《爱乐之城》 | 你不知道的天文学观影指南
继获得英国电影电视艺术学奖最佳影片、最佳导演、最佳女主角、最佳原创配乐、最佳摄影五个奖项后，《爱乐之城》在不久前结束的奥斯卡颁奖典礼上一举斩获最佳导演、最佳女主角、最佳摄影、最佳艺术指导、最佳配乐、最佳原创歌曲六项大奖，可以说获得了巨大的成功。可能有的朋友还在为《爱乐之城》在奥斯卡颁奖典礼现场遭遇的乌龙事件打抱不平，不过这部电影在中国大陆获得的成绩，也是有目共睹的啦。
今天，小编要从天文学的角度为大家观看和解读这部电影提供新的参考。什么？《爱乐之城》和天文学有关系吗，我怎么不知道？不要紧，等你看完就明白了。
图片来源：《爱乐之城》官方剧照
电影中的洛杉矶，既是爱乐之城，也是繁星之城（“City of Stars”）。男女主人公出于单纯的“学术交流”的目的，约定一起去看老电影《无因的反叛》，并一起去了那部电影的一个拍摄场景——格里菲斯天文台（Griffith Observatory）。两人在傅科摆前和星空中舞蹈的镜头，可以说是全片最浪漫的场景，也是他们爱情记忆中最宝贵的一部分。下面请让我把彼时的细节一一道来。
图片来源：《爱乐之城》官方剧照
坐落在格里菲斯公园的格里菲斯天文台是世界最著名的天文馆之一，也是洛杉矶的第七大景点，由于地势较高，在这里可以俯瞰洛杉矶全市。格里菲斯天文台因詹姆斯•迪恩（James Dean）1995年主演的电影《无因的反叛》而成为洛杉矶的对外标志，至今已经出现在逾百部电影和电视剧中。
格里菲斯天文台和格里菲斯公园都是由威尔士移民格里菲斯(Griffith J. Griffith)捐建的，天文台的天象厅于1935年落成并正式开放。经过本世纪初改扩建的格里菲斯天文台，现在主要有塞缪尔•欧钦天文馆、东西两侧天文台、莱昂纳多•尼莫视界多媒体剧场、巩特尔深空展厅、天之厅、眼之厅等展厅，在室外还有太阳系草坪模型、天文学家纪念碑、爱因斯坦雕像等建筑。格里菲斯天文台如今已成为举足轻重的天文科普基地。
图片来源：格里菲斯天文台官方网站. 特斯拉线圈
动图-特斯拉线圈
高司令刚刚走到眼之厅（Wilder Hall of the Eye）角落时就被吓了一跳，原来他们遇到了特斯拉线圈（Tesla coil）。特斯拉线圈是一种使用谐振原理工作的变压器，可以产生超高电压但低电流的交流电，电压足够高时将击穿线圈两极间的空气，引发放电。所以特斯拉线圈经常被人们用来制造人工闪电。
格里菲斯天文台的特斯拉线圈于1937年进入陈列，此前它归弗雷德里克•芬奇•强博士（Dr. Frederick Finch Strong）所有；弗雷德里克当年将自己的特斯拉线圈捐赠给了洛杉矶市，被保存在格里菲斯天文台。
图片来源：格里菲斯天文台官方网站. 凯克基金会圆形大厅.
穿过眼之厅，高司令和石头姐来到了凯克基金会圆形大厅（W.M. Keck Foundation Central Rotunda），大厅顶部绘有星空神话的故事情节，环绕大厅的绘画体现了科学和神话、天和地的交汇，大厅地面的中部就是傅科摆（Foucault Pendulum）。这个傅科摆自1935年开馆以来就未曾更换。
傅科摆以法国物理学家莱昂•傅科（Jean Bernard Léon Foucault）命名，它可以证明地球的自转。一个不受地球自转影响的单摆将维持在原平面上摆动，如果考虑地球自转，由于存在相对运动，会发现摆动的方向改变，造成单摆摆动的轨迹不在同一平面内。傅科摆震荡平面的旋转角速度α与所在地纬度φ有关，α=360°sinφ。在南北两极，傅科摆震荡平面在一恒星日内恰好旋转一周，但在更低纬度则不到一周，赤道上无旋转，也就无法观测到傅科摆现象。南北半球的傅科摆震荡平面旋转方向不同，在北极由上空往下看，地球逆时针旋转，若从地球上看北极的傅科摆，其震荡平面顺时针旋转；南极正好相反。
傅科摆为什么要做得很大呢？因为地球自转频率比一般的单摆频率低很多，通常难以看出单摆震荡平面的明显变化；要想使地球自转的效应表现得更明显，就要增大摆的周期，需要很大的摆长，同时要用较重的摆锤相对减小空气阻力对摆的影响。
米娅和塞巴斯汀是懂得地球的舞动的，不信你看……
动图-傅科摆
图片来源：oobject网站. 蔡司2型（Zeiss Mark II）天象仪.
