NCU Physics Journal

空間介紹

山頂上的眼睛

──鹿林天文臺

文/周修麒、唐偉哲

​鹿林星空圖:廖政霖

         中央大學因於鹿林前山(海拔2862公尺)之顛,設有全臺最高且望遠鏡口徑最大的天文臺,而有「全臺最高學府」之稱。要到鹿林天文臺,首先要乘車到塔塔加上東埔停車場,接著要經過大約4公里的林道,只有經許可的車輛與接駁車可以行駛,但若用走的上山,徜徉於山林之間,也是個不錯的選擇。沿途最先抵達的著名地標就是樹齡800年大鐵杉,接著向右轉是往鹿林前山的方向,途中還會經過麟趾山鞍部,此處一片遼闊的山谷很值得駐足欣賞。沿著林道一直走到底,之後就會看到上天文台木棧道登山步道了,這段0.6公里的陡峭步道只能步行,清晨或是下雨天步道潮濕走起來要更加小心,是通往天文臺最辛苦的過程。

 

玉山國家公園導覽地圖:https://www.ysnp.gov.tw/page.aspx?path=445&2

         崎嶇蜿蜒的路途,讓人不禁好奇當初天文臺建設的過程,以下是鹿林天文臺林宏欽臺長與我們分享的興建歷程與觀測生活:

開疆闢土,蓋天文臺

         台長在中大唸碩士時跟的是蔡文祥教授。當時蔡教授的主要研究計畫之一是台灣天文選址,台長跟著指導教授到處跑,最後選定玉山國家公園鹿林前山。一般天文台基礎建設是從水、電、路三通開始,鹿林前山最大的問題是沒有路。因經費有限,先蓋鐵皮屋當臨時測站,請當地原住民幫忙揹水、揹油(發電機用)、揹建材等上去。發電機只有在晚上觀測時才會啟動,所以白天是沒電的,水也只夠飲用,洗臉用濕紙巾擦,不可能洗澡。在這麼簡陋的環境下,通常一個月去個1-2次、一次只能待個3-4天。後來真正蓋天文台時,望遠鏡鏡片、架台、鋼筋水泥等重物,則是從山下拉一個索道到山上,利用流籠來吊運。早期通訊主要是靠無線電,但觀測資料傳輸需要網路,所以自行架設了一套特規無線網路設備,用天線打到對高岳,再從對高岳打到阿里山的香林國中上TANet(台灣學術網路)。由於當時設備不穩定,一出問題就必須三個點都有人去檢修。「那個時候網路常常壞掉,每個禮拜都要跑阿里山好幾次」台長笑著說。後來內政部長去爬玉山時,發現手機收不到訊號,為了登山安全便找了幾家電信業者協力改善玉山國家公園的通訊品質,因附近山頭只有鹿林前山有電,因此基地台便在此,從此天文台手機、網路通訊問題就徹底解決了,不用再勞師動眾大費周章跑阿里山。

 

觀測生活

         臺長的工作是望遠鏡的運作、維護,以順利執行觀測收集資料,讓老師、學生能夠利用望遠鏡的觀測資料進行各種不同的研究計畫。

         因為鹿林天文臺沒有可讓車通行的路,山上的一切食衣住,通通都要用搬的上去。前一陣子天文台洗衣機壞掉,洗衣機一百公斤要怎麼搬?在山上要住那麼多天衣服也不能不換,不能洗衣服怎麼辦?還有床被、單套這些也要洗,以前搬運都靠原住民同事幫忙,他們說年輕時可以,但現在也有點年紀了,沒辦法背這麼重。最後就去部落裡面找年輕人來背這一百公斤的洗衣機。從這個故事中,我們不禁感嘆山上生活起居的打理是如此辛苦,感謝天文臺所有人員的努力,現今的鹿林天文臺環境相當舒適,有房間、客廳、廚房、浴室,生活起來都與平地上沒有差別,客廳有沙發、餅乾、咖啡茶飲,還許多天文相關書籍可以閱讀,是很溫馨的空間。現在比較辛苦的就是食物日常用品還是需要靠人力背上去,或是下次可能需要換冰箱的時候。

         介紹完鹿林天文臺的生活,現在就讓我們來認識一下天文臺以及對於天文臺來說最重要的望遠鏡吧!

鹿林一米望遠鏡

(Lulin One-meter Telescope,LOT)

         LOT是蓋賽格林反射式光學望遠鏡,口徑一公尺,焦長八公尺,是臺灣最大的望遠鏡。由於地球自轉,星星持續地在天空中由東向西移動,為了追蹤特定的目標,望遠鏡需架在赤道儀上,一般我們常看到的是T字型掛有重錘的德式赤道儀,然而鹿林天文臺所用的是叉式赤道儀,外型與經緯儀類似,但叉臂轉軸朝向北天極,可用電腦控制並自動追蹤。LOT設有自動導入系統,利用天文軟體便能輕易讓望遠鏡對到我們想要觀測的目標。而感光元件部分,鹿林天文臺所使用的高靈敏度冷卻CCD相機,可將CCD冷卻至零下80度,幾乎可以忽略熱雜訊對影像的影響。

TOAS 0.5米超廣角望遠鏡陣

         這四座50公分口徑的望遠鏡,是為了中美掩星計畫(TAOS)而興建的。這個計劃的主要目的是為了研究古柏帶天體,利用掩星觀測法來估計這些小型天體的數量,TAOS監測遠方恆星的亮度,當恆星被古柏帶天體遮掩的時候,恆星的亮度便會有所變化。而之所以需要四座望遠鏡,是為了同時觀測以減少誤判的機率。TAOS從2005年開始進行觀測,由於臺灣氣候多雲霧、望遠鏡不夠靈敏等因素,觀測結果不如預期。因此新一代TAOS-2計畫改到墨西哥興建三座1.3米的望遠鏡,而中央大學天文所也持續參與這項計畫。

