【鏡頭背後】講座：深空天體攝影（一）

本期預告：深空天體基礎認知如何拍攝深空天體拍攝前的準備工作天文望遠鏡相關知識

深空天體的基礎認知我們這裡不談純粹的宇宙天體科學，所以不嚴格按照純科學分類，只按一般深空天體攝影主體分類：星團、星雲、星系，彗星。1、星團 Star Cluster由物理關係聚在一起的恆星群。包括疏散星團和球狀星團，亮度較高，相比其它天體，更便於拍攝。2、星雲 Nebula星雲，也有叫做星際雲，是塵埃氫氣氦氣和其它物質組成的「雲」或泛稱擴散天體，很多類型，包括瀰漫星雲（亮星雲、暗星雲、反射星雲），行星狀星雲，超新星殘骸等。各類星雲拍攝方式各有不同，基本的深空天體攝影主要主體有：

3、星系 Galaxy無數的恆星系組成的恆星系統（參考我們的銀河），距離地球遠，整體亮度低，一般在八等以下。最亮的兩個星系是仙女座大星系M31和三角座星系M33。4、彗星 Comet大彗星亮度較高，距離地球也較近，曝光時間相對短。小彗星較暗，距離地球較遠，曝光時間相對要長一些。如何拍攝深空天體深空拍攝，天體的亮度決定曝光時間、B門曝光量。1、星團和星系無論是球狀星團還是疏散星團，都由恆星組成，全光譜天體，普通相機可以完成拍攝。2、星雲反射星雲由中心的亮恆星光照而發光，用普通相機拍攝；發射星雲是能輻射出不同色光的電離氣體雲，普通相機拍攝比較吃力，要改機。拍攝前的準備工作一、拍攝時間段深空天體亮度較弱，選擇晴朗無雲的天氣拍攝。可以通過氣象雲圖，也可以將地理坐標、經緯度輸入晴天鍾，查看是否有雲。每月農曆初一到初十前，不到十天拍攝窗口期，月亮比較小，拍攝干擾小。拍攝深空天體要趕在日落前一個小時器材架設完畢，每天日落時間有微小差別，可查詢天氣預報或專業網站。器材架設比較複雜，需要提前幾個小時到達觀測地，要預留調試的時間。二、拍攝地點和條件安全第一，方便到達。拍攝深空天體的器材設備很重，如果到達不便，會非常耗費體力和時間。深空天體比較暗淡，拍攝要求比目視或星野拍攝要求高很多，要在低光害情況下拍攝，即遠離城鎮，選擇高海拔、低濕度、低大氣擾動、高透明度的地點，但不能有高山、高大植物、建築的遮擋，因長時間曝光要求，有遮擋會影響拍攝效果。1，選擇高海拔國內大城市霧霾嚴重，霧霾圈通常在1000米以下，要離開霧霾圈就要到1000米以上的高海拔地區，北京主要拍攝地點海拔都在1200米以上。2，選擇低濕度如果濕度高，整體畫面就顯得霧氣蒙蒙，細節出不來。3，選擇低大氣擾動大氣擾動，指「視寧靜度「，視寧靜度不好，星點比較肥，沒有細節表現，反之，高透明度容易體現暗部細節。視靜靜度可通過晴天鍾APP查詢。三、拍攝細節天體都有列表代號，比如M天體，是梅西耶天體，以法國天文學家梅西耶命名。天體權威列表：

1，拍攝目標位置制定拍攝計劃之前，要熟悉每月星空深空天體的類型和位置，按每月天體的位置列表，制定或改變拍攝計劃。2，拍攝時間計劃制定好拍攝計劃，天氣情況也允許，就要嚴格執行。一般一晚只能拍攝一個目標。如果選擇多個拍攝目標，每張都需要長曝，很可能因為時間倉促而影響效果。3，拍攝目標計劃每個月星空不一樣，深空天體的目標選擇也不一樣。以下為十二個月最適合拍攝的深空天體（東方地平線35度範圍內為例，日落後一個半小時）。當然每月適合拍攝什麼，不是絕對嚴格，前後可錯開一個月。

