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小时候看一些古代小说,比如《三国演义》、《封神榜》之类,一到玄妙之处,老祖宗一般都会祭出“昨日夜观星象”的经典说辞。于是我们在由衷地佩服古人之余,也增添了对头顶上这片神秘星空的向往和憧憬,仰望星空,希望自己也能看出个天下兴亡、国家气数什么的。然而随着年龄的增长,城市的夜空变得越来越明亮(不是指星星越来越亮,而是霓虹灯),我们抬头看天的次数也越来越少……如果你还没有忘记夜空中璀璨的群星曾经带给你的震撼和感动,那么就让《Geek》来重新激发你对星空的热情!
我们都是数星星的孩子
也许你打算观测星空,但是不知道从何下手?也许你想背几个天文数字,以便在朋友面前炫耀一番?也许你希望学习识别星座的方法,为了能在与MM浪漫之余展示一下自己内涵?……这一切,《Geek》都可以满足你!
夜空中到底有多少颗星星?
数星星是很多人在小时候的一大爱好,不过《Geek》相信从古至今绝大多数人在这个艰巨的任务前都半途而废了。当然肯定有少数几个好奇心极其旺盛的家伙不甘心,他们成为天文学家后,终于把全天到底能看到多少颗星星数清了。在揭露这个问题的答案之前,先允许《Geek》卖一个关子,介绍一下星星的分级制度—星等,这个概念跟我们能看到的星星的数量有密切的关系。根据传说中的古希腊人喜帕恰斯对恒星光度的划分,肉眼在夜空中勉强可以看到的最暗的恒星是6等星,稍微亮一点的是5等星,依次是4等星、3等星、2等星,而最亮的是1等星。后来有人又将每个星等(本文中提到的星等皆指目视星等,就是人眼测定的星星的亮度)细分为10等或100等,这样,星等就带有小数了,如牛郎星的星等就是0.77等。现代天文学把亮度大于1.5等的星归于“1等星”,将1.6~2.5等的作为“2等星”,将2.6~3.5等的作为“3等星”,将3.6~4.5等的作为“4等星”,以此类推,“6等星”的星等实际上是5.6~6.5等。现在回到开始的问题上:夜空中肉眼可见的星星共有多少颗?天文学家说了:1等星共有20颗,2等星共有46颗,3等星共有134颗,4等星共有458颗,5等星共有1476颗,6等星共有4840颗。总共算起来,天空中用肉眼可以看到的星共有6974颗。什么,你说你看到的绝对没这么多?当然了,任何时候都有一半左右的星星在地平线以下,除非你生活在赤道上或者环游全球,否则有的星星是一辈子也看不到的。夜空中最亮的恒星是大犬座的天狼星(Sirius),它的亮度是-1.46星等;而距离地球220万光年的仙女星系(M31),星等为3.50,是我们用肉眼所能看见的最遥远的天体。
虽然6974这个数字很精确,但真正的Geek对这个答案肯定很不满意:难道肉眼看不见的就当作不存在了吗?不过就算是把最强的哈勃太空望远镜请出来,我们连银河系里的恒星都不能完全看清楚。所以宇宙中的恒星数量是根据银河系的恒星数量推算出来的。根据目前推断,银河系大约有4000亿颗恒星,正负误差为50%,因此,银河系的恒星数为2000亿~6000亿颗。 宇宙中有1000亿~2000亿个像银河系这样的星系,如果银河系的恒星数量以最低的2000亿颗计算,由此推算出的宇宙中的恒星数量为2×1022~4×1022颗,即20万亿亿~40万亿亿颗。对于这个恐怖的天文数字,大家看看就好。
《Geek》教你认星座
看过《圣斗士星矢》的同学都知道,88名圣斗士对应天空中的88个星座,不过十有八九的人除了记得黄道十二宫和青铜五小强之外,对于其余几十个圣斗士的名字都没有留下什么印象。想学怎么认星座吗?想学就说一声,《Geek》包教包会!(这里以北半球中纬度可见为准,各位同学没人住在南半球吧?)
北天极区
所谓北天极就是地轴和天球于北方相交的一点,在北半球的人们看来,北天极附近的星星永远不会落下。(不明白什么叫地轴、天球?不要紧,《Geek》待会将为那些地理学得不好的同学统一补课,详解这些专业名词。)极地附近最显眼的就是北斗七星,它们属于大熊座。北斗七星“勺子头”的两颗星星连线向上延伸,能看到一颗星星,这就是有名的北极星(小熊座α)。北极星在中国古代被称为勾陈一,后面提到的角宿一、参宿七等都是中国古代星宿名,除此之外,很多著名的亮星还有自己单独的名字,如天狼、老人、大角等;而小熊座α、猎户座β等是现代国际通用的恒星名称,这些是根据星座的划分来命名的。由于北极星正好在地轴指向的附近,所以无论何时,它都永远在正北方,是夜间指路的好帮手。北极星属于小熊座,小熊座的形状和大熊座一样,也是勺子状,主星也有7颗,北极星在勺柄最末端。
北极星比较暗,不是很好找,一般需要找到北斗才能找到。可是北斗有时会在地平线以下,这时就需要仙后座出马了。仙后星座是一个W状(或M状)星座,永远都在地平线上,很好辨认,只要把W的两边延伸,相交点和中间的星连线并延长,就能找到北极星了。
春季星空
“斗柄东指,天下皆春”,在天顶北边北,沿着大熊座斗柄几颗星连成的曲线延长出去,可以找到大角星,它是牧夫座的最亮星,在东方半空中闪耀着橙色光辉的牧夫是五边形。 把北斗斗柄的曲线从大角星再延长一倍,可找到另一颗亮星角宿一,也就是黄道十二宫之一的室女座的天门星。再继续向西南巡去,可找到由四颗小星组成的不规则四边形,这就是乌鸦座。这条始于斗柄、止于乌鸦座的大弧线,就是著名的“春季大曲线”。向南看去,最显眼的狮子座正雄霸在天空中。它是春夜星空的中心,头部像一个反问号,尾部像三角形,头西尾东,很像一只狮子。它的最亮星是火红色的轩辕十四(狮子座α),是四大王星之一。
夏季星空
夏夜的银河横贯南北,最引人注目的是银河带的几个星座。银河中有一个特别明显的十字架形状的星座,这是天鹅座,也叫白鸟座。天鹅座的两边各有一个很有名气的星座,北边的是天琴座,南边的叫天鹰座。怎么,不觉得有名?天琴座最亮的星星就是织女星(天琴座α),天鹰座三颗主星中间最亮的一颗就是牛郎星(天鹰座α)。牛郎、织女的故事就不用多说了吧。织女星的西邻是武仙座,武仙座内有个肉眼可见的球状星团M13。
夏夜星座王是南方的天蝎座,天蝎座也是黄道十二宫之一,15颗明亮的星星组成了一个巨大的蝎子形状,这个蝎子的身体部位是三颗排成一排、稍有弧线的星星,中国古代称这三颗星星为商。中间最明亮的红色星星叫心宿二(天蝎座α),也是四大王星之一。由牛郎星沿银河南下,可找到人马座(黄道十二宫之一),人马座中的6颗星组成勺子状的“南斗六星”,与西北天空大熊座的北斗七星遥遥相对。人马座部分的银河最为宽阔和明亮,因为这是银河系中心的方向。
秋季星空
“飞马当空,银河斜挂”,这是秋季星空的象征。北斗的斗柄指西,但已经接近北方地平线了,要找到它可不容易。 巡视秋季星空,可从头顶方向的“秋季四边形”(又称为“飞马座广场”)开始。这个四边形十分近似一个正方形,而且当它在头顶方向时,其四条边恰好各代表一个方向。秋季四边形由飞马座的3颗亮星和仙女座的1颗亮星构成,十分醒目。
将四边形的东侧边线向北方天空延伸,经由仙后座,可找到北极星,沿此基线向南延伸,可找到鲸鱼座的一颗亮星(鲸鱼座β,土司空)。这条长长的南北线在赤经0h附近,记住它,估算星星的位置就很方便。
将四边形的西侧边线向南方天空延伸,在南方低空可找到秋季星空的著名亮星北落师门(南鱼座α)。这颗红色的星星也是四大王星之一,它属于南鱼座。
和飞马座大四方形相连的是仙女座,它是一条长线状,在仙女座的北面有一个肉眼能见的河外星系,这就是前面提到的仙女座星系(M31)。
冬季星空
全天最著名的猎户座是冬夜星空的中心,有三颗连成一排的星星构成猎户的腰带,古代中国称之为参。在参星下方不远处,有一个肉眼可见的气体星云,这就是著名的猎户座大星云(M42)。在腰带下面还有三颗不是很明亮的星星,短短的一排,这是猎户的佩剑。腰带上下各有两颗两星,上边是头和手,下边是双腿,这样整个猎户的轮廓已呼之却出了!
天蝎和猎户分别是是夏天和冬天的星座王,它们正好分布在天空的两端,是不可能同时出现在天空上的,中国古语说的“参商不相见”就是从此而来。紧挨着猎户座的就是金牛座,金牛座是黄道十二宫之一,一组V字型5颗星星是牛脸,其中一颗亮红色的就是毕宿五(金牛座α),是四大王星中的最后一颗。猎户座和金牛座连线,再往金牛座方向延伸,能看到上下两颗星星,这是黄道十二宫中的白羊座。在金牛、白羊附近应该可以看到一团星星,这是昴宿星团(M45),也叫七姊妹星,大多数人只会看到6颗,只有视力极佳的人在天气极好的夜晚才能看到第7颗。
猎户座的东面还有一颗亮星,它是小犬座的南河三(小犬座α)。这颗星星加上猎户座东南面著名的天狼星,猎户座头部的参宿四(猎户座α),三颗0等星的连线正好构成等边三角形,这就是冬天的南天大三角。在中部星空,金牛座的东北,是五边形的御夫座,御夫座主星五车二(御夫座α)也是一颗很亮的星。在御夫座对应的夏日星空位置,也有这么一个五边形,那就是牧夫座—很巧吧!
为星星定位
前面介绍的识别星座的方法,完全依靠感性认识,只能在给MM讲故事的时候施展一下。既然我们要搞的是天文观测,还是应该专业一点,来点方位天文学的基础知识,帮助大家对星星进行精确定位。当然如果你还没有天文望远镜的话,完全可以跳过这一部分。
天球和天球坐标系
上过小学的人都知道,地球并非宇宙的中心,不过哥白尼之前的大多数古人并不知道,所以许多古代天文学家都相信天上的星星是围绕着地球旋转,就在以地球为球心的多个同心球面上。尽管这是不正确的,但这种宇宙模型却有助于人们理解天体的运行。现代天文学中的天球具有无限大的半径,天空中所有的物体都被想像成是在天球的内壁上。根据观测位置的不同,就具有不同的天球中心。如果从地心观测,则叫做地心天球。把地轴无限延长,就是假想的天轴,地球北极指的一点是北天极,地球南极指的一点就是南天极。通过地球中心和天轴垂直的平面叫做天赤道面,天赤道面和天球的会合处就是天赤道。天球坐标系是天文学当中描述天空中物体位置的坐标系,根据基本面(沿着大圆将天空分成两个相等的半球的平面)的不同,可分为地平坐标系、赤道坐标系、黄道坐标系、银河坐标系以及超星系坐标系。对于普通天文爱好者来说,一般只用得到最前面两种。
地平坐标系
在地平坐标系中,球心就是观测者所处的位置,以地平面作为基本平面,E、W、S、N代表东西南北四个方向,主点为北点或南点。假设我们要描述天球上X点某一天体的地平坐标,那么从北点起沿地平圈顺时针到G点,这一弧长A就是X点的地平经度或者说方位角,从0°到360°计量(方位角也有从南点起向东向西从0°到180°计量的)。而从地平圈起的大圆弧长a称为X点的地平纬度或高度,从0°到±90°计量,向天顶为正,向天底为负。还不明白?虽然任何天体的地平坐标都是在时刻变化的,但东南西北四点的方位角永远分别是90°、180°、270°、360°(或0°),高度角当然是0°,天顶的高度角固定为90°,天底的高度角则固定为-90°。牢牢记住这几个特殊方位的坐标,以后再根据地平坐标估计天体的位置,就能做到八九不离十了。
赤道坐标系
我们这里说的赤道坐标系指的是最常用的第二赤道坐标系,它以天赤道面作为基本平面,主点取为春分点γ。春分点与地球绕太阳的公转有关,当上半年太阳直射赤道的那个时刻,它在天球上的位置就是春分点。这次我们同样是要描述天球上X点某一天体的坐标,只不过坐标换成了赤经和赤纬。从春分点γ起沿天赤道逆时针到H点的弧长α称为赤经,赤经从0°到360°或从0h到24h计量。从H点至X点的大圆弧长δ称为赤纬,赤纬从0°到±90°计量,天赤道以北为正,以南为负。天体的赤经和赤纬不因地球自转或不同的观测地点而改变,是不是可靠多了?
