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在量測或觀察上,肉眼是指在沒有配合光學儀器(如望遠鏡或顯微鏡)的情形下進行的視覺觀察或檢測。在天文學上,肉眼可以觀察一些較顯著的,不需配合天文儀器的現象,例如彗星經過或是流星雨。
肉眼的精準度如下:
視覺的認知可以讓人對身邊的環境有更多的資訊:
肉眼觀察星體的能見度明顯的會受到光害的影響。即使是在都市數百公里外,上空的夜空看似漆黑,但仍然有殘餘的光害會使能見度下降。對大部份的人而言,這可能是他們可以找到最好的觀測地點。在這種「典型」的夜空條件下,肉眼可以看到視星等到+6m的星體。若是完美沒有空害的夜空,即使視星等到+8m m的暗星還是可以看到[4]。
肉眼的角解像度自4角分到1角分不等,不過有人的眼睛可以分辨到更小的星體,例如在望遠鏡發明前就有人觀測到伽利略衛星(木星的衛星中最大的四個)即可證明[6]。天王星及灶神星也可能可以看到,但是因為其亮度很低,即使亮度最高時,仍然很難識別其運行。當1871年首次發現天王星時,就是配合望遠鏡,而不只是用肉眼觀測。
若在典型的夜空下,若已適應黑暗的肉眼可以看到星等較+6m亮的星,約5,600顆[7],若是完全黑暗的夜空,可以看到45,000顆星等較+8m亮的星星[4]。實際上,大氣的消光及灰塵會讓看到的星星數量變少。在城市中央,肉眼只能看到比+4m亮的星,數量只有200至500顆。此時可看到顏色,不過因為此時是用感光細胞(而不是錐狀細胞)來觀測較暗的星星,不一定可以看出其顏色。
當星團及銀河系之類的漫射星體,其可見度更容易受到光害的影響。在一般的夜空條件下,只能看到少部份的星團,例如昴宿星團、英仙座h和χ、仙女座星系、船底座星雲、獵戶座大星雲、半人馬座ω、杜鵑座47、天蠍座尾部的托勒密星團,以及武仙座的M13。三角座星系(M33)是即使用側向視覺都很不容易觀測}}的星體,只有在天空緯度高於50度時才看的到。獵犬座的球狀星團M3及武仙座的球狀星團92也要在類似條件下才能用肉眼看到。不過若在完全黑暗的夜空,不用側向視覺,還是很容易可以看到M33球狀星團,此情形也可以看到許多其他的星體[4]肉眼可以看到最遠的星體是距離較近、較明亮的星系,像半人馬座A[9]、波德星系[10][11][12]、玉夫座星系[12]及南風車星系[13]。
古典行星是在地球上用肉眼可以識別的行星:有水星、金星、火星、木星及土星。在一般的夜空條件下,可利用側向視覺的方式看到天王星(視星等+5.8)。有時也會將太陽及月亮加入古典行星中。在白天只能可以清楚的看到太陽及月亮,有時可以在白天看到金星,偶爾也會看到木星。若明確知道一些亮星(如天狼星或老人星)的位置,在靠近日出或日落時也可以觀測的到。在歷史上,肉眼觀測天文的頂點是第谷·布拉赫(1546–1601)的工作,他製作了一個昂貴的天文台,在不用放大裝置的情形下可以進行精密的量測。1610年時伽利略·伽利萊將望遠鏡對準天空,立刻就發現了伽利略衛星、金星的相位及其他天文資訊。
觀看流星雨時,肉眼會比雙筒望遠鏡要合適,例如英仙座流星雨(八月10至12日)及12月的雙子座流星雨,有時一晚會有一百顆流星。國際太空站及銀河是其他較常見可用肉眼觀測的天體[14]。
大氣的乾淨程度可以由是否可以看到銀河來識別。比較天頂和地平線,其藍色的程度和空氣污染和其中灰塵的數量有關。星星的閃爍是空氣中紊流的結果。這些對氣象學及視寧度(天文目標受大氣湍流的影響而變得模糊和閃爍程度的物理量)都非常重要。
光害是業餘天文觀測者常見的問題,不過到了深夜,許多燈光熄滅,情形就會好轉。空氣中灰塵會反射城市的光,即使在遠處仍會受到影響。
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