2023，最值得期待的天文事件
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編者按
天文學(xué)是一門源遠(yuǎn)流長(zhǎng)又不斷開拓進(jìn)取的自然基礎(chǔ)學(xué)科，宇宙的廣袤與神奇吸引著無數(shù)的天文學(xué)家不斷叩問世界運(yùn)行的真理，打破我們認(rèn)知的天窗，開拓人類認(rèn)知與發(fā)展的疆土。
最近幾年，隨著我國(guó)在天文學(xué)領(lǐng)域不斷取得新的突破，以及中國(guó)航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展，公眾對(duì)于天象及天文、航天資訊的需求明顯提升。天文從冷僻的小眾愛好，逐漸發(fā)展為熱門的科普領(lǐng)域。
2023年，有哪些值得期待的天文現(xiàn)象，天文圈、航天圈又有哪些值得關(guān)注的動(dòng)作呢？今天，讓我們一起來展望新的一年值得關(guān)注與期待的天文事件！
撰文 | 韓越揚(yáng)、潘熙悅
責(zé)編 | 呂浩然
天象篇
如果說有什么最震撼人心、不容錯(cuò)過的天文現(xiàn)象榜單，日食大概率會(huì)高居榜首。尤其是日全食，食甚左右時(shí)日夜翻轉(zhuǎn)、白晝見星，這種沖突與神奇感令人難以忘懷。
一般來說，我們會(huì)將日食分為日偏食、日全食和日環(huán)食三類。值得期待的是，2023年4月20日，在澳大利亞和印度尼西亞一帶（是的，中國(guó)再一次錯(cuò)過中心帶，只有小范圍地區(qū)可以看到日偏食……），將會(huì)上演一場(chǎng)罕見的“第四類日食”——全環(huán)食。
所謂全環(huán)食，指的是在能看到日食的日食帶區(qū)域中，有的區(qū)域看到的是日全食，有的區(qū)域看到的是日環(huán)食。之所以能產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象，是由于地球是圓形的，日食帶上不同位置到月球的距離不同，中心近、兩頭遠(yuǎn)。因此在特定的角度下，地球會(huì)剛好位于月球本影區(qū)的尖端，機(jī)緣巧合下便可能發(fā)生全環(huán)食。
在全球范圍內(nèi)，每年至少會(huì)出現(xiàn)兩次日食，但日食帶往往很窄，因此對(duì)于同一個(gè)地區(qū)而言，兩次日食發(fā)生的時(shí)間間隔并不短。比如，從現(xiàn)在開始要想在北京看到日食，就要等到2030年才行。全環(huán)食出現(xiàn)的概率就更小了，往往十幾年時(shí)間才可能在全球出現(xiàn)一次。因此，2023年的這次日食就相當(dāng)于抽卡游戲中的“SSR”，盲盒里的“隱藏款”，著實(shí)是且看且珍惜。
隨著全球疫情管控的逐步放松，出國(guó)追日食重新變得可行！此外，需要重點(diǎn)提醒的是，觀測(cè)太陽(yáng)風(fēng)險(xiǎn)大，請(qǐng)務(wù)必提前做好觀測(cè)功課和保護(hù)措施。
2023年4月20日全環(huán)食范圍，紅色區(qū)域可見日全食/日環(huán)食，藍(lán)色區(qū)域可見日偏食。你找好觀測(cè)的目的地了么？圖片來源：heavens-above
如果說日全食是最震撼人心的天象，那流星雨大概就是大眾最期待的天象，畢竟，誰還沒有點(diǎn)愿望要許！
所謂流星，指的是運(yùn)行在行星際空間的塵埃和固體塊（流星體），在地球引力的作用下，同地球大氣層高速摩擦而燒蝕，從而產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象。不同于日全食的“罕見”，流星雨的發(fā)生覆蓋面積廣，一般只分南北半球，每年準(zhǔn)時(shí)來襲的流星雨足足有上百個(gè)。不過，流星雨也分“暴雨”“中雨”“毛毛雨”和“毳雨”（毛毛毛雨的簡(jiǎn)稱）等級(jí)別或階段，我們應(yīng)該選擇哪些進(jìn)行觀測(cè)呢？
對(duì)于北半球的天文愛好者而言，最值得觀測(cè)的流星雨有三個(gè)，分別是：1月4日前后的象限儀座流星雨，8月13日前后的英仙座流星雨，以及12月14日前后的雙子座流星雨，合稱北半球三大流星雨。這三者中，一般更推薦后面兩個(gè)。
對(duì)于公眾而言，推薦大家選擇在流星雨流量最大的極大期及前后時(shí)間進(jìn)行觀測(cè)。選擇觀測(cè)地點(diǎn)時(shí)需注意，光污染越小，夜空越黑暗晴朗，暗弱的流星就越明顯，能看到的流星數(shù)量也就越多。除去人為光污染外，月光也是影響流星雨觀測(cè)的重要因素。比如，2022年的英仙座和雙子座流星雨的極大期都遇上了滿月期，觀測(cè)條件不佳，令人遺憾。
