雖然是暑假,但中學天文社的師生們卻格外忙碌。今年夏天,上海的藍天白雲引得路人駐足,天文發燒友們更沒有理由輕易錯過大好的觀測時機。
隨著城市大樓高度和夜晚燈光亮度的不斷增加,市區天文觀測條件日益窘迫,而對於中學天文社團來說,更擔心的是人員青黃不接。
徹夜守候流星雨,長途追趕日全食,「看天一族」的舉動可謂浪漫,但野外觀測的艱苦和日常訓練的枯燥,加之揮之不去的學業壓力,讓這種「浪漫」只是「看上去很美」。
今年夏天,上海的天空格外引人注目。
坐落於人民廣場附近的格致中學沉浸於暑假特有的寧靜之中。頂樓天象廳外,隔熱鋁箔反射著驕陽,毫無遮擋的水泥地蒸騰著滾滾氣浪。「天氣不錯。」張躍軍老師抬眼看了下天空,擦擦汗,繼續指揮幾位弟子裝配新買的望遠鏡。他們是天文社的師生,一群校園裡的追星族。
夜觀天象還得先籤「生死狀」
忍受烈日暴曬和寒風侵襲,是「觀星族」必須具備的入門童子功。罕見天象的成功觀測常常是通宵作戰,更是對動手實踐能力和個人意志力的極大考驗。
趁著夏天的大太陽,張躍軍老師組織學生觀測日珥和太陽黑子。看太陽,似乎成了天文社的入門童子功,也是大多數天文社成員能真正擺弄望遠鏡的機會。這不僅僅是練習專業技巧,更是對意志力的考驗。
「如果早上觀測,迎著烈日待上三小時那是家常便飯,而晚上觀測就是在伸手不見五指的地方待個通宵。」張躍軍如此概括他們的野外天文觀測生活。格致中學天文社對11月獅子座流星雨的連續觀測,有兩次是在東海邊上。刺骨的海風中,即使穿上棉軍衣,仍然凍得雙唇發紫。在這樣的環境下,學生一晚三四次連續1小時躺在地上,目不轉睛注視上方的天空,在睡意和寒冷的雙重考驗下完成觀測記錄。每顆流星經過只有零點幾秒,同時必須記錄下10項內容時間、高度、方位角、亮度、方向、長度、顏色、餘跡、聲音、是否火流星。順利完成觀測,需要平日裡長時間的訓練。
「天文觀測很艱苦,但是學生吃得起苦。」延安中學地理老師楊駿常常感嘆學生的忍耐力超出了他的想像。「夏天還好,雖然野蚊子多得會直接撞到手臂上,但冬天的半夜最難熬。」延安中學天文社前任社長、高三學生朱雙韻至今還記得與同學第一次在崇明熬夜,12月的天裹著毯子躺在水泥地上,在伸手不見五指的夜裡只能講著鬼故事互相打氣。
觀測還常常會遇到考試,這些持續到半夜的天文觀測活動對師生都是一種煎熬。為了觀測流星,朱雙韻曾籤過被他們戲稱為「生死狀」的承諾書,其中一條為:「我在參加天文社團觀測活動後,保證第二天上課不打瞌睡。」
天文社活動可以分為兩部分:知識普及與野外觀測。前者是基礎,後者是特色。罕見天象的成功觀測常常是通宵作戰,是對學生天文知識、技能和個人意志力的極大考驗。
「天文照片是用廢片壘起的金字塔的頂點。現在有數位相機好多了,在以前,拍攝難度大得不可想像。」張躍軍拿出一組天文社學生拍攝的日全食倍利珠照片舉例,「這一組15張倍利珠照片拍攝於日全食生光一瞬間。在這麼短的時間裡要從拍攝食甚狀態馬上轉為拍攝倍利珠狀態,鏡頭前的濾光片取下時間要恰到好處,需要非常嫻熟。早拿下,拍攝出的照片就一片白;晚拿下,就會全黑。」
由於技術和設備的制約,用望遠鏡拍攝天象照片需要掌握許多技巧,如極軸校準、目標定位、對焦技巧、微調跟蹤、濾鏡運用、底片選擇、曝光時間等,學生必須經過較長時間的嚴格訓練和反覆實踐才能掌握要領。一次成功的觀測通常包含了幾個月的前期準備和至少五六次的預拍。
燦爛星空越來越遙遠
20年改變的不僅僅是大樓的高度和天空的亮度。現在許多高中硬體條件大為改善,但學生對天文投入的精力和熱情比20年前少了很多。
