天文觀測的聖山 – 夏威夷島毛納基亞山

圖／王斌威提供
文╱原館訊350期

講到夏威夷，浮現在大家腦中的不外乎是陽光、沙灘、衝浪運動等等。以上所述當然是夏威夷的重要特色，一個世人皆知的旅遊景點及度假勝地。但或許大家不知道，從知性的觀點出發，這個由海底火山構築的群島，富含了地質獨特性、原住民人文、生物多樣性以及這次筆者要講的主題 – 美麗的星空，等待大家去細細品嘗。

簡述夏威夷的毛納基亞山

本文的主角毛納基亞山 (Mauna Kea)，位於夏威夷群島中的夏威夷島，當地人也稱之為大島 (Big Island)。這個坐落在太平洋中部的小島，是夏威夷群島最大和最南端的島嶼。距離檀香山約 300 公里，從臺灣出發的話必須先搭機到歐胡島再接當地的交通（通常是島內的航空，航程約 40 分鐘），陸地面積約為臺灣本島的三分之一，大約 10,500 平方公里。島上東海岸的基拉韋亞火山 (Kīlauea)，為世界知名的大型活火山，其所湧出的岩漿讓這座小島的面積每天仍在增長。而毛納基亞山是當地原住民語「白山」的意思，因其頂部常年積雪而得名。它是夏威夷島上的一個休眠火山，海拔高達 4,205 公尺，山頂的大氣含量只有當地海平面的 60％。

全世界數一數二的觀星地點

毛納基亞山頂上的星野景觀使人屏氣凝神，進而忘卻俗塵，這個全世界數一數二觀星地點也可說是地球與宇宙各個部分的連接點。山上布滿了來自 11 個國家的天文學家操作的大型望遠鏡，這些世界上最大且最先進的天文臺可說是目前天文觀測學的先鋒部隊。目前在毛納基亞山頂附近有 13 座望遠鏡。其中 9 個是用於可見光和紅外天文學的，3 個是用於次毫米波長天文學，1 個是用於無線電天文學。它們包括世界上最大的光學 / 紅外望遠鏡（10 公尺凱克望遠鏡），日本最大的 8.3 公尺光學 / 紅外望遠鏡（SUBARU 昴望遠鏡），世界第二大的 3.8 公尺紅外線望遠鏡　 (UKIRT) 和世界上最大的次毫米望遠鏡 (JCMT)。極長基線陣列 (VLBA) 的最西端天線位於距離山頂 3 公里外的區域。

為什麼毛納基亞山是天文學研究的聖地，首先是因為山上的空氣非常乾燥，這對於測量來自天體的紅外線和次毫米輻射是至關重要的，因為這些波段的光會受到水氣吸收；此外與其他天文臺址相比，此處的晴夜比例是世界上最高的。山上空氣穩定允許進行更精細的研究，而它與城市燈光的距離，以及強大的島嶼照明條例，確保了極其黑暗的天空，允許天文學家拓展可觀察宇宙之邊緣和極其暗淡的星系。大約 600 公尺厚的熱帶雲層遠低於山頂，可將上層大氣與較低潮濕的海洋空氣隔離，確保山頂會天空純淨、乾燥，並且無大氣汙染物。

至於山頂上天文臺的管理是從 20 世紀 60 年代開始，夏威夷大學天文研究所在山上推動一連串的科學計畫，使毛納基亞成為世界大型地面天文臺選址的首要地點。夏威夷大學已經向夏威夷州政府租用了以夏威夷大學 2.2 公尺望遠鏡地點為中心、向外 4 公里半徑範圍內的所有土地，基本上所有土地都高於海拔 3,700 公尺，山上部分區域位於冰河保護區內，則不屬夏威夷大學管理。這些租賃的土地稱為毛納基亞科學保護區。夏威夷大學董事會於 2000 年 6 月通過的「毛納基亞科學保護區總體規劃」，為毛納基亞山管理上的一個重要里程碑。花費近 2 年時間來舉辦研討會和公開聽證會到最後總體規劃的制定，該規劃確立了未來 20 年的管理準則。這一部分反映了科學社群對毛納基亞山的關切，其中包括如何尊重夏威夷文化信仰、如何保護對環境變化敏感的生物棲息地、如何滿足一般旅客的娛樂使用，以及天文學研究。目前山峰地區的管理是由位於希洛 (Hilo) 的毛納基亞管理局來全權負責。

適應高原環境

在山頂上工作，天文學家和技術人員必須先適應環境，尤其是高原反應。為此，山上海拔 2,800 公尺處提供了中繼設施，幫助要上山頂的人適應環境並提供住宿。這些設施於 1982 年修建完成並且被命名為鬼塚中心，以紀念太空人鬼塚承次。他是夏威夷島當地的日裔第三代移民，但在 1986 年挑戰者號太空梭災害中死亡。鬼塚中心除了提供天文學家基本的住宿休息需求之外，還包括在遊樂室可以找來自各國的天文學家打橋牌，還有撞球間、桌球桌、射飛鏢以及電動玩具等等。當天氣不好不適合觀測的時候，常會看到這些平常學富五車的博士們，像一群孩子們玩著桌遊殺時間。中心也有專門的廚師，可以隨時點餐，這些服務都希望能夠在這極端的環境下，還能讓各個專業的人能夠致力於自己的工作上。

如果您是一般旅客計劃參觀山頂，先強烈建議您停在鬼塚中心旁的遊客服務中心接收當時的天氣更新，安全信息，並根據高度的變化進行調整。 毛納基亞山是世界上唯一可以讓你在約 2 小時內從海平面開車到 4,000 公尺的地方，所以高原反應是極可能發生的。在 4,000 公尺，比海平面氧氣少 40％，所以遊客應該先在中途適應高度，然後才繼續上山。任何人在計劃參觀毛納基亞山之前應該諮詢醫生，也不建議任何懷孕的人上到比遊客中心更高的地方。16 歲以下的人也不能上山頂，因為他們仍在發育，他們高原反應的發生率比一般成人高 3 倍以上。對一般遊客，建議只有租用真正的四輪驅動車輛，才能上山。因為遊客中心之後的 8 公里是一條陡峭的碎石路。不過即使是四輪驅動車，在進行遊覽之前，應先諮詢其租車公司。許多公司不允許他們的車輛開往山頂，如有任何事情發生在你的車上，你將負責所有拖車費用和修理費用，這可能至少是幾千美元。筆者在山上工作的期間，還是有很多不信邪的旅客，不遵照規則硬闖山頂，財務上的損失那還算好，除此之外還要負很多法律上的責任，甚至有不可挽回的憾事發生。

說了那麼多，其實只是要表達，人人都知道要去夏威夷度假，但可能大多數人所知的只是夏威夷州的首府所在地 – 歐胡島。今天藉此機會分享給大家，在太平洋上有一遺世獨立的島嶼，充滿了各式各樣自然界的驚奇，等待我們去發掘。