玛纳基亚山天文台—北半球的天文重镇



世界最棒的天文观测地点

　　自从伽利略发明望远镜后，天文学家观察宇宙遥远的天体，发现面临了一个难以突破
的困难，那就是大气层扰动而形成的“视相度”（Seeing）问题。举例来说，在清澈透明
无波的水面上，你可以看到水下悠游自在的鱼儿，甚至长满青苔、水草的湖底，但是如果
风吹波起你就什么都看不见了。

同样的道理，看星星的天文学家，最怕的就是“风吹云起时”，从望远镜看来，风一吹，
星星简直就乱成“一团”，什么跟什么根本就看不清楚，而且光学望远镜也看不穿那薄薄
的一层云雾。所以天文学家得找一个既不起云雾、空气洁净又稳定的地方作为他的“安乐
园”，这种挑选天文台地点的学问，简称选址（Site Survey）,非常适合自命清高、孤独
一生的天文学家研究。

一次大战后，天文台的选址条件变得愈来愈严苛，学问也愈来愈专精。因为望远镜愈造愈
大，价格愈来愈昂贵；性能愈加精进，对天文环境的要求也比以往更高。一旦有好望远镜
却因“放”错地方，而发挥不出应有的性能，那真是太可惜了。

像帕罗玛山（Mt.Palomar）天文台的5米望远镜，便因高度不够（海拔2000米），“偶尔
”受到低空云层的“打搅”，让天文学家为之困扰。因此加州理工学院的教授们，非常讨
厌这种三不五时的云雾“临检”，而帕罗玛山所处的南加州，已经是晴天很多的地方（有
首英文歌就叫《南加州从不下雨》），但是他们仍不满意。

所以60年代当夏威夷玛纳基山的选址报告出来时，大家才知道世界最佳的天文观测地点，
竟是在这个火山小岛上。它的高度有4200米（13000英尺），平均湿度10％（台北是90％）
，视相度最好可达0.3个秒角（平均值0.8个秒角），比帕罗马山平均的1.5个秒角好得太多
了。秒角的意思就是相当于空气的稳定程度；秒角数愈小，表示星象扩散的程度愈小，相
对的星象也就尖锐清晰，而还会是乱成“一团”。 

左图 夏威夷大岛地形图，其中玛纳基亚与玛纳洛娃两座山都高达4200米以上

■天文藏经阁，全球学者纷纷来取经
■探索星星的前世、今日、来生
天文藏经阁，全球学者纷纷来取经

由于玛纳基亚山特殊的地理环境，极高的高度（4200米）、平均晴夜数可以达到280天以上
，非常适合作为天文学的研究基地，美国国家太空总署（National Aeronautics & Space
Administration简称NASA）遂在20世纪70年代末，投下重资建造了一架3米口径的红外线
专用天文望远镜。虽然出钱的是NASA，但是管理与经营权却交给夏威夷大学。

这是一个很有意思的工作执行概念。NASA需要红外线天文学的研究资料与成果，以利其太
空发展的工作推展，如果它为了这架望远镜，养一批天文学家研究，一批机械工程师维护
，到头来花费的金钱可能多如天上繁星，是极不符合成本效益的作法。倒不如和夏威夷大
学合作，利用原本现成的人力与物力。

1960年代末，夏大就在玛纳基亚山建立了88英寸（220厘米）口径的光学天文望远镜，一批
傻乎乎的天文学家，正苦无“寸铁”可以发挥，只好慢慢排队等着用这仅有的220厘米望远
镜。如今NASA在万事俱备只欠“东风”的情况下，把这驾3米红外线望远镜当作“东风”吹
给夏大，可想而知当年夏大校长和众天文学家们，晚上睡觉都笑得合不拢嘴呢！

后来的CFHT3.6米望远镜（加拿大、法国出钱），与UKIRT3.8米红外线望远镜（英国、荷兰
、加拿大出钱）、KECK10米天文望远镜，以及未来美国国家光学天文台的双子星（GEMINI
）8米天文望远镜、日本文部省昴（速霸陆）8米天文望远镜计划、英国的超大红外线望远
镜（可能也是8米口径），全部都要盖在玛纳基亚山顶上。到了2010年这些计划统统完成时
，在山顶上白白的圆顶如珍珠般的镶嵌着，与赭红色的火山岩相映成趣，是一幅多么可爱
的景象。

而地主夏威夷大学就像藏经阁，让世界各国天文学家到此取经做研究。 

（图片 山顶风速曾达100英哩（160千米）的可怕速度）
 
 
探索星星的前世、今日、来生

我们都看过电脑影像图片，显示人体表面各部位的温度差异，头部温度最高，四肢温度最
低；基本上，红外线天文学与这个例子很类似。这种“神龙见首不见尾”的天文学，和我
们习见的“可见光天文学”是完全不同的。红外线天文学必须在极低水气含量、极干燥及
低温的环境下才能进行。玛纳基亚山符合这种特殊的要求，同时也适合另一种新兴的“无
线电天文学”。

星星在太空中是以“全波段”向地球上人类宣告I’m here!所谓全波段是指波长短自γ射
线、紫外线，延伸到可见光、红外线、无线电波等等。以前人类受限于科技能力，只能看
星星的可见这一小面，后来红外线天文学的发展，使人类了解探索星星的“精神”状态，
而无线电天文学的研究，更扩展到星星的“前世、今日、来生”。你可以想见天文学家坐
在电脑终端机前，接到那弱如丝缕的无线电波讯号，彷佛是星星在诉说它自己的“前因后
果”：虽然我（指星星）或许爆炸了，但是我的“灵魂”还存留于世。

玛纳基亚山便设置两具这种次毫米波望远镜（或应该称接受器吧）。一具是属于美国加州
理工学院（CALTECH）的CSO10米口径天线，一具是属于英国皇家爱丁堡天文台（Royal Ob
servatory , Edinburgh）直径15米的James Clerk Maxwell Telescope。这种次毫米波（
Sub-millimeter）望远镜的工作波段介于红外线至无线电波之间。建造此类仪器需要高度
的工艺技术，譬如JCMT望远镜的15米镜面是由276块铝板组合而成，而镜面弧度的精确度要
小于20 Microns , (1Micron即百万分之一米)比一张报纸还薄。

有了完美弧度造型的镜面，才能将太空中虚无飘渺的星星“灵魂”（无线电讯号）收集起
来，再经由直径75厘米的第二反射镜，传送到电子讯号侦测器与电脑。这时候我们看到的
星星，就很像电影《终极战士（Predator）》外星人眼中的地球人，是没有英俊或美丽的
区别，只有因讯号强弱或波段不同反应出来的假色（False Color）影像。

在可预见的21世纪天文学，天文学家看星星将不单只看它的“外在美”（意指可见光），
连它的“内在美”（意指红外线与无线电）、气质都将一目了然。

而玛纳基亚山天文台将引领我们是走向深邃的宇宙。 

右图 1991年6月12日的玛纳基亚山天文台，那时凯克11号与日本SUBARU及双子星计划都尚
未动工

左图 1998年3月30日的玛纳基山天文台，上述的大望远镜都已经开始建设