註：天體類型按括弧內標註，如，一月份已全部註明；二月份獵戶座M78是綜合體星雲，有發射有反射星雲。M41是疏散星團，M35疏散星團；三月份巨蟹座M67是星團；四月獅子座，三重星系M66，M65和NGC3628。其它正確。四、拍攝器材深空天體拍攝器材包括很多模塊，模塊又包括軟體和硬體，需要分別進行標準化的調試。1，系統內重要模塊① 終端器材，包括單反相機、微單相機等：

② 赤道儀，跟蹤深空天體實現超長曝光。2，其它模塊① 天文望遠鏡（細節見下文）。② 模塊之間的連接系統，如連接件、連接線。如果連線不結實或部分連接不合理，轉到某個角度受遮擋或碰到障礙，都會影響拍攝傳輸。③ 觀測和拍攝時使用的小配件，如星圖、頭燈、指南針等。④ 拍攝中需要的計算機要提前安裝軟體並完成調試，現場調控赤道儀及其它套裝時，要保持計算機穩定。3，其它器材① 大容量電池，最好配手柄。深空天體需要拍攝很多張，曝光時間長，總體拍攝時間長，非常耗電，冬天氣溫低耗電量更大，最好有外接電源適配器給單反相機供電。② 確保記憶卡存儲容量充足，需預留十幾G容量。4，設備包裝觀測拍攝用的天文望遠鏡和赤道儀等精密儀器，途中顛簸容易造成損壞或鬆脫，包裝需用結實、防震、有內襯的鋁箱，要即有可靠的防護性又有相對的便攜性。五、其他拍攝深空天體，都在遠離城鎮的山上，環境相對比較惡劣，氣溫低且乾燥，尤其冬季，高海拔地區零下二十多度，禦寒裝備和能量補給要充分。天文望遠鏡深空攝影用的天文望遠鏡主要有折射式、反射式。反射式又分牛頓反射式和卡塞格林式反射望遠鏡和RC反射式天文望遠鏡。還有施密特-卡塞格林式望遠鏡和馬克蘇托夫-卡塞格林天文望遠鏡。這幾類望遠鏡都可以作為深空天體拍攝用望遠鏡，但具體適合哪一種深空天體有所區別。

口徑，天文望遠鏡最重要指標。口徑大，解析度高，拍攝到的天體細節多。鏡頭和焦距，與相機一樣，鏡頭的焦距越短，拍攝範圍就越大；拍攝範圍越小，焦距就越長。焦距的選擇取決於拍攝的天體大小。如果天體很大，不要選擇焦距非常長的天文望遠鏡。如果天體很小，不要選擇焦距非常短的天文望遠鏡。極限星等，衡量天文望遠鏡能力的重要指標之一，主要由望遠鏡的口徑決定， 望遠鏡的口徑越大，極限星等數值越大，能看到越多更暗的天體。

