天文攝影入門---第十一章 月球的攝影

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天文攝影入門---第十一章 月球的攝影

文章 Wongsir » 週五 25 6月, 2004 20:29

11 月球的攝影

11.1 第一個放大對像
最吸引天文愛好者注意的一個天體,因為它的角度不大不小,而且有盈虧的變幻,表面可見的形態甚多,不論儀器的大小,都能發揮它應有的效力,同時它並不需要暗黑的環境去觀測,就算在市區內亦可進行,所以月球就成為一般天文愛好者利用望遠鏡拍攝的第一個對象。掌握了月球的各項拍攝技術,實有助於以後成功地拍攝行星或太陽。

11.2 月面的形態
由於月球沒有大氣,所以表面形態清晰可見,用一個小型望遠鏡已能拍攝不少月面特徵。
月面較為深色、平坦的區域稱為「海(Mare) ,其他則為佈滿環形山(Crater)的崎嶇地形。環形山數目不少,大於一公里的有三萬三千個。此外還有山脈、峽谷、小山等。
由於月球只是反射太陽光,所以表面形態就隨著太陽光的照射角度而有所變化。一般來說,接近月球明暗界線(Terminator)的陰影較為突出,看來有立體感覺。而在滿月附近,由於陽光直射,缺乏陰影,見不到環形山的形態,看來平淡無味,但由一些環形山放射出來的輻射紋(Ray)與亮點則在滿月一段時間最為明顯。在不同日子裡,同一區域的陰影形態都有所不同。此外在月球背後邊緣(Limb)的一些區域,則需要等待適當的日子,到月球的天秤動(Librations月球運動中的輕微擺動) 將它們帶至我們見到的一面的邊緣時,始可以見到(我們只能見到整個月球表面的百分之五十九)。拍攝月球可說樂趣無窮。
除了月球的表面形態外,其他與月球有關的天象,如月掩恆星(或行星)、地照及月食等的拍攝,稍後亦將會論及。

11.3 拍攝的時刻
一個十分有價值的計劃就是拍攝月球的盈虧變化。月球的盈虧週期為一個月(實際為廿九日半),月曆中的農曆日子大致顯示月球當天的「月齡」(誤差為加減一日)。初一、二 為新月;初七、八為上弦月;十五、十六為滿月;廿一、廿二為下弦月;廿九、三十為殘月。由於在不同月齡時月球的出沒時間有所不同,所以必須選擇時間拍攝。

11.4 拍攝方法
利用長焦距鏡頭或天文望遠鏡作直接焦點拍攝,月球影像在底片的直徑約為焦距的 1/115。就算用1,000mm焦距,影像亦只有9mm,很難作高倍放相,所以一般都採用目鏡投影放大方法(或目鏡連攝影機鏡頭投影放大方法 (見第四章「放大攝影的認識」)。
拍攝新月(或殘月)時,由於天空仍(已)亮,可加上黃色濾光鏡(用黑白底片時)或偏光鏡(用黑白或彩色底片時),以減少天空的散射光,使天底色較黑。

11.5 器材的選擇
一般反射鏡及折射鏡都適用於月球攝影。當然如果焦比較大,拍攝新月或殘月時便需較長的曝光時間。如作中倍至高倍放大,望遠鏡應安裝在穩固的赤道儀上(赤道儀的方位必須準確擺放),最好還裝上電動摩打追蹤裝置。放大的目鏡最好選用較上乘的Or或K型,焦距以9~25m之間最適宜。
由於鏡頭解像力的限制,所以就算放大倍率相同,較大口徑的望遠鏡會有較細緻的影像。