坐标怎么用?
如果你查到了木星在某个时刻的方位角和高度角,或者某个恒星的赤经和赤纬,就能通过你的地平式或者赤道式天文望远镜在天空中轻易地找到它们。怎么样,简单吧?别告诉《Geek》你不知道在哪儿查这些资料!
P.S.
有没有发现春分点的标志与白羊座的标志γ是一模一样的?这是因为在两千多年前,春分点位于白羊座中。后来发现,由于岁差的原因,即因地球自转轴的空间指向和黄道平面的长期变化而引起春分点移动,春分点大约每年西退50角秒,到现在春分点已经移动到双鱼座λ星附近。虽然事实如此,在习惯上人们仍用白羊座的符号γ表示春分点坐标。
偷窥星空的凶器
《Geek》相信各位肯定无法满足于用肉眼或者在地摊上买的伪红膜双筒望远镜来打望星星,那么为什么不试试真正的天文望远镜?我们知道,shopping都需要理由,至少要找一个能说服自己的理由,我们在购买一部价格不算太便宜的天文望远镜之前,同样也需要理由:我确实需要天文望远镜吗?我需要什么样的天文望远镜?我购买天文望远镜干什么?……什么?你已经冲动地买下了?嗯嗯,现在跟着《Geek》来补习一下关于天文望远镜的知识还不算太晚。
什么是天文望远镜?
天文望远镜就是看星星的光学仪器,它可以使远处的东西看起来很近。天文望远镜主要部件有物镜、目镜、镜筒。物镜就是朝着你要看的目标的那个大镜片,它的作用是将远处物体的光线聚集起来并在焦点上成一个像。目镜就是朝向你眼睛的镜片,它的作用是将物镜焦点上的像放大并在你的视网膜上成像。镜筒就是连接物镜和目镜的零件,它使 二者保持合适的距离,并隔绝外面的灰尘、水气和杂光。
我确实需要天文望远镜吗?
购买天文望远镜是需要money的,如果没必要,就不要购买它。如果你已经对天空中的目标有所了解,能准确地找到月球、大行星以及常见星座,同时对眼睛直接观测感觉很单调,希望得到更多的信息,你就需要购买天文望远镜了。当然,如果你还没达到上面说的熟练程度,但是不买的话,你会着急上火睡不着觉,也可以提前买一部来消消火。
我需要什么样的的天文望远镜?
总体来说,望远镜主要部件是物镜、目镜和镜筒。但是如果将望远镜分类,还是看物镜的。从物镜来看,望远镜分为折射式、反射式、折射-反射式。那么,一个初学者需要什么样的天文望远镜呢?还是看看下面对这三类望远镜的介绍吧。
折射式
使用凸透镜收集远处目标的光线,光线在透镜里改变方向,然后聚集在焦点上成像。左面是折射镜的简单光路模拟图。折射镜的镜筒密封的,镜片固定比较稳妥,镜片不容易移位,所以光学性能不容易变差。在中小口径的情况下,镜片都是球面的,容易制造,价格较便宜。但它的缺点也是很明显的。因为不同颜色(波长)的光线在玻璃中的曲折程度不一致,折射镜成像的时候,远处物体的边缘容易有彩边(色差),影响我们对目标的观测。虽然使用不同的玻璃组合起来,可以减少这种彩边,但是要想降低到人眼难以觉察的地步,就需要使用一些特殊玻璃,如超低色散玻璃(ED),这样的玻璃价格十分昂贵,造成了ED折射镜的价格飞速上升。另外,大尺寸玻璃的制造比较难保证质量,所以大口径的折射镜相当昂贵,它的重量也很惊人。
反射式
反射式望远镜不使用透镜收集光线,它使用一个凹面反射镜,将远处的光线收集起来。为了便于观测,一般还使用一个小的副反射镜,使光线转向后汇集在镜筒的外部。右图是一个反射式望远镜的简单光路模拟。
反射镜因为镜筒一般是开放的,同时反射镜片容易移位,所以光学性能容易变差。而且小镜片需要一个支架固定,这套副镜系统会对光路造成一定的遮挡,影响成像锐度。另外,主反射镜如果使用球面镜,也会降低整个光学系统的成像质量,所以较好的反射镜将主反射镜做成抛物面,以消除成像的部分几何失真。不过,反射镜的优点也很明显。由于系统中没有折射镜片,反射镜完全没有色差问题,同时对一些不可见光也没有吸收,比较适合一些非可见光领域的研究。更重要的是,制造大口径的反射镜片成本比折射镜小多了,而且重量也小。所以目前世界上的大口径天文望远镜排名里,基本都是反射镜的天下。常用的反射镜有牛顿式、卡塞格林式等。
折射-
反射式
因为折射和反射各有长处,各有短处,综合了两者的优点,就有了折反式望远镜(简称折反镜)。折反式望远镜就是在主反射镜前面加一个薄的改正透镜。折反式望远镜细分还有马克苏托夫-卡塞格林式(简称马卡)、施密特-卡塞格林式(简称施卡)等。
改正镜修正了主反射镜的一些失真,同时因为改正镜比较薄,引入的色差比较小,整个系统的成像质量比反射镜好。由于光线折射/反射了3次,望远镜可以做得比较短小。另外,镜筒密封较好,光学系统比较好保养。当然折反式望远镜也有明显的缺点。由于改正镜的制造问题,望远镜的口径很难做得很大。此外第二反射镜的存在也使得成像欠锐利。
了解了望远镜的样式,我们还是暂时不能确定购买哪种望远镜,因为我们要结合很多因素来考虑。
天文望远镜有哪些必须了解的参数?
在上面我们介绍种类的时候,提到过一个“口径”,这个就是属于望远镜的参数。除了口径,我们还需要了解望远镜的一些其他基本参数:焦距、焦比、极限星等分辨率、放大倍率等。
口径
我们说的口径一般指有效口径,常用“D”表示。有效口径就是通光直径,望远镜的口径越大,聚光能力就越强,我们就能看到更暗的天体。在综合了经济和携带能力的情况下,应该购买较大口径的天文望远镜。这里之所以提到有效口径,是因为某些厂家在镜片后面使用一些遮光措施,使镜片的通光能力不能全部发挥出来。
焦距
天文望远镜的焦距指的是物镜的焦距,常用“F”表示。因为焦距在实际使用中无法直接测量,所以我们只能从厂家提供的规格里查到。一个简单的近似方法就是检测镜片到焦点的距离。天文望远镜的规格都是以毫米作为计量单位,如80/900折射镜就是指物镜口径是80mm、焦距是900mm。
极限星等
指在观测的时候天文望远镜能看到的最暗恒星星等。了解这个参数是必要的,举个例子:一个80mm口径的望远镜的极限星等是12.2等,如果你用这个镜子去观测一个13星等的目标是徒劳的。
分辨率
望远镜能分辨出的最小角距,单位为角秒(度量角度的单位,1角秒=1/60角分=1/3600度)。望远镜的分辨率越好,能分开的角距越小。一般望远镜的分辨率可以用一个公式计算:140(角秒)/口径D(毫米)。这个公式是个经验公式,在观测条件比较理想的情况下,一个有经验的观测者一般都可以达到。
放大倍率
天文望远镜的放大倍率是物镜焦距与目镜焦距之比。在物镜一定的情况下,变换不同焦距的目镜可以得到不同的放大倍率。但是在观测环境、望远镜素质等条件的限制下,放大倍率不是越高越好。普通的天文望远镜的最大放大倍率是以毫米为单位的物镜口径数值的1~2倍。
我买天文望远镜来看什么?
现在我们进入到最核心的内容:买天文望远镜究竟看什么?这直接决定了你应该购买什么型号的天文望远镜。
工欲善其事,必先利其器。没有万能的望远镜,不同的观测目标需要不同的望远镜。需要天文望远镜才能进行观测的有以下目标:太阳、月球、行星、深空天体(含河外星系、星团、星云等)。需要先提醒各位的是:不要认为通过天文望远镜能看到天文照片上的效果,大部分的天文照片是长时间曝光或视频叠加得到的,肉眼观测的效果会差得很远。
太阳和月球
这两个天体是最容易看到的,但因为太阳的亮度实在太高,不当的观测很容易造成对眼睛的伤害。初学者对太阳的观测很少,月球倒是人人都会看上一眼。月球这个目标,就算是很普通的望远镜也能看到很多细节,而放大100倍左右的目视观测就相当震撼了。观测月球,一般使用长焦距折射镜和折反镜,在100倍左右时可以选择焦距较长的目镜,这样观测的舒适性较好。相比来说,折反式望远镜要略逊一点,主要原因是它的成像不够锐利。一般情况下没有必要上更高的放大倍率,因为高倍率下的观测效果很容易受观测环境等其他因素的影响;此外月球是十分明亮的,所以做一般的观测,也没必要上太大的口径。当然,如果你非要扛着笨重的大口径长焦折射镜在女友面前展示你那强壮的体魄,也可以例外。根据《Geek》 的经验,推荐大家选择以下型号观测月亮:60/900或80/900折射镜、100/1000马卡镜114/900反射镜等。
行星
天空中可观测的行星有好几个,如金星、火星、木星、土星,他们的亮度相差比较大。相对月球而言,行星目标小多了,亮度也暗多了,所以需要望远镜的放大倍率更大(放大倍率至少要100倍),口径也必须大点。综合考虑多方面因素,观测行星首选是马卡镜,其次是长焦距折射镜。通常型号有100/1000马卡、127/1500马卡、152/1800马卡、80/900折射镜和114/900反射镜等。
深空天体
深空天体向来是天文观测的好目标。因为它们数量庞大,极具挑战性,对观测者和器材的要求最高。一般初学者往往只观测其中几个大而且亮的目标,比如M42猎户座大星云和M31仙女座大星云等。这类目标一般比较暗,需要大口径的望远镜,同时因为面积比较大,又需要焦距比较短的大口径反射镜和大口径短焦距的折射镜。但大口径短焦距的折射镜价格较昂贵,所以还是建议大家选择大口径反射镜。考虑到光学性能,一般应选择失真较小的抛物面反射镜,通常型号有150/750反射镜和200/1000反射镜等。
如何选购天文望
远镜?
鉴于初学者最常见的观测目标是月球和大行星,在城市里又无法观测深空天体,所以《Geek》在这里将主要是针对月球和大行星观测的长焦距折射镜(重点推荐)、小口径马卡镜以及小口径反射镜给大家来个私家爆料。
精明购镜八大秘诀
a.最好选择大厂品牌。天文望远镜不是广告越多的品质越好,购买之前还是上网多收集下其他用户的评价吧。
b.购买时最好有实物可供试用,这样能更直观地了解你可能要买的望远镜。
c.试用的时候不要选择望远镜的最大倍数进行观测,大概是口径毫米数的1~2倍就可以了。
d.因为我们一般是在白天买望远镜(天文望远镜商家也不会在晚上做生意),无法对夜空目标观测,所以需要进行地面远景测试。进行地面观测测试的时候最好选择远处的杆状目标,或大面积的墙面。
e.观测杆状目标时,看看杆子是否清晰,杆子边缘蓝紫色是否明显,越不明显说明该望远镜的色差越小,光学质量也越好。
f.观测大面积墙面时,看看墙面上的格子是否清晰,墙面砖之间的间隙是否变形,变形越小越好。
g.按望远镜装箱单检查配件是否齐全。
h.望远镜各部件和配件,最好是金属的。因为马卡镜和反射镜色差很小或没有色差,购买这两种望远镜的时候e项基本不会出问题,重点要检测f项,除了畸变以外,还要看看边缘的图像是否发虚。掌握了以上几点,买天文望远镜基本上就不怕被JS忽悠了。不过别忙,接下来还有附件
选购提示!
