天文攝影入門---第十二章 月食的攝影

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Wongsir
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天文攝影入門---第十二章 月食的攝影

文章 Wongsir » 週五 21 1月, 2005 12:19

12 月食的攝影

12.1 月食的過程

月食是一種十分美麗的天象, 尤其在全食時, 月面呈現的一片橙紅色,更令人印象難忘。
月食可分為全食 (Total lunar eclipse)、偏食 (Partial lunar eclipse)、及半影食 (Penumbral eclipse)三類,這視乎月球是否完全或部份進入地球的本影或只進入地球的半影而定。半影月食時月面的光度變化很小,不易察覺,所以通常都沒有預報。
月全食的過程可分七個階段:
1. 入半影-光度沒有變化,不易察覺。當入至半影的內部時,月面東邊始漸覺陰暗。
2. 初虧(入半影或稱第一接觸)-東面進入地球陰影,成一小缺口。
3. 食既(第二接觸)-月球完全進入地球本影,全食開始。在此刻以前,被食的部份已開始呈橙紅色*,而被滿月光芒所掩蓋的星光又漸漸重現天際。
4. 食甚-被食的程度(或稱「食分」)最大,是時月面的橙紅色甚為明顯,天空亮度最暗.
5. 生光(出本影)-月球東面邊緣露出光芒,全食結束,周邊星光漸覺暗淡。
6. 復圓-月球漸回復本來面目,至完全離開本影為止。
7. 出半影-不易察覺。
整個月食過程(由初虧到復圓)的時間最長可達三小時四十四分。月全食過程(由食既到生光)的最長時間為104分鐘。月偏食則沒有食既及生光階段,如被食的部份不多(在本影外圍經過),則月面可能不呈任可顏色。
 用攝影記錄月食過程的方式很多,一般可分為(一)月食過程的特寫、(二)月食過程的間歇攝影、(三)月流跡攝影、(四)全食時的星野攝影、(五)地影的攝影、(六)紅外線攝影及(七)電影快鏡攝影。以下將會逐項介紹。

12.2 月食過程的特寫

方法:
可以用長焦距鏡頭(500mm或以上)或天文望遠鏡作直接焦點或投影放大攝影,每隔幾分鐘(或以上)拍攝一次。
儀器:
由於全食時月面的亮度只有滿月時的二千至一萬分之一,所以必須作長時間的曝光(由一秒至三、四分鐘),因此必須選用裝有電動摩打的赤道儀望遠鏡。
底片:
偏食階段時可用中速至高速底片(ASA200~400)。由於要記錄全食時的色彩,所以宜用彩色底片。
曝光:
月食進行時,月面的亮度慢慢減暗,所以曝光方面應要作適當增加。如果拍攝被食去部分的色彩,曝光亦要增加(當然仍未食去的部分會曝光過度),表12.1的曝光數據可供一般參考,但最好還是多拍幾張不同曝光(尤以在接近全食及全食的階段)。

12.3 月食過程的間歇攝影

方法:
利用固定攝影方法,在同一底片上作多重曝光,可以記錄下月球的移動與月食的過程及色彩的變化。通常每隔五分鐘曝光一次(如隔四分鐘,則每個影像大約相隔一個月球位)。
在取景方面,必須預計月球在天空所經的路線,開始時將月球放在觀景器的一角,使月球沿著視場對角線移動。如月食在月球東昇時開始,應把月球放在左下角;如在過中天附近開始,則放在左面;如在西落時,應放在左上角。
儀器:
攝影機必須固定在一個穩固的三腳架上。如攝影機有重拍裝置,則操作十分簡單;如沒有的話,可參考第七章7.7.2節「簡歇揭蓋法」,由於人手揭蓋的動作最快亦需半秒左右,所以在偏食階段時應在鏡頭前加上多塊中所需的曝光鏡(灰鏡,N.D.Filter),以增加所需的曝光至半秒或一秒左右。接近全食時才輕輕除下、全食完後再加上。
如要在同一底片中記錄下月食的全部過程,必須考慮底片的大小與鏡頭的視場(焦距)的配合,是否能容納該次月食的過程,同時影像亦不致於太小。
月球每小時在天空平均移動十四度半(較太陽及星體的十五度為慢)。每次月食的持續時間不同,可從天文年表中找出,最長可達3小時44分(即在天空移動54度)。表12.2列出一般鏡頭的視場與適合拍攝月食過程的最長時間。
底片:
一般可選用慢速至中速底片(ASA50~100)以彩色負片或正片最適宜。
曝光:
曝光數據可參考12.2節的表12.1在全食時應放大光圈,以縮短曝光時間(用標準或廣角鏡不可超過十秒,用較長鏡頭的曝光時間限制可見7.1.1節的表7.1)。

12.4 月流跡的攝影

方法: 
將攝影機固定在三腳架上,利用攝影機的B掣快門繩,在月食進行的整個時間內將快門打門,這樣可以記錄月食過程的亮度(及色彩)變化。
  儀器:
    攝影機與鏡頭的選擇可以參考12.3節的「月食過程的間歇攝影」中的有關段落。
  底片:
    由於要作甚長時間的曝光,所以必須用最慢的底片(ASA50以下),以彩色的效果較佳。
  曝光:
    攝影機的光圈必須校至最細(即f/16或f/22,但食份較小時多曝光過度),快門校至B製,安下並鎖上快門繩曝光。如遇有強光或大片雲塊出現於拍攝範圍內,應盡快暫時將鏡頭掩蓋。同時由於連續曝光二、三小時,所以須選擇一處很暗黑的地方拍攝。

