教你如何使用望远镜观察天体

时空

   观察行星

   包括我们的地球在内,已发现的太阳系大行星共有9颗,(冥王星不排除),即,水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。其中比较容易看到的有五颗，它们是水星、金星、火星、木星和土星，其余3颗离我们比较远，观测起来有一定的困难。火星和木星轨道之间存在着许多小行星，我们能看到的至多只是个别几颗比较亮的。
行星都由西向东绕着太阳公转，公转周期从水星的88日到冥王星的248年。我们是从运动着的地球上，观看同样样是在运动着的其他行星，看到的只是它们相对于地球的运动。由于行星们在公转轨道上的速度都不一样，我们“看”到的行星视运动，就显得有点错综复杂了。

      1、内行星的视运动

    内行星只有二颗，它们是水星和金星。相对于太阳来说，内行星永远只是在太阳附近来回摆动，它与太阳之间的角距离被限制在一定的范围内。

    内行星相对于太阳的位置有这么几种情况：地球、内行星和太阳处在一条直线上的时候，内行星在地球和太阳之间时称做下合，内行星在地球和太阳的延长线上时称做上合，在上合和下合的前后，各有一段时间，内行星离太阳太近而被太阳光淹没，我们看不见它们。

    内行星与太阳的角距离最大时，称为大距，又有东大距和西大距之分。显然，内行星东大距时，位于太阳的东面，我们可以在太阳落山前后在西地平线上看到它，被称为昏星；内行星西大距时是晨星，可以在太阳升起前后在东地平线上看到它。水星和金星的大距分别不会超过28度和48度。

    地球和内行星相对于太阳来说的位置关系，譬如说上合或者下合，经过一段时间之后，又回到原先的位置关系时，这段时间叫做行星的会合周期。在一个会合周期期间，内行星的视运动情况和可见情况是这样的：
顺行-顺行-留-逆行-逆行-留-顺行-顺行-上合-东大距-下合-西大距-上合看不见-昏星-看不见-晨星-看不见

      2、外行星的视运动
   
    火星以远直到冥王星，都是外行星。相对于太阳来说，外行星与太阳之间的角距离没有任何限制，可以从0度至360度。

    外行星相对于太阳的位置有这么几种情况：地球、太阳和外行星处在一条直线上时，太阳位于中间时，称为合，显然，这段时期前后，外行星是看不见的；如果是地球在太阳和外行星之间，称为冲，显然，这时外行星离地球最近，冲前后与太阳相差90度时，称为方照，又有东方照和西方照之分。东方照时，观测它的时间可从日落到半夜；西方照时，观测它的时间是从半夜至日出。

    与内行星一样，外行星也有各自的会合周期， 一个会合周期期间，外行星的视运动情况和可见情况是这样的：
顺行-顺行-留-逆行-逆行-留-顺行-顺行-合-西方照-冲-东方照-合看不见-下半夜可见-整夜可看见-上半夜可见-看不见

       3、寻找行星的方法

    夜晚，满天都是星星，有行星，更多的是恒星，怎么才能把我们想要观测的行星从那么多星星中找出来呢？最好的办法莫过于手边有一本当年的天文年历，譬如我国每年出版的《天文普及年历》。年历中对行星等的位置有详细的介绍，还有许多很实用的资料。对于暂时没有年历的同好来说，我们提供行星的一些特征，帮助你尽快从星空中找到行星。当然，也可以使用电子星图来找，这里主要推荐使用(skymap10.0.0)

    行星总是在黄道附近运行，我们可以取一本星图来，把星图上黄道附近的亮星与实际星空对照一下。星图上没有

    标出的那颗星，很可能就是行星。

    行星一般都比恒星亮，五大行星亮度的变化花园如下：

    金星：-4.4至-3.3等,发白光,即使最暗时,也比任何恒星都亮.

    火星：-2.8至+1.6等.火红色,在亮度很大时,更是红得鲜艳.

    木星：-2.5至1.4等,即使最暗时,也是星空中数一数二的亮星.

    水星：-1.9至+1.1等,只可能作为晨星在东方晨曦中出现,或作为昏星在黄昏时的西地平线上出现,那时它的附近还不会出现任何亮星.

    土星：-0.4至+0.9等,稍带黄色,这样的亮星全天也只有一二十颗.

    行星亮度基本上是稳定的,闪烁小;恒星闪烁不停.