11.6 底片的選擇
底片的選擇需視乎月面當時的亮度(圓缺情況)、放大的倍率(影響影像的平均亮度)、大氣的穩定度(穩定時可作較長的曝光)及拍攝對象的反差情況。由於大氣的不穩定最難控制及不能預測,所以曝光時間應盡量縮短。一個通用於各類放大攝影的原則是用「能容許以短曝光時間拍攝的最慢速底片」。
在新月或殘月時,宜用較高速的底片(ASA 100~400);接近上下設時可用中速的底片 (ASA50~100);而在滿月前後更可用慢速底片(ASA50以下)。一般黑白底片最好用微粒顯影藥顯影。
用慢速底片,通常有較幼細的顆粒及較高的反差。如要求極高的反差與極幼的顆粒,可選用柯達的全色技術底片2415(Kodak technical pan 2415,簡稱TP)。這是一種中速底片(ASA100左右),如配以高反差顯影藥(如D-19),可得出很高的反差,最適合強調滿月時月面的亮點與輻射紋。拍攝滿月以外時,可用HC-110藥稀釋顯影,得到中度的反差及十分微粒的效果(見第六章「底片的選擇'」6.2.4節)。

11.7 對焦與振動問題
進行放大攝影,對焦必須準確,可在觀景器後加上放大器(Magnifier)或轉換放大觀景器(Critical viewfinder)。普通裝置在單鏡反光機內的微接或裂像對焦屏在放大攝影時沒法發揮對焦作用,反而在它們周圍的磨砂玻璃(毛玻璃,沒有環帶透鏡Fresnel lens)的部分還更有用。如攝影機可對換對焦屏,可裝上專為天文 或顯微攝影用的極幼磨砂片。對焦時可利用月球明暗界線的細緻陰影為對象,滿月時只有利用月球的邊緣。
還有一種刻有十字線的透明對焦片,也適合天文攝影用途。這類對焦片是用「無視差法」對焦(No-parallax method)。因影像不是承接在磨砂玻璃上,所以亮度絲毫沒有減弱,同時影像的細緻處清晰可見(沒有砂粒的散射限制),如同直接觀看望遠鏡一般。影像是懸浮在空中,所以使用時必須小心,否則弄巧反拙,但如習慣使用,則可節省很多對焦時間(尤其在高倍放大時)。正確的使用方法如下:
(1)集中視力,透過觀景器看著對焦屏中央的十字線,如觀景器的目鏡可調校時,則應先放鬆眼力,然後調校目鏡至十字線看來最清晰。以上調校可在日間或室內向著一白色紙張進行。
(2)調校望遠鏡的焦點至十字線與影像同時都最清晰,這樣焦點經已較好。
(3)微微左右移動眼睛,十字線與影像應無相對移動(無視差),否則再調校望遠鏡焦點
如用折射鏡拍攝,最好加上一塊黃色(中黃Y2或黃綠YG)濾光鏡對焦及拍攝,可同時減低鏡頭的色差(只限於用黑白底片)。
進行高倍攝影,一切振動問題必須特別注意。有關減低攝影機的振動的一般方法可參考第四章「放大攝影的認識」4.5.2節,其中提到的「黑咭遮鏡曝光法」十分實用,應多作實習掌握。有時連附近人們的移動、最輕微的風吹,甚至望遠鏡柔軟操縱桿(Flexible cable) 的擺動亦會間接影響影像的質素。除了各種防禦振盪的措施外,最好是用另外一支望遠鏡同時觀看,監視著大氣的情況,待穩定時始進行曝光。

