概念的理論知識，最終達成認識一些著名的星座及主要的亮星的目標即可。

在初級階段，四季星圖或活動星圖是不錯的幫手。四季星圖很容易找到，活動星圖也非常廉價，操作也非常簡單，一般上面都會寫明使用方法。晴朗的夜晚站在室外（鑒于當前城市嚴重的光污染，有條件可去野外），對照星圖，逐個辨認各個著名星座，必要時可以借助指星筆。

2.2 中級階段——肉眼熟悉星空和用雙筒望遠鏡看深空目標

對于天文中級學習者，需配有雙筒望遠鏡、電子星圖軟件等設備，并且掌握天球坐標系統(tǒng)，包括赤道坐標、地平坐標，以及星云、星團、星系等概念理論知識，達成不借助星圖就能認識星空大部分星座，熟悉主要的亮星以及部分典型的較暗恒星,以及能獨立找到10個以上的深空天體的目標。

以廣州為例，廣州的緯度大約在23°N左右，就是說只要赤緯在－67°以北的地方的天體，理論上都可以被觀測到。作為天文中級學習者，至少要不借助星圖能辨認15顆以上全天最亮的恒星，熟記它們所在的星座、星名等，并且了解月相規(guī)律、太陽的周年視運動及至少4顆行星的特征，包括金星、火星、木星、土星，了解它們的亮度、出沒規(guī)律等，以便在夜空中迅速將它們與恒星區(qū)分開來。

對星空有了基本的了解后，可以考慮用儀器觀測。從雙筒望遠鏡起步，不需要太大的口徑與放大倍數(shù)，不要著急購買天文望遠鏡。使用雙筒望遠鏡的一個主要目的是利用其便攜性，口徑越大就越重越難攜帶，但放大倍數(shù)越大視場越小，將不利于認識星空。利用雙筒望遠鏡，可以對星空進行更多的探索，如辨認恒星的顏色、辨認雙星、尋找深空天體等。其中，尋找深空天體是中級天文學習階段重要的內(nèi)容。利用雙筒望遠鏡，在稍微好點的觀測條件下，已經(jīng)可以找到眾多的深空天體（個別深空天體利用肉眼就可以看到），需要找準它們的位置，在這個階段，電子星圖是不錯的幫手，如Stellarium（虛擬天文館，這個軟件PC端、手機端均有）、Skymap（PC端）、google星空地圖（手機端）。

2.3 高級階段——能熟練操作天文望遠鏡，能拍出漂亮天文照片，重心由觀轉(zhuǎn)向測。

高級天文學習者需要配有一臺天文望遠鏡（含三腳架、赤道儀及其他附件）、一臺單反數(shù)碼相機（天文社團一般都配有這些“燒錢”的設備，不用自己買了），甚至有專業(yè)冷凍CCD及天文臺等設備；推薦掌握大學天文選修課的基礎教程，如劉學富編寫的《基礎天文學》、蘇宜編寫的《天文學新概論》、余明編寫的《簡明天文學教程》等比較專業(yè)也比較系統(tǒng)的理論知識；從而達成能獨立找到并觀測較亮的彗星等，熟練掌握天文望遠鏡的操作，并辨認更多的深空天體（50個甚至更多）。可以進行簡單的星野攝影，以及拍攝流星、人造衛(wèi)星等；配上星野赤道儀，利用轉(zhuǎn)接環(huán)，可以做更好的星野攝影及星軌攝影，可以拍攝日月行星、彗星及深空天體等目標。

由于城市燈光污染嚴重，一些天文愛好者開始另辟蹊徑，實時下載空間望遠鏡拍攝的巨量可分享天文數(shù)據(jù)，通過專業(yè)軟件進行分析，尋找有價值的天體線索，或者向?qū)I(yè)天文臺申請觀測時段，然后通過網(wǎng)絡進行遠程控制天文望遠鏡從而實現(xiàn)觀測。廣州大學附屬中學天文社同學（2014屆高三畢業(yè)生）譚瀚杰，從小喜歡天文，自初二開始（2009年）就利用SOHO探測衛(wèi)星拍攝的系列照片合成動畫來觀察未知天體的運動軌跡來尋找新的彗星，在13歲就創(chuàng)造了全球最年輕的SOHO彗星發(fā)現(xiàn)者的傳奇。他通過網(wǎng)絡遠程控制位于我國新疆的星明天文臺的望遠鏡觀測星空，截至2018年5月共發(fā)現(xiàn)小行星6顆、NEAT小行星1顆、河外新星1顆、超新星70余顆、行星狀星云候選體4個，并對星明天文臺觀測數(shù)據(jù)進行小行星測光分析以及超新星的測光與光譜演化分析，發(fā)表論文數(shù)篇，在天文學界已經(jīng)小有名氣。

3 結(jié)語

天文學是人類認識太空、探索宇宙的一門科學，是一個國家國力強盛與文明發(fā)達程度的象征。我國有世界上最古老、最豐富的日食、彗星等天象紀錄，有渾儀、簡儀等精湛的古天文儀器，有張衡、郭守敬等馳名中外的天文學家，中國古代天文學對世界天文學發(fā)展乃至整個人類文明作出了重要貢獻。近代的中國積貧積弱，在天文方面的發(fā)展鮮有所聞。新中國成立以后，百廢待興，尤其改革開放40多年,我國國力大增，建立了一批世界領先的天文觀測設備,例如世界最大的單口徑球面射電望遠鏡(FAST)，又被形象地稱作中國“天眼”；與此同時，我國的天文教育事業(yè)迎來了迅速發(fā)展的黃金時代，開設天文學科的一流大學越來越多：清華大學（天文系）、中國科學技術(shù)大學（天文學系）、南京大學（天文與空間科學學院）、北京師范大學（天文系）、上海交通大學（天文系） 、北京大學（物理學院天文學系） 、中科院大學（天文空間科學學院）、中山大學（物理與天文學院）、廈門大學（天文學系）......

天文愛好者如果有志于祖國天文事業(yè)的發(fā)展,請保持初心，仰望星空；同時像龐彬、劉瑋楊及譚瀚杰等同學一樣腳踏實地，在天文愛好者成長的路上一路前行。