好消息是，2023年英仙座流星雨極大期預(yù)計(jì)為8月13日前后，適逢農(nóng)歷廿七；雙子座流星雨極大期預(yù)計(jì)為12月14日前后，適逢農(nóng)歷初二，受月光干擾均很小，很適合大家約上三五好友，找個(gè)黑暗、晴朗且開闊的地方，共同在星空下許愿。
英仙座流星雨實(shí)拍，圖片來源：作者2020.8.13攝于烏蘭布統(tǒng)草原
2023年10月29日（農(nóng)歷九月十五），將發(fā)生一場(chǎng)月偏食，中國(guó)可見全過程！
月食一般來說分為三類：月全食、月偏食和半影月食。發(fā)生月偏食時(shí)，月亮?xí)霈F(xiàn)一個(gè)明顯的缺口，呈現(xiàn)“天狗食月”的畫面，非常有趣。
月食的觀測(cè)帶范圍廣，可不借助設(shè)備肉眼完成觀測(cè)，對(duì)光污染要求也低，基本上只要天氣晴朗，且沒有高樓大廈等直接遮擋物，就可以在任意地點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，可以說對(duì)新手相當(dāng)友好。不過，2023年的月偏食發(fā)生在凌晨四點(diǎn)前后，想觀測(cè)的朋友記得提前定好鬧鐘！
此外，2023年同樣也會(huì)發(fā)生一場(chǎng)半影月食，但發(fā)生半影月食時(shí)，月球并不會(huì)出現(xiàn)明顯的“缺口”，只是亮度會(huì)發(fā)生肉眼難以察覺的減弱，因此通常不推薦特地去觀測(cè)。
月偏食發(fā)生時(shí)的場(chǎng)景，圖片來源：pixabay
重大發(fā)射任務(wù)篇
愛因斯坦探針（Einstein Probe，簡(jiǎn)稱“EP”衛(wèi)星）是繼“悟空號(hào)”暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星、硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡后，又一個(gè)中國(guó)自主研發(fā)的高能天體物理探測(cè)衛(wèi)星，與先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)（ASO-S）、微重力技術(shù)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星（太極一號(hào)）等，同屬中科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)空間科學(xué)（二期）部署的空間科學(xué)衛(wèi)星。
EP衛(wèi)星是一顆面向時(shí)域天文學(xué)和高能天體物理的科學(xué)探測(cè)衛(wèi)星，其任務(wù)是在軟X射線波段開展大視場(chǎng)時(shí)域巡天監(jiān)測(cè)。這里的“軟X射線”，和慧眼衛(wèi)星的“硬”X射線”，均為對(duì)不同波段下X射線的通俗叫法：通常我們將光子能量高于5-10keV（波長(zhǎng)低于0.2-0.1nm）的X射線稱為硬X射線，而將能量較低（波長(zhǎng)較長(zhǎng)）的X射線稱為軟X射線[1]。
EP衛(wèi)星將深入研究黑洞的分布、起源、演化及物質(zhì)吸積等過程，還將與國(guó)際多個(gè)引力波探測(cè)器（如A-LIGO、A-VIRGO）相配合，共同探測(cè)引力波暴的電磁波候選體。預(yù)計(jì)，EP衛(wèi)星將于2023年底發(fā)射升空（PS：希望不要鴿）。
EP衛(wèi)星渲染圖，圖片來源：中科院國(guó)家科學(xué)空間中心
美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）在2016年進(jìn)行了一項(xiàng)小行星研究和樣本返回任務(wù)，任務(wù)中使用的探測(cè)器被命名為OSIRIS-REx（Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer），又名冥王號(hào)。
冥王號(hào)于2016年9月8日從美國(guó)佛羅里達(dá)發(fā)射升空，2020年10月20日降落在編號(hào)為101955 Bennu（本努）的小行星上，隨后成功收集到了樣本。目標(biāo)小行星之所以選擇“本努”，是因?yàn)檫@顆小行星是一顆起源于太陽(yáng)系形成初期的碳質(zhì)小行星，上面可能蘊(yùn)含著生命誕生和演化所必要的有機(jī)分子。2021年5月10日，冥王號(hào)按計(jì)劃離開“本努”小行星，開始了為期兩年的返回地球之旅，預(yù)計(jì)將于2023年9月24日帶著樣本返回地球[2]。
