天文观测中使用和选择双筒望远镜的几点思考

Adrian

天文观测中使用和选择双筒望远镜的几点思考
         --用双眼观天的精粹--  By Alan Adler—(from S&T) 何允 译
   
关于双筒望远镜天文的奇迹写过千言万语。虽令人神往-事实上那是很壮观的,然而大体上被忽视的。虽然许多天文爱好者都有双筒镜，但是你看他们有多少在观星会上频繁地使用它们？按我的看法，人们花费了整晚上弯腰曲背于望远镜上却失去了一些真正的伟大的景观。
天空中有许多在双筒镜中看起来比在任何望远镜中能看到的大而美丽的对象。包括一些亮彗星（如最近离去的’池谷-张’彗星），大星系，恒星密集处，大的疏散星团和星云等。双筒天文观测不单是欣赏夜空的有效手段，而且比用其他单眼望远镜更舒适；用双眼看物而使另一只眼会更自由轻松一些，这是由于神经将两眼所观察到图像的最佳处合并成一幅图像，从而避免了单眼图像可能有的缺陷。你当然可以将任何双筒镜用于天文观测，但是显然有一些比其他的更适合一些。我曾多年享受了双筒镜的魅力并在夜空中测试和比较了几十种这类镜子，在这些时间里锤练了我的判断力，什么是重要的而什么则不是，这些经验就是我这篇文章的基础。下面是出于一个双筒镜狂热者的一些想法。
宽视野广角双筒镜
我现今最喜爱的有两只双筒镜，其一为１０Ｘ５０宽视野镜子用以寻找目标物和随便观看，另一只是高倍力的镜子用以仔细观测。对寻找目标和随便观看，视场的大小是最重要的。广角双筒镜对扫描银河是令人神往的，包括我喜爱的天空部位：人马座，天鹅的颈部，猎户座和仙后座等。
可以看到的天空面积正比于望远镜视场直径的平方。例如，视场为７度的双筒镜比视场为５度的其可见的天空面积近乎为两倍。一般来说，低倍率的双筒镜比高倍率的有较大的视场。但是倍率太低时你想找的一些小的球状星团或行星状星云将可能被忽略。由此，作为宽视野用途，我逐渐喜爱１０Ｘ的超过了７Ｘ的。ｉ０Ｘ双筒镜的视场一般从５度到６.５度。看起耒只是一个小的差别，但是６.５度的双筒镜比５度的实实在在要多看到６９％的天空面积，我认为这在夜空中是意义重大的。双筒镜实际的视场往往要比厂家给出的数据小。但是你可以自己来测量。把双筒镜固定在三脚架上，看一颗星从视场的一个边缘移动到另一边缘要经过多少时间。最容易的办法是选一颗子午线附近的星，这样就能使它水平地穿过双筒镜的规场。于是，视场直径（度）就能用下列公式计算出来：
视场（度）＝时间（秒）／240*cos（星的赤纬）
双筒镜最大的视场到底可以达到多大？实际的极限似乎可以用６５除以双筒镜的放大倍率来估计。例如，１０Ｘ的双筒镜的最大视场约为６.５度，而１５Ｘ的镜子最大可达４.３度。这对应于双筒镜目镜的视在视野为６５度左右。这样的双筒镜常常被标榜为“广角”或“超广角”双筒镜以区别于标准视野为５０度的目镜。
有些制造厂评价视场不用多少度而用在１０００码距离处视场有多少英尺。这个数据一般都刻在双筒镜镜身上。你可以将这数据除以５２.４换算成度数。一位朋友的７Ｘ５０镜子标示了在１０００码处为３７６英尺，此数据换算成７.２度（３７６／５２.４）。这个数据比用上一节公式算出的理论最大值９.３度略小。
关于双筒望远镜的目镜，我要谈谈一个不大被注意的方面，称为“出瞳距离”。出瞳距离就是从双筒镜的目镜与眼睛最远位置间的距离，在该处能看清全部视场。我戴着校正高度散光的眼镜，所以对我来说，长的出瞳距离是十分必要的。我测试出瞳距离的方法是简单的用眼看入双筒镜内，看何处能看到全部视场。但是，我发现如果双筒镜的出瞳距离在白天稍感短了一些而在晚上倒是可以，因为那时我的瞳孔扩大了。但要警惕许多声称有长的出瞳距离适用于戴眼镜的双筒镜有半数是不能接受的（包括一些很贵的欧洲双筒镜）。
有些双筒望远镜特别难于使用，即使当它们有合适的出瞳距离。而你的眼睛也似乎放在确切的正确位置。光学设计师Richard Buchroeder指出这种感觉可能是由于一种俗称为“kidney beaning”作用的结果，它是双筒镜目镜设计的一种性能。这种kidney-bean作用在晚上比在白天更令人讨厌，有些人比其他人更感烦恼。如果你在检试双筒镜时发现这种现象，你不妨选择别种型号的镜子。因为这些和其他一些原因，你要遵循购买之前一定要试用过的原则。
放大倍率问题
和要求宽视场一样，我发现双筒镜的放大倍率是正式观看目的物时最重要的指标。这就是我为什么要有第二只，高倍率型号镜子的原因。我的１５Ｘ４５双筒镜“吹走”了任何一款１０Ｘ双筒镜—甚至我的１０Ｘ７０！类似星云的目标（例如彗星，星云，星系等）在１５Ｘ中比在１０Ｘ中有更大的冲击力。增加放大倍率会使背景天空变暗，从而突出了目标的细节，这些在低倍率中是无法看到的。对高倍率观察唯一要注意的是必须有稳定的支架。
我曾有意识的进行过一系列在１０Ｘ５０和１０Ｘ７０双筒镜间的比较，同样在１５Ｘ４５和１５Ｘ６３型号之间的比较。在这些场合下大口径镜子比小口径镜可收集到二倍的光子，但是，和人们的期望相违，使人们惊奇的是它们的观看效果竟然相差很小。
