盯住星星的前提——校準赤道儀

古人云:斗轉星移。

星星在天上是一直運動著的。或者,更嚴謹一些說,相對於地球表面的這個非慣性參考系,天上的星星是不斷運動著的。而且,大多數星星的運動方向、速度都是相同的。

原因——大家都知道——是因為地球在轉。

由於星星們距離我們都非常非常地遠,人類的雙眼立體視覺已經無法計算出它們的距離,所以大腦最終得出的結論就是∞。所有的∞,它都認為是相等的,於是人類看到的星星彷彿都一樣遠。當一些物體距離一個點的距離一樣時,這些物體一定分布在同一個球面上。這也是為什麼在科技不發達的年代,人們認為天是一個扣在地上的球。我們管這個球叫天球。

天球一直在轉,自東向西轉。太陽、月亮、一切星辰都是東升西落。我們用肉眼觀察它們的時候,由於視野大,距離遠,這種運動不容易被感覺到。但當使用望遠鏡時,減小了視野,又放大了目標,使得觀測者已經無法忽略這種運動了。

在我開始第一次觀測時,最讓我感覺意外的就是目標運動速度之快。

天球旋轉,事實上是由於地球自轉引起的,所以天球旋轉所繞的軸自然就是地球的自轉軸。

花開兩朵,各表一枝。前面說了星星(相對於地面參考系)的運動。現在再來說說全方位運動的方法。

一般來說,要想讓鏡頭可以指向任何方向,只需要有兩個互相垂直的可以旋轉360°的軸即可。

常用的相機三角架,就裝備了這樣的兩個軸——一個垂直於地面,一個平行於地面。平行於地面的那個可以繞著垂直於地面的軸旋轉。

有一些天文望遠鏡會裝備這樣的架台,被稱為經緯儀或高度方位架台。比如前面說的,最初看好的那款米徳ETX70A,裝配的就是這種架台。這樣的架台很直觀,也很容易理解其運作方式並掌握使用方法。但並不是那麼適合天體觀測。

之前提過,天球旋轉是繞著地球的自轉軸進行的。所以除非你在赤道,否則它不以經緯儀上的任何一個軸為旋轉軸。導致天體運動時,操作者要調整兩個軸的角度。

懶惰讓人類進步。懶人們想,如果我弄一個軸跟地球自轉軸重合,讓天球繞著我這個軸轉,我觀測的時候,不是只需要調整與此軸垂直的那個軸就行了嗎?於是,就誕生了赤道儀。

赤道儀也是兩個互相垂直的軸。其中一個軸——赤緯軸——可以繞著另一個軸——赤經軸——旋轉。赤經軸的指向是可以調整的。

請注意上面一段最後一句話。是的,軸的指向是可以調整的,也就意味著,我可以讓它與地球自轉軸重合——不對,是平行。沒有可以鑽到地心的設備,誰也別想讓什麼軸跟地球自轉軸重合,除非你在北極或者南極(我可不想去那麼冷的地方看星星)。

赤道儀的校準,就是讓赤經軸或者說極軸與地球自轉軸保持平行的過程。

「等等!」鏡頭外忽然傳來一聲大喊,「平行就行了嗎?不是說要重合嗎?只是平行,星星們也不繞著它轉啊!」

好吧。這是在閱讀其他關於赤道儀校準時,我心中喊出的聲音。因為沒有哪個材料上給我講清楚這個問題。

好在我是個肯思考,肯鑽研的好青年。略思索之後,我明白了其中的道理。

原因就是一句話:宇宙太大,地球太小了。地球的直徑相對於天球的直徑來說,近乎可以忽略,所以根據偉大的近似求值法,整個地球在描繪天球的幾何圖形中,就是球心那個沒有體積、沒有大小的點。我們的望遠鏡、赤道儀,自然都在這個點上。在這個尺度的幾何圖形中,兩軸平行,基本就可以認為是重合了。

那麼,這個校準的方法就不言而喻了。有兩個:

  • 讓赤道儀極軸的角度與所在地緯度值一致
  • 讓赤道儀極軸指向北天極

最初拿到望遠鏡是白天,自然無法去指向北天極,所以簡單設了一個緯度。用維度設置的一個前提是赤道儀要保證在水平平面上。

※請忽略圖中的刻度指示,我沒住在那麼北邊的地方。關於這個刻度,以後再說。

後來有一天出去觀測,就重新校準了一下,讓赤道儀極軸首先指向北方(這一步用指南針),然後調整極軸高度角,讓北極星出現在望遠鏡視野正中間。

好一些的赤道儀,據說上面自帶指南針,還有極軸鏡。校準的時候,要讓北極星出現在極軸鏡的相應位置。

其實,北極星並不在正北天極,據說向小熊座β星偏1°左右。(不要問我小熊座β星是哪個,我還沒研究到那兒。有興趣請自查星圖。)不過,對於我這個刻度粗大、不帶指南針和極軸鏡的赤道儀來說,已經足夠了。

理論上來說,一旦校準完畢,不能對望遠鏡有絲毫移動。但我家陽台沖東南,根本看不到北極星,無法每次都校準。所以,我也沒管那麼多,每次只是用指南針保證指向北方就開始觀測了。其實誤差也不算太大,偶爾需要調整一下赤緯軸,大多數時候還不錯。當然,我是以目視為主,如果你要進行長時間曝光的天文拍攝,精確的赤道儀校準必不可少。


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