天文攝影入門---第十三章 行星的攝影

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Wongsir
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天文攝影入門---第十三章 行星的攝影

文章 Wongsir » 週五 21 1月, 2005 16:43

13 行星的攝影

13.1 最具挑戰的對象

金、木、水、火、土等五顆行星不但在星空間有運行現象,而且往往光華奪目。在望遠鏡下、各顆行星都有不同的形態,如金星、水星的盈虧、火星的綠洲、木星的雲帶與衛星、土星的光環等,且時刻都在變化,十分吸引。
但要拍攝這些行星則會有一定的困難,因為行星的視直徑太小(見表13.1),需要高倍放大,一般小口徑的望遠鏡 (60~80毫米) 往往未有足夠的集光力與解像力。正因如此,行星的攝影便需要高度發揮儀器的效能與掌握有關技術,可說是任何一位天文攝影愛好者最具挑戰性的對象。
從計算所得(見第四章4.2節)。
天體在底片影像的大小 =0.01745 ×鏡頭
焦距(m) ×天體視直徑(度)
=0.0000048 ×鏡頭焦距(m) ×天體視直徑(Q 秒)
=0.0000048 f Q

13.2拍攝方法

從上表可見,如單用直接焦點拍攝,影像實在太小,所以一般都需利用放大攝影方法,利用目鏡投射,把影像放大至2~3mm以上。當將底片放大約十倍時,行星便起碼有20~30 mm直徑,對小型望遠鏡使用者來說,已相當不錯。
作高倍目鏡放大,一般都靠延長目鏡至底片的投射距離去增加望遠鏡的有效焦距 (即增大有效焦比),但這焦距不能太長 (或焦比值不能太大),因為經過高倍放大,行星光度更暗,對焦更困難,所需曝光更長,追蹤準確性的要求更高,亦更易受氣流與振盪影響。因此用小型鏡拍攝一般行星照片,有效焦比以f/60 至f/100最為適宜。
另一方面,就算放大倍率 (有效焦比) 相同,一個大口徑的鏡頭有更佳的解像力能拍得更細緻的表面形態。要拍攝較為「理想"的行星照片,起碼需要100~150mm的口徑。
有關高倍放大的技巧可參考「月球的攝影',一章。

13.3儀器的選擇

在高倍放大的要求下,一支長焦距的望遠鏡較為有利。望遠鏡最好是安裝在一個穩固的赤道儀上,赤道儀最好配有電動摩打驅動設備,這個摩打最好可利用電子調頻裝置精細地調校速度,以適應各行星的不同運動。如望遠鏡旁另設有一追蹤用望遠鏡 ( Guidescope ),更可監視大氣的狀況。投射目鏡應用較佳的消色差目鏡(如0r或K型)。如用折射鏡作黑白攝影,可在目鏡前加上一個黃色濾鏡減少色差。 攝影機方面最好選用可換上透明對焦屏的一種,以便在暗淡的情況下對焦,如觀景器可換上或加上放大鏡則更方便。如當時可見到月球,可利用月球來對焦。由於曝光一般較月球為長,所以要求盡力減低不必要的振盪(用「 鏡前黑咭法 」,曝光十分有效) ,並須留意大氣的穩定。

13.4底片的選擇

因為要作高倍放大,所以除了最亮的金星外,一般都用較高速的底片。一般行星的表面形態反差相當低,所以在大氣情況(穩定度)許可時,應選用中速的底片顯影時最好選用微粒顯影藥,並可酌量增加顯影時間,以求更高的反差。
黑白底片可選用ASA100左右(如Kodak Plus X)或新出的柯達「技術全色2415 「, ( TP,具有ASA100的高速反微粒底片)。如需要縮短曝光時間可用ASA400的高速底片 (如Kodak Tri X)。彩色幻燈片可選用中速的(ASA50~ 100)、拍攝較暗的土星等宜用較高速的 (ASA200~400)。