 

         除了LOT和TAOS外,鹿林天文臺還有0.4米鹿林巡天望遠鏡,協助進行觀測。

 

鹿林天文臺簡介

         國立中央大學天文研究所「鹿林天文台」位於台灣中部玉山國家公園塔塔加地區的鹿林前山,海拔2862 m ,是台灣最重要的光學天文基地。此台址較不受冬季東北季風、夏季西南氣流和颱風的影響;加上位處高山,空氣污染很少,大氣透明度高,幾乎沒有光害,天光背景暗,大氣寧靜度較好。每年平均可觀測約180 夜,較好的觀測季節是每年的秋季與冬季。

 

         1990 年在國科會(科技部前身)支持下,蔡文祥教授開始進行台灣天文選址計畫,於鹿林前山設置一個臨時觀測站進行選址調查及天文研究教學。歷經3 年的視寧度(seeing)、氣候、夜天光背景等條件調查後,確定玉山國家公園的鹿林前山為優良的天文台址。1997 年獲得太空計畫室(太空中心前身)資助,興建鹿林第一座天文台(SLT),1999 年完工,安裝自行設計製造的76 cm 超輕型望遠鏡(SLT76);2000 年開始進行觀測,是鹿林天文台早期最重要的觀測設備。在教育部追求學術卓越發展計畫的挹注下,2002 年建置台灣最大的鹿林1 m 望遠鏡(LOT),同年冬季開始觀測。目前基地內有1 m 望遠鏡(LOT)、0.4 m 望遠鏡(SLT40)、0.4 m廣角巡天望遠鏡(LWT)。此外還有成功大學極低頻無線電波偵測系統(ELF)、中央大學太空所的大氣輝光全天相機、紅色精靈高速相機及環保署鹿林山空氣品質背景站(LABS)等地科、大氣、太空相關的研究設施。

 

         鹿林天文台的主要策略是應用小型望遠鏡和台灣觀測條件優勢。因為小型望遠鏡的運作及時間分配,比中大型望遠鏡更具彈性;而台灣緯度較低,因此可以觀測較大的南天區,且地理經度上與世界各主要天文台互補,可針對瞬變的天文現象(如超新星及伽瑪射線暴)與各天文台合作協力觀測,在全球天文觀測網和太空與地面的聯合觀測中佔據不可缺少的位置。鹿林天文台積極參與國際天文研究計畫,例如中美掩星計畫(TAOS)、泛星計畫(Pan-STARRS)、全球望遠鏡聯合觀測(WET)、全球蠍虎BL類星體聯合觀測(WEBT)、年輕系外行星掩星計畫(YETI)。每年約有十多個研究計畫同時進行,成立以來已產出逾百篇相關研究論文。除研究外,也支援國內大學及科教天文觀測實習。在台灣近代天文發展史上,鹿林天文台締造了多項紀錄:首度發現小行星、首度發現超新星、首度發現彗星、首度發現近地小行星及首度進行小行星命名。

 

         2006年開始進行的鹿林巡天計畫(LUSS)搜尋太陽系小天體,3年期間共發現800多顆小行星。其中已有400多顆軌道確認獲得永久編號,小行星發現數排名世界前50。鹿林天文台發現的小行星目前已有101顆得到永久命名,小行星名遍佈全台灣,涵蓋台灣的自然科學及人文地理。2007 年鹿林巡天首度發現彗星(C/2007 N3) 與近地小行星(2007 NL1),該彗星後來命名為鹿林彗星(Comet Lulin)。2009年鹿林彗星最接近地球時,肉眼可見,全世界天文界及天文愛好者也因此曉得「鹿林天文台」。

鹿林天文臺林宏欽臺長專訪:

邁向鹿林之路

         臺長在高中參加天文社後,開始瘋天文。當時在社團就是看天文書、玩望遠鏡、去野外觀星拍照,夢想是將來到圓山天文臺(臺北市立天文科學教育館前身)工作。玩著玩著便玩到了大學,中原大學那時候有一個天文臺,晚上天文社大夥常在裡面觀測聊天。大二那年,正好是1986年哈雷彗星回歸,全世界都在追彗星,臺灣也掀起哈雷風潮。大學畢業後考上中大天文所,玩當時全國最大的60公分望遠鏡,畢業後在竹科工作了一年半。1997年進入臺北市立天文科學教育館,夢想成真,在天文館工作的五年裡,參與了45公分望遠鏡的建置及館內資訊網路的建設。2002年鹿林天文臺落成,因臺北光害嚴重,觀測效果很差,於是離開臺北去鹿林玩一米望遠鏡直到現在。

 

飛向宇宙,浩瀚無垠

         訪談最後我們與臺長聊到了人類的未來與夢想,在天文這個領域,探索整個宇宙可說是人們最大的嚮往,於是便問了臺長:「假如有一張可以到宇宙任何角落的機票,你最想去哪裡?」

         對於這個問題,臺長笑了笑說,如果他有這個機會,他想要去看一下外星人長甚麼樣子。當然,這些目前都只是紙上談兵,以現在的航太科技,連我們自己的太陽系都還出不去,是不可能達成的。臺長補充說,雖然現在到不了,但我們可以在天文觀測方面有所斬獲,現在已經發現了許多系外行星,假以時日有機會可以飛出我們的太陽系,去到更遙遠的星球,現在這些觀測可以說是在為未來鋪路。

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