視寧度指望遠鏡顯示圖像的清晰度。它取決於大氣湍流活動程度。肉眼所見星體的閃爍，一般認為是高層大氣湍流引起。望遠鏡清晰度不佳往往是低層大氣湍流所致。各層大氣湍流使大氣中產生密度不同的不穩定區域，使光線不能順利地直接通過並保持強度不變。
基本介紹
- 中文名：視寧度
- 外文名：seeing
- 繁體：視寧度
- 拼音：shì níng dù
視寧度簡介,作用,挑戰實驗,與溫度有關,鏡筒中,望遠鏡,高空的視寧度,影響因素,等級劃分,
視寧度簡介
視寧度視寧度 指望遠鏡顯示圖像的清晰度。它取決於大氣湍流活動程度。肉眼所見星體的閃爍，一般認為是高層大氣湍流引起。望遠鏡清晰度不佳往往是低層大氣湍流所致。各層大氣湍流使大氣中產生密度不同的不穩定區域，使光線不能順利地直接通過並保持強度不變。如果大氣湍流使天體發出的光迅速而不規則地變換方向，那么，小型望遠鏡所顯示的圖像就會閃爍跳動。大型望遠鏡則擴大失真度，使圖像更為彌散。
受視寧度影響，地面望遠鏡極限解析度只有1角秒，遠小於大型望遠鏡的衍射極限。為克服其影響，近年來發明了自適應光學技術。
作用
視寧度是用於描述天文觀測的目標受大氣湍流的影響而看起來變得模糊和閃爍程度的物理量。視寧度嚴格來說是屬於大氣科學研究的範疇，可從事天文觀測的科學家對此非常關注，因為它的好壞對天文光學觀測的質量影響很大。
中國的國家天文台興隆觀測站，有報告稱其視寧度不甚理想；而新建的雲南天文台麗江高美古觀測站的視寧度就比較好；上海天文台佘山觀測站在每年夏天受副熱帶高壓控制的氣象條件下視寧度也還行。
挑戰實驗
與溫度有關
視寧度和星光抵達望遠鏡前所穿過的不同溫度的大氣有關
空氣彎曲光的能力，也就是折射率，取決於它的密度，更直接地說是溫度。當溫度不同的空氣團相遇時，它們之間的邊界層會瓦解成漩渦或者渦流，其對光線的作用就像是薄透鏡。在火焰的上方或者是被太陽拷熱的公路上，你也能看到類似的情況；熱氣流會使本就糟糕的視寧度更加突出。在擁有各種天氣現象的大氣層中到處充滿了微小的溫度變化，當用望遠鏡觀測時，也放大了這些天氣的效應。
鏡筒中
在離物鏡1英寸處往往是視寧度最差的地方。如果物鏡的溫度與空氣的溫度不同，它就會使自己裹上一層或冷或熱不規則流動的空氣包層。對於望遠鏡的其他部分也會如此。因此，你得花時間讓望遠鏡與周圍環境的溫度保持平衡。天文愛好者很快就發現，在把望遠鏡搬到戶外半小時後，星像就會變得尖銳。對於較大型的設備則需要更長的冷卻時間。這意味著你得早些把它安裝架設好。
通常望遠鏡的溫度會偏高，尤其是當它被存放在室內以防在天氣變化時出現的毀滅性濕氣凝結。但有時卻恰恰相反。當望遠鏡開始結露或霜時，你就該知道望遠鏡通過輻射冷卻，溫度要比空氣來得低。在這種情況下稍稍加熱可以防止望遠鏡結露而且還可以使望遠鏡的溫度升高到空氣的溫度——因此能提高望遠鏡的分辨能力。
望遠鏡中冷熱空氣的管流（tube current）是解析度的真正殺手。管流在反射式望遠鏡中尤為嚴重，但是近筒的施密特－卡塞格林以及折射式望遠鏡也有類似的問題。現在天文愛好者傾向於認為底部開放的鏡管應該儘可能的通風。在反射鏡底部懸吊一個風扇是一個普遍的方法來加速冷卻並且吹散有關的空氣。檢驗是否有管流的方法是很簡單。將一顆亮星的像調離焦點，使它形成一個大而均勻的亮盤。如果有管流存在，則在亮盤上會出現或亮或暗的細條紋，而且它們會慢慢的彎曲盤繞。
望遠鏡
在望遠鏡前幾英尺出也存在視寧度的問題。顯然，應該確保你呼吸以及身體所發出的熱量不會經過光路。這也就是為什麼要為開放式鏡筒罩一層布的原因。
視寧度
視寧度望遠鏡所處的環境應該是低熱容的，只有這樣它們才不會儲存白天的熱量。所以草地或者灌木叢是比人行道更好的選擇。而且樹木越平整越好。被曬熱的建築物對視寧度來說是災難性的，尤其是會發現就像是通過煙囪在觀測。
如果要建造一個天文台，請使用較薄的建材，例如三合板或者鐵皮，這樣可以快速的冷卻，但不要使用石料。然後把它漆成白色或者淺色來反射太陽的熱量，而且要注意通風。地板上要鋪上一塊厚地毯。一個能敞開整個房間的捲動屋頂可以更快的冷卻，而且比只有一個狹長觀測窗的天文圓頂有更好的視寧度。如果你堅持要造一個圓頂，那你就要在牆上裝一個大風扇將空氣吹向望遠鏡，就象專業天文台做的那樣。把天文台建在容易被曬熱的屋頂上是不明智的，除非你想自己因為糟糕的工作而被解僱。或者至少你應該把它建在上風口。
高空的視寧度