    行星位置是变化的,经过几天或十多天的观测,就能看出这种变化,而恒星在星空中的位置可以说是不变的.

      4、观测行星

   观测和研究行星是天文学家日常的重要工作之一，

   我们天文爱好者也可以进行不少观测项目，直接用肉眼进行观测，或者用双筒望远镜和小型望远镜。

    观测水星和金星


  
    金星相位

    这两颗行星只能在东大距或西大距前后的一段时间里，才观观测到。对于金星来说，这段时间可长达好几个月，而对水星来说，有10多天的观测时间就已经算是不错的了！

    从地球上看水星和金星，它们都像月亮那样呈现位相变化，只是用望远镜进行观测时才能看到。你要是能拍出一套金星相位变化的图形，那是很有意思的。不过要注重，金星离我们远的时候比离得近的时候相差五六倍，从望远镜里看到的金星的视直径，也会相差五六倍。用小型望远镜观测金星时，尤其是金星离得比较近的时候，有可能看到金星边缘有点模糊，而不是那么清晰，这是因为金星周围存在大气的缘故。

    观测火星

    单凭肉眼就可以看到火星的血红颜色，用小型望远镜观测的话，还可以进一步看到火星表面的颜色变化。火星两极的白色极冠必需用小型望远镜才能看到。一般情况下，可看到它的北极极冠或南极极冠，在位置比较合适时，有可能同时看到两个极冠。随着火星表面的季节变化，极冠的大小也在变化。无论是看到一个还是两个极冠，都要尽可能拍出画面，经过一段时间后，它会有助于你对火星季节的变化的了解。

    火星的视运动比较复杂，建议你每数天拍一张火星在星空中的位置图，经过半年或者更长时间的拍摄，你将会有惊奇的发现。

    在一般情况下，从小型望远镜中看火星还是比较清楚的，有时还能看到一些暗黑的斑点，那是它表面的一些低地或峡谷之类的地形。如果你觉得表面似乎有点模糊不清的话，不一定是你望远镜的问题，也许是火星表面发生了大沙尘暴之类的现象。

    火星离地球最远时可达1亿2千万千米，最近时，即所谓冲日的时候，5800万千米还不到。火星冲日约每二年发生一次，而每15-17年发生一次大冲，那时火星离地球特别近。在条件很好的大冲时，火星离地球只有5500万千米左右，是观测它的极好时机。

    观测木星

    对于天文爱好者来说，木星是观测项目比较多的一颗行星。从望远镜里，一眼就可以看出它是一个扁扁的天体，这与它的自转比较快有关。木星赤道部分的自转周期只有约9小时50分钟。在天文书里，木星的扁率被定为0.0648，即6.48%，你不妨通过自己的观测做简单的测定，可以取多次结果平均一下，看看你自己的观测结果，与书里的数据符合到什么程度。

    还可以看到木星表面存在着一些平行于赤道的条纹，这是由木星上的大气环流造成的。条纹的宽窄不同，颜色不同，有浅黄、淡绿、褐色等，位置也有点变化。这实在是观测的好目标。

    在木星南半球、南纬约20度左右的地方，存在着一个著名的大红斑，形状是卵形的，很容易前辨认出来。大红斑从什么时候开始就有的，没有人知道，我们只知道望远镜发明后刚开始观测木星时，就发现了它。四百年来，它一直存在着，形状几乎没有什么变化，大小上有些变化，最长时达到40000千米，南北宽度一直保持在10000多千米。大红斑的颜色可以说是变化较大，有时很鲜艳，有时候较暗淡，有时候略带棕色，有时候淡玫瑰色，有时甚至是鲜红色，等等。这样说来，大红斑的大小、形状、颜色及其变化，肯定会纳入你的观测计划中去。还有同样的要求，拍好图，位置和比例等尽量拍好，做好记录。

    木星是外行星，观测它的最佳时间是木星冲日前后的一段时间，这段时期可达好几个月。

    木星最大的4颗卫星是比较容易观测到的，当初，意大利天文学家伽利略用很简陋的望远镜就发现了它们，这4颗粒卫星绕木星公转的周期分别是：

    木卫一：1.77日

    木卫二：3.55日

    木卫三：7.16日

    木卫四：16.70日

    所以，我们只要稍为有些耐心，相隔二三个小时的话，就会看到4颗卫生在木星两侧的位置发生了变化，而这些都发生在离我们七八亿千米之外，这是多么有趣的事！

    特别有意思的是：从地球上看，这4颗卫星中，有的有时候从木星面上通过，这叫卫星凌木星，这时，卫星 是看不见的，但它在木星面上的影子是看得见得；有时候卫星走到木星的影子里去而发生卫星食，这有点像月亮走到地球的影子里去而发生月食；有时候某颗卫星干脆走到了木星的背后去，等等。因此，你有时候可以看到4颗卫星，有时候只有3颗，甚至2颗，位置又老是在变化着。

