黄道光

黄道光（Zodiacal Light）是在星空中大致沿黄道带的光锥，主要由行星际尘埃粒散射太阳光而形成。黄道光的光谱与太阳光谱相似，其分布与黄道面对称，对通过太阳的黄经圈对称。它的亮度朝太阳方向单调增强，被认为是外日冕的延伸。黄道光观测是研究行星际尘埃的重要方法之一。

西汉司马迁所著《史记·天官书》中的“格泽星”便是黄道光，古波斯与中古阿拉伯的“假黎明”“假曙光”等词汇，描述的也是黄道光现象。 1661年，欧洲对黄道光进行了科学性描述。 1683年，意大利裔法籍天文学家乔凡尼·卡西尼（Giovanni Domenico Cassini）首次对黄道光进行了系统的观测和记录。 1983年，红外卫星发现了导致黄道光产生的“黄道云”，也就是行星际物质。行星际物质可以看作是日冕的延伸，其主要来源是太阳风，太阳光被行星际物质质量小于10 -6 克的质点散射后，就会形成黄道光。

由于黄道光很微弱，需要在良好的条件下才能进行肉眼观测。一般在地球上低纬度和中纬度地区，春季适宜观测，秋季亦可见于黎明之前，从东方升起向南方天空展开。其颜色一般为白色，在夜空中很容易被月光或地表附近光污染所遮盖。黄道光可用肉眼观测，用非天文摄像机捕捉拍摄到。随着天文科技的发展，美国航空航天局朱诺木星轨道器和索罗希仪器等天文观测设备，都对黄道光进行了专业观测。

定义

黄道光指的是地球上低、中纬地带于春季黄昏后在西方地平线上，或于秋季黎明前在东方地平线上出现的淡弱的三角形光锥。这是一种柔和而微弱的光，在太阳周围，大约蔓延至地球轨道，位于黄道面附近，需要选择良好的观测条件才能观测到。

黄道光起因于行星际尘埃对太阳光的散射，因此，黄道光的光谱与太阳光谱很相似。黄道光的分布具有与黄道面对称，对通过太阳的黄经圈对称。黄道光的亮度朝太阳方向单调增强，可以认为它是外日冕的延伸。黄道光的亮度有短期变化和长期变化两种，其原因很复杂。

发现与命名

中国古代的“格泽星”

西汉史学家、文学家、天文学家司马迁《史记·天官书》中的“格泽星”其实就是黄道光现象 ——“格泽星者，如炎火之状。黄白，起地而上。下大，上兑（锐）。”（黄道光）如同火焰的形貌，呈黄白色，从地平线向上延伸，靠近地面的下部较宽大，伸展出的上部较尖锐。

古波斯与中古阿拉伯的“假黎明”

波斯语中的“假黎明（subhi kazib）”以及中东各地通行的“伪拂晓”，都是黄道光的俗名。这种光的形状常呈斜三角形，故又名“狼尾”。11世纪，波斯诗人和天文学家默·伽亚谟（Omar Khayyam）在《鲁拜集》中提到了“虚假的黎明 ”。在中古阿拉伯诗歌中也有咏叹或借以喻理的，如中世纪诗人贾米 (Jami，1414~1492)的诗句：“假黎明说的是真话，但她的微曦仅有两口气长。”

欧洲天文学的“黄道光”

1661年，欧洲对黄道光进行了科学性描述。 1683年3月，意大利裔法籍天文学家乔凡尼·卡西尼（Giovanni Domenico Cassini）系统观测研究了黄道光，指出它是行星际颗粒反射太阳光而形成的，而不是大气现象。乔凡尼·卡西尼首次对黄道光的观测进行了记录，也是最先对黄道光进行系统研究的天文学家。 1706年，意大利天文学家噶西尼（Giovanni Domenico Cassini, 1625–1712）在观察日冕现象时，认为所观测到的亮光是黄道光。

发现“黄道云”

1983年，红外卫星发现了导致黄道光产生的“黄道云”，也就是从小行星带延伸到地球轨道内侧的几条稀薄、围绕太阳的尘埃云带。关于太阳周围的尘埃环，是1967年首次发现的，1983年6月日全食时，日本天文学家再次观测证实了它的存在。

形成原因

黄道光是太阳光被行星际物质质量小于10 -6 克的质点散射造成的。日落后，在适当的条件下可能会看到太阳在黄道平面上散射的黄道光，那是行星运行的地方。这种现象表明太阳系仍然活跃，其他恒星周围如果也黄道带尘埃，则表明它们也可能含有活跃的行星系统。

长期以来，天文学家一直认为，这些尘埃是由一些小行星和彗星家族从远处进入太阳系的。行星际的气体主要来自太阳的微粒辐射，即太阳风。此外，行星大气的逸散、慧发和慧尾的扩散、行星和卫星的爆发等，也会乡行星际补充气体。地球轨道附近的行星际其他的密度大约为10 -20 kg/m 3 ，越靠近太阳，气体的密度越大。

黄道上的尘埃形成了一片庞大而弥散的尘埃云，从太阳向四周一直延伸到火星轨道，最密集的地方位于地球和其他内行星的轨道平面内。红外天文卫星在1980 年代发现的，它们还会向轨道平面的两侧发散出去数千万千米。这些尘埃在波因廷-罗伯森效应的奇特作用下，像一颗颗微小的行星永远绕太阳公转下去。