冥王號(hào)于2018年拍攝到的本努影像，圖片來源：NASA/Goddard/University of Arizona
據(jù)悉，冥王號(hào)將從近地小行星“本努”上采集、帶回不少于60克的樣本，這些樣本可以幫助科學(xué)家更好地了解太陽(yáng)系的形成和演化，探究孕育地球生命的有機(jī)化合物來源等問題。
冥王號(hào)探測(cè)器在“本努”小行星采樣的想象圖，圖片來源：NASA
2022年11月29日，搭載神舟十五號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十五運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，費(fèi)俊龍、鄧清明和張陸三位宇航員入駐中國(guó)空間站。中國(guó)空間站作為我國(guó)重要的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)基地，預(yù)計(jì)將于2023年開始發(fā)射首批國(guó)際合作項(xiàng)目載荷，并開展相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
此外，在2023-2024年，我國(guó)還將計(jì)劃發(fā)射“巡天”光學(xué)艙?！把蔡臁惫鈱W(xué)艙是一臺(tái)大口徑、大視場(chǎng)的空間望遠(yuǎn)鏡，作為中國(guó)空間站的一部分，將與中國(guó)空間站共軌飛行?！把蔡焯?hào)”的主鏡口徑約達(dá)2米，視場(chǎng)約為哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的300倍以上，將成為宇宙中像元（像素點(diǎn)）規(guī)模最大的天文相機(jī)。
在觀測(cè)宇宙的同時(shí)，“巡天號(hào)”也可以對(duì)地面進(jìn)行觀測(cè)拍攝，打破“天地不可兼得”的局限，意味著中國(guó)空間探測(cè)技術(shù)的一大突破?！把蔡焯?hào)”的應(yīng)用還可以推動(dòng)中國(guó)對(duì)于太陽(yáng)系天體、系外行星、宇宙演化等領(lǐng)域的研究，并為我們帶來諸多“屬于自己”的太空美圖。
中國(guó)空間站結(jié)構(gòu)模擬圖，圖片來源：wikipedia
地面設(shè)備建設(shè)篇
我國(guó)第一個(gè)地基行星光學(xué)觀測(cè)中心和行星科學(xué)實(shí)習(xí)基地目前已落戶青海省冷湖鎮(zhèn)，并有望于2023年建成。
地基光學(xué)觀測(cè)是天文觀測(cè)中不可或缺的一部分，但地基望遠(yuǎn)鏡的分辨率非常容易受大氣擾動(dòng)的影響，因此好的選址是開展地基光學(xué)觀測(cè)的重要前提。青海冷湖具有優(yōu)良的天文光學(xué)觀測(cè)條件，晴夜多，光污染小，視寧度良好，被譽(yù)為歐亞大陸最好的光學(xué)天文臺(tái)址。
建成后的冷湖觀測(cè)基地將利用行星大氣光譜望遠(yuǎn)鏡PAST和TINTIN對(duì)系外行星等天體進(jìn)行探測(cè)，填補(bǔ)我國(guó)在這一方面的研究空白。此外，主鏡口徑約為2.5米的“墨子”大視場(chǎng)巡天望遠(yuǎn)鏡同樣有望在2023年于冷湖建成，建成后將有望成為北半球巡天能力最高的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。
冷湖憑借自身的環(huán)境優(yōu)勢(shì)，也有望成為下一個(gè)天文熱門旅游地，引導(dǎo)更多的人去感受星空魅力，探索宇宙奧秘。
青海賽什騰首次踏勘實(shí)景，由24幅手機(jī)照片拼接，圖片來源：鄧?yán)畈排臄z
為保護(hù)冷湖賽什騰山天文觀測(cè)基地及附近的良好星空環(huán)境，當(dāng)?shù)卣C布了《海西蒙古族藏族自治州冷湖天文觀測(cè)環(huán)境保護(hù)條例》，并計(jì)劃于2023年1月1日起開始實(shí)施。
這是我國(guó)頒布并計(jì)劃實(shí)施的第一部為保護(hù)光學(xué)天文觀測(cè)環(huán)境而明確設(shè)立的相關(guān)條例。該條例明確規(guī)定出了區(qū)域內(nèi)光照強(qiáng)度和時(shí)長(zhǎng)，并根據(jù)距離基地由近及遠(yuǎn)細(xì)致地劃分出了具體的區(qū)域，在保證不干擾周圍居民正常生活的同時(shí)最大力度地保障了基地的觀測(cè)質(zhì)量。
