在燦爛街燈的影響之下,在都市中建造天文台是可行的嗎?在都市中可拍攝到暗淡的馬頭星雲嗎?它可用來做一些具有科學價值的研究嗎?當然囉,在都市中建造大型的天文台並架設一台口徑為一公尺的望遠鏡,是太浪費了﹔但是對於一個架設有口徑50公分以下望遠鏡的小型天文台而言,它並不過分。
在一般的情形之下,都市中用肉眼看星星,最暗大約可以看到二等星。但是,使用現代化數位相機的35公分口徑望遠鏡,在長時間曝光之下,它可以看到十七等星,也就是比肉眼所看到的還要暗一百萬倍的星體。這主要是因為電子相機的感光度比肉眼或一般底片要高出很多。只要經過適當地影像處理之後,就可以將都市背景光的影響降到最低,顯現出主要的影像。圖一(a)是一張使用35公分口徑的反射式望遠鏡,再加上ST8E數位相機,對著馬頭星雲曝光30分鐘所拍的影像﹔乍看之下,似乎什麼都沒有,但是在經過數位影像處理之後,馬頭星雲就浮現出來了,如圖一(b)所示。

圖一、曝光30分鐘的影像。(a)在未處理之前的情形﹔(b)經處理之後,影像中的馬頭形狀就浮現出來了。(圖片來源:成功大學 物理學系天文實驗室)
天文台一定要有個大圓頂嗎?其實並不一定。只留一個長條窗口的天文台圓頂,雖然可以擋住四周光線的干擾,但是從長條窗口灌進來的風,會在圓頂內造成空氣的對流漩渦,影響觀測影像的品質。因此,有些天文台改成八角形的屋頂,讓空氣不穩定的區域只限制在八個頂點附近,如圖二。然而,圓頂或八角頂的建築經費較高,而且轉動的圓形軌道也比較不容易維護。因此,在經費並不充足的情形之下,不妨可以採用平頂式設計,如圖三。

圖二、位於玉山國家公園附近的中央大學鹿林天文台,它具有一個八角形屋頂。(圖片版權與來源:中央大學天文所)

圖三、位於台南市火車站附近的成大天文台。內設有一部高精度赤道儀以及35公分口徑的反射式望遠鏡,平頂打開時,可以看見位於火車站旁的遠東百貨。(圖片來源:成功大學 物理學系天文實驗室)
對於平頂式天文台而言,在打開屋頂升起望遠鏡時,望遠鏡會直接地受到四周光害的影響,但是只要在望遠鏡筒前方適當地加上遮光罩,就可以減少四周光線的影響。由於望遠鏡直接暴露在大氣中,直接受風的影響較大,但卻比較不會有因圓頂的限制而產生的漩渦擾流。另外,平頂式的設計還有省錢與容易維護的優點。
基於以上的原因,於2002年3月21日春分開張的成大天文台,便是一個平頂式天文台。它將節省下的建築經費,用來採購高精度的赤道儀與高感度的電子相機,以及相關的電子設備,使它成為一個經濟實惠的數位化天文台。它的配置、操作方式與儀器精確度上,大體已與大型天文台相近,只是規模較小而已,因此可以做為大型望遠鏡觀測人力的培訓基地。它可以幫助學生在面對大型的現代化望遠鏡時,能精準的操作,取得好的觀測數據,進而完成優秀的研究成果。除了研究教學之外,成大天文台還會結合台南市天文協會、社區大學與成大天文社等團體,定期地舉辦開放參觀活動,尤其在有特殊天象發生時,能夠配合舉辦相關的觀星活動,讓成大天文台也是社區的天文台。