四大附件购买提示
a.支架天文望远镜的支架分为地平式和赤道仪式,而支架还有手动和电动之分。地平式支架使用起来容易上手,但是在高倍率观测时,因为地球的自转,天体在视野里移动比较快,手动比较难跟踪。赤道仪式支架操作上手稍微难一点,但因为极轴的存在,手动跟踪天体起来简单多了。不过,在引入了计算机技术后,电动支架的精度越来越高,地平式支架的跟踪精度已经可以满足目视高倍的需求了。考虑到易用性、观测稳定性等因素,最适合天文小白的是带电动地平支架的天文望远镜,因为电动地平支架令最困难的寻星和追星变得十分简单,价格也适中,不会在后期器材升级后造成太大的浪费。
b.目镜目视嘛,当然需要目镜了。目镜的种类很多,从最简单的由1片镜片构成的目镜,到复杂的由包含十几片镜片的透镜组构成的目镜都有。初学者建议使用主镜附带的原配目镜,不过厂家原配的目镜大多是R目镜或H目镜(均由2片镜片构成),这两种目镜性能很一般,如果你不满意的话可以购买光学性能较好的K目镜(3片镜片构成)或PL目镜(4片镜片构成)。
c.天顶镜在使用望远镜观测目标时,目标越靠近头顶方向(天顶),我们观测起来越累。这时候,就需要天顶镜出马了。天顶镜是一个转向镜,把光线转成和原来的方向成90度或45度角,这样在观测天顶方向的目标时就不必蹲在地上了。通常商家都会配送一个塑料天顶镜,但塑料天顶镜的性能较差,从强度和精度上考虑,还是购买金属的合适。考虑到部分爱好者还使用望远镜观察地面目标,购买一个45度的正像天顶镜是个不错的主意。
d.巴罗镜巴罗镜在光学上讲是一个凹透镜,使用后,将原来物镜的焦距延长,所以可以使原来的目镜获得更大的放大倍率。如果你购买的是短焦距的望远镜,那么可以考虑加一个2倍或3倍巴罗镜。
小白级天文望远镜操作指南
在前面《Geek》建议刚刚接触天文的小白购买带电动地平支架的天文望远镜,实际上电动地平支架通常有两种,一种是内置数据库的,根据开始的初始化设置,可以在数据库内调出任意天体的位置数据然后自动指向天体,这类支架一般比较昂贵;另外一种是不带数据库的,经过简单初始化,手动指向天空方位,然后按天体的周日运动进行跟踪,这类支架的价格就便宜多了,更适合初学者。我们就以主镜为80/1000马卡镜的SkyWatcher MAK80为例,来教大家怎么操作电动地平支架式天文望远镜。
Step 1
按说明书将望远镜架起来,把支架调整至水平状态。利用指北针将望远镜大致对北。此步骤并非必需的,这样做只是为了减少电机驱动时间以及节省电力。
Step 2
将8节AA电池装进电池包。
Step 3
分别将控制手柄和电池包上的引线插入支架上对应的接口中。
Step 4
通过手柄上的左右键控制望远镜水平指向正北,精度越高,对后续的跟踪越有利。
Step 5
通过手柄上的上下键控制望远镜的俯仰角。将望远镜的仰角调整到当地纬度,可以通过观察支架上的刻度判断是否到位。
Step 6
同时按手柄上的SLOW和FAST键,完成初始化。
Step 7
通过手柄上的上下左右键控制望远镜的指向,对准感兴趣的目标,天体的方位角与高度角可以通过星历或Stellarium等星图软件等查询。
Step 8
同时按手柄上的GUIDE和SLOW键,跟踪开始,装上目镜就可以观测了。如果视野里的目标不清楚,可以通过调焦旋钮进行对焦。
虽然看上去步骤很多,但实际操作起来是很快的,而且初始化非常简单,几乎是一学就会。要知道对初学者来说,观测的时候是否舒适和是否便捷是很重要的。如果好不容易对准了的目标一下又找不到了,那才叫郁闷。
P.S.
针对这部自动追星的80/1000马卡镜,建议选择PL 20mm和PL10mm两只目镜,组合倍数分别是50X和100X,基本可以满足日常的 月球和大行星观测需求。实际观测结果:50X下,视野里的月球基本看不出来移动;100X下,有可以觉察的移动,通过手柄上的方向键微动,很容易补正过来。
Auto Tracking系列的支架基本一样,根据所配主镜不同而价格不一,最便宜的是配80/1000马卡镜,官方报价1850元。怎么样,性价比不错吧?还是嫌贵?那好,继续往后翻,让《Geek》来教你DIY一部低成本的天文望远镜!
偷窥无罪!天文望远镜自己造
如果你被前面的文章激发了对天文的兴趣、想买一部天文望远镜玩玩,天狼、博冠等国产品牌天文望远镜动辄一两千元的价格肯定会令你感到一阵肉痛;一部杂牌天文望远镜虽然只卖三四百块,但做工和光学质量又委实让人不敢放心。那么我等天文小白能不能自制一部价廉物美的天文望远镜呢?答案当然是肯定的,这既锻炼了自己的动手能力,又省下了大笔的银子,最重要的是真正确立了自己天文爱好者的身份,可谓一举三得是也。
设计与材料篇
首先我们要确定自制望远镜的类型:是折射、反射还是折反?然后根据类型选择口径的大小和焦距的长短。综合各方面因素来看,《Geek》选择了制作过程最简单以及最适合入门者的80/900折射镜。
一部天文望远镜最主要的部分就是主镜,其中主要包括物镜以及镜筒。对于新手来说,要磨制出合格的镜片是不是现实的,所以大家还是老老实实买成品镜片比较稳当。在这里我们是邮购的上海哈勃光电公司生产的80/900蓝膜镜片,当然别忘了把对应的物镜座一并买来。接下来是镜筒,在制作镜筒之前我们要先设计好光路及模型图。
右上图中的镜筒采用了三段式设计,理论上镜筒长度=物镜焦距。由于物镜直径较大,为了便于安装到镜筒上,所以第一段用的是300mm长的D89(管径89mm)不锈钢管,第二段才用的是600mm长的D75 PVC给水管,前两段加起来的长度就是900mm,第三段是D50调焦座。在普通建材市场就可以买到不锈钢管和PVC管,价格便宜量又足。我们需要购买30厘米长的 D89不锈钢管、1米长的D75 PVC管(理论上只需60厘米长就够了,但需要留出两端的接头部分,而且物镜的实际焦距也未必刚好就是900mm,所以先买长点,反正多余的部分可以用钢锯锯掉)、D75的PVC直接1个、D75管卡2个和D75转63的PVC直通1个。当然大家也可以充分利用身边可以找到的圆管型材料,如用D90的PVC管代替前端的不锈钢管。如果大家买的是哈勃80/900镜片和配套镜座,甚至可以完全不必担心镜筒前端的物镜安装问题,只要把它们直接套在D90的PVC管或D89的不锈钢管上就行了。
为了省掉买调焦座和天顶镜的钱,可以收一部二手小口径天文望远镜,将它的部件拆下来供我们的自制望远镜使用,这样连目镜都可以不用单独买了。有了镜筒,还得有脚架才行。因为这个镜筒的重量比较轻,所以为它配一个便宜的摄影脚架即可,如伟峰3730型三脚架。
我们还得准备一些制作中所需的辅材,如亚光自喷漆(1瓶就好)、木块、螺丝、双面胶、硬纸壳、胶布、502胶水,以及相关的工具,如钢锯、剪刀、电钻、工具刀等。好了,马上开工!Go!Go!Go!
Step 1把30cm长的不锈钢管处理一下,该磨的磨,该敲的敲,再用自动喷漆将其外壁喷为黑色(或者你喜欢的其他颜色)。不锈钢管的管径是89mm,而PVC管的管径是75mm,为了能把不锈钢管牢固地套在PVC管上,我们首先要用到一个D75的PVC直接来加大PVC管的外径。加装直接以后的PVC管径在83mm左右,这样再用双面胶粘上硬纸壳(如成条的香烟包装壳),把PVC管的一端裹至能与不锈钢管相接就可以了。
Step 2用D75转63的PVC直通(一头是75mm,另一头是63mm)连接直径为50mm的调焦座。同样是采用双面胶+硬纸壳的方法来增大调焦座外径,直到它能够牢固地插入PVC直通较小的一端为止。安装稳妥之后再对直通和调焦座表面进行喷漆处理。Step 3制作镜筒与三脚架的连接部分。如前面提到的,我们选用的是价格为75元的伟峰3730型三脚架,不过真正的Geek都是用木料自制三脚架。用螺丝在PVC管上靠近不锈钢管的一头固定一对管卡来作为镜筒抱箍,注意两个管卡之间的距离不宜过大。在一块小木板上用木块制作一个与三脚架云台相接的鸠尾板(活动式支架),用电钻在这块木板的两端打两个螺丝孔,两个孔的距离与PVC管卡之间的距离相同。同样用自喷漆把整个木制鸠尾板喷为黑色,然后用两颗螺丝将其通过管卡固定在镜筒下方。
Step 4将装有物镜镜片的镜座接上镜筒的不锈钢管一端,镜筒的另一端接调焦座。在连接调焦座的时候,要安装上目镜以测试镜筒的长度是否合适,如果无法清晰对焦,就需要将镜筒的PVC端锯去一点。第一次开锯之后,剩下的PVC管的长度(不包括与不锈钢管的接头)应该比600毫米这个理论值多几十毫米,之后我们得通过反复加装调焦座和目镜进行对焦测试,逐渐一点一点地截短PVC管,直至能清晰对焦为止。最后架上三脚架,我们的天文望远镜就算基本制造完成了。其后的美化、装饰以及精细化(如个性涂装、加寻星镜等)工作,就留给各位Geek自己研究吧。
看看效果怎样?
下图是通过这部天文望远镜拍摄到的木星和地面远景,效果还算不错。仅仅花435元就能换来一具80/900折射镜,很有诱惑力吧?
拍摄星空的秘诀
不要以为只有NASA才能搞天文摄影,在这个数码和PS(就是周老虎玩的那个东东)的时代,一些资深天文摄影爱好者所拍摄的天文照片完全可媲美十多年前专业机构发布的天文图片。不要光顾着羡慕别人,只要你拥有一部数码相机,再稍微投点资,弄一部专业点的天文望远镜,再加上必不可少的《Geek》的指点,同样可以拍出精美的星空图片!