实际上，当尘埃颗粒在太阳系中运动的时候，会在阳光的照射下。这些迎面打来的光子会慢慢地掠夺尘埃的角动量，使得它渐渐地落向太阳。太阳光子的加热效果引起了太阳光和它们自身热量的微光的偏差，产生了微弱的效果，导致了与盛行风相反的推力。最终，不断增加的靠近太阳的剧烈辐射会削弱或瓦解这些颗粒，或者将它们分解成气态的原子和离子，或者使它们变小，小到能够被卷入太阳风并被吹回星际空白处。

基本特征

物化性质

太阳系黄道带尘埃的温度为130-390K。

太阳系除了行星、卫星、彗星、流星等天体以外，在广大的行星际空间还分布着极其稀薄的气体和极少量的尘埃，这些叫做行星际物质。行星际空间看上去好像是空无一物。实际上，在地球轨道附近的行星空间，每立方米空间含有5×10 3 个正离子、5×10 3 个电子，还有从太阳、行星及太阳系外来的电磁波。

行星际物质的主要来源是太阳风，也可看作是日冕的延伸。此外，彗星的碎裂，小行星的瓦解，流星体，宇宙尘埃等也都可以成为行星际物质。电子、质子以及氦、碳、氮和重元素的核，都是行星际物质的质点。其中的电子和质子为最多，这些物质在太阳大气中本来就有，当太阳风高速向外流动，遇到行星际气体时就停留在那里，形成了行星际物质。彗星的彗尾中的结点加速度很大，这种加速度是由高速太阳风吹动气体彗尾中的物质引起的。

特征

行星际物质大致对称地分布在太阳周围，其中有大量小到1μm甚至0.1μm的尘埃粒子，它们的分布状况是：离太阳越远，数目越少，而且小粒子的数目比大粒子多得多。由观测黄道光得出的这些结论均与空间探测器的实测结果吻合。

行星际物质的分布状况，导致黄道光具有两种分布特点：一是关于黄道面对称；二是关于通过太阳的黄经圈对称。由于黄道光的亮度朝太阳方向增强，人们可以认为它是太阳外日冕的延伸。也就是说，在离太阳较近的地方，黄道光融入F日冕（尘埃冕），而成为外冕的一部分。但是，黄道光的亮度并不固定，它有短期变化也有长期变化，其原因十分复杂：太阳活动会影响黄道光的亮度；与黄道光重迭在一起的夜天光的性质复杂多变，也对黄道光有影响。

实际上，人们在地球大气层内观测到的黄道光并不是“真黄道光”，真黄道光必须在地球大气外才能看到。人们可以看到的黄道光称为视黄道光，它是被大气散射改变了的真黄道光。从视黄道光推求真黄道光很困难，观测结果的不确定性大多来源于此。

观测

业余观测

黄道光肉眼可见，在热带地区，任何晴朗的晚上日落后约一小时之内都可以看到黄道光。在地球上低纬度和中纬度地区，春季是最佳观测时间，日落后一个半小时左右总能见于西方天空和西南方向上，向上延伸至昴宿星团。这个季节之所以最适宜观测，是因为黄道光在黄道面上，而此时黄道面与地平面的角度比在其他季节大。秋季可见于黎明之前，从东方升起向南方天空展开。其颜色一般为白色，非常黯淡，在夜空中很容易被月光或地表附近光污染所遮盖。黄道光沿着黄道向上伸展，可达地平线以上30°左右。它的可见时间不长。

黄道光用非天文摄相机就可拍摄到，最好使用超广角镜头。例如，在2022年，摄影爱好者爱在云南迪庆藏族自治州白马雪山用富士摄像机（富士X-T4 + 腾龙35 1.4 + lee1号柔焦）拍摄到的黄道光图像如下：

黄道光也可用天文望远镜捕捉到。下图为2013年，智利帕拉纳天文台的欧洲南方天文台甚大望远镜拍摄的黄道光图像：

专业观测

研究意义

黄道光证明了行星际粒子的存在，黄道光观测是研究行星际尘的重要方法之一。黄道光是由以太阳为中心的透镜状行星际云散射太阳光而形成的，是存在行星际物质的一个重要根据。这个云延伸到地球轨道以外，云的对称面就是黄道面。研究人员研究行星际物质的方法主要有两种：一是发射行星际探测器到实地取样；二是通过观测黄道光的特征（光强、光谱、偏振、颜色等），来推知行星际物质的密度、粒子大小、分布和形状等。

一些科学家认为火星可能是黄道带光背后的星际尘埃的原因。朱诺号木星探测器航天飞机上的一个仪器偶然地探测到尘埃微粒在从地球到木星的旅途中撞击太空船。撞击为尘埃的起源和轨道演变提供了重要线索。

此外，黄道光对于探讨行星际环境以及日地关系具有重要意义，可以通过观测黄道光，研究太阳活动和相应的地球物理学现象（如地磁变化）的关系。

定义

相关概念

黄道

黄道带

黄道亮带