13.5曝光

行星本身的亮度、底片的感光速度與望遠鏡的有效焦比都直接影響曝光時間的長短,如大氣情況欠佳,我們寧可要求一個較小的影像,以縮短曝光時間。一幅拍攝得好的底片往往可以在黑房中作高倍放大,反而一幅通過高倍放大拍攝出來的底斤往往會因振盪而呈模糊,根本無法放相。
上表只能用作一般參考,因行星的亮度變化很大(尤以水星、火星及土星,可能多達數等),所以最好還是多拍幾張,以找出適當的標準。由於行星的攝影受大氣的影響最嚴重,所以宜大量多拍,從中選出最清晰的放大。行星影像在底片中通常只佔很小的位置,所以如相機可容許重拍便能在同一底片中的不同位置多拍幾次,較為經濟(但必須小心,以免重疊及避免使用底片近邊緣的位置)。

13.6濾色鏡的運用

拍攝黑白行星照片時運用適當的濾色鏡除可以減少一般折射鏡的色差外,還可以增加行星表面的反差,使形態較為明顯。如:
(1)拍攝上、下合前後的水星或金星:
由於接近太陽,所以天空仍未全黑或已漸亮,利用一個黃色濾鏡可以減少天空的散射藍光,增加行星與背景的反差。
(2)拍攝火星:
利用紅色(R1)或橙色(02)或深黃(Y3)濾鏡,可以增加灰綠色斑紋與周圍橙紅色區域的反差。
(3)拍攝木星:
用一個綠色濾鏡,可增強大紅斑與雲帶與表面的反差。
濾色鏡多是加於目鏡之前,最好是放在接合環之內,因此必須注意清潔,否則會嚴重影響影像質素。加了目鏡後曝光時間要相應增加(乘上濾鏡的濾光係數Filter factor)。最好還是通過實驗嘗試各濾鏡的效果及找出曝光補償。

13.7疊印放大技術(影像合成法) Superimposition or Integration printmg

由於行星影像在底片上所佔的位置甚小, 所以底片的個別銀粒(尤以高速底片)有時會遮去行星表面的細緻結構,經過十多倍放大後,照片會覺得甚為粗糙。利用疊印放大技術可有效地減少照片中的顆粒性使細緻的部份更為清晰。
我們需要在幾分鐘內拍攝十多張(或以上)行星的照片,衝出後選出三、四張(或多至六、七張)質素最好的。然後用放大機分別將每一底片的影像放大在同一相紙的同一位置上(有關技術見第十七章17.6「影像合成法',)。這樣合成照片中每一粒子的邊緣會較為平均幼細,但影像的反差會稍為降低。

13.8各大行星的拍攝

由於各行星的出沒與形態有別,這裡將分別介紹:

13.8.1水星由於是最內行星,所以出現時距地平線的角度通常不超過十多度,拍攝環境相當惡劣。一般只能在大距(Greatest elongation)前後一星期內始可見到且天空仍亮。有關每年幾次東、西大距的日期可參考一般天文年曆。
由於視直徑很小(大距時約9」 )兼且太近太陽,所以除盈虧以外不能見到任何形態。可試用一橙色或黃色濾鏡減低天空的散射光。

13.8.2 金星
  金星離地平線的角度最大是三十多度左右,視直徑變化很大,由上合的10」 至大距之25」、最光輝時之40」 至下合的60」 且光度很強,是小型望遠鏡拍攝的一個好對象。
  可惜由於它為濃雲所蓋,除盈虧及視直徑大小變化外不能拍到任何表面形態。
  在最大光輝時金星白晝亦可以找到,但必須小心進行.先查閱年表看看太陽與金星在赤徑赤緯上的差別,對正太陽後(小心!)再利用望遠鏡的刻度盤移正方位,小心找尋(可參閱「天文望遠鏡觀測基礎」一書第54頁,萬里書店出版)。拍攝時可以用偏光鏡減低天空背景的散射藍光。

13.8.3 火星
    火星的視直徑變化很大,由合的3.5」至大衝時的25.7」(平均衝時最小為18」),一般小型(50~80mm口徑)的望遠鏡只能在每年多的」衝」附近(「衝」時太陽、地球、行星三者成一直線)始可發揮作用,拍得火星上的極冠與灰暗區域.一般需將焦比擴大至f/150至f/200左右,所以曝光可能較長。
如加上Y3(深黃)或02(深燈)的濾鏡,可以增強黑白底片的反差。
下幾次火星衝發生在1986年7月(視直徑23.2',)、1988年9月(大衝,23.7',) 及1990年11月(18.1',)。