「我現在的位置連日出日落都看不到。」觀測太陽之所以成為格致中學天文社的熱門項目,是因為他們在學校只能看到太陽。站在樓頂,張躍軍舉目四望,在人民廣場一片高樓和廣告牌的環抱中,可以仰望的天空被逼仄在頭頂的一角。
而上世紀90年代格致中學剛完成改建時,這幢10層樓高的教學樓還是人民廣場地區的制高點,晚上可以用肉眼看到最微弱的六等星。但當時負責天文社的地理特級教師向學禹依然堅持不造固定式天文望遠鏡,而要造一個天象廳。這在旁人看來有點不可思議不去看真實的星空,反而在室內用光學天象儀放映9000顆畫出來的星星。「望遠鏡絕對不能買固定式的,要能帶著走。上海會繼續發展,想在市中心觀測星星肯定是死路一條。」向學禹固執地堅持。
這個頗有遠見的決定,令20年後延安中學的楊駿老師很是佩服。「我們學校地理位置比格致中學好點,可以晚上拍點月相的照片。」即使是地處市區邊緣的延安中學,在中環線建好以後,黑夜也變得珍貴起來。
地理環境使得現代人與星空越來越遠,而對中學天文社而言,隊伍的萎縮卻是一個更迫切需要解決的問題。
20年改變的不僅僅是大樓的高度和天空的亮度,學校社團生活的豐富和學生課餘生活的變化,給天文社帶來了意料之外的打擊。「二三十年前學校哪有現在這麼多課餘活動!」向學禹至今說起上世紀80年代的學校天文社依然難掩興奮之情。「那時物理化學實驗室都很簡陋,也沒有計算機,有個望遠鏡看看月亮,學生就覺得很新奇了。」向老師坦言,相比20年前,現在許多學校硬體條件大為改善,有的還造了天文館,但是活躍的天文社團卻屈指可數,學生對天文投入的精力和熱情比20年前少多了。
在楊駿老師看來,天文社在時間上的不可預測,使之成了現在學校課程體系中尷尬的異類。「不像其他學科,老師可以安排固定的上課時間。天文觀測只能按照日曆來,一個日全食,而且還在澳大利亞,我們去還是不去?某個天象碰到期末考試,能不能讓學生通宵觀測?這都很讓人糾結。」
天文社人才斷層的另一個重要原因是初高中分離。天文觀測需要很強的專業知識、操作技巧和經驗積累,張躍軍不無遺憾地說:「以前學生可以從初中開始培養,用兩年時間學習基礎知識,學習觀測記憶星圖,到高一開始野外觀測,逐漸過渡到高二獨立觀測。而現在我們只有高一高二兩年時間,很難開展大型活動。」
此外,與物理、化學、計算機等學科相比,天文作為一門小眾學科,在比賽加分和升學中的弱勢,也打消了一些學校和學生的參與熱情。
留一粒仰望星空的種子
能從事野外觀測的學生畢竟是少數,以後走上天文相關工作崗位的更是鳳毛麟角,但是能了解一些天文學基礎知識,能保持對天文的愛好,應該是學生中的大多數。
中國天文學會曾在部分中學對師生做問卷調查,統計結果顯示,渴望學習天文知識的學生佔97.5%,贊同在中學裡開設天文課程的佔100%。這個調查結果似乎與現在高中開展天文活動的冷落現實相差甚遠。但對學生來說,天文的吸引力似乎永遠存在。
上南中學張正國老師將天文看作是學校中的一門大眾科學:「古老的天文學相比其他學科,學生更感興趣。人的本性是好奇和探索,天文學是無窮無盡的,永遠有新的未知。同時天文又包含許多新興的科學知識,和現代科學結合也非常緊密。」
「能從事野外觀測的學生畢竟是少數,以後走上天文相關工作崗位的更是鳳毛麟角,但是能了解一下天文的基礎知識,能保持對天文的愛好,應該是學生中的大多數。」張躍軍老師每年開設高一「天文學基礎」和高二「天文實踐」兩門選修課,學生中既有能把整首《步天歌》背下來,在天象館對著星圖講解的發燒友,也有隻想聽星座故事的普通愛好者。
