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                        業余天文器材簡介

                        本文向天文愛好者介紹在選擇天文觀測器材方面的一些總的看法和建議,希望能幫助同好們在目前國內迅猛發展,同時又是魚龍混雜的天文器材市場上能夠冷靜客觀的作出自己的選擇,買到最適合自己的天文器材。讀者如需了解望遠鏡的基礎知識,可以參考<<天文愛好者>>雜志和有關的書籍, 這里不在贅述。

                        一. 問題及建議

                          作為一個學生,或者工薪發燒友,甚至“先富起來”的少數天文愛好者,在選擇望遠鏡,尤其第一次面對口徑、焦距、鍍膜這些名詞時,都會感到眼花繚亂,這時最好的辦法就是先加入到當地的天文愛好者組織中,這樣你就會有機會先實際使用一下別人手中的望遠鏡,再根據自己的需要作出決定。在購買望遠鏡之前,還應該先仔細考慮以下幾個問題:

                        1. 你準備花多少力量和時間來熟悉天空?如果你對夜空和要觀測的天體足夠熟悉,而且不認為對照星圖自己找星是一項苦差使的化,那么你就可以選擇較便宜、更加便攜、較輕也較易于使用的望遠鏡。反之,那些帶有精密坐標機構,甚至計算機控制自動找星的望遠鏡將是最佳選擇。需要說明的是隨著電子工業的發展以及規模生產的優勢,目前國際上主要望遠鏡生產廠家的全自動望遠鏡的價格越來越趨于合理,絕非高不可攀。

                        2. 你的觀測地有多遠,如何搬運你的望遠鏡,以及搬運時你愿意付出多少勞動?這個問題的答案不但決定著望遠鏡的口徑,也關系到望遠鏡的光學結構。請記住一條由無數天文愛好者付出了很多代價得出的結論,即望遠鏡的使用頻率與其重量成反比。我們認為一臺經常被帶出去觀測的望遠鏡要遠遠好于那些由于太笨重而被留在家里的望遠鏡。

                        3. 多數現代的望遠鏡都有著五花八門的功能和數不清的附件,但實際觀測中用得到的(至少是經常用到的)卻屈指可數。我們發現包括筆者在內的大多數愛好者都喜歡"基本的"望遠鏡,太多的功能和附件帶來的益處要遠小于它們給你帶來的經濟負擔。

                        4. 你是否打算進行天體攝影、或是CCD成像?“天體攝影”和“CCD”都是昂貴的,通常初學者要花費幾個望遠鏡的代價和幾年的時間才能構造滿意的裝備和得到滿意的結果。

                          仔細考慮過以上4個問題后,請聽聽我們的建議;

                          決定一臺望遠鏡性能的最重要的參數是口徑,口徑越大就能看到越暗的天體,也能分辨出越多的細節。但是口徑并不意味著一切,一臺工藝水平很差的望遠鏡無法達到它應該達到的性能,甚至無法工作。幸運的是對于愛好者使用的口徑,無論是光學還是機械的加工難度都不大,一般的制造商只要認真對待,都能生產出令人滿意的產品。

                          不同的光學結構使得望遠鏡有不同的光學表現,施密特-卡塞格林、牛頓反射鏡、各種折射鏡都各有其優缺點,并導致光學性能的差異,但是相對于口徑的差別來說,這種差異是次要的,我們可以認為對于相同口徑和工藝水平的望遠鏡,它們的光學表現應該是接近的,但是不同的加工水平導致的質量差異確是非常巨大的。

                          另外,天文大氣視寧度(seeing ) 會影響望遠鏡分辨細節的能力,天空背景亮度會影響望遠鏡觀測暗天體的能力。seeing對大口徑望遠鏡的影響較大。如果你是在天空背景較亮、seeing又較差的地方觀測,如大城市中,那就沒有必要搬出大望遠鏡,如果你總是在這種地方觀測,那么就不必去買大望遠鏡。

