天文攝影入門---第一章 天文攝影入門

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天文攝影入門---第一章 天文攝影入門

文章 Wongsir » 週一 27 10月, 2003 14:02

1. 天文攝影入門

1.1 攝影的優點
科學的研究,著重於實驗,觀察與推論。對於天文研究,實地試驗似乎不著邊際,所以天象的觀測就十分重要。天文觀察的方法大玫上可分為目視,攝影、光電、射電及太空船探測五大類。這幾類方法各有其優點,如此值得我們重視呢?

1. 準確性與永久性
作為一種記錄方法,攝影較肉眼準確可靠,可以在同一時間內記錄下視場內所有星體的光度、顏色、位置等資料,絲毫沒有先入為主的弊病。同時一張底片就是一個永久的記錄,可以留待日後慢慢研究。另一方面,攝影機可作自動操作,沒有疲勞的問題存在,既省時又省人力。對於一些不能預知的天象變幻,更非自動化不可。

2. 累積性
攝影的最大優點就是感光材料對光的累積性。肉眼所見到事物的影像在腦中只能停留約十分之一秒,所以我們所能見到的事物就有一定的光度限制。攝影便沒有這個缺點,通常在一定的範圍內,曝光愈長,所記錄的星數愈多。其極限往往較透過鏡頭所能見到的還暗兩,三等以上。如用一個f/2的標準鏡(50毫米焦距),長時間曝光,可以拍下暗至12等的星體(天上亮於12等的星體達四百萬顆之多)。

3. 廣泛性
我們肉眼所能見到的只是電磁波中由紅色至紫色的一段「可見光」,其他波段的輻射,如紅外線、紫外線、x射線等肉眼根本無法看到。但利用特別的感光材料,就可以把天體的各種輻射記錄下來。
既然攝影有這麼多優點,它是否能取代目視觀測方法呢?答案當然是否定的。儘管感光材料比數十年前已有有相當的改善,但仍未能做到盡善盡美。拍攝一張天文照片往往用上數秒鐘至數小時的曝光。在這段時間內,大氣的動盪影響了所拍得影像的穩定。但一雙久經訓練的眼睛往往可以在觀測過程中捕捉到短於十分之一秒的清晰影像。另一方面,感光材料的顆粒仍有待改善,所以對一些較精細的觀測(如行星表面),目視觀察方法仍佔有一重要地位,可補攝影記錄之不足。

圖 1.1 攝影底片對光的累積性。
用相同底片及儀器曝光
1分、2分、4分、8分、16分、32分後
所見的影像



1.2 天文攝影的基本方法與應用範圍

天文攝影的範圍很廣,各類天體的拍攝方法與技巧亦有所不同。但歸納起來攝影方法可分為三大類:
 固定(或靜止)攝影───攝影機是固定的;
 追蹤攝影───攝影機是追隨著星空的轉動;
 放大攝影───利用望遠鏡將影像放大
這三攝影方法的應用範圍可參考表 1.1。

表 1.1 三類攝影方法的應用範圍

圖 1.2
十九世紀的月球照片(1862年)及
日食照片(1951年)



1.3 業餘天文愛好者可做的工作
天文攝影的應用範圍很廣,不論你有任何儀器都可進行,當然,在拍攝行星的表面,暗淡的星雲星系時,有一座較大口徑的望遠鏡那就更理想。一座設備齊全的望遠鏡並非每個人都可負擔來,但其實有很多配件都可以改裝或自製,一樣可派用場,有些更比舶來品為佳。
一般沒有天文望遠鏡的人士,可以先從固定攝影開始。這類方法最為簡單,只需要一架攝影機、一台三腳架及一條快門繩便行,可以拍攝肉眼可見的任何天象,當場拍攝範圍較小的天體便沒有望遠鏡那麼好。
其次可以利用一台簡單的赤道儀(普通天文望遠鏡多陰有,亦可自己設計製造)進行追縱攝影,追隨著星空的轉動,進行長時間的曝光,可拍攝更暗的天體。
如困有一台小型望遠鏡,應用範圍更為擴大,可以用來拍攝太陽、月球、行星等,利用望遠鏡的放大作用得到這些天體清晰的影像。
每一幅天象照片,都具有一定的科學偠值。如一幅星野照片,可能記錄了一顆未被發現但正在增光中的新星;其中一個模糊小斑點,可能是一顆新彗星。這些照片可能使你於一夜間成為新彗星或新星的發現者而聲名大躁。就算早已為人所發現,亦可作為彗星或新星光度位置的一個記錄。
進行文文攝影,可自樂趣無窮,技術方面雖然易學難精,但卻十分富挑戰性。如果能進行長期的攝影研究計劃,其科學價值更大。以下列出一些普通天文愛好者都可以做得到而甚有研究價值的天文攝影計劃:
 星座攝影───幫助認識星空
 星野攝影───用以搜索彗星、新星、小行星或記錄變星(新星)的亮度變化、彗星的位置與亮度形態變化或行星的位置變化等。
 全天星圖攝影───自己攝製的參考星圖
 月球盈虧、月面形庇的攝影
 太陽表面攝影───記錄黑子或光斑的數目及變化
 行星表面攝影───輔助目視觀測
至於各類天文攝影方法的原理、所需器材及各類天體的攝影技術將於下列數章逐一介紹。

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