「我希望對天文的愛好能成為學生心中的一粒種子。」張正國老師計劃在普及天文知識的同時,儘可能結合其他學科。「天文學的滲透好,又有直觀性和可操作性,可以用它來延伸到天文學史、物理學和哲學等。」
上南中學張之希同學在參加完天荒坪的觀測後寫道:「從獵戶座到雙子座,從北河三到南河三。這些星星在城市之中輸給了路燈和霓虹燈,但是在這裡,它不會輸給任何人它們就是這裡的主角。」
他的同學楊若嫣也產生了在課堂裡不曾有的感慨:「看著大犬座、小犬座、御夫座、仙后座在遙遠的星空閃爍,那種震撼無以言表。我仰望著它們,它們也在注視著我。它們帶著獨有的寧靜,千百年來的閃耀記述著宇宙發展的歷程。」
今年過年,格致中學楊融儒同學和母親並肩走在老家冬日的夜裡。當鞭炮的喧囂過去,伴隨他們的只有沙沙的腳步聲和不經意間被他認出的獵戶座「那一刻,頭頂的星空,真的很美。」
很多時候,天文學對學生的震撼和感受會埋藏在他們的心裡,在未來發芽、生長。
那些與追星有關的苦與樂
「我們是一群愛看天的孩子」,這是七寶中學天文社新浪微博的籤名。但「看天」遠沒有大家想像中的浪漫。成為一個天文愛好者可能需要很多條件,但能扛經曬是入門必須具備的素質:能背著如火箭炮般笨重的望遠鏡行走在漆黑的荒野,面朝烈日半蹲著曬上三個小時,在刺骨的寒夜肆無忌憚說鬼故事提神,等等。除此之外,還必須特別提醒:追星,要有辛苦數月而功虧一簣的心理準備。
看日全食碰上了「龍王」
經歷過多次啥都看不見的灰濛濛天,格致中學的楊融儒現在挺看得開:「就當享受過程嘛,對天文的探索更吸引我」。不過說歸說,心裡總還是「耿耿於懷」,他和同學們給老師張躍軍起了一個「龍王」的別名。下雨是天文的永恆之敵。不知從何時開始,只要是張老師帶隊,走到哪裡,哪裡就會下雨。
2009年的那次日全食,格致中學天文社原本計劃去觀測條件比較好的老基地浙江安吉天荒坪。不過在臨出發前,張老師得知安徽銅陵為日全食準備的條件似乎更為誘人:「據說當地不僅聚集了全國大批天文專家,還準備下血本打驅雲彈。我想這樣一來應該沒啥問題了吧。」社團一行從上海出發顛簸了7小時,又接著花4小時尋找住宿。晚上下起了雨,張老師心裡還是有點得意「明天天氣應該很好,雨過天晴嘛!」不料人算不如天算,第二天雲層把天空裹得嚴嚴實實。而更令師生們哭笑不得的是,最後的殺手鐧驅雲彈儘管打出了一個觀測窗口,結果卻很不靠譜,「我們眼睜睜地看著西風吹著雲,把雲中的那個缺口吹到安吉去了。」
當然,有時候老天爺也會送上意外驚喜,所謂人品也是守恆的。某次張老師在蘆潮港遇到大霧,他只能下車摸著路沿,給身後的車引路。「那次比較神奇,霧很低,我們到了觀測點正好可以透過霧看到清晰的星空。」這件事被張老師作為正面宣傳得意了好長一段時間。
望遠鏡架在了墳地上
除了天氣之外,「環境很好」在天文社成員這裡也有特別的含義。延安中學楊駿老師將良好的天文觀測地概括為三無無光、無物、無人煙。他有一次帶隊去上海南匯觀測流星雨,到了當地才發覺原來聯繫的一所中學操場周圍燈光太亮。於是他就打著手電沿著田埂到處查看地形,發覺有塊空地視野開闊,沒什麼人,關鍵還特別黑燈瞎火,當即決定就地觀測。直到觀測完他們才嚇一跳,原來自己把望遠鏡架在了墳地上。
「在墳地上觀測一點也不稀奇。」張躍軍老師也有多次類似經歷。一次,他帶學生在野外觀測,突然開來了幾輛警車。因為有過路人看到漆黑一片的半夜有十幾個人默不作聲躺在地上,趕忙去報了警。
「要找個好點的觀測點真不容易,有時候就是一棵樹正好擋住了,這時就要想各種辦法。」張老師在一次觀測中,望遠鏡角度始終差了點,他找了半天終於頗為得意地架在了村民房子外空調外機上。不知算是運氣好還是不好,半夜雨停,他開始了觀測。這時村民家的空調竟然也開動了!整個望遠鏡隨著空調外機的轉轉停停而劇烈顫抖,再換地方已經來不及,張老師只好咬咬牙撲在了架子上,用自重保維穩。