見表格，結合拍攝，適合使用且價格可以接受的光學望遠鏡鏡筒口徑一般在10cm-20cm左右。當然8cm望遠鏡也可以用於深空天體的拍攝。口徑大小的選擇與財力、體力和喜好有關。口徑大的好處見上。但口徑越大越重，需考慮車廂容積和個人體力。我比較喜歡大口徑望遠鏡，折射鏡13cm-130mm口徑，反射鏡25cm-10inch口徑，可拍攝幾千個天體。1，折射式天文望遠鏡折射式天文望遠鏡普遍是ED消色差的(如80ED、100ED) 。ED是兩片式，由兩片玻璃組成的目鏡；APO是三片式，拍攝效果較好，是首選。市面上出售的折射式天文望遠鏡焦比短，在F7左右，比如10cm口徑的焦距在700mm左右，適合拍攝大範圍的星雲、疏散星團、球狀星團、大型星系，如M31，M33。折射式天文望遠鏡適合對應拍攝的星云：1月——M42、M45、N434馬頭星雲；2月——玫瑰星雲、M35、M78；3月——M44、M81、M82、M67；4月——天體大熊座M101車輪星系；5月——天體只有馬卡良星系鏈/室女座、后髮座的星系團；6月——M13，天蠍座的星空調色盤氣體星雲；7月——除了M57環狀星雲，其餘都可以，如M8、M20；8月——北美洲星雲和網狀星雲；9月——所有天體都適合作為折射鏡的拍攝目標；10月——所有星雲。其中寶瓶座環狀星雲最適合折射鏡拍攝；11月——加州星雲、仙后座M52與氣泡星系，氣泡星系；12月——所有天體都適合作為折射鏡的拍攝目標。2，反射式天文望遠鏡① 牛頓式反射天文望遠鏡特點是每次都得調光軸，因為由主、副鏡構成。市售的牛頓式反射天文望遠鏡焦比一般在F5左右，或者焦距800mm以內的反射式望遠鏡。一台150mm口徑的牛頓式反射天文望遠鏡，焦距是750mm，和折射鏡拍攝的目標類似，適合拍攝星雲、星團等天體，比如M8礁湖星雲、NGC7000、網狀星雲之類的大面積的天體。使用它必須配有彗差改正鏡(MPCC) ，否則拍出的深空天體像場周邊會產生慧星點。② 其它反射望遠鏡還有：

這三種望遠鏡，若口徑200mm、焦比8以上，焦距較長，適合拍攝河外星系和行星狀星雲，要拍攝大範圍星雲只能拍到部分星雲的細節。河外星系除了M31和M33星系比較大外，其餘都比較小，適合用長焦望遠鏡拍攝。RC10望遠鏡口徑250mm，焦比8，焦距2m，只能拍攝星雲的部分細節和河外星系。3，天文望遠鏡品牌價格簡介：① 折射鏡國外——高橋、TV；國內——裕眾、銳星。② 反射鏡國外——RCOS、ASA；國內——「信達」牛頓式反射鏡。好一些的牛頓式反射望遠鏡可選ASA，價格大概3萬到5萬。更好的RC反射鏡都14英寸以上，10英寸的價格約8萬以上。牛頓式反射鏡國內品牌相對便宜，「信達」8英寸20mm口徑的價格2-3千元，10英寸的價格4-5千元。其它較好的，比如某寶上「黑洞牛」的牛頓式反射鏡的成像比較好，10英寸口徑的價格1.5萬左右。赤道儀的準備與調試赤道儀大部分設有GoTo（自動尋星），如果對星空目標不熟悉，可以輸入編號、名稱，通過手控板輸入找到目標天體。

赤道儀部件圖赤道儀部件安裝注意事項：

1. 選擇視野開闊的觀測地點，穩固腳架，N朝北，腳架完全撐開、鎖緊。
2. 赤道儀本體架在腳架上鎖緊，重鎚桿旋好，觀察（下圖）水平泡部分，調整腳架高度，使赤道儀成水平狀態。注意：重鎚桿下方有顆防止重鎚掉落的安全螺絲，安裝重鎚前需將此螺絲旋下，安裝完後鎖回原位。
3. 鏡筒架在赤道儀上鎖緊，按需要裝上相機或目鏡。
4. 調整鏡身前後及鏡筒與重鎚的平衡。平衡過程請小心！沒鎖緊之前一定扶好望遠鏡。
5. 微調赤道儀以對準極軸，通常以北極星為基準點，如果有極軸望遠鏡則遵照說明書。

拍攝深空天體需要長時間曝光，長曝過程中若極軸對的不好，會有誤差，赤道儀運行過程中有一定誤差，所以，不僅要用拍攝主鏡還要安裝導星鏡，導星的作用是能糾正誤差修正拍攝。導星設備由導星鏡和導星攝像頭組成，導星鏡是個較小的光學設備，配置在拍攝主鏡上面。如圖，黃色粗大的鏡筒是拍攝主鏡，白色細小的鏡筒是導星鏡。