                          一般來說, 現代的高質量折射鏡單位口徑的光學性能最佳, 但是相對于其他類型的望遠鏡價格也最貴. 而且當口徑超過10厘米時, 通常會由于鏡筒太長而變得非常不便攜(當然APO折射鏡不在此列). 施密特-卡塞格林和馬克蘇托夫-卡塞格林式折反射望遠鏡的便攜性最佳, 但這類望遠鏡仍然較貴. 單從光學性能考慮, 性能價格比(注意, 不是光學質量)最高的是牛頓式反射鏡, 尤其是道布森式(Dobsonian)牛頓鏡. 相同口徑下它們的便攜性優于折射鏡(因為其相對口徑可以作得很大), 但明顯不如折反射鏡。

                        二. 關于望遠鏡

                          對于初學者, 普通的小口徑(小于10厘米)折射鏡是最好的選擇, 它們的價格相當便宜(與折反射鏡和APO折射鏡相比), 操作和維護簡單, 我們建議如果經濟條件允許,盡量購買正規的天文望遠鏡,“正規”是指有優良的光學質量,標準的目鏡接口(現在最常用的是1.25英寸的接口),合理的放大率組合,能夠真正發揮作用的尋星鏡,穩固的支架,靈敏可靠的微動及調焦機構等等。目前充斥市場的低檔折射鏡(口徑多為50-60mm)的質量參差不齊,我們近六年來試用過多只國產的這類望遠鏡,總的感覺是其整體質量在不斷的提高,而且其中確有整體表現出乎意料的精品,但總的來說大部分都存在著設計和制造上的缺陷, 購買時最好請一位望遠鏡的內行幫助參謀。

                          反射鏡主要分牛頓式和卡塞格林式兩種,卡塞格林式在愛好者手中較少見,價格也較貴。牛頓式反射鏡由于目鏡位于鏡筒前端, 操作不太容易, 維護相對復雜, 如校正光軸和鍍膜都較困難,但它的最大優勢在于價格便宜,也是最容易自制的一類望遠鏡,因而在業余天文界一直十分流行,國內也不乏磨制鏡片和組裝牛頓鏡的高手。國內外介紹自制牛頓鏡的書籍和文章很多,有興趣的同好不妨一試。目前市場上出售的牛頓鏡的主流是大口徑、小焦比,這類望遠鏡有著強光力和大視場,非常適合深空天體的目視觀測,加上現在目鏡的設計水平比二、三十年前已經有了本質的提高,視場超過80度的超廣角目鏡用于相對口徑大于F/4的反射鏡在全視場仍能有滿意的像質。有一些高級的小焦比牛頓鏡(相對口徑>F/4)加上一組改正鏡還可進行天體攝影,筆者的一位香港同好陳一平曾在北京天文臺興隆觀測站用口徑160mm,F/3.3的牛頓鏡拍了一些深空天體,其質量令人嘆為觀止,但價格便宜的優點在這些高級牛頓鏡上就體現不出來了。

                          折反射望遠鏡是目前國外業余天文界最流行的望遠鏡。這類望遠鏡最大的特點是鏡筒很短,有著很好的便攜性,因而受到大家的歡迎,需求量大又導致大規模生產而降低了成本,低售價又進一步刺激了消費,如此良性循環受益的自然是我們的愛好者。在美國市場上口徑200mm,F/10的施密特-卡塞格林望遠鏡加自動跟蹤的叉式赤道儀的售價還不到1000美元,可以說是物超所值了。筆者曾試用過多臺這類望遠鏡,其光學質量都還滿意,但感覺個體的質量差異還是很明顯的,大約有30%的質量十分出眾,除反差稍差外幾乎可與頂級的APO折射鏡比美。折反射望遠鏡質量明顯的個體差異可能主要是由于其裝配和調整的復雜性造成的,一個品質管理嚴格的廠家應該不允許質量不合格的產品出廠,但要買到最好的,還應親自挑選,最好通過看星檢測其像質。