    这些有趣的现象应该成为你经常的观测对象。你可以使用摄像头拍成一段AVI格式的影片，做后期叠加处理，可以得到很清晰的图片，还可以分别隔一段时间拍摄，得到他们运转的影像！

   观测土星

    土星是肉眼能见的行星中最远的一颗，离我们的距离约14亿千米。用小型望远镜观测时，最容易看到的无疑是它美丽的光环。由于土星光环平面与我们的视线方向之间的相对位置老在变化，我们看到的土星光环形状也在不断地变化，每29.5年变化一周。用小型望远镜观测土星，可以着重观测它光环的大小、方向和形状，并用摄影头记录下来。
土星的众多卫星中，土卫六最大，直径超过5000千米。只是因为土星离太阳较远，土卫六也不那么明亮，你可以用自己的小型望远镜试着搜寻它。

    观测彗星


       彗星是个有趣的观测对象，特别是比较明亮的、拖着一条长长慧尾的大慧星。彗星分为周期彗星和非周期彗星二大类，非周期彗星的出现和能观测的情况，我们得靠天文台或有关方面的计算和报告。周期彗星又分为周期超过200年的长周期彗星，和周期短于200年的短周期彗星，无论周期长还是短，一般也需要根据天文台的预报来安排自己的观测。

    彗星的观测最好注意以下一些方面：

    彗星位置的测定：彗星在星空中出现时，位置不断变化，甚至变化得比较快。我们可以用画图的方式来记录彗星的位置，至少是一天记一个位置，必要的话，也可以一天记录一个以上的位置。当然，事前准备好一份详细的星图，是必不可少的。使用skymap10.0.0可以打印出当地的星图！

    彗星形状的观测：彗星在离太阳比较远的时候，只是一个模糊的光斑。当它离太阳越来越近的时，先是慧核变模糊，生出慧发，而后是形成慧尾，少则一条，多则好几条，并逐渐增大、变长、变亮，就这样，它成为星空中最引人注目的天体。当它离太阳远去时，上面提到的各种现象就会倒转过来，先是慧尾变暗、变短、变小，在慧尾收缩的同时，慧发回缩，接着是再次成为模糊的斑点状天体。 在观测慧星时，要把这些情况都仔细地记录下来，并随时注意它们的瞬间变化。

    彗星亮度的观测：彗星整体形态变化的同时，它的总亮度也在变化。按理来说，彗星各部分，即慧核和慧发(慧核发和慧发合称为慧头)，慧星的亮度应该分开来说，实际情况则是，慧核常常无法从慧头中分辨清楚，估计慧尾的亮度又十分困难，因此，只要估计出慧头的亮度也就可以了。我们可以在慧头附近找一颗与慧头差不多亮的星，亮度就可以近似的估计出来了。

    观测流星

    在星空中一闪而有过的流星，是我们偶尔能看到的天文现象之一。流星大体可分成二类，一类是偶现流星，另一类是流星雨中的流星。

    偶现流星指的是出现时间和方位没有规律的流星，它是单颗的出现。平均说起来，这类流星夜晚每小时有可能观测到10颗左右，而且，一般是下半夜观测到的比上半夜的多，也明亮一些。流星数量比较集中、看起来好像都是从天空中的同一点向四面八方射出来的，叫做流星雨。那个“同一点”叫做辐射点，辐射点在什么星座，譬如说在狮子座，就说这是狮子座流星雨。每个流星雨都在每年一定的时期出现，不过，辐射出来的流星数量并不每年都是一样的，而是有周期性的变化。

    无论是观测偶现流星还是流星雨中的流星，都需要做些准备工作，它包括：选择好合适的观测场所，主要是避免灯光、高楼等；安排好合适的半躺座位，如果计划连续观测几个小时以上的话，准备些御寒的衣物、驱蚊的药品、乃至必要的食品；准备好观测所需的常规工具，如星图、手电筒、钟表、相机、脚架等，以及记录本。