天文摄影范畴很广,从拍摄器材的架设情况来看,可以分为固定摄影和跟踪摄影;从拍摄内容来看,可以分为明亮的太阳/月亮摄影,视面极小而需高倍放大的行星摄影,暗淡而需长时间曝光的深空天体摄影等。下面,且听《Geek》为你一一道来。
固定摄影
固定摄影的门槛低得令人发指:只需要一台数码相机和一个摄影三脚架,你就能步入天文摄影的大门。虽然胶片摄影在天文领域有着不可替代的优势,但对于大多数业余天文爱好者而言,即时取景,即拍即看的数码相机显然更顺手。你的数码相机必须支持低速快门,当然最好是高级一点,手动功能多一点,抑制长时间曝光和高ISO下所产生的噪点的能力强一点……在天文摄影里,长达数秒到几十分钟的曝光和更高的ISO设定是明显区别于常规摄影的一个地方,在快门的长时间开启中,必须保证整个拍摄装备的稳定,所以一台稳固的三脚架是必不可少。此外,一般相机在手动档30秒内都有自拍功能,而超出30秒就是B门,必须手动按住快门,此时要使用快门线, 以免触及相机。
当一弯纤细娥眉月斜挂低空,周边亮星寂寥,天空深黛,正是绝佳的天文艺术照创作之时。将美丽星空与优美地景结合,它可以更大发挥你的艺术创作潜能。固定摄影也是拍摄流星雨的常用方法,还有铱星闪光、人造卫星或国际空间站过境、明亮的星座、银河与地景等等各种拍摄题材。
上述固定摄影一般曝光时间不长,在几秒到几十秒之间,另有一种曝光几分钟至数小时的摄影,拍下来的星星成了一段段弧形线状,效果非常奇特,也是拍摄流星雨时常用到的方法。
关于相机的选择,容《Geek》再啰嗦两句:数码单反在抑制噪点能力方面一般要比消费型DC更好一点,而且单反均有RAW照片存储格式,相当于包含有更原始更丰富的数据存储,便于在后期图像处理软件中提取更多的信号,是天文摄影的首选。更专业一点的是冷冻型CCD,但需要与电脑配合同时使用。
跟踪摄影
跟踪摄影是相对固定摄影而言,它主要是利用了赤道仪的跟踪功能使拍摄的星星不再是固定摄影时的非完美圆点。所谓赤道仪,就是为了克服地球自转,而精确追踪天体作长时间曝光的仪器,是天文摄影里面最特殊的一个器材。赤道仪跟踪精确的情况下,星点都是圆形的,随着曝光时间的增加或ISO的增加,能拍摄到更暗弱的星星。换言之,我们的数码相机有了更强的“千里眼”。
1.星野摄影
星野摄影是指拍摄物以星座银河为主,大视角广泛围的天文摄影。跟踪摄影中最简单的方法就是以赤道仪代替固定摄影中的三脚架,将相机直接安装在赤道仪上进行星野摄影。由于使用了跟踪,一般情况下地景都会变得模糊,而天体则是清晰的。利用不同的镜头,可以拍摄各类天体。如用短焦镜头,可以拍摄大范围的银河,星座等,若与地景配合得当,更具有美学上的亲和感;用中长焦镜头,可以拍摄一些视面(指可视面积)较大的弥漫星云或是星空璀璨区域,在长时间曝光下,一些暗的天体会显露出令人惊讶的面目,让我们诧异于星空竟是如此瑰丽。
2.月面/太阳/行星摄影
大多数的天文摄影,是望远镜与赤道仪合作的结晶,这里,我们先从太阳系家族主要成员—行星的摄影说起。
2-1 器材选择
一般来说,行星都具有很小的视面,与星野摄影完全不同,即使在上百倍的望远镜中看来,行星都显得如绿豆般大小,这就需要望远镜有较大的口径和更长的焦距来获得行星的细节。一般行星摄影望远镜都要求10cm以上的口径的望远镜,像15cm或20cm以上口径的望远镜才能有足够的分辨率。相机光圈值必须在F8以上,这样才能保证成像被CCD记录。8英寸口径以上的折反镜为目前的业余行星摄影中用得较多的一种,它的焦距一般为口径的10倍左右。折反射镜的优点是光路大幅降低了整体镜筒的长度,便于搬动和使用。缺点是成像不如折射镜(绝大部分的相机镜头都属于折射镜头)锐利、明快。
牛顿式反射镜也能产生行星摄影佳作,尤其是视野中的天体在反射镜的主光轴附近时。而小视面的行星摄影正好利用了这一点,摒弃了成像面周边的各种几何失真。一般来说,适合行星摄影的牛顿反射镜都具有副镜对光路的遮挡较少,大光圈值(F6或F8以上)等特点。牛顿反射镜的缺点是即使口径容易做大,但整体重量的骤增会令一般的赤道仪无法承载。现在最终极的业余行星摄影方法是使用高端的大口径道布森式牛顿反射镜(采用一种载重量较大的地平式支架的牛顿式反射镜),口径在12英寸以上,利用电脑同时驱动地平支架上的方位和高度电机进行跟踪。
除了反射镜之外,折射镜因具有光轴准确、稳定,受大气湍流影响较小(镜筒密封),成像锐利等特点,在观测一些表面反差不高的行星(如木星、土星等)时具有得天独厚的优势。虽然拥有诸多优点,但在行星摄影领域,制约折射镜大显身手的因素还是口径问题,一般的折射镜口径都在60mm~150mm之间,大于150mm的高档折射镜价格极其昂贵。此外,长度问题也令大口径折射镜必须在固定地点才能展开。
行星摄影一般以高档摄像头(如飞利浦840K、SPC900NC)或专用天文摄影相机配合电脑拍摄连续图片(如AVI格式的视频),再在专用软件中进行一系列的筛选、对齐、叠加、锐化等步骤,最后形成行星照片。如前所述,由于行星视面小,因此所拍摄的有效图片像素都是很小的。
2-2 基本摄影方法
行星摄影的拍摄对象一般为木星、土星、火星、金星等。水星因不容易观测,很难进行高精度的拍摄,而其他较远的星星,如天王星、海王星则因亮度暗弱,视面极小,拍摄难度极高。
我们的太阳也是一个常见拍摄目标,但由于太阳表面亮度极高,需采用减光措施方能进行观测与拍摄。目前用得较多的是用巴德膜薄膜纸,将它放置在物镜前面,过滤红外线辐射和大幅减低亮度。千万不要拿没有做减光措施的望远镜直接观看太阳,除非你想弄瞎你的眼睛(《Geek》特别提醒,观察太阳有危险,须做好安全措施)。日面上的黑子是最有趣的目标,在天文望远镜的高精度解析力下,观测者可看到黑子的复杂结构。此外,还有种Ha滤镜,专门用来拍摄日面,不过价格昂贵。
这里专门讲讲月球,因为它是我们的近邻,视面积大,表面亮度高,细节丰富且多变,是极佳的摄影目标,是行星摄影练习的最佳“模特”。月球上一些较大的环形山与行星视圆面大小相近,摄影时可以作为一种参考,以对行星成像大小有一个大致的印象。一般摄像头适合用来拍摄高倍率的局部摄影,而数码单反适合拍摄大幅面的广角月面。如果掌握了行星摄影,那么恭喜你,月球摄影也可以轻松拿下了。
3.深空摄影
天文摄影里最有难度的基本上就可以说是深空摄影了。从观测地点上来说,深空摄影比行星/月球摄影严格,行星和月球因为亮度高,即使在城市里也可以获得很优秀的作品(事实上世界上很多优秀的行星摄影高手都居住在城市里)。而要获得好的深空摄影效果必须远离城市,去没有光污染的高山或郊外,找寻最黑暗的环境。因为大多数深空天体是极其暗弱的。
深空摄影所用的望远镜一般以折射镜居多。赤道仪的精度也十分讲究,其质量甚至要优先于望远镜质量。一般为了保证跟踪的精确性,需要添加一支导星镜来负责跟踪修正赤道仪的运行。以前多是用高倍目镜直接在导星镜后监视观看,一有偏差,马上调整,以保证主镜拍摄的星点是跟踪精确的。但这个动作在长久的高强度紧张工作下,极易产生体力疲劳。现在科技发达了,不用这么费事了,多以CCD摄像头代替人眼,将导星镜的被导星摄像画面传至电脑,由专门导星软件负责跟踪及修正,再通过线缆直接控制赤道仪,从而完成了自动导星任务。这样拍摄者就能够从中解脱出来,安心于拍摄工作。
深空摄影的后期处理工作繁多,如矫正望远镜像面的平整(平场),驱除噪点,多张图片的讯号提取,图片的叠加处理,反差、颜色的调整等。可以说深空摄影一 半的工作是拍摄,一半的工作是后期处理,拍摄者除了需要掌握基本的拍摄技巧,更需要对图片处理的美学功底。
对了,最后再次提醒大家:如果你想通过望远镜就能看到那些在图片上美轮美奂的深空天体,那肯定是会大失所望的,最多也只能看到一片灰蒙蒙的亮斑。抽象艺术般的天体都是经过长时间的曝光积累和强大的后期处理所得到的,不要被它们“欺骗”了哦。
解仁江:
让每个人体验星星的浪漫
Geek对话(G=《Geek》,解=解仁江)
G:老解你好!先给我们讲讲你创办牧夫天文论坛的故事吧。
解:早期全国各地的天文爱好者之间只能通过信件进行交流,1997年我第一次接触网络之后就有种预感,这个叫互联网的东西一定会改变天文爱好者的交流方式。1999年3月,在大学毕业之前,我花了几千块钱从浙江一家网络公司租用服务器空间,独自一人建立了“中国天文爱好者器材书刊软件论坛”。初衷其实很简单,就是为了能够联合各地的天文爱好者,为大家在网络上建立一个实时交流平台。大学毕业后我做了一段时间的科普杂志编辑,但为了更好地维护牧夫论坛,最终我辞职回到了故乡大连,并成为了一名专职的天文爱好者。2001年3月,论坛正式更名为牧夫天文论坛。取这个名字是为了纪念古代那些以牧羊为生的迦勒底人,正是这些牧羊人把恒星们想像成各种动物,确立了最早的星座。
G:玩天文也可以作为职业?能赚钱了吗?
解:我先声明一下,赚钱并不是目的,而是维持论坛发展必须的手段—同时也是为了养家糊口。现在我们的牧夫天文商城主要销售国内大品牌和自有品牌(爱牧夫)的天文望远镜等天文器材。虽然才刚刚起步,但今年的状况还是不错的,我也很看好国内天文器材市场的前景。不过,我首先是一个天文爱好者,其次才是商人,所以牧夫在销售商品的同时还能够提供专业的咨询服务,这是其他商家没法比的。
G:牧夫论坛搞过线下活动吗?今后准备往什么方向发展呢?
解:从2003年起每年都会举办一次牧夫国际天文交流会,主要是天文知识讲座、天文学社进展通报以及天文台参观,国内外的很多天文爱好者都会赶来参加,可以说这是各地天文爱好者难得的聚会。今年正好赶上日全食,所以今年的牧夫国际天文交流会就和日全食之旅合并了。近期内我打算把牧夫发展为天文航天爱好者的交流平台,终极目的是帮助天文爱好者把兴趣和工作结合起来,让牧夫能够养活天文爱好者。
G:常听你说“休闲天文”,那到底是什么意思?
解:在地理已经泛化为时尚旅游的今天,天文同样需要人文化、通俗化、亲切化。休闲天文就是针对人们对天文研究的固有观念提出来的。“天文不仅仅是计算,天文就在每个人的身边,是与星星相伴的浪漫。”天文对于大多数人来说,就是一种休闲科技活动,不管是孩子还是成年人,都可以进行观测天文,而且投入很小。让更多的人都能体验与星星相伴的浪漫,这就是我的目标。
G:谈了这么多关于牧夫论坛和天文科普的事情,还不知道你是如何爱上天文的呢。还有你现在主要用什么器材?
解:我7岁刚上小学时就开始“夜观星象”了。9岁时用爸爸妈妈买的玩具望远镜观测到了哈雷彗星,当时受到的震撼是我把天文作为一生的精神寄托的开端。后来终于买了人生中的第一部天文望远镜,至今我还记得那是一部大观60mm折射镜,由此真正开始了自己的天文观测和天文摄影生涯。前几年还在《天空和望远镜》等杂志上发表过文章,不过近几年由于太忙,已经很少玩天文摄影了。现在我有时候用爱牧夫80ED(超低色散)和100ED折射镜做观测,尤其是80ED,不到5000元,性价比很高。
G:说得我都想玩天文了,老解给像我这样超初级的天文爱好者一些入门建议吧。
解:首先你要弄清楚自己用天文望远镜主要干什么,是天文观测还是天文摄影。玩天文摄影的话投资比较大,应该根据自己的经济情况选购一部80ED或者100ED才能保证拍摄效果,花费大概在5000元到万元左右。如果仅仅是用于观测,可以先买一部2000元以内的天文望远镜练练手。千万不可贪图便宜买那些七八百元的“玩具”,它们只会破坏你对天文的兴趣。
写在最后
“天文不仅仅是计算,天文就在每个人的身边,是与星星相伴的浪漫。”就像老解说的那样,其实天文距离我们并不遥远。只要有心,每一个人都可以接近天文、参与到天文活动中来,充分感受这一份独特的浪漫和高雅。说不定,下一颗新的彗星,就由你来发现和命名—嗯,就叫Geek彗星吧!