13.8.4木星
一般小型望遠鏡可以拍到木星的雲帶大紅斑四大衛星的移動及衛星在木星表面的投影。由於雲帶與紅斑都帶黃色,所以用一個淡藍或綠色的濾鏡可加強黑白底片的反差。衛星的現象與位置變化可參考較為詳盡的天文(觀測)年曆。由於木衛一至四隻有五、 六等,所以要作長時間的追蹤攝影(電動), 這時木星的影像多會曝光過度。曝光參考為 ASA100底片,f/11焦比時,曝光為1~4秒。

13.8.5土星
一般小型望遠鏡可以拍攝到土星的光環和隱約可辨的一、兩條雲帶及較亮(只有八等) 的士衛六。光環的開合則要視乎環面與地球的傾斜角度,1980年差不多看不見,至1986年又差不多全開。
由於更遠更暗,所以一般擴大倍率更大,曝光更長。衛星的曝光參考為ASA100底片,f/11焦比時,曝光10秒左右。

13.8.6天王星、海王星、冥王星
天王星與海王星距地球太遠,拍攝時只呈星點狀,所以只能用追蹤方法拍下它們的位置而已,無法拍到圓面。至於更遠更暗的冥王星, 更需要很大口徑的鏡頭(100毫米以上),作起碼半小時至一小時的曝光始可把它的位置記錄下來。

13.8.7小行星
由於太小的關係,所以只呈星點狀,拍攝方法與一般星野拍攝無異。較詳細的天文年曆都有列出每年四顆最大的小行星(1一4號) 的位置。

13.9高分解攝影須知 (High resolution photography)

拍攝高倍放大的月球與行星的技術,在本章及上一章已作介紹,這裡綜合列出高分解攝影時的基本要求:

(1)良好的儀器 (鏡頭有足夠的口徑與焦距,目鏡質素良好,調校妥當,光軸準確,赤道儀穩固及準確擺放,保養妥善);
(2)良好的追蹤 (追蹤準確,可調校摩打速度、驅動部份順滑);
(3)準確的對焦 (每次曝光前獨立校準);
(4)適量的放大 (有起碼大小的影像,但焦比不能過分擴大);
(5)最小的振盪 (盡量減低儀器、攝影機及外來的振盪);
(6)適量的曝光 (通過嘗試找出,多拍幾張選擇);
(7)適合的底片 (速度、微粒、反差與顯影程序均需配合);
(8)穩定的大氣 (大氣穩定度的情況可利用另一支望遠鏡監視,避免於低空時拍攝,盡量多拍幾張以供選擇);
(9)小心的黑房處理 (底片小心沖洗,保持清潔,用高反差相紙放大)。

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Wah!
夸克星
文章: 9073
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文章 Wah! » 週五 21 1月, 2005 21:08

好想發表一下自己的意見...
"行星是最具挑戰的攝影對像"可能已不再適用於香港.
由於香港的空氣污染和光害嚴重,要拍攝好的深空天體或者星野照片實在是很困難.
行星高倍攝影,則因為大口徑的鏡子越來越平民化;ToUCam數碼拍攝有高感光度,高解像度,可大量疊加; 行星(相對)不太受空氣污染及光害影響, 所以行星幾乎成為最容易拍攝的天體. :shock: :shock: :shock:

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Tarepanda
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文章 Tarepanda » 週六 22 1月, 2005 11:38

Wah! 寫:好想發表一下自己的意見...
"行星是最具挑戰的攝影對像"可能已不再適用於香港.
由於香港的空氣污染和光害嚴重,要拍攝好的深空天體或者星野照片實在是很困難.
行星高倍攝影,則因為大口徑的鏡子越來越平民化;ToUCam數碼拍攝有高感光度,高解像度,可大量疊加; 行星(相對)不太受空氣污染及光害影響, 所以行星幾乎成為最容易拍攝的天體. :shock: :shock: :shock:
確實很方便
但械材的要求也相對提高了
技術方便對於不懂的人更無從入手
像我 :lol:

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Wah!
夸克星
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文章 Wah! » 週六 22 1月, 2005 12:28

你不是無從入手(你有去分享會嘛),而是缺乏實戰經驗罷了.
(可以開新話題繼續討論. ;))

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