神秘的黄道光 – 星明天文台

作者|冯梓洋

审核|丁乙

编辑|史玲玲

春季的黄昏后或秋季的黎明前，如果我们身处观测条件良好的地区，或许能隐约看见在地平线上有一个沿黄道带分布的金字塔状光锥，这就是黄道光（zodiacal light）。

法国天文学家艾蒂安·特鲁夫洛绘制的

黄道光彩色版画

（图片来源：The Trouvelot Astronomical Drawings 1882/New York Public Library）

人类对黄道光的观测已有悠久的历史。西汉时期，司马迁的《天官书》中就出现了关于黄道光的记载：“如炎火之状，黄白，起地而上，下大上兑（锐）。” 11世纪，波斯天文学家、诗人欧玛尔·海亚姆在他的诗集著作《鲁拜集》中称黄道光为“虚假的黎明”。

黄道光十分暗淡且转瞬即逝，只有在日落后和日出前的一段时间可以观测到黄道光。在天空非常暗的情况下，这种光锥能达到地平线上30度左右，甚至更高。而在地球大气之外观察，我们能看见黄道光向内蔓延至太阳，向外蔓延至整个天空。

从太空中看黄道光

（艺术图，左为新视野号探测器）

（图片来源：NASA）

那么，黄道光是怎么形成的呢？过去人们认为黄道光源自于地球的高层大气，只是一种大气现象。直到1683年3月，意大利著名天文学家乔瓦尼·卡西尼才较为科学地解释了黄道光的成因：黄道光是行星际尘埃反射太阳光引起的。因此，黄道光的光谱与太阳光的光谱非常相似。黄道光主要由两种物理过程产生，第一种是行星际尘埃散射的太阳辐射，具有偏振性质；第二种是行星际尘埃吸收太阳辐射后再发射。

黄道光的光谱（图片来源：STScI）

通过多年的观测，科学家发现这片行星际尘埃分布十分宽广。黄道尘埃云从地球轨道开始，一直向外延伸到了距离太阳约两个天文单位的地方，最密集的地方位于地球与其他行星的轨道平面内，从地球上看就是分布在黄道周围。尘埃云的内、外缘分别受地球和木星引力影响，主体与火星轨道参数基本保持一致。

但是，关于这些尘埃云的来源与形成一直众说纷纭。2003年，地外文明探索研究所（SETI Institute）的彼得·詹尼斯肯斯在研究流星雨时，发现某些不再活跃的彗星（如196256号小行星）一直往返于木星与地球之间，有可能是黄道光尘埃云的来源。于是，他提出了一种模型，能够计算行星际尘埃在行星引力及坡印廷-罗伯逊效应（这种效应使得行星际尘埃沿螺旋轨道缓慢落入太阳）影响下的运动。

明亮的黄道光（图片来源：ESO）

2010年，美国行星动力学专家戴维·尼斯沃尼和另外几位专家组成研究小组，探索了黄道光尘埃的来源。他们使用计算机模拟，建立了包含不同来源的黄道光星际尘埃模型，例如小行星撞击、彗星的抛射物质。最后他们发现，85%以上的尘埃都来自木星族彗星（周期小于20年且轨道倾角小于30°的短周期彗星），来自小行星带的不超过10%，来自奥尔特云的更是微乎其微。

位于智利的拉西拉天文台拍摄到的黄道光，图中一克见对日照（银河左侧相对较亮的区域）（图片来源：ESO）

那么如何才能观测到黄道光呢？答案是只有在天空很黑暗、晴朗无月，同时东边或西边视野比较开阔的地方，才比较适宜观测黄道光。在日落后或日出前，如果黄道与地平线的夹角较小，那么黄道光的高度会很低，也不容易看到。只有当黄道和地平线的夹角比较大的时候，才是观测黄道光的最佳时机。对北半球中纬度地区来说，春分前后天黑后往西边低空看，或者秋分前后天亮前往东边低空看，最容易看到黄道光。

俗话说“百闻不如一见”，如果你有幸在合适的时间来到观测条件良好的地区，千万不要错过美丽又神秘的黄道光哦。

参考资料

（1）张梦然，黄道光尘埃来自短周期彗星，科技日报，2010年4月19日

（2）邓雪梅，“借尸还魂”黄道光，世界科学，2010年10月15日

（3）胡中为，宇宙尘，天文学进展，1985年第3卷第2期

（4）黄道光是什么？怎么才能看到？，北京天文馆，https://www.bjp.org.cn/twwd/xkygc/wap_4028c1367e4fe081017e522f27d70036.shtml

（5）黄道光，维基百科，https://zh.wikipedia.org/zh-hk/%E9%BB%83%E9%81%93%E5%85%89

有关黄道光的更多疑问，欢迎大家在评论区留言，小星会为你一一解答哦~