我们都是数星星的孩子
也许你打算观测星空,但是不知道从何下手?也许你想背几个天文数字,以便在朋友面前炫耀一番?也许你希望学习识别星座的方法,为了能在与MM浪漫之余展示一下自己内涵?……这一切,《Geek》都可以满足你!
夜空中到底有多少颗星星?
数星星是很多人在小时候的一大爱好,不过《Geek》相信从古至今绝大多数人在这个艰巨的任务前都半途而废了。当然肯定有少数几个好奇心极其旺盛的家伙不甘心,他们成为天文学家后,终于把全天到底能看到多少颗星星数清了。在揭露这个问题的答案之前,先允许《Geek》卖一个关子,介绍一下星星的分级制度—星等,这个概念跟我们能看到的星星的数量有密切的关系。根据传说中的古希腊人喜帕恰斯对恒星光度的划分,肉眼在夜空中勉强可以看到的最暗的恒星是6等星,稍微亮一点的是5等星,依次是4等星、3等星、2等星,而最亮的是1等星。后来有人又将每个星等(本文中提到的星等皆指目视星等,就是人眼测定的星星的亮度)细分为10等或100等,这样,星等就带有小数了,如牛郎星的星等就是0.77等。现代天文学把亮度大于1.5等的星归于“1等星”,将1.6~2.5等的作为“2等星”,将2.6~3.5等的作为“3等星”,将3.6~4.5等的作为“4等星”,以此类推,“6等星”的星等实际上是5.6~6.5等。现在回到开始的问题上:夜空中肉眼可见的星星共有多少颗?天文学家说了:1等星共有20颗,2等星共有46颗,3等星共有134颗,4等星共有458颗,5等星共有1476颗,6等星共有4840颗。总共算起来,天空中用肉眼可以看到的星共有6974颗。什么,你说你看到的绝对没这么多?当然了,任何时候都有一半左右的星星在地平线以下,除非你生活在赤道上或者环游全球,否则有的星星是一辈子也看不到的。夜空中最亮的恒星是大犬座的天狼星(Sirius),它的亮度是-1.46星等;而距离地球220万光年的仙女星系(M31),星等为3.50,是我们用肉眼所能看见的最遥远的天体。
虽然6974这个数字很精确,但真正的Geek对这个答案肯定很不满意:难道肉眼看不见的就当作不存在了吗?不过就算是把最强的哈勃太空望远镜请出来,我们连银河系里的恒星都不能完全看清楚。所以宇宙中的恒星数量是根据银河系的恒星数量推算出来的。根据目前推断,银河系大约有4000亿颗恒星,正负误差为50%,因此,银河系的恒星数为2000亿~6000亿颗。 宇宙中有1000亿~2000亿个像银河系这样的星系,如果银河系的恒星数量以最低的2000亿颗计算,由此推算出的宇宙中的恒星数量为2×1022~4×1022颗,即20万亿亿~40万亿亿颗。对于这个恐怖的天文数字,大家看看就好。
《Geek》教你认星座
看过《圣斗士星矢》的同学都知道,88名圣斗士对应天空中的88个星座,不过十有八九的人除了记得黄道十二宫和青铜五小强之外,对于其余几十个圣斗士的名字都没有留下什么印象。想学怎么认星座吗?想学就说一声,《Geek》包教包会!(这里以北半球中纬度可见为准,各位同学没人住在南半球吧?)
北天极区
所谓北天极就是地轴和天球于北方相交的一点,在北半球的人们看来,北天极附近的星星永远不会落下。(不明白什么叫地轴、天球?不要紧,《Geek》待会将为那些地理学得不好的同学统一补课,详解这些专业名词。)极地附近最显眼的就是北斗七星,它们属于大熊座。北斗七星“勺子头”的两颗星星连线向上延伸,能看到一颗星星,这就是有名的北极星(小熊座α)。北极星在中国古代被称为勾陈一,后面提到的角宿一、参宿七等都是中国古代星宿名,除此之外,很多著名的亮星还有自己单独的名字,如天狼、老人、大角等;而小熊座α、猎户座β等是现代国际通用的恒星名称,这些是根据星座的划分来命名的。由于北极星正好在地轴指向的附近,所以无论何时,它都永远在正北方,是夜间指路的好帮手。北极星属于小熊座,小熊座的形状和大熊座一样,也是勺子状,主星也有7颗,北极星在勺柄最末端。
北极星比较暗,不是很好找,一般需要找到北斗才能找到。可是北斗有时会在地平线以下,这时就需要仙后座出马了。仙后星座是一个W状(或M状)星座,永远都在地平线上,很好辨认,只要把W的两边延伸,相交点和中间的星连线并延长,就能找到北极星了。
春季星空
“斗柄东指,天下皆春”,在天顶北边北,沿着大熊座斗柄几颗星连成的曲线延长出去,可以找到大角星,它是牧夫座的最亮星,在东方半空中闪耀着橙色光辉的牧夫是五边形。 把北斗斗柄的曲线从大角星再延长一倍,可找到另一颗亮星角宿一,也就是黄道十二宫之一的室女座的天门星。再继续向西南巡去,可找到由四颗小星组成的不规则四边形,这就是乌鸦座。这条始于斗柄、止于乌鸦座的大弧线,就是著名的“春季大曲线”。向南看去,最显眼的狮子座正雄霸在天空中。它是春夜星空的中心,头部像一个反问号,尾部像三角形,头西尾东,很像一只狮子。它的最亮星是火红色的轩辕十四(狮子座α),是四大王星之一。
夏季星空
夏夜的银河横贯南北,最引人注目的是银河带的几个星座。银河中有一个特别明显的十字架形状的星座,这是天鹅座,也叫白鸟座。天鹅座的两边各有一个很有名气的星座,北边的是天琴座,南边的叫天鹰座。怎么,不觉得有名?天琴座最亮的星星就是织女星(天琴座α),天鹰座三颗主星中间最亮的一颗就是牛郎星(天鹰座α)。牛郎、织女的故事就不用多说了吧。织女星的西邻是武仙座,武仙座内有个肉眼可见的球状星团M13。
夏夜星座王是南方的天蝎座,天蝎座也是黄道十二宫之一,15颗明亮的星星组成了一个巨大的蝎子形状,这个蝎子的身体部位是三颗排成一排、稍有弧线的星星,中国古代称这三颗星星为商。中间最明亮的红色星星叫心宿二(天蝎座α),也是四大王星之一。由牛郎星沿银河南下,可找到人马座(黄道十二宫之一),人马座中的6颗星组成勺子状的“南斗六星”,与西北天空大熊座的北斗七星遥遥相对。人马座部分的银河最为宽阔和明亮,因为这是银河系中心的方向。
秋季星空
“飞马当空,银河斜挂”,这是秋季星空的象征。北斗的斗柄指西,但已经接近北方地平线了,要找到它可不容易。 巡视秋季星空,可从头顶方向的“秋季四边形”(又称为“飞马座广场”)开始。这个四边形十分近似一个正方形,而且当它在头顶方向时,其四条边恰好各代表一个方向。秋季四边形由飞马座的3颗亮星和仙女座的1颗亮星构成,十分醒目。
将四边形的东侧边线向北方天空延伸,经由仙后座,可找到北极星,沿此基线向南延伸,可找到鲸鱼座的一颗亮星(鲸鱼座β,土司空)。这条长长的南北线在赤经0h附近,记住它,估算星星的位置就很方便。
将四边形的西侧边线向南方天空延伸,在南方低空可找到秋季星空的著名亮星北落师门(南鱼座α)。这颗红色的星星也是四大王星之一,它属于南鱼座。
和飞马座大四方形相连的是仙女座,它是一条长线状,在仙女座的北面有一个肉眼能见的河外星系,这就是前面提到的仙女座星系(M31)。
冬季星空
全天最著名的猎户座是冬夜星空的中心,有三颗连成一排的星星构成猎户的腰带,古代中国称之为参。在参星下方不远处,有一个肉眼可见的气体星云,这就是著名的猎户座大星云(M42)。在腰带下面还有三颗不是很明亮的星星,短短的一排,这是猎户的佩剑。腰带上下各有两颗两星,上边是头和手,下边是双腿,这样整个猎户的轮廓已呼之却出了!
天蝎和猎户分别是是夏天和冬天的星座王,它们正好分布在天空的两端,是不可能同时出现在天空上的,中国古语说的“参商不相见”就是从此而来。紧挨着猎户座的就是金牛座,金牛座是黄道十二宫之一,一组V字型5颗星星是牛脸,其中一颗亮红色的就是毕宿五(金牛座α),是四大王星中的最后一颗。猎户座和金牛座连线,再往金牛座方向延伸,能看到上下两颗星星,这是黄道十二宫中的白羊座。在金牛、白羊附近应该可以看到一团星星,这是昴宿星团(M45),也叫七姊妹星,大多数人只会看到6颗,只有视力极佳的人在天气极好的夜晚才能看到第7颗。
猎户座的东面还有一颗亮星,它是小犬座的南河三(小犬座α)。这颗星星加上猎户座东南面著名的天狼星,猎户座头部的参宿四(猎户座α),三颗0等星的连线正好构成等边三角形,这就是冬天的南天大三角。在中部星空,金牛座的东北,是五边形的御夫座,御夫座主星五车二(御夫座α)也是一颗很亮的星。在御夫座对应的夏日星空位置,也有这么一个五边形,那就是牧夫座—很巧吧!
为星星定位
前面介绍的识别星座的方法,完全依靠感性认识,只能在给MM讲故事的时候施展一下。既然我们要搞的是天文观测,还是应该专业一点,来点方位天文学的基础知识,帮助大家对星星进行精确定位。当然如果你还没有天文望远镜的话,完全可以跳过这一部分。
天球和天球坐标系
上过小学的人都知道,地球并非宇宙的中心,不过哥白尼之前的大多数古人并不知道,所以许多古代天文学家都相信天上的星星是围绕着地球旋转,就在以地球为球心的多个同心球面上。尽管这是不正确的,但这种宇宙模型却有助于人们理解天体的运行。现代天文学中的天球具有无限大的半径,天空中所有的物体都被想像成是在天球的内壁上。根据观测位置的不同,就具有不同的天球中心。如果从地心观测,则叫做地心天球。把地轴无限延长,就是假想的天轴,地球北极指的一点是北天极,地球南极指的一点就是南天极。通过地球中心和天轴垂直的平面叫做天赤道面,天赤道面和天球的会合处就是天赤道。天球坐标系是天文学当中描述天空中物体位置的坐标系,根据基本面(沿着大圆将天空分成两个相等的半球的平面)的不同,可分为地平坐标系、赤道坐标系、黄道坐标系、银河坐标系以及超星系坐标系。对于普通天文爱好者来说,一般只用得到最前面两种。
地平坐标系
在地平坐标系中,球心就是观测者所处的位置,以地平面作为基本平面,E、W、S、N代表东西南北四个方向,主点为北点或南点。假设我们要描述天球上X点某一天体的地平坐标,那么从北点起沿地平圈顺时针到G点,这一弧长A就是X点的地平经度或者说方位角,从0°到360°计量(方位角也有从南点起向东向西从0°到180°计量的)。而从地平圈起的大圆弧长a称为X点的地平纬度或高度,从0°到±90°计量,向天顶为正,向天底为负。还不明白?虽然任何天体的地平坐标都是在时刻变化的,但东南西北四点的方位角永远分别是90°、180°、270°、360°(或0°),高度角当然是0°,天顶的高度角固定为90°,天底的高度角则固定为-90°。牢牢记住这几个特殊方位的坐标,以后再根据地平坐标估计天体的位置,就能做到八九不离十了。
赤道坐标系
我们这里说的赤道坐标系指的是最常用的第二赤道坐标系,它以天赤道面作为基本平面,主点取为春分点γ。春分点与地球绕太阳的公转有关,当上半年太阳直射赤道的那个时刻,它在天球上的位置就是春分点。这次我们同样是要描述天球上X点某一天体的坐标,只不过坐标换成了赤经和赤纬。从春分点γ起沿天赤道逆时针到H点的弧长α称为赤经,赤经从0°到360°或从0h到24h计量。从H点至X点的大圆弧长δ称为赤纬,赤纬从0°到±90°计量,天赤道以北为正,以南为负。天体的赤经和赤纬不因地球自转或不同的观测地点而改变,是不是可靠多了?