12.5 全食時星野的攝影

方法:
    全食時月面的光度降幅很大(比滿月暗一萬倍以上,一般只降至二、三等或更暗,本來為月色所掩蓋的星空便會重現。一輪紅月與燦爛的星空互相爭輝。這個動人的景像可以用追星野的方法拍下。在一定的曝光時間限制內,亦可用固定方法拍攝,如加上近地平線的景物,畫面更具美感。
  儀器:
    所用的器材與一般追蹤或固定攝影無異,不過鏡頭方面最好用135mm或以上(有較大的月像)。
  底片:
    可用中速至高速的底片(ASA100~400),用彩色效果更佳。
曝光:
    追時將光圈收細一級(以減少像差),曝光一至十分鐘。如用固定方法,則可用高速底片,曝光十多秒(極限見7.1.1節的表7.1)

12.6 地影的攝影

因為地球的本影並非實物,所以在虛無的空間,一般無法察覺。但我們可以透過攝影方法把它拍下,同時亦可以連月食的進展亦一併記錄下來。

方法:
將攝影機固定在一個赤道儀上,對著地影的位置,利用望遠鏡追蹤著地影的移動,每隔三十分鐘在同一底片上曝光一次。
儀器:
除赤道儀外,還需要一部配有適當鏡頭,可重拍的攝影機。地影的範圍只有一度半,所以選用300~400m焦距的鏡頭最為適宜。
取景及計劃:
先從詳細的天丈年表中找出月球通過地影的路線圖表及食甚時的位置等資料,在星圖中記下地影中心的位置,取景時則以此點為中心。如缺乏資料,可於取景時把月球放在觀景器中央偏右的位置。
此外還需計畫要拍攝的月球數目及拍攝時間,通常多每半小時重拍一次,月像才致過於重疊,全食階段則只在食甚時曝光一次。
追蹤:
因地影是隨著太陽的視運動而移動,所以追蹤時亦須以太陽的視運動速度追蹤。由於沒有實物作為追蹤目標、摩打的速度必須於日間觀測太陽時預先校好。如摩打的速度不能調校,則只有利用一般恆星作為導星。如用手動追踩,則必須於每次曝光前多分鐘小心追蹤導星,始作曝光。當然這樣拍出來的黑影與真正的地影的大小有少許差異。
曝光:
須按月食的程度調整曝光(光圈及時間),數據可參考12.2節的表12.1,但注意偏食時的曝光必須以未食去的部分為準。

12.7 月食時紅外線攝影

市面上可購到的彩色紅外線底片(詳情見第六章6.2.8節),其感應範圍與月面溫度變化不同,對於記錄月食時月面的溫度變化沒有多大作用,但其「假色」現象,可將地影的光暗更能顯現出來(通常本影呈藍綠色、半影部分呈白色)。
方法:
拍攝方法與一般月食過程的特寫一樣(見12.2節)。用紅外線攝影的對焦方法可參考6. 2.8節。
儀器:
最好選用反射望遠鏡作直接焦點拍攝,因如通過任何透鏡,肉眼便無法準確對焦。
度片:
必須依照廠商的指示方法貯存及應用(如加上適當深度的黃色濾鏡)。
曝光:
曝光可參考12.2節的表12.1,底片速度需參考說明書。最好是通過嘗試找出,或於拍攝時多試上下幾級曝光。

12.8 電影快鏡拍攝

利用超八米厘電影機,每隔幾秒(或十秒)曝光一格,可以將月食的整個過程濃縮至幾分鐘,甚有教育意義。
方法:
(1) 直接拍攝
將電影機固定在望遠鏡的架台之上(如追蹤拍攝星野一樣),望遠鏡最好有摩打驅動,同時摩打的速度可用變頻器校至月球速度。當速度調好後不停地追蹤著月球(可用月球表面一些亮點、作為監視追踩目標,但全食時可能變得很暗)、每隔幾秒鐘(事先計劃)曝光一格。如望遠鏡沒有摩打驅動而需用手動追蹤則追蹤動作必須順滑,最好是找另一人負責每隔若干秒按下快門繩曝光。如電影機設有(或可裝上)自動時間製掣則較方便,全食時月面變暗,追蹤會有一定困難。追蹤必須準確,否則影像便四處跳動。
(2) 放大拍攝
如嫌影像太小,可把電影機用方法固定在一支望遠鏡後,如可拆去鏡頭的可直接透過望遠鏡拍攝,如不能的則透過望遠鏡及電影機鏡頭拍攝,望遠鏡則是安裝在一個赤道儀上,依上段所述的方法用另一支望遠鏡追蹤。
儀器:
電影機必須有逐格拍攝性能,最好還配有長焦距的鏡頭,如可拆去鏡頭,安裝於望遠鏡之後的一種更好。除一兩種特別品種外快門速度方面多不能調校故只能靠調節光圈去適應曝光需求。如機上的開關掣是電磁開關,則可接上電子時間掣自動定時曝光。
底片:
由於快門速度的限制,所以如是月全食,必須選用高速底片。如是月偏食則可用中速底片。最好是選用彩色底片。
曝光:
曝光不能使用電影機本身的自動曝光系統(須使用手動Manual)必須依照預先編排好的程序,到時改變鏡頭的光圈。普通每秒十八格速度的曝光只有1/30秒故全食時就算盡開光圈亦可能曝光不足,表12.3列出拍攝未食部分的曝光數據,如需拍攝食去的部分則必須開盡光圈。

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