    记录本要预先写好所要记录的各个项目，以便快速的准确记下：流星的亮度(用星等表示)，颜色，流星在星空中的出现点和消失点，用快或慢表示流星掠过天空的速度，流星消失后有没有留下余迹之类的现象，等等。如果是二个人配合进行观测，那是比较理想的，尤其是在观测流星雨时，可以是一个人专管观测，口述观测到地情况，另一个人专管记录，隔一段时间之后互相交换。当然，有条件的，也可以进行跟踪或者固定点拍摄。

   天体摄影

    面对日月星辰，许多天文爱好者希望亲自拍摄壮丽的宇宙景象。为了观察研究天体，天文学家们采用与天文望远镜相匹配的相机进行天体摄影。欣赏绚丽多彩的宇宙风光照片，无论是对艺术家还是业余爱好者来说，都是一种美的享受。对普通摄影爱好者来说，只要得法，天体摄影并不是难以实现的事。

       1、仅用相机的天体摄影

    主要器材

    一个稳固的三角架和普通的单反相机(可以用数码或者胶片)，采用焦距为50MM，F2.0或者F1.8的标准镜头，三脚架要带有云台，一根快门线，胶片机的还要准备一张四方的不透光平坦的硬纸板和感光度为21-27定的胶卷。当然，有条件的也可以使用幻灯片拍摄，拍摄后可用幻灯机打在屏幕上欣赏。

   准备工作

    最初的天体摄影一般是拍摄天体的周日视运动,可先以北极星及附近的星体为拍摄对象。为此准备一个用铁丝做的活动取景器放在相机上固定好，其框架的大小及平面要与镜头的视角一对致，这主要是为了寻找星体方便而设。活动取景器要设法固定在相机取景器的上方。相机置于三角架上，镜头对准被拍摄的天体-北极星，用眼睛通过活动取景器的小孔能看到北极星即可。

    拍摄

    首先把光圈开到最大或接近最大，聚集在无穷远处；数码相机的转到P门选择好曝光时间即可，胶片机的用准备好的硬纸板遮住相机的镜头，按动快门钱，打开“B”门后，立即拿开硬纸板开始曝光，看一下手表，记好曝光时间。注意动作要轻巧、准确，避免引起相机的震动。大约曝光50分钟左右之后，再用硬纸板遮一下镜头，关好B门，至此，拍摄工作完毕。从冲洗出来的底片上你可以看到呈现一圈一圈的弧线，圆心均为一个。这正是由于地球自转而呈现的恒星周日视运动的观测结果，因为地球一刻不停地自西向东自转，故使人们看到星星每晚东升西落的现象，底片上的同心弧圈正是北极星附近恒星周日视运动轨迹。注意，北极星实际上并不是真正的“极星”，它与北天极仅相差约1度，它在底片是的轨迹是一个很小很小的圆弧。底片可以去相馆冲洗出相片，也可以用底片扫描仪数字化到电脑里进行后期处理!


  
  如果你拍摄赤道附近的恒星，由于其视运动速度快，移动距离大，可把光圈开至最大，曝光时间约20秒，拍得到的星星其本上是点状；若曝光时间延长至二三个小时，拍得星星轨迹呈条状。最初拍摄时，你可任取某一个星座(如猎户座)，不妨先用10-30秒(数码相机一般是15秒)时间作为拍曝光实践。用这些方式，最好的拍摄对象就是流星雨了！当然那需要曝光时间更长的相机或者数码相机

       2、望远镜与照相机的连接摄影


    把相机接在天文望远镜上拍摄天体相片，效果自然比仅用相机拍摄的理想，特别是用望远镜的主焦点直接拍摄，其方法是卸去望远镜的目镜和相机的镜头，把相机机身接在望远镜上，即望远镜物镜当主镜，取代了相机的镜头。
   
    首先要准备一个可以装在你望远镜主焦点上的单反相机(胶片\数码或者冷冻CCD)机身，相机机身安装在望远镜原先装目镜的位置上，二者之间通常要再接一个中间接圈，因为各种型号的相机镜头卡口并不相同，有条件的话可请手艺精巧的钳工制作这种圈。为了长时间曝光，应购置一根能够锁定的快门线(数码相机也一样)，以便在拍摄时能长时间拍摄。
   