坐标怎么用?
如果你查到了木星在某个时刻的方位角和高度角,或者某个恒星的赤经和赤纬,就能通过你的地平式或者赤道式天文望远镜在天空中轻易地找到它们。怎么样,简单吧?别告诉《Geek》你不知道在哪儿查这些资料!
P.S.
有没有发现春分点的标志与白羊座的标志γ是一模一样的?这是因为在两千多年前,春分点位于白羊座中。后来发现,由于岁差的原因,即因地球自转轴的空间指向和黄道平面的长期变化而引起春分点移动,春分点大约每年西退50角秒,到现在春分点已经移动到双鱼座λ星附近。虽然事实如此,在习惯上人们仍用白羊座的符号γ表示春分点坐标。
偷窥星空的凶器
《Geek》相信各位肯定无法满足于用肉眼或者在地摊上买的伪红膜双筒望远镜来打望星星,那么为什么不试试真正的天文望远镜?我们知道,shopping都需要理由,至少要找一个能说服自己的理由,我们在购买一部价格不算太便宜的天文望远镜之前,同样也需要理由:我确实需要天文望远镜吗?我需要什么样的天文望远镜?我购买天文望远镜干什么?……什么?你已经冲动地买下了?嗯嗯,现在跟着《Geek》来补习一下关于天文望远镜的知识还不算太晚。
什么是天文望远镜?
天文望远镜就是看星星的光学仪器,它可以使远处的东西看起来很近。天文望远镜主要部件有物镜、目镜、镜筒。物镜就是朝着你要看的目标的那个大镜片,它的作用是将远处物体的光线聚集起来并在焦点上成一个像。目镜就是朝向你眼睛的镜片,它的作用是将物镜焦点上的像放大并在你的视网膜上成像。镜筒就是连接物镜和目镜的零件,它使 二者保持合适的距离,并隔绝外面的灰尘、水气和杂光。
我确实需要天文望远镜吗?
购买天文望远镜是需要money的,如果没必要,就不要购买它。如果你已经对天空中的目标有所了解,能准确地找到月球、大行星以及常见星座,同时对眼睛直接观测感觉很单调,希望得到更多的信息,你就需要购买天文望远镜了。当然,如果你还没达到上面说的熟练程度,但是不买的话,你会着急上火睡不着觉,也可以提前买一部来消消火。
我需要什么样的的天文望远镜?
总体来说,望远镜主要部件是物镜、目镜和镜筒。但是如果将望远镜分类,还是看物镜的。从物镜来看,望远镜分为折射式、反射式、折射-反射式。那么,一个初学者需要什么样的天文望远镜呢?还是看看下面对这三类望远镜的介绍吧。
折射式
使用凸透镜收集远处目标的光线,光线在透镜里改变方向,然后聚集在焦点上成像。左面是折射镜的简单光路模拟图。折射镜的镜筒密封的,镜片固定比较稳妥,镜片不容易移位,所以光学性能不容易变差。在中小口径的情况下,镜片都是球面的,容易制造,价格较便宜。但它的缺点也是很明显的。因为不同颜色(波长)的光线在玻璃中的曲折程度不一致,折射镜成像的时候,远处物体的边缘容易有彩边(色差),影响我们对目标的观测。虽然使用不同的玻璃组合起来,可以减少这种彩边,但是要想降低到人眼难以觉察的地步,就需要使用一些特殊玻璃,如超低色散玻璃(ED),这样的玻璃价格十分昂贵,造成了ED折射镜的价格飞速上升。另外,大尺寸玻璃的制造比较难保证质量,所以大口径的折射镜相当昂贵,它的重量也很惊人。
反射式
反射式望远镜不使用透镜收集光线,它使用一个凹面反射镜,将远处的光线收集起来。为了便于观测,一般还使用一个小的副反射镜,使光线转向后汇集在镜筒的外部。右图是一个反射式望远镜的简单光路模拟。
反射镜因为镜筒一般是开放的,同时反射镜片容易移位,所以光学性能容易变差。而且小镜片需要一个支架固定,这套副镜系统会对光路造成一定的遮挡,影响成像锐度。另外,主反射镜如果使用球面镜,也会降低整个光学系统的成像质量,所以较好的反射镜将主反射镜做成抛物面,以消除成像的部分几何失真。不过,反射镜的优点也很明显。由于系统中没有折射镜片,反射镜完全没有色差问题,同时对一些不可见光也没有吸收,比较适合一些非可见光领域的研究。更重要的是,制造大口径的反射镜片成本比折射镜小多了,而且重量也小。所以目前世界上的大口径天文望远镜排名里,基本都是反射镜的天下。常用的反射镜有牛顿式、卡塞格林式等。
折射-
反射式
因为折射和反射各有长处,各有短处,综合了两者的优点,就有了折反式望远镜(简称折反镜)。折反式望远镜就是在主反射镜前面加一个薄的改正透镜。折反式望远镜细分还有马克苏托夫-卡塞格林式(简称马卡)、施密特-卡塞格林式(简称施卡)等。
改正镜修正了主反射镜的一些失真,同时因为改正镜比较薄,引入的色差比较小,整个系统的成像质量比反射镜好。由于光线折射/反射了3次,望远镜可以做得比较短小。另外,镜筒密封较好,光学系统比较好保养。当然折反式望远镜也有明显的缺点。由于改正镜的制造问题,望远镜的口径很难做得很大。此外第二反射镜的存在也使得成像欠锐利。
了解了望远镜的样式,我们还是暂时不能确定购买哪种望远镜,因为我们要结合很多因素来考虑。
天文望远镜有哪些必须了解的参数?
在上面我们介绍种类的时候,提到过一个“口径”,这个就是属于望远镜的参数。除了口径,我们还需要了解望远镜的一些其他基本参数:焦距、焦比、极限星等分辨率、放大倍率等。
口径
我们说的口径一般指有效口径,常用“D”表示。有效口径就是通光直径,望远镜的口径越大,聚光能力就越强,我们就能看到更暗的天体。在综合了经济和携带能力的情况下,应该购买较大口径的天文望远镜。这里之所以提到有效口径,是因为某些厂家在镜片后面使用一些遮光措施,使镜片的通光能力不能全部发挥出来。
焦距
天文望远镜的焦距指的是物镜的焦距,常用“F”表示。因为焦距在实际使用中无法直接测量,所以我们只能从厂家提供的规格里查到。一个简单的近似方法就是检测镜片到焦点的距离。天文望远镜的规格都是以毫米作为计量单位,如80/900折射镜就是指物镜口径是80mm、焦距是900mm。
极限星等
指在观测的时候天文望远镜能看到的最暗恒星星等。了解这个参数是必要的,举个例子:一个80mm口径的望远镜的极限星等是12.2等,如果你用这个镜子去观测一个13星等的目标是徒劳的。
分辨率
望远镜能分辨出的最小角距,单位为角秒(度量角度的单位,1角秒=1/60角分=1/3600度)。望远镜的分辨率越好,能分开的角距越小。一般望远镜的分辨率可以用一个公式计算:140(角秒)/口径D(毫米)。这个公式是个经验公式,在观测条件比较理想的情况下,一个有经验的观测者一般都可以达到。
放大倍率
天文望远镜的放大倍率是物镜焦距与目镜焦距之比。在物镜一定的情况下,变换不同焦距的目镜可以得到不同的放大倍率。但是在观测环境、望远镜素质等条件的限制下,放大倍率不是越高越好。普通的天文望远镜的最大放大倍率是以毫米为单位的物镜口径数值的1~2倍。
我买天文望远镜来看什么?
现在我们进入到最核心的内容:买天文望远镜究竟看什么?这直接决定了你应该购买什么型号的天文望远镜。
工欲善其事,必先利其器。没有万能的望远镜,不同的观测目标需要不同的望远镜。需要天文望远镜才能进行观测的有以下目标:太阳、月球、行星、深空天体(含河外星系、星团、星云等)。需要先提醒各位的是:不要认为通过天文望远镜能看到天文照片上的效果,大部分的天文照片是长时间曝光或视频叠加得到的,肉眼观测的效果会差得很远。
太阳和月球
这两个天体是最容易看到的,但因为太阳的亮度实在太高,不当的观测很容易造成对眼睛的伤害。初学者对太阳的观测很少,月球倒是人人都会看上一眼。月球这个目标,就算是很普通的望远镜也能看到很多细节,而放大100倍左右的目视观测就相当震撼了。观测月球,一般使用长焦距折射镜和折反镜,在100倍左右时可以选择焦距较长的目镜,这样观测的舒适性较好。相比来说,折反式望远镜要略逊一点,主要原因是它的成像不够锐利。一般情况下没有必要上更高的放大倍率,因为高倍率下的观测效果很容易受观测环境等其他因素的影响;此外月球是十分明亮的,所以做一般的观测,也没必要上太大的口径。当然,如果你非要扛着笨重的大口径长焦折射镜在女友面前展示你那强壮的体魄,也可以例外。根据《Geek》 的经验,推荐大家选择以下型号观测月亮:60/900或80/900折射镜、100/1000马卡镜114/900反射镜等。
行星
天空中可观测的行星有好几个,如金星、火星、木星、土星,他们的亮度相差比较大。相对月球而言,行星目标小多了,亮度也暗多了,所以需要望远镜的放大倍率更大(放大倍率至少要100倍),口径也必须大点。综合考虑多方面因素,观测行星首选是马卡镜,其次是长焦距折射镜。通常型号有100/1000马卡、127/1500马卡、152/1800马卡、80/900折射镜和114/900反射镜等。
深空天体
深空天体向来是天文观测的好目标。因为它们数量庞大,极具挑战性,对观测者和器材的要求最高。一般初学者往往只观测其中几个大而且亮的目标,比如M42猎户座大星云和M31仙女座大星云等。这类目标一般比较暗,需要大口径的望远镜,同时因为面积比较大,又需要焦距比较短的大口径反射镜和大口径短焦距的折射镜。但大口径短焦距的折射镜价格较昂贵,所以还是建议大家选择大口径反射镜。考虑到光学性能,一般应选择失真较小的抛物面反射镜,通常型号有150/750反射镜和200/1000反射镜等。
如何选购天文望
远镜?
鉴于初学者最常见的观测目标是月球和大行星,在城市里又无法观测深空天体,所以《Geek》在这里将主要是针对月球和大行星观测的长焦距折射镜(重点推荐)、小口径马卡镜以及小口径反射镜给大家来个私家爆料。
精明购镜八大秘诀
a.最好选择大厂品牌。天文望远镜不是广告越多的品质越好,购买之前还是上网多收集下其他用户的评价吧。
b.购买时最好有实物可供试用,这样能更直观地了解你可能要买的望远镜。
c.试用的时候不要选择望远镜的最大倍数进行观测,大概是口径毫米数的1~2倍就可以了。
d.因为我们一般是在白天买望远镜(天文望远镜商家也不会在晚上做生意),无法对夜空目标观测,所以需要进行地面远景测试。进行地面观测测试的时候最好选择远处的杆状目标,或大面积的墙面。
e.观测杆状目标时,看看杆子是否清晰,杆子边缘蓝紫色是否明显,越不明显说明该望远镜的色差越小,光学质量也越好。
f.观测大面积墙面时,看看墙面上的格子是否清晰,墙面砖之间的间隙是否变形,变形越小越好。
g.按望远镜装箱单检查配件是否齐全。
h.望远镜各部件和配件,最好是金属的。因为马卡镜和反射镜色差很小或没有色差,购买这两种望远镜的时候e项基本不会出问题,重点要检测f项,除了畸变以外,还要看看边缘的图像是否发虚。掌握了以上几点,买天文望远镜基本上就不怕被JS忽悠了。不过别忙,接下来还有附件
选购提示!