這一條例為國(guó)內(nèi)保護(hù)星空環(huán)境作出表率，體現(xiàn)出了我國(guó)對(duì)于光污染問題的重視。同時(shí)，借此條例，也希望更多的人能夠意識(shí)到，我們頭頂?shù)囊箍找部梢圆豢湛帐幨?，而是閃爍著璀璨的星光。
從太空望下去，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)已經(jīng)被城市的燈光所覆蓋，無法進(jìn)行天文觀測(cè)。圖片夠大，點(diǎn)開大圖看看你在哪里！圖片來源：google earth。
2003年，我國(guó)科學(xué)家提出“通過從太陽(yáng)大氣到近地空間全鏈條、全國(guó)覆蓋、高時(shí)空分辨的監(jiān)測(cè)，探索空間天氣事件的傳播、演化和影響我國(guó)空間環(huán)境路徑和規(guī)律”的創(chuàng)新思路，成立子午工程。
2022年11月13日，四川甘孜州稻城縣，國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“子午工程”二期圓環(huán)陣太陽(yáng)射電成像望遠(yuǎn)鏡設(shè)備經(jīng)過四年的建設(shè)完成系統(tǒng)集成，正式進(jìn)入聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段。據(jù)悉，該設(shè)備將于2023年6月完成系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試，進(jìn)入試運(yùn)行階段，全面投入科學(xué)研究。
子午工程二期圓環(huán)陣是由313臺(tái)直徑6米的天線構(gòu)成的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡，圓環(huán)整體直徑約為1000米，圓環(huán)陣的主要工作是對(duì)太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)進(jìn)行成像、成譜觀測(cè)。子午工程可以幫助我國(guó)科學(xué)家在空間天氣、空間環(huán)境、太陽(yáng)活動(dòng)等領(lǐng)域進(jìn)行深入研究，同時(shí)也可以提高對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)源所造成的設(shè)備干擾的預(yù)警及處理能力。
子午工程二期圓環(huán)陣太陽(yáng)射電成像望遠(yuǎn)鏡，圖片來源：國(guó)家空間科學(xué)中心
公眾天文篇
如今，“日心說”中太陽(yáng)位于太陽(yáng)系中心的概念已成為多數(shù)人的常識(shí)。但在宇宙理論發(fā)展的早期，由于日心說中對(duì)于行星運(yùn)動(dòng)情況的解釋并不精確，以及直觀和宗教的慣有認(rèn)知，日心說并不被認(rèn)可，它的發(fā)展充滿了艱難險(xiǎn)阻。
而在日心說的推廣路上，哥白尼無疑扮演了重要的角色。1473年2月19日，尼古拉·哥白尼（Nicolaus Copernicus）出生于波蘭的一個(gè)富商家庭。在讀大學(xué)期間，他對(duì)天文學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣，開始思考、研究天體結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。1541年，經(jīng)過多年的撰寫及打磨，哥白尼終于出版了他的著作《天球運(yùn)行論》。在此書中，哥白尼延續(xù)并改良了日心說，發(fā)表了太陽(yáng)是宇宙中心的結(jié)論，并建立了其他天體圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的模型。
以現(xiàn)代的知識(shí)體系看來，哥白尼的理論和證明雖然充滿瑕疵，也有很多錯(cuò)誤，但在那個(gè)被擁護(hù)地心說的宗教所統(tǒng)治的時(shí)代，他所發(fā)表的著作無疑為日心說的傳播提供了土壤，給探索真理的天文學(xué)家鑿開了曙光，讓人類重新踏上了認(rèn)識(shí)宇宙的正確道路。
2023年2月19日是哥白尼誕辰550周年紀(jì)念日，讓我們紀(jì)念這樣一位科學(xué)先驅(qū)，紀(jì)念他敢于質(zhì)疑的科學(xué)精神。
尼古拉斯·哥白尼，圖片來源：wikipedia
