提前准备暗夜观测：星大如桃的目视尺度

可能人人都有这样的经历：白天去看电影迟到了，当你从明亮的大厅走进黑暗的放映厅时，顿时仿佛陷入一片伸手不见五指的黑暗中，过一段时间后，你才逐渐看清周围的东西，这个过程就叫“暗适应”。在天文观测中经常会有从明亮的房间走到室外去观测的情况，在观测日全食时也有一个从相对明亮的偏食到完全变暗的全食的突然转换过程，这时都需要考虑眼睛的暗适应问题。

暗适应需要较长的时间。研究表明，从“眼前一片漆黑”开始，需要经过30～35分钟才能基本适应黑暗的环境，这个过程是视网膜对微弱光线的敏感度逐渐提高的过程。从图5.4.1可以看出，最初2～3分钟，视阈值急速下降，之后变慢，到7～10分钟形成一个拐点；然后又急剧下降，持续到30分钟左右再变慢，约1小时达到极值。

据研究，暗适应最初7～10分钟的阶段主要与视网膜圆锥细胞视色素的合成增加有关；10分钟以后的第二阶段是主要阶段，它与圆柱细胞中视紫红质的合成增加有关。在暗适应过程中，位于视网膜中心附近的圆锥细胞敏感度仅增大几十倍，但位于周边区域的圆柱细胞敏感度可增加几千至几万倍。完全暗适应之后，我们的眼睛对光的感受性可以提高10万倍。

图5.4.1　暗适应曲线

当人们在无月的夜晚进行天文观测时，因为环境、背景和观测对象的亮度都极低，人眼这时使用的是暗视觉（又称黄昏视觉）。在目视观测天象时，暗适应的过程对观测是有一定影响的，观测者开始观测时，必须完全实现了暗适应才可进行，否则有些天象会被漏掉。

在暗视觉下，人的视网膜只有圆柱细胞起作用。因为圆柱细胞大都分布在周边，视野中心的圆柱细胞很少，所以在用视野中心注视很暗的星星时，反而会看不见，仿佛视野中心是盲区一样，这叫“生理性夜盲”现象。若移开视线，通过视野边缘来观察，就可以察觉到最暗的星体。(www.xing528.com)

另外，由于圆柱细胞不具有辨认物体颜色的能力，所以在暗处看东西都是灰色的，观察最暗的星体时，我们也辨认不出它的颜色。

我们知道，在用肉眼观测日全食时，有一个过程，即明亮的太阳光球逐渐被月面遮挡。当太阳光球被完全遮挡时，天地突然陷入黑暗（未被遮挡的色球亮度仅是光球的千分之一，其亮度不会比电影放映厅的银幕更亮，况且色球面积极小），这时眼睛需要一个暗适应的过程，可是日全食的时间都比较短，一般为几分钟，暗适应根本来不及建立，日全食就结束了，所以用肉眼直接观测日全食是有缺憾的。补救的办法是提前进入暗适应，在全食发生的20～30分钟前完全遮住双眼，不让一点光线进入，让眼睛逐渐适应黑暗，而在全食开始的瞬间去掉遮盖物，这样就可以尽情欣赏日全食时“黑昼”的美景了。

笔者在观测实践中还发现，眼睛的暗适应有延续性，短暂的强光刺激并不会完全破坏已建立的暗适应。这牵涉到“明适应”，人眼的明适应是很快的，通常在几秒钟即可完成，因为圆柱细胞的视紫红质遇到强光时会迅速分解，使圆锥细胞恢复视觉，但这个过程毕竟还需要几秒钟。用前述的方法观测日全食时，假如旁边有人提醒，可以在偏食快结束的瞬间去掉遮盖物，这样，既可以看到短暂美丽的贝利珠，又不破坏已经建立的暗适应，可以继续尽情地观看全食过程。

这里再顺便提一下暗夜中观测有视面天体时要注意的光渗作用问题。从前一部分我们知道，有人认为日月在地平线上看起来很大是光渗作用引起的，这种说法已被否定。但光渗作用确实会使日月看起来比同样大小的暗淡天体大得多。比如，月亮的视直径为30′有余，仙女座大星云的视大小为160′×40′，但由于月亮光芒强烈，星云极其暗淡，即使在观测条件最佳的夜晚，我们肉眼看到的仙女座大星云似乎也没有月亮大。所以，光渗作用对有视面天体视大小的影响也不能忽视。尤其是我们在归算肉眼可见很暗的彗星、极光大小记录时，有时也需考虑光渗校正问题。

天文观测者都知道，虽然每一观测者的眼睛都有自己的特性，但他们观测时更有许多共性的东西，这些共性的东西就是我们量化古代记录的重要参考。

【注释】

[1]很多科普文章这样说：人眼的最小分辨率是1′，而凌日时金星的视直径恰好是1′，故“金星凌日肉眼可见”。其实，这是个抄来抄去的常识性错误，因为“金星凌日的可见”是“察觉”问题，不是“分辨”问题。2004年6月8日、2012年6月6日发生的金星凌日，很多人说没有看见，这是因为观测金星凌日受很多因素限制，太阳高度、大气宁静度、薄云的有无、滤光片的质量都会起作用。