四大附件购买提示
a.支架天文望远镜的支架分为地平式和赤道仪式,而支架还有手动和电动之分。地平式支架使用起来容易上手,但是在高倍率观测时,因为地球的自转,天体在视野里移动比较快,手动比较难跟踪。赤道仪式支架操作上手稍微难一点,但因为极轴的存在,手动跟踪天体起来简单多了。不过,在引入了计算机技术后,电动支架的精度越来越高,地平式支架的跟踪精度已经可以满足目视高倍的需求了。考虑到易用性、观测稳定性等因素,最适合天文小白的是带电动地平支架的天文望远镜,因为电动地平支架令最困难的寻星和追星变得十分简单,价格也适中,不会在后期器材升级后造成太大的浪费。
b.目镜目视嘛,当然需要目镜了。目镜的种类很多,从最简单的由1片镜片构成的目镜,到复杂的由包含十几片镜片的透镜组构成的目镜都有。初学者建议使用主镜附带的原配目镜,不过厂家原配的目镜大多是R目镜或H目镜(均由2片镜片构成),这两种目镜性能很一般,如果你不满意的话可以购买光学性能较好的K目镜(3片镜片构成)或PL目镜(4片镜片构成)。
c.天顶镜在使用望远镜观测目标时,目标越靠近头顶方向(天顶),我们观测起来越累。这时候,就需要天顶镜出马了。天顶镜是一个转向镜,把光线转成和原来的方向成90度或45度角,这样在观测天顶方向的目标时就不必蹲在地上了。通常商家都会配送一个塑料天顶镜,但塑料天顶镜的性能较差,从强度和精度上考虑,还是购买金属的合适。考虑到部分爱好者还使用望远镜观察地面目标,购买一个45度的正像天顶镜是个不错的主意。
d.巴罗镜巴罗镜在光学上讲是一个凹透镜,使用后,将原来物镜的焦距延长,所以可以使原来的目镜获得更大的放大倍率。如果你购买的是短焦距的望远镜,那么可以考虑加一个2倍或3倍巴罗镜。
小白级天文望远镜操作指南
在前面《Geek》建议刚刚接触天文的小白购买带电动地平支架的天文望远镜,实际上电动地平支架通常有两种,一种是内置数据库的,根据开始的初始化设置,可以在数据库内调出任意天体的位置数据然后自动指向天体,这类支架一般比较昂贵;另外一种是不带数据库的,经过简单初始化,手动指向天空方位,然后按天体的周日运动进行跟踪,这类支架的价格就便宜多了,更适合初学者。我们就以主镜为80/1000马卡镜的SkyWatcher MAK80为例,来教大家怎么操作电动地平支架式天文望远镜。
Step 1
按说明书将望远镜架起来,把支架调整至水平状态。利用指北针将望远镜大致对北。此步骤并非必需的,这样做只是为了减少电机驱动时间以及节省电力。
Step 2
将8节AA电池装进电池包。
Step 3
分别将控制手柄和电池包上的引线插入支架上对应的接口中。
Step 4
通过手柄上的左右键控制望远镜水平指向正北,精度越高,对后续的跟踪越有利。
Step 5
通过手柄上的上下键控制望远镜的俯仰角。将望远镜的仰角调整到当地纬度,可以通过观察支架上的刻度判断是否到位。
Step 6
同时按手柄上的SLOW和FAST键,完成初始化。
Step 7
通过手柄上的上下左右键控制望远镜的指向,对准感兴趣的目标,天体的方位角与高度角可以通过星历或Stellarium等星图软件等查询。
Step 8
同时按手柄上的GUIDE和SLOW键,跟踪开始,装上目镜就可以观测了。如果视野里的目标不清楚,可以通过调焦旋钮进行对焦。
虽然看上去步骤很多,但实际操作起来是很快的,而且初始化非常简单,几乎是一学就会。要知道对初学者来说,观测的时候是否舒适和是否便捷是很重要的。如果好不容易对准了的目标一下又找不到了,那才叫郁闷。
P.S.
针对这部自动追星的80/1000马卡镜,建议选择PL 20mm和PL10mm两只目镜,组合倍数分别是50X和100X,基本可以满足日常的 月球和大行星观测需求。实际观测结果:50X下,视野里的月球基本看不出来移动;100X下,有可以觉察的移动,通过手柄上的方向键微动,很容易补正过来。
Auto Tracking系列的支架基本一样,根据所配主镜不同而价格不一,最便宜的是配80/1000马卡镜,官方报价1850元。怎么样,性价比不错吧?还是嫌贵?那好,继续往后翻,让《Geek》来教你DIY一部低成本的天文望远镜!
偷窥无罪!天文望远镜自己造
如果你被前面的文章激发了对天文的兴趣、想买一部天文望远镜玩玩,天狼、博冠等国产品牌天文望远镜动辄一两千元的价格肯定会令你感到一阵肉痛;一部杂牌天文望远镜虽然只卖三四百块,但做工和光学质量又委实让人不敢放心。那么我等天文小白能不能自制一部价廉物美的天文望远镜呢?答案当然是肯定的,这既锻炼了自己的动手能力,又省下了大笔的银子,最重要的是真正确立了自己天文爱好者的身份,可谓一举三得是也。
设计与材料篇
首先我们要确定自制望远镜的类型:是折射、反射还是折反?然后根据类型选择口径的大小和焦距的长短。综合各方面因素来看,《Geek》选择了制作过程最简单以及最适合入门者的80/900折射镜。
一部天文望远镜最主要的部分就是主镜,其中主要包括物镜以及镜筒。对于新手来说,要磨制出合格的镜片是不是现实的,所以大家还是老老实实买成品镜片比较稳当。在这里我们是邮购的上海哈勃光电公司生产的80/900蓝膜镜片,当然别忘了把对应的物镜座一并买来。接下来是镜筒,在制作镜筒之前我们要先设计好光路及模型图。
右上图中的镜筒采用了三段式设计,理论上镜筒长度=物镜焦距。由于物镜直径较大,为了便于安装到镜筒上,所以第一段用的是300mm长的D89(管径89mm)不锈钢管,第二段才用的是600mm长的D75 PVC给水管,前两段加起来的长度就是900mm,第三段是D50调焦座。在普通建材市场就可以买到不锈钢管和PVC管,价格便宜量又足。我们需要购买30厘米长的 D89不锈钢管、1米长的D75 PVC管(理论上只需60厘米长就够了,但需要留出两端的接头部分,而且物镜的实际焦距也未必刚好就是900mm,所以先买长点,反正多余的部分可以用钢锯锯掉)、D75的PVC直接1个、D75管卡2个和D75转63的PVC直通1个。当然大家也可以充分利用身边可以找到的圆管型材料,如用D90的PVC管代替前端的不锈钢管。如果大家买的是哈勃80/900镜片和配套镜座,甚至可以完全不必担心镜筒前端的物镜安装问题,只要把它们直接套在D90的PVC管或D89的不锈钢管上就行了。
为了省掉买调焦座和天顶镜的钱,可以收一部二手小口径天文望远镜,将它的部件拆下来供我们的自制望远镜使用,这样连目镜都可以不用单独买了。有了镜筒,还得有脚架才行。因为这个镜筒的重量比较轻,所以为它配一个便宜的摄影脚架即可,如伟峰3730型三脚架。
我们还得准备一些制作中所需的辅材,如亚光自喷漆(1瓶就好)、木块、螺丝、双面胶、硬纸壳、胶布、502胶水,以及相关的工具,如钢锯、剪刀、电钻、工具刀等。好了,马上开工!Go!Go!Go!
Step 1把30cm长的不锈钢管处理一下,该磨的磨,该敲的敲,再用自动喷漆将其外壁喷为黑色(或者你喜欢的其他颜色)。不锈钢管的管径是89mm,而PVC管的管径是75mm,为了能把不锈钢管牢固地套在PVC管上,我们首先要用到一个D75的PVC直接来加大PVC管的外径。加装直接以后的PVC管径在83mm左右,这样再用双面胶粘上硬纸壳(如成条的香烟包装壳),把PVC管的一端裹至能与不锈钢管相接就可以了。
Step 2用D75转63的PVC直通(一头是75mm,另一头是63mm)连接直径为50mm的调焦座。同样是采用双面胶+硬纸壳的方法来增大调焦座外径,直到它能够牢固地插入PVC直通较小的一端为止。安装稳妥之后再对直通和调焦座表面进行喷漆处理。Step 3制作镜筒与三脚架的连接部分。如前面提到的,我们选用的是价格为75元的伟峰3730型三脚架,不过真正的Geek都是用木料自制三脚架。用螺丝在PVC管上靠近不锈钢管的一头固定一对管卡来作为镜筒抱箍,注意两个管卡之间的距离不宜过大。在一块小木板上用木块制作一个与三脚架云台相接的鸠尾板(活动式支架),用电钻在这块木板的两端打两个螺丝孔,两个孔的距离与PVC管卡之间的距离相同。同样用自喷漆把整个木制鸠尾板喷为黑色,然后用两颗螺丝将其通过管卡固定在镜筒下方。
Step 4将装有物镜镜片的镜座接上镜筒的不锈钢管一端,镜筒的另一端接调焦座。在连接调焦座的时候,要安装上目镜以测试镜筒的长度是否合适,如果无法清晰对焦,就需要将镜筒的PVC端锯去一点。第一次开锯之后,剩下的PVC管的长度(不包括与不锈钢管的接头)应该比600毫米这个理论值多几十毫米,之后我们得通过反复加装调焦座和目镜进行对焦测试,逐渐一点一点地截短PVC管,直至能清晰对焦为止。最后架上三脚架,我们的天文望远镜就算基本制造完成了。其后的美化、装饰以及精细化(如个性涂装、加寻星镜等)工作,就留给各位Geek自己研究吧。
看看效果怎样?
下图是通过这部天文望远镜拍摄到的木星和地面远景,效果还算不错。仅仅花435元就能换来一具80/900折射镜,很有诱惑力吧?
拍摄星空的秘诀
不要以为只有NASA才能搞天文摄影,在这个数码和PS(就是周老虎玩的那个东东)的时代,一些资深天文摄影爱好者所拍摄的天文照片完全可媲美十多年前专业机构发布的天文图片。不要光顾着羡慕别人,只要你拥有一部数码相机,再稍微投点资,弄一部专业点的天文望远镜,再加上必不可少的《Geek》的指点,同样可以拍出精美的星空图片!