望遠鏡使用者能識別出兩種視寧度：“慢”視寧度和“快”視寧度。慢視寧度會使得恆星和行星跳動或者搖晃；快視寧度則會使它們變成模糊球但卻幾乎不運動。你可以在慢視寧度的情況下看到尖銳的細節，因為我們的眼睛很善於捕捉運動的目標。但是快視寧度則超出了我們眼睛的回響時間。在愛好者中流傳著一條經驗，用肉眼通過計算閃爍恆星的數目可以判斷視寧度。通常這是有效的。讓恆星閃爍的湍流一般都很靠近地面。但是這一方法對於高空的快視寧度卻無能為力。如果恆星閃爍的速度高於人眼的時間解析度（大於0.1秒），它就會看上去很穩定，但在望遠鏡中它仍是一個模糊的絨球。
視寧度
視寧度天文學家通常所說的“視寧度胞”就是天空中尺度從毫米到幾米的空氣渦流。當空氣團彼此經過時就會產生這些渦流——在水平方向的風中，或是在垂直方向的對流里。有時，當我們觀測一個延展的天體，例如月亮或者行星，你會看見幾千英尺高的水平“剪下湍流”層。當你調焦至無窮遠稍外一點（目鏡離物鏡更遠）時，這些波動就會變得明顯。這預示著一個反變層，其中暖空氣正從下方的冷空氣上流過。但是冷暖空氣的溫差卻可能非常的小。
這一複雜的情況往往使我們誤會天文學家經常重複的話：視寧度胞的尺寸大約在10厘米（4英寸）左右。事實上，它們可以是任何的尺寸。但是這一中等尺寸的視寧度胞有一個重要的特性：它們對大望遠鏡的影響遠大於對小望遠鏡的影響。如果你有一架4英寸的望遠鏡，那么4英寸或者更大的視寧度胞經過你的視線的時候就會產生略有移動但相對不動的影像。同樣的氣流胞經過12英寸望遠鏡的上方時則會產生多重影像，而使像變得模糊。
影響因素
視寧度取決於天氣
但是並沒有一條簡單的規律可以適用於任何地方。當天氣變化、多雲、颳風以及反常寒冷天氣的前後視寧度都會變差。任何會帶來剪下氣流的天氣都是壞訊息。一些觀測者認為，當高氣壓控制某一地區數天就會出現較好的視寧度。繪製一張當地的視寧度－天氣圖，你會發現其中的規律，它將成為你觀測的得力助手。季節特徵通常更易於預報。當高緯度地區高空有氣流經過時，美國北部和加拿大南部的視寧度往往表現一般。最好的視寧度出現在無風濕熱的夏夜，此時空氣中充滿著水分，天空看起來呈白霧狀。一些天文學家認為工業廢氣也能使空氣穩定下來，就象夏天的濕氣——更準確地講，它伴隨著寧靜空氣出現，而後者會帶來良好的視寧度。
時間也扮演著重要的角色
但是同樣沒有一條普適的原理。日落之後的視寧度通常非常好，因此你應該在黃昏時就開始行星觀測。黃昏之後視寧度開始惡化。一些觀測者發現，午夜之後視寧度又會有所改善；但是另一些觀測者的看法正好相反。其實這取決於你所處的地形；夜晚冷空氣會湧入山谷使那裡的視寧度變差。而黎明之後又會出現另一個良好視寧度時期。
地理因素也至關重要
天文台選址委員會在全世界範圍內尋找有平緩片流的地方。地球上最好的地方是面向信風吹來方向的山頂，此時信風穿越了數千英里平坦而寒冷的海洋。你不會想要山峰的下風口，因為當氣流經過山峰之後就會瓦解成湍流。同樣地，你也不會要地形變化的下風口，那裡會不均勻的吸收太陽的熱量。廣闊的平原或者逐漸抬升的山脈也會帶來和海洋相似的片流。這樣你就可以通過風向來預報視寧度了。對抗視寧度的關鍵是耐心。多看一會兒，你就會發現一些驚人的影像。這就是有經驗的行星觀測者會比初學者多看一會兒的原因，他們會忽略所有的模糊影像，而只保留那些最穩定的畫面。而且，視寧度一般每分鐘甚至每秒種都在變化。當大氣寧靜的時刻到來時，只有專注的觀測者才能在目鏡中捕捉到它。
等級劃分
通常愛好者在自己的觀測日誌中主觀地從1到10對視寧度進行評定，其中1最差，10最好。每個人對這些數字可能都有自己的定義。為了統一起見，這兒給出了哈佛大學天文台威廉·皮克林早年所提出來的標準。皮克林使用5英寸的折射望遠鏡進行觀測。對於更大或者更小的望遠鏡，他所描述的衍射圓面和衍射環的大小必須進行修正。
1）星像的直徑通常是第3衍射環的2倍（如果第3衍射環能被看見的話），直徑為13"。
2）星像的直徑偶爾會達到第3衍射環的2倍（直徑為13"）。
3）星像的直徑與第3衍射環的直徑（6.7"）相當，且中心明亮。
4）中央的愛里衍射斑通常可見；有時亮星會出現衍射弧。
5）愛里斑一直可見；亮星經常出現衍射弧。
6）愛里斑一直可見；短衍射弧通常可見。
7）愛里斑有時很明顯；衍射弧長而且能形成完整的圓形。
8）愛里斑一直很明顯；衍射弧長而且能形成完整的圓形，但總是在變化。
9）內衍射環保持靜止；外衍射環有時保持靜止。
10）整個衍射環都保持靜止。