天文攝影比誰更業餘
「同學們以為看到流星雨很難得,很浪漫,會是譁啦啦掉下一大片那種,所以一聽到我們要看流星雨就會很激動。」延安中學天文社的朱雙韻並不否認自己在宣傳中經常會「忽悠」同學。「每年流星的次數很多,而我們只要說某一個天象奇觀是百年一遇,今生唯一,大家的興趣都來了其實,只要是稍微特殊點的天文現象都可以這樣說。」
朱雙韻和陸毅帆兩任社長對他們天文社的宗旨概括得非常簡潔:「拉人」通過各種渠道、各種方式讓同學們能接觸到天文的魅力,了解天文的知識。在他們的苦心經營下,延安中學天文社的規模已經相當可觀了,理論上的社員人數甚至佔到了學校所有學生的三分之一。他們把天文社活動重心放在了人人都可參與的天文攝影比賽上。「我們也會有講座,也有培訓,但是都和活動結合起來。對大部分學生來說,天文的理論太高深,平時的實踐也太少,所以我們每次都會舉辦攝影大賽。」
相比專業攝影,他們組織的攝影大賽顯得非常「業餘」,照相器材自備,單反機、卡片機都算好的了,學生們最常使用的是手機。但這樣的攝影比賽每次都能成為校園中的熱點。
「我們的社團比較鬆散,只要有興趣,就是我們的成員。」講解黃道十二星座的神秘,開展文科講座,在微博上發布觀測新聞,天文社甚至還拉攏實力頗為強大環保社一起搞活動,「反正都是一起的同學,早上屬於環保社調查水質,晚上就是天文社一起看星星。」
最普及:上南中學天文愛好者俱樂部
1996年6月上南中學天文臺與上南天文愛好者俱樂部同時成立,會員在上海市第17屆、第19屆、第21屆英特爾創新大賽中,獲優秀科技實踐活動一、二等獎。第四任理事長施韋,現任上海市工程技術大學教師兼網上天文臺版主;第五任理事長朱達一,在同濟大學就讀時創立了300多人的天文社團,現任職於上海天文臺,從事科普工作。上南中學還在全校開設普及型的天文觀測課程。
最親民:洋涇中學天文協會
1998年洋涇中學天文協會組建,並成為上海市天文協會會員。多年來,該協會一直沒閒著,開展豐富多彩的科普活動和研究型拓展型課程,觀測足跡遍布江浙地區,曾在佘山、南匯蘆潮港兩地同時觀測「獅子座流星雨」。近年來,天文協會還積極參與社區科普活動,組織開展「陸家嘴昆蟲館科普活動」、「水星凌日」觀測活動等。多次參加全國天文奧林匹克競賽和上海市區天文競賽,屢獲市、區團體一等獎,學生一、二、三等獎。
最科研:七寶中學天文社
七寶中學天文社於1998年9月正式成立。天文社為每一個天文愛好者提供了一個學習、成長、交流的舞臺。社員擁有自己的天文工作室和校園天文臺,配備了22cm折射式天文望遠鏡等設備。與美國史丹福大學合作共建的SID實驗室也是天文社社員的主要科研場所之一。SID項目全稱為電離層突變監測計劃(Sudden Ionospheri Disturbance),由美國航空航天總局與史丹福大學太陽中心聯合發起,是全球範圍內的檢測活動,主要對象為各地高校學生。
最地利:南匯中學「星之旅」天文社
「星之旅」天文社建於2000年5月,是中國科學院紫金山天文臺「上海南匯天文科普推廣中心」,是中國科學院上海天文臺「科學普及試驗基地」,是南匯區青少年科學研究院「天文科技創新實踐基地」。因為地處遠郊,他們的觀測環境羨慕死其他學校。「星之旅」社團連續三次被上海市團委、教委評為「特色社團」、「明星社團」、「優秀社團」。學校連續三次被上海市科普工作聯席會議評為「科技教育特色示範學校」。