    业余爱好者拥有大多数小型天文望远镜均可用于拍摄某些天体，特别是口径在150mm的牛顿式反射望远镜，其相对口径较大、聚光力强，体积较小，便于操作。这里介绍的是博冠的150/750牛反式望远镜，还需要多配置一个摄影接筒。如果使用80mm口径的折射望远镜，配上佳能系列的单反数码相机，拍照时旋转调焦轮，使取景器内显示出清晰的天体像就可以进行拍摄了。这里介绍的是天狼的80口径的画师。此外，必须购置一根快门线来按动快门，以避免由于振动引起天体影像模糊变形！当然，也可以使用数码相机配有的定时2S或者10S来拍摄。

    望远镜的支架稳固是保证天体摄影成功关键的因素之一。在购置望远镜时要考虑到望远镜加装相机和寻星镜后能否维持平衡和正常运转。不过现在都是成套出售，商家也会配套合适的赤道仪和云台。这里介绍最好带赤道仪的望远镜，这种座架通常会有相配套的一个小型电动机驱动器购买，使用这种驱动器会使望远镜能对天体作跟踪观测。爱好者中，目前使用较多的是博冠的EM系列赤道仪和天狼的TQ系列赤道仪，当然也有别的经济型和高端型的！这里就不一一介绍！


     直焦拍摄昴星团


     直焦拍摄NGC 2068,即M78星云,位于猎户座

     用这种方法一般可拍摄太阳、月球、日食和月食,当然也有各种星云。因为小型望远镜的主镜焦距不太长，所以大多数天体在主焦点上成像都很微小。行星视面都太小，如金星位相、木星云带，土星光环等细节，不经目镜放大很难拍好。但有时遇到行星会合、行星靠近昴星团等壮观天像时，用此法也可拍到漂亮的相片。在拍摄时对于曝光时间没有十分严格的固定标准，要根据所拍摄对象和天体条件灵活掌握。如在拍摄日全食时，从初亏至食甚曝光时间是随之逐渐延长的，即从1/60秒、1/30秒、1/50秒、1/4秒一直延长至1秒，在一般情况下，全食时曝光可达1-3分钟；全食以后，曝光时间又相应在缩短，用上述曝光时间多次拍摄实践后，你一定会获得满意的天体摄影作品。

       3、目镜后天体摄影

万用摄影支架接目镜后摄影

    用这种方法拍摄的最佳目标就是月球了，待以后积累了足够的经验，还可以拍摄到明亮的大行星和太阳。用此方法时望远镜的目镜和相机的镜头均可不必卸下来。仅将望远镜对准天体，调好焦点，使望远镜目镜中的天体像达到最清晰，把相机的光圈和焦距调至最大，然后将相机安装在目镜后面，相机镜头对准目镜后，细心调整相机的位置，使相机的光轴正好能使相机的取景器(有些DC没有取景器看LED屏幕)上天体成像清晰时，即可拍摄。必要时也可以稍微调节目镜筒，改进天体像的清晰度。为避免外来光侵入，在望远镜目镜筒与相机镜头之间最好用一个接口或者摄影筒接好，也可以使用黑布包裹好,当然还有更先进的接目镜后摄影工具,比如上图的万能摄影支架,就会帮你很好的接目镜后摄影了!


     注意事项
     
       (1)拍摄太阳相片时(黑子或者日食)时，绝对禁止通过望远镜直接观看太阳，否则将烧毁眼睛导致失眼，必须在物镜前加上足够深暗的中性滤光片或者现在普遍使用的巴德膜，并且要在目镜后用手掌检查有没有强光漏射，以确保安全，只有这样才能用眼睛直接观察。若拍摄时间较长，停拍期间要转动望远镜镜筒(避开太阳)，使阳光暂不射入望远镜，以便温度下降，防止仪器发生意外事故。

       (2)夜间摄影或在气温较低季节摄影观测者，要注意增加衣物御寒。在天文望远镜前要加遮光罩，以防露水沾湿物镜，因为水汽是天体摄影的大敌。若经常在温度高的地方拍摄，可自制一个防露装置，方法是在镜筒前端绕适量的电热丝，接在蓄电池上，使主镜(或折反镜改正透镜)微微加热，露水就不会凝结上去。有条件的可使用理发电吹风加热望远镜或相机镜头。f

[ 本帖最后由 时空 于 2008-9-7 10:36 编辑 ]