关于这方面曾试图找出一种方法用公式来比较不同口径和放大倍率的双筒镜的性能。有两种著名的双筒镜性能的指标，一种由Roy Bishop提出的叫作清晰度系数，（由加拿大皇家天文学会的Observer’s Handbook每年出版），另一种叫作黄昏性能指数（由蔡司光学公司发表）。两种指标对倍率和物镜直径都有相等的权重；这样７Ｘ５０和１４Ｘ２５的双筒镜会有相同的指数。
经过多年实践，在观测深空目标中比较了不同倍率和物镜尺寸的双筒镜的效果，我发现更准确的天文指数应该是倍率乘以口径的平方根，这样指标中给倍率比口径有更大的权重。在我的经验中这样在观测星系和星云时，对不同的双筒镜可以提供更准确的指标。计算结果如下：
双筒镜的型号                       天文指数
   7X50   49
9X63   71
10X40     63
10X50       71
  10X70   84
  15X45  101
  15X63  119
  15X70  126
  18X50  127
请注意：９Ｘ６３和１０Ｘ５０虽然口径相差很大，它们的指数都是７１，而１５Ｘ７０和１８Ｘ５０均得分１２７。如果试看几个梅西叶天体，你会发现这个指标是正确的。
对我来说，大物镜的最大好处不在能有亮的影象而是有较大的出瞳直径，使眼睛的位置不是很临界。出瞳直径的计算可将双筒镜物镜的直径除以放大倍率，当出瞳直径比较瞳孔直径不是太小时，眼睛的位置就不大临界。我测量在暗中的瞳孔直径为６.５毫米，方法是在暗中拍一张面部的闪光照片，在拍摄时坐在暗中同时在面颊上放一根尺子。如果你要自己试试，要记住将照相机的防红眼功能关掉。
增大双筒镜的口径时其负面影响往往会缩小视场，许多１０Ｘ５０的视场可达６.５度，但是１０Ｘ７０的视场很少超过５．３度。在挑选天文设备的方方面面，不可避免地要进行一些权衡。
平行度
双筒望远镜包含了两具对称的望远镜。要使它正常的工作，每个双筒镜的一半必须与另一半小心地校直。否则，你的眼睛和神经会强烈地斗争去将两个影象合成一个，其结果造成了眼睛疲劳，头痛，和视力变坏。我发现我的眼睛在晚上比白天更不能忍受平行度的差异——在晚上平行度稍有差别会显著损害观看效果。
这里有个简单有效的检查平行度的方法。在白天，把双筒镜架在三脚架或其他稳固的支架上看一个远处的目标（可以是房屋建筑）校正其一边与视场的左边或右边相重合，看看两半镜子中房屋与视场边缘的位置是否相同？其次可用物体的上边或下边和视场的上下边缘来检查垂直平行度。你也可以在晚上用星星来做同样的测试（建义利用北极星，因为它基本上不大移动）。
如果你的双筒镜不能通过这些测试，就可能需要修理了。虽然，有些高手使用者也可以自己校直，大多数情况下需要返厂或送修理店修理。
使观看稳定
为了使任何双筒镜达到最佳的观看效果，它们必须被稳固地握持住。使人惊奇的是稍有微小的抖动会造成观看被严重损害！因此，你的双筒镜最重要的附件是一张有靠背的椅子。坐在靠背椅或者躺椅上观看远比站着观看要稳定得多。同样也使你的颈子大大的松弛了。我改造了一张便宜的扶手椅，为了便于双筒镜天文观测特地增加提高了的扶手。
设备的第二步是某种型式的双筒镜支架。大部分观测者很快发现在简单的三脚架上支架双筒镜对颈子实在太累了。现在有很好的商品双筒镜支架，但是你很容易自己制造。有一些解决方案描绘在Sky & Telescope 2002年３月号中。其中包括我的两种：前面提到的我改造的椅子和我的Ｔ形支架。
理想的双筒镜支架应当能向任何方向自由移动，当你松手的时候，它仍能留在原处不动。。经过制作了几个设备以后，最后我制成了称为“自然关节梁”的设备来实现了我的想法（见后附照片）。它不需要用平行杆来保持目镜的俯仰，而双筒镜能自然的保持观看的指向。一根短的侧梁（在三脚架顶部）可容易地转动，这样我就可以靠回到椅背上然后把双筒镜拉回来靠在我的眼睛上。
技术进步同样以电子影像稳定器的形式解放了双筒镜天文家。我曾使用过佳能牌的１５Ｘ４５和１８Ｘ５０的影象稳定双筒镜若干年，发现它们对我喜爱的双筒镜目标给予了激动人心的影象。佳能牌稳象系列有完美的光学质量和平直的视场，获得了理所当然的赞扬（关于它们和其他一些稳象双筒镜可参阅在S&T 2000年７月号Ｐ.５９的评论）。在白天它们的影象稳定功能完全有效。但在晚上，当眼睛的视网膜持续特性大大延长了，即使这些双筒镜也需要某些支架的帮助，我的Ｔ形支架或改造的椅子可以非常好的完成些任务。用这种方式，我的１８Ｘ５０稳象双筒镜在各方面都能和１５Ｘ７０使用自然关节支架同样好。
如果你对双筒镜天文还未达到专业程度，你将会失去一种最有价值的观赏追求。那么，你就拖一把好椅子，然后开始用双眼观赏，在美丽的夜空之中陶醉吧。
               
                       译自Sky &Telescope 2002年Sep. P.94-98
                       何允Sep.3,2002