天文摄影范畴很广,从拍摄器材的架设情况来看,可以分为固定摄影和跟踪摄影;从拍摄内容来看,可以分为明亮的太阳/月亮摄影,视面极小而需高倍放大的行星摄影,暗淡而需长时间曝光的深空天体摄影等。下面,且听《Geek》为你一一道来。
固定摄影
固定摄影的门槛低得令人发指:只需要一台数码相机和一个摄影三脚架,你就能步入天文摄影的大门。虽然胶片摄影在天文领域有着不可替代的优势,但对于大多数业余天文爱好者而言,即时取景,即拍即看的数码相机显然更顺手。你的数码相机必须支持低速快门,当然最好是高级一点,手动功能多一点,抑制长时间曝光和高ISO下所产生的噪点的能力强一点……在天文摄影里,长达数秒到几十分钟的曝光和更高的ISO设定是明显区别于常规摄影的一个地方,在快门的长时间开启中,必须保证整个拍摄装备的稳定,所以一台稳固的三脚架是必不可少。此外,一般相机在手动档30秒内都有自拍功能,而超出30秒就是B门,必须手动按住快门,此时要使用快门线, 以免触及相机。
当一弯纤细娥眉月斜挂低空,周边亮星寂寥,天空深黛,正是绝佳的天文艺术照创作之时。将美丽星空与优美地景结合,它可以更大发挥你的艺术创作潜能。固定摄影也是拍摄流星雨的常用方法,还有铱星闪光、人造卫星或国际空间站过境、明亮的星座、银河与地景等等各种拍摄题材。
上述固定摄影一般曝光时间不长,在几秒到几十秒之间,另有一种曝光几分钟至数小时的摄影,拍下来的星星成了一段段弧形线状,效果非常奇特,也是拍摄流星雨时常用到的方法。
关于相机的选择,容《Geek》再啰嗦两句:数码单反在抑制噪点能力方面一般要比消费型DC更好一点,而且单反均有RAW照片存储格式,相当于包含有更原始更丰富的数据存储,便于在后期图像处理软件中提取更多的信号,是天文摄影的首选。更专业一点的是冷冻型CCD,但需要与电脑配合同时使用。
跟踪摄影
跟踪摄影是相对固定摄影而言,它主要是利用了赤道仪的跟踪功能使拍摄的星星不再是固定摄影时的非完美圆点。所谓赤道仪,就是为了克服地球自转,而精确追踪天体作长时间曝光的仪器,是天文摄影里面最特殊的一个器材。赤道仪跟踪精确的情况下,星点都是圆形的,随着曝光时间的增加或ISO的增加,能拍摄到更暗弱的星星。换言之,我们的数码相机有了更强的“千里眼”。
1.星野摄影
星野摄影是指拍摄物以星座银河为主,大视角广泛围的天文摄影。跟踪摄影中最简单的方法就是以赤道仪代替固定摄影中的三脚架,将相机直接安装在赤道仪上进行星野摄影。由于使用了跟踪,一般情况下地景都会变得模糊,而天体则是清晰的。利用不同的镜头,可以拍摄各类天体。如用短焦镜头,可以拍摄大范围的银河,星座等,若与地景配合得当,更具有美学上的亲和感;用中长焦镜头,可以拍摄一些视面(指可视面积)较大的弥漫星云或是星空璀璨区域,在长时间曝光下,一些暗的天体会显露出令人惊讶的面目,让我们诧异于星空竟是如此瑰丽。
2.月面/太阳/行星摄影
大多数的天文摄影,是望远镜与赤道仪合作的结晶,这里,我们先从太阳系家族主要成员—行星的摄影说起。
2-1 器材选择
一般来说,行星都具有很小的视面,与星野摄影完全不同,即使在上百倍的望远镜中看来,行星都显得如绿豆般大小,这就需要望远镜有较大的口径和更长的焦距来获得行星的细节。一般行星摄影望远镜都要求10cm以上的口径的望远镜,像15cm或20cm以上口径的望远镜才能有足够的分辨率。相机光圈值必须在F8以上,这样才能保证成像被CCD记录。8英寸口径以上的折反镜为目前的业余行星摄影中用得较多的一种,它的焦距一般为口径的10倍左右。折反射镜的优点是光路大幅降低了整体镜筒的长度,便于搬动和使用。缺点是成像不如折射镜(绝大部分的相机镜头都属于折射镜头)锐利、明快。
牛顿式反射镜也能产生行星摄影佳作,尤其是视野中的天体在反射镜的主光轴附近时。而小视面的行星摄影正好利用了这一点,摒弃了成像面周边的各种几何失真。一般来说,适合行星摄影的牛顿反射镜都具有副镜对光路的遮挡较少,大光圈值(F6或F8以上)等特点。牛顿反射镜的缺点是即使口径容易做大,但整体重量的骤增会令一般的赤道仪无法承载。现在最终极的业余行星摄影方法是使用高端的大口径道布森式牛顿反射镜(采用一种载重量较大的地平式支架的牛顿式反射镜),口径在12英寸以上,利用电脑同时驱动地平支架上的方位和高度电机进行跟踪。
除了反射镜之外,折射镜因具有光轴准确、稳定,受大气湍流影响较小(镜筒密封),成像锐利等特点,在观测一些表面反差不高的行星(如木星、土星等)时具有得天独厚的优势。虽然拥有诸多优点,但在行星摄影领域,制约折射镜大显身手的因素还是口径问题,一般的折射镜口径都在60mm~150mm之间,大于150mm的高档折射镜价格极其昂贵。此外,长度问题也令大口径折射镜必须在固定地点才能展开。
行星摄影一般以高档摄像头(如飞利浦840K、SPC900NC)或专用天文摄影相机配合电脑拍摄连续图片(如AVI格式的视频),再在专用软件中进行一系列的筛选、对齐、叠加、锐化等步骤,最后形成行星照片。如前所述,由于行星视面小,因此所拍摄的有效图片像素都是很小的。
2-2 基本摄影方法
行星摄影的拍摄对象一般为木星、土星、火星、金星等。水星因不容易观测,很难进行高精度的拍摄,而其他较远的星星,如天王星、海王星则因亮度暗弱,视面极小,拍摄难度极高。
我们的太阳也是一个常见拍摄目标,但由于太阳表面亮度极高,需采用减光措施方能进行观测与拍摄。目前用得较多的是用巴德膜薄膜纸,将它放置在物镜前面,过滤红外线辐射和大幅减低亮度。千万不要拿没有做减光措施的望远镜直接观看太阳,除非你想弄瞎你的眼睛(《Geek》特别提醒,观察太阳有危险,须做好安全措施)。日面上的黑子是最有趣的目标,在天文望远镜的高精度解析力下,观测者可看到黑子的复杂结构。此外,还有种Ha滤镜,专门用来拍摄日面,不过价格昂贵。
这里专门讲讲月球,因为它是我们的近邻,视面积大,表面亮度高,细节丰富且多变,是极佳的摄影目标,是行星摄影练习的最佳“模特”。月球上一些较大的环形山与行星视圆面大小相近,摄影时可以作为一种参考,以对行星成像大小有一个大致的印象。一般摄像头适合用来拍摄高倍率的局部摄影,而数码单反适合拍摄大幅面的广角月面。如果掌握了行星摄影,那么恭喜你,月球摄影也可以轻松拿下了。
3.深空摄影
天文摄影里最有难度的基本上就可以说是深空摄影了。从观测地点上来说,深空摄影比行星/月球摄影严格,行星和月球因为亮度高,即使在城市里也可以获得很优秀的作品(事实上世界上很多优秀的行星摄影高手都居住在城市里)。而要获得好的深空摄影效果必须远离城市,去没有光污染的高山或郊外,找寻最黑暗的环境。因为大多数深空天体是极其暗弱的。
深空摄影所用的望远镜一般以折射镜居多。赤道仪的精度也十分讲究,其质量甚至要优先于望远镜质量。一般为了保证跟踪的精确性,需要添加一支导星镜来负责跟踪修正赤道仪的运行。以前多是用高倍目镜直接在导星镜后监视观看,一有偏差,马上调整,以保证主镜拍摄的星点是跟踪精确的。但这个动作在长久的高强度紧张工作下,极易产生体力疲劳。现在科技发达了,不用这么费事了,多以CCD摄像头代替人眼,将导星镜的被导星摄像画面传至电脑,由专门导星软件负责跟踪及修正,再通过线缆直接控制赤道仪,从而完成了自动导星任务。这样拍摄者就能够从中解脱出来,安心于拍摄工作。
深空摄影的后期处理工作繁多,如矫正望远镜像面的平整(平场),驱除噪点,多张图片的讯号提取,图片的叠加处理,反差、颜色的调整等。可以说深空摄影一 半的工作是拍摄,一半的工作是后期处理,拍摄者除了需要掌握基本的拍摄技巧,更需要对图片处理的美学功底。
对了,最后再次提醒大家:如果你想通过望远镜就能看到那些在图片上美轮美奂的深空天体,那肯定是会大失所望的,最多也只能看到一片灰蒙蒙的亮斑。抽象艺术般的天体都是经过长时间的曝光积累和强大的后期处理所得到的,不要被它们“欺骗”了哦。
解仁江:
让每个人体验星星的浪漫
Geek对话(G=《Geek》,解=解仁江)
G:老解你好!先给我们讲讲你创办牧夫天文论坛的故事吧。
解:早期全国各地的天文爱好者之间只能通过信件进行交流,1997年我第一次接触网络之后就有种预感,这个叫互联网的东西一定会改变天文爱好者的交流方式。1999年3月,在大学毕业之前,我花了几千块钱从浙江一家网络公司租用服务器空间,独自一人建立了“中国天文爱好者器材书刊软件论坛”。初衷其实很简单,就是为了能够联合各地的天文爱好者,为大家在网络上建立一个实时交流平台。大学毕业后我做了一段时间的科普杂志编辑,但为了更好地维护牧夫论坛,最终我辞职回到了故乡大连,并成为了一名专职的天文爱好者。2001年3月,论坛正式更名为牧夫天文论坛。取这个名字是为了纪念古代那些以牧羊为生的迦勒底人,正是这些牧羊人把恒星们想像成各种动物,确立了最早的星座。
G:玩天文也可以作为职业?能赚钱了吗?
解:我先声明一下,赚钱并不是目的,而是维持论坛发展必须的手段—同时也是为了养家糊口。现在我们的牧夫天文商城主要销售国内大品牌和自有品牌(爱牧夫)的天文望远镜等天文器材。虽然才刚刚起步,但今年的状况还是不错的,我也很看好国内天文器材市场的前景。不过,我首先是一个天文爱好者,其次才是商人,所以牧夫在销售商品的同时还能够提供专业的咨询服务,这是其他商家没法比的。
G:牧夫论坛搞过线下活动吗?今后准备往什么方向发展呢?
解:从2003年起每年都会举办一次牧夫国际天文交流会,主要是天文知识讲座、天文学社进展通报以及天文台参观,国内外的很多天文爱好者都会赶来参加,可以说这是各地天文爱好者难得的聚会。今年正好赶上日全食,所以今年的牧夫国际天文交流会就和日全食之旅合并了。近期内我打算把牧夫发展为天文航天爱好者的交流平台,终极目的是帮助天文爱好者把兴趣和工作结合起来,让牧夫能够养活天文爱好者。
G:常听你说“休闲天文”,那到底是什么意思?
解:在地理已经泛化为时尚旅游的今天,天文同样需要人文化、通俗化、亲切化。休闲天文就是针对人们对天文研究的固有观念提出来的。“天文不仅仅是计算,天文就在每个人的身边,是与星星相伴的浪漫。”天文对于大多数人来说,就是一种休闲科技活动,不管是孩子还是成年人,都可以进行观测天文,而且投入很小。让更多的人都能体验与星星相伴的浪漫,这就是我的目标。
G:谈了这么多关于牧夫论坛和天文科普的事情,还不知道你是如何爱上天文的呢。还有你现在主要用什么器材?
解:我7岁刚上小学时就开始“夜观星象”了。9岁时用爸爸妈妈买的玩具望远镜观测到了哈雷彗星,当时受到的震撼是我把天文作为一生的精神寄托的开端。后来终于买了人生中的第一部天文望远镜,至今我还记得那是一部大观60mm折射镜,由此真正开始了自己的天文观测和天文摄影生涯。前几年还在《天空和望远镜》等杂志上发表过文章,不过近几年由于太忙,已经很少玩天文摄影了。现在我有时候用爱牧夫80ED(超低色散)和100ED折射镜做观测,尤其是80ED,不到5000元,性价比很高。
G:说得我都想玩天文了,老解给像我这样超初级的天文爱好者一些入门建议吧。
解:首先你要弄清楚自己用天文望远镜主要干什么,是天文观测还是天文摄影。玩天文摄影的话投资比较大,应该根据自己的经济情况选购一部80ED或者100ED才能保证拍摄效果,花费大概在5000元到万元左右。如果仅仅是用于观测,可以先买一部2000元以内的天文望远镜练练手。千万不可贪图便宜买那些七八百元的“玩具”,它们只会破坏你对天文的兴趣。
写在最后
“天文不仅仅是计算,天文就在每个人的身边,是与星星相伴的浪漫。”就像老解说的那样,其实天文距离我们并不遥远。只要有心,每一个人都可以接近天文、参与到天文活动中来,充分感受这一份独特的浪漫和高雅。说不定,下一颗新的彗星,就由你来发现和命名—嗯,就叫Geek彗星吧!