前面的天文馆外景和大厅的场景都是在格里菲斯天文台实景拍摄的，但是男女主角欣赏灿烂星空，在其中翩翩起舞的场景却是在专门搭建的摄影棚拍摄的，这是为什么呢？原来，影片的制作团队为了向电影《无因的反叛》致敬，要采用拍摄《无因的反叛》时的模样的天象厅。但由于格里菲斯天文台在《无因的反叛》（1955年）之后历经重新装修、设备仪器更新换代，已经无法实现复古风的艺术要求了。于是影片的美术指导大卫•沃思科（David Wasco）比照詹姆斯•迪恩的老电影和老照片，完全复制原有装潢重新建造了一个用于拍摄的天象厅。而天象厅的关键 ——天象仪，也充分保证了复古风格。制作团队从eBay上购买了一台12英尺长的曾经装备于天象厅的上世纪50年代的老式天象仪，很可能是本片拍摄用到的最昂贵的道具。笔者没能从电影中辨认出投影仪的具体型号，但是根据外观初步判断其很可能为蔡司2型（Zeiss Mark II；见上图），而格里菲斯天文台在1964年以前使用的的确就是蔡司2型天象仪（1964年更换为蔡司4型，2006年重新开放时为蔡司9型）。
图片来源：卡尔蔡司官方网站. 蔡司9型宇宙天象仪（Zeiss Universarium Mark IX）.
现在的格里菲斯天文台塞缪尔•欧钦天象厅（Samuel Oschin Planetarium）使用的已经是最先进的蔡司9型宇宙天象仪（Zeiss Universarium Mark IX）天象投影仪了。格里菲斯天文台的天象厅始终坚持由工作人员现场讲解天象内容，而不是播放预先录制好的解说词，因此颇受好评，你是不是也心动了呢？
两个主人公打开天象仪的那一瞬间，都被眼前的美丽景象震撼到了。首先映入眼帘的是一个旋转着的星系。去过电影院看这部电影的朋友们，美不胜收有没有！
动图-天象厅星系
费了好大劲才找到一张影片中的星系的图片，是这个样子的。
笔者在NASA的哈勃太空望远镜图像库中，经过一些关键特征的仔细比对，最后确认这里的星系就是NGC 3810。有的朋友可能会问了，这两幅图怎么有色差呢？是的，两幅图颜色不一样。这里有两点可以告诉大家：第一，哈勃太空望远镜的图像颜色都是后期合成的，对于NGC 3810这个源，哈勃望远镜使用了B（可见光波段，中心波长435nm）、V（可见光波段，中心波长555nm）、I（近红外波段，中心波长814nm，人眼不可见！）三个波段进行观测，后期将这三个波段的灰度图像按照RGB三个颜色合成（可能还会有别的处理），就得到了伪彩色的星系图片；伪彩色就意味着哈勃图片中的这个星系和肉眼看到的色彩特征是不一样的（如果你可以用肉眼看见这个星系的话）。第二，笔者根据这个星系的名称查到了影片制作团队的官方制作说明（La La Land Production Notes），结尾滚动字幕（影片最后应该也可以看到）内容中写到“NGC 3810：旋涡星系的完美图片，原图来自ESA/Hubble以及NASA，Crafty Apes（注：一个视觉特效公司）制作动画并重新着色”。所以，没有色差才不正常哩。
更细心的朋友可能会发现影片中（上图）星系右上方有一个亮点，但在下面的哈勃图像中却没有。其实那个亮点是一个前景天体，并不属于这个星系，在影片中可以看到随着镜头离星系越来越近，亮点的位置也在变化。
图片来源：ESA/Hubble and NASA. NGC 3810.
这部分的最后要严肃地介绍一下这个美丽的星系。
星系名：NGC 3810
形态分类：Sc（旋涡星系）
坐标：RA: 11h40m58.7s DEC:+11d28m16s
红移：0.003309
B band视星等：11.4等
距离：约17.464 Mpc（~5700万光年）
视向速度：988 km/s
NGC 3810是一个典型的旋涡星系，在哈勃图像中可以看到清晰的旋臂结构；它的中心很明亮，很多恒星聚集在这里，沿着旋臂同样分布有许多恒星及尘埃。有趣的是，远离星系中心的星系团（通常恒星年龄较老）中可以看到明亮炽热的年轻蓝色恒星，而旋臂（恒星较年轻）上也有较亮的红巨星（低质量恒星演化的末期）。
NGC 3810 位于狮子座，距离地球约5700万光年；威廉•赫谢尔（William Herschel）在1784年使用小望远镜发现了这个天体，当时他能看到的只是一个模糊的小点。
图片来源：《爱乐之城》官方剧照.
男女主角都即将为梦想各奔东西的时候，他们选择在格里菲斯天文台外的公园见面。
“我会永远爱你。”
“我也会永远爱你。”
……
人生苦短，世事无常。也许他们不知道，一生中也许只有那个面对浩瀚宇宙，在星空中起舞的时刻，才是真正的永恒。
图片来源：《爱乐之城》官方剧照
警告：以下为科学幻想。
全片的高潮从米娅偶然来到小赛的爵士俱乐部开始，集中在一大段舞台剧般的梦幻场景中。既有男主人公的梦，又有女主人公的梦。梦境越是美好圆满，现实就越是残酷无情。
亲爱的你既然读到了这里，我就应当有所行动——给你发一颗大大的糖！
这两个人的舞台剧一样的美梦，怎样才能成为现实呢？这里可以大胆假设平行宇宙的存在：也许在另一个宇宙，米娅和塞巴斯汀幸福地生活在了一起……
咳咳，别傻了，洗洗睡吧。
来源：NASA中文
国家空间科学中心微信公众订阅号（ID：nssc1958）