11.8 曝光
準確掌握曝光時間亦同樣重要。曝光不足則照片影像灰暗,看不出明暗界線的細緻結構,曝光過度則照丹一片灰白,缺乏反差,細緻的地方亦趨模糊。影響月象光度的因素有:
(1)盈虧月面的光度隨著盈虧而變化,大致上在各盈虧情況下所需的曝光時間的比例如下: 滿月-1:弦月-4:彎月(初三或廿四)-12,滿月時亮度大約相等於日間 有少許薄雲時(Cloudy bright)大地的亮度一樣;可參考各種菲林的說明書有關的曝光介紹。
(2)水平角度
大氣的吸收使接近低空的月球較為暗淡,所以必須增加曝光時間以作補償。如有薄霧情況亦應作適當補償。
(3)拍攝區域
月球的明暗界線區域較中央或月球邊緣區域為暗,所以如果著意拍攝明暗界線近的情況,曝光起碼增加一倍。
(4)拍攝系統的有效焦比
望遠鏡的有效焦比必須事先計算,必要時需限制在一定範圍內,以免影像過暗。
(5)濾鏡的使用
如果是透過濾光鏡拍攝,必須同時考慮濾鏡的濾光係數(Filter factor) ,加以補償,如用中黃(Y2)鏡需將曝光時間×2。
表11.1列出月球攝影的標準曝光,曝光時間亦可在圖11.5中找出。
11.1只供一般參考,因拍攝系統的吸收或顯影程序及配搭不同,所以應作上下兩級(×1/4,×1/2及×2, ×4)的曝光嘗試,以求出系統的正確曝光要求。
現時一般單鏡反光機都設有鏡後測光設備,如進行高倍放大時(月球佔去攝影機視場的三分二以上),可用攝影機的測光裝置找出參考曝光時間。如放大倍率不大(即月球佔去視場的一半或以下),則一般平均測光攝影機便無法測出準確的曝光。
如需要較長的曝光,必須注意下列各點:
(1) 如望遠鏡沒有電動摩打追蹤設備,則曝光應在以下範圍之內:
低倍(月球影像直徑達10mm)-1秒內
中倍(月球影像直徑達25mm)-1/2秒內
高倍(月球影像直徑達50mm)-1/4秒內
(2)如裝在望遠鏡上的電動摩打的速度不能調校(一般只有恆星速Sidereal rate),則曝光不能長於2~5秒(因月球本身在星野間向東運行所以在天球的運行速度較恆星慢1/24)。進行高倍攝影前,須用電子變頻裝置將同步摩打的速度調校妥當(追蹤幾分鐘),才有最佳的效果。
(3)如計算出來的曝光時間長於一秒,需考慮到底片的「倒易律失效」,加以補償。一般底片的補償如下:1秒改為2秒,2秒改為 5秒,3秒改為9秒,4秒改為12秒。

11.9 地照的拍攝
在新月(初二至初四)或殘月(二十六至二十八日)階段,月球未被陽光照耀的部份並非漆黑一片,而是呈現微弱的光芒,這些光芒稱為「地照」(Earthshine)。地照的光度很暗約比新月暗幾十倍左右,所以必須作長時 間曝光,同時望遠鏡必須有電動摩打驅動裝置。
利用ASA400底片及f/11的望遠鏡,一般曝光時間為3~10秒。


11.10 月掩星的拍攝
月球運行時,常會遮去後面的恆星或行星的光芒,這種現象稱為「月掩星(行星)」 (Lunar occultation)。拍攝這些月掩星的連串進入重現過程,很有教育性。一些較詳細的天文年曆都有預報某地較亮恆星或行星的被月掩蔽的時刻及方位角。
儀器方面,通常需要有電動摩打驅動的望遠鏡。如只拍攝行(恆)星的漸漸接近掩蔽或重現的過程,可以利用直接焦點每隔幾分鐘拍攝一張,接近預報時刻時,應縮短間隔時間。如被掩的是較亮的行星(如金星、木星)、曝光時間可能只需幾分之一秒,望遠鏡未必需要有電動摩打驅動。如想連行星的圓面也記錄下來,則必須利用投影放大方法,並在掩食或重現之際多拍幾張。在拍電現時需先瞭解重現的方位及時刻(尤其當重現是在月球未被照亮一面的邊緣),否則可能錯失機會。
底片方面應盡量選用高速底片(ASA 100~400)曝光方面要視乎被掩蔽行(恆)星的亮度與放大倍率。一般恆星起碼需要10秒以上。有時一個曝光未必能同時適應行(恆)星或月球的亮度,所以其中一個可能曝光過度或不足,而需要在曬相時另作局部處理補救。最佳的方法就是多試幾個不同曝光,但必須盡快完成,否則可能錯過掩蔽或重現的一剎那。

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