『光明网』宇宙雾里看花（2）：大气消光与蒙气差( 二 )

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大气消光会使星星在一天中的不同时刻亮度不同，这对天文观测中星星亮度的量化标准带来了不便，我们不得不考虑该以什么高度的星星亮度作为基准。实际上，天文中定义亮度的视星等是地球大气外的星等。假设一颗星视星等为m ，那么在地面上，受到大气消光的影响，我们理论上测得的星等则为m1=m+kX 。公式中X和m1为变量，我们可以通过多次测量它们来限定最终的视星等m 。这个从大气消光后亮度反推消光前亮度的过程在天文上被称为大气消光改正，它是地面光学天文数据能够被天文学家通用的最关键的操作之一。为了得到更高精度的数据，天文学家会选择最干净稳定的天气，最合适的标准星以及最佳状态的望远镜设备来完成大气消光改正。
这里介绍的大气对星光的影响及其基本的改正方法，都仅仅适用于均匀大气的情况。也就是说，大气本身和其中存在的消光物质（气体原子、分子、离子，和尘埃颗粒）是均匀的，或者在同一海拔高度上是均匀的（所谓分层大气）。如果不均匀，我们是无法精确改正的。此时的天文观测就真的是雾浓花淡，了无生趣了。

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地球的大气层除了能消减星光，还能改变星星的真实位置。我们在地面看星星就如看水中的鱼一样，是星光经过大气折射后的像。像和真实位置（地球大气外对应的位置）之差就是蒙气差。和大气消光的原理类似，大气折射导致的星像位置变化跟波长以及天顶角相关。蓝光偏折角会比红光大，越靠近地面的星星偏折角越大。通常情况下，在45度高度方向，星像会因折射而偏移1角分左右。对星像的折射我们很难感觉到，但在太阳和月亮的升起和落下时，我们常常能看到它们扭曲的形态，这是大气折射的表象。

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版权：Alex Conu
作者简介：陈孝钿，国家天文台助理研究员。 2016年在北京大学获得博士学位，主要从事恒星物理与宇宙距离尺度研究；邓李才，中国科学院国家天文台研究员，恒星与恒星系统研究团组首席科学家，主要研究领域为恒星物理。