天文館是大眾學(xué)習(xí)天文知識(shí)、感受科學(xué)精神的重要科普基地。對(duì)比全世界大大小小約有4000座天文場(chǎng)館的數(shù)量，我國(guó)的天文場(chǎng)館明顯數(shù)量不足。2021年，上海天文館正式開放，一舉成為世界規(guī)模最大的天文館，引起了不小的轟動(dòng)。而在這之前，中國(guó)大陸僅有北京天文館等少數(shù)幾座專業(yè)天文館。
令人欣喜的是，在2023年，全國(guó)范圍內(nèi)預(yù)計(jì)有多座大型天文館陸續(xù)投入建設(shè)。例如位于福建省廈門市的廈門天文館，位于四川甘孜州南部的稻城天文館，位于西藏拉薩的拉薩天文館等。屆時(shí)，中國(guó)天文館“遠(yuǎn)水解不了近渴”的現(xiàn)狀將會(huì)得到緩解，多個(gè)地區(qū)的家長(zhǎng)也即將喜提“遛娃”神館。
此外，世界范圍內(nèi)也有多座天文館正在或即將開工。例如歐洲塞浦路斯天文館預(yù)計(jì)在2023年中正式開放，開放后將成為歐洲最大、最現(xiàn)代化的天文館之一。
塞浦路斯天文館想象圖，圖片來源：塞浦路斯天文館官網(wǎng)
太陽(yáng)是太陽(yáng)系的主宰，它的一舉一動(dòng)都有形無形地影響著我們的生活。根據(jù)天文學(xué)家預(yù)測(cè)，太陽(yáng)將于2023年進(jìn)入新一輪的活躍期，太陽(yáng)風(fēng)也有可能隨之增強(qiáng)。所謂太陽(yáng)風(fēng)，指的是從太陽(yáng)表面拋出的高能帶電粒子流。這些粒子流隨著太陽(yáng)活動(dòng)的強(qiáng)弱而發(fā)生著各種變化，太空中這類短時(shí)間內(nèi)的尺度變化，通常也被稱為空間天氣。
空間天氣的變化，會(huì)給地球的磁層、大氣電離層、衛(wèi)星運(yùn)行乃至人類的健康都帶來極大的影響。與我們關(guān)系最密切的無線電通訊、平流層航班等，可能會(huì)根據(jù)空間天氣的情況進(jìn)行一定的調(diào)整。
不過大家也不用慌，世界各國(guó)都非常重視對(duì)于太陽(yáng)及空間天氣的觀測(cè)和研究，比如我國(guó)最新發(fā)射的先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)（ASO-S），還有前文所提到的子午工程，都能幫我們更好地了解太陽(yáng)活動(dòng)，并對(duì)可能產(chǎn)生的影響提前做出預(yù)警及處理。
太陽(yáng)風(fēng)作用下的地球磁場(chǎng)藝術(shù)想象圖，圖片來源：wikipedia
寫在最后
一年的時(shí)間，將要發(fā)生的、可預(yù)見的天文大事一定不是一篇文章可以寫得下的，更何況那些不可預(yù)見的。此外，如“鴿王”詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡這種跨時(shí)代的天文儀器，似乎每次發(fā)布的成果都是值得期待的。當(dāng)然，筆者眼光有限，也歡迎（專業(yè)/非專業(yè)）讀者朋友在留言區(qū)補(bǔ)充明年的天文大事兒，讓大家一起期待一下。
一生的時(shí)間，對(duì)于普通人而言，學(xué)習(xí)天文知識(shí)，了解天文、航天資訊，體驗(yàn)天文觀測(cè)，不僅能夠幫助我們滿足好奇心，拓展視野，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，更能在繁忙、瑣碎的現(xiàn)實(shí)中，為我們打造出一方能夠承認(rèn)自己渺小，感受世界奇妙的小宇宙。我們?cè)谶@方小宇宙中駐足、沉默、暢想，然后重新出發(fā)。
贈(zèng)書福利
2023年還有哪些值得期待的天文大事兒呢？歡迎留言區(qū)補(bǔ)充！點(diǎn)贊最高的5位讀者將獲得這本英國(guó)科普作家約翰·格里賓的新作《奇觀：月球之謎、宇宙之始及生命的起點(diǎn)》！
參考文獻(xiàn)
[1] Attwood, David (1999). Soft X-rays and extreme ultraviolet radiation. Cambridge University. p. 2. ISBN 978-0-521-65214-8. Archived from the original on 2012-11-11. Retrieved 2012-11-04.
[2] Explorers and Heliophysics Projects Division. ehpd.gsfc.nasa.gov (Report). Goddard SFC: NASA. August 2011.
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