導星鏡通過經緯槽、經緯板安裝在拍攝主鏡上（背負式安裝），導星攝像頭連接在導星鏡上。導星鏡方向和拍攝目標/拍攝主鏡的方向一致。現售的導星鏡，導星攝像頭連接都是兼容的，有相關的介面，拍攝主鏡和相機也有相關的介面。普通天文攝影用光學望遠鏡是2英寸介面，把相機鏡頭卸下來，機身裝到介面上，望遠鏡相當於長焦鏡頭，直接拍攝深空天體（直焦拍攝）。

下圖是我的一套系統，CCD相機。CCD通過螺口，單反通過卡口或轉介面，連接到拍攝主鏡上，安裝方式不同，但原理一樣，望遠鏡直焦，光線打到感光原件上來曝光。CCD相機是專用CCD感光，單反是CMOS來感光。

架設設備的時候，注意兩個決定照片成敗和質量的因素：一是赤經、赤緯兩個軸的任意角度是否絕對平衡；二是對極軸是否準確。推薦兩個軟體APP，方便幫助對極軸：Polaralign適合信達赤道儀對極軸Astrotools適合艾頓赤道儀對極軸國產赤道儀有兩大品牌：信達，艾頓，價格2萬元之內。信達赤道儀有Heq5、Az－Eq6、N－Eq6等型號。艾頓赤道儀有Cem25、Cem60、Leq45 等系列。

對極軸：對極軸通過赤道儀上兩組螺絲（一組極軸垂直方向的螺絲，一組極軸水平方向的螺絲）來調整，通過極軸鏡在APP中找北極星，微調兩組螺絲可把北極星調放在相應的分化板的位置。尋找北極星：架赤道儀時，N標記對著正北方，指南針和正北差5.3度，天黑下來能看到北極星。可通過兩個星座（北斗七星大熊星座和W形仙后座，一個是春天星座，一個是秋天星座，如圖）找到北極星，放在極軸鏡的相應位置。赤道儀極軸鏡的劃分板圖示：通過劃分板北極星的位置，把北斗七星和W仙后座位置擺正，與實體星空的位置一樣，將北極星放在正確位置上，極軸對好，赤經和赤緯平衡（以一遠山或建築物為參照物調焦調好平衡）。調焦不對的話，最後如果對焦對到星點上，平衡就會受到破壞。

調整赤經軸和赤緯軸的平衡：一定要把整套拍攝系統（拍攝主鏡，照相機終端，導星鏡，攝影頭，包括附件）調整至平衡（比如，我這套系統有鏡載電腦，一些連線，所有東西裝好後要與赤經軸平衡）。赤維軸的平衡，調焦調到拍攝時能對清星點的程度，把調焦拉出來，然後再做赤緯軸的平衡。鏡頭前後挪動，赤緯軸任意角度做一個平衡，兩個平衡才能做好。赤經軸赤緯軸的平衡和拍攝的對焦，決定了最終星點拍攝質量的優劣。天氣好光害低的環境下，通過赤道儀的系統軟體，使用赤道儀手控板操作幫助，赤道儀平衡布好，拍攝焦距調準，極軸對好，初學者就能找到幾個深空天體。赤道儀說明書會詳細說明如何尋找深空天體。不同品牌赤道儀尋找方法不同，操控菜單有差別，要詳細閱讀說明書。未完待續作者介紹

劉寧 （天文酷哥） 1983年出生在北京，網名：天文酷哥。從事IT，資深天文愛好者。曾協助NASA進行天文圖片編輯工作，現指導北京市部分中小學生天文攝影工作，輔導天文奧賽觀測項目集訓。本文由@天文酷哥講述，【鏡頭背後】撰稿編寫
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