                          你如果是一個完美主義者,而且經濟條件不會對你追求完美制造障礙的話,你應該認真考慮一下螢石或ED(超低色散)的APO(復消色差)折射鏡。由于不同生產廠家的設計思想和標準不同,并不是所有自稱為APO的折射鏡都是最好的,但最好的望遠鏡肯定來自這些折射鏡。這里的“最好”并不僅僅指光學質量,由于色差得到了有效控制,它們的相對口徑可以做得較大,因而也更加便于攜帶;生產廠家通常都愿意為昂貴的物鏡配上一個精心設計和加工的鏡筒,因此它們的外觀也都非常漂亮。以上各項優點的代價就是高昂的售價,一只口徑100mm的APO折射鏡鏡筒往往超過200mm的施密特-卡塞格林望遠鏡加赤道儀的價格。筆者曾試用過多臺APO折射鏡,都留下了難忘的印象,終于在不久前也訂購了一只自用,我們將另撰文詳述其使用情況。

                          我們再來談一談風景/天文兩用望遠鏡,包括雙筒鏡和一種通過棱鏡成正象的單筒鏡(即Spotting Scope). 相信很多朋友在旅游或觀看球賽時都用過雙筒鏡,與傳統的天文望遠鏡相比,它們有著視場大、成像明亮、觀看舒適、攜帶方便等優點,因此也成為了熱愛觀測的天文愛好者的必備器材。目前市場上可供選擇的雙筒鏡型號和種類都很多,根據在天文上的用途大致可分為兩類;一是用于隨身攜帶進行尋星和大視場觀測,尺寸通常較小,最常用的型號為7X50和10X50, 7X50的雙筒鏡有著7.1mm的出瞳直徑,這大致相當于年輕人的眼睛完全適應黑暗時的瞳孔直徑,但隨著年齡的增加,人眼瞳孔的最大直徑會逐漸變小,當年齡超過30歲時,選擇10X50的比較合適。另一類是口徑較大的尋彗雙筒鏡,口徑多為80-150mm,除了尋彗,它們還是觀測深空天體的得力武器。為了順利的進行天文觀測,雙筒鏡最好能固定在三角架上,一般廠家都提供供選購的三角架聯結裝置,價格一、二百元,可以方便的把雙筒鏡和三角架聯在一起。

                          Spotting Scope在國外非常流行,擁有者多為被稱為Birder的自然和鳥類愛好者,Spotting Scope的口徑多為50-80mm,通過內置的棱鏡(組)成正像。一般可以通過更換不同的目鏡改變倍率,但是和35mm單鏡頭反光照相機一樣,不同的廠家有不同的目鏡卡口。幾乎所有的Spotting Scope都可以方便的和照相機三角架連接,多數廠家還為可更換目鏡的Spotting Scope設計了照相機接口,可以當做望遠鏡頭使用。為適應各人不同的用途和習慣,Spotting Scope有直視目鏡和45度斜視目鏡兩種鏡身及普通消色差和復消色差兩種物鏡可供選擇。與天文望遠鏡相比,Spotting Scope成的是完全正像,結構緊湊、密封防塵性能好,適合在野外和惡劣的環境下使用,但由于光學結構較為復雜,成像質量稍遜于同檔次的天文望遠鏡,尤其不適于作高倍觀測(廠家提供的目鏡最高倍率一般不超過60倍〕。

                        三. 支架及附件

                          望遠鏡的支架分為兩種: 地平式和赤道式. 地平式支架一般較便宜, 重量較輕, 搬運、調試都比較方便。但當你需要對天體進行自動跟蹤時,地平式支架就顯得力不從心了,盡管由計算機自動控制的望遠鏡(如MEADE公司的LX200系列)可以在地平狀態下進行自動跟蹤,但由于整個視場會繞視場中心旋轉,無法進行天體攝影。因此赤道式支架(又稱赤道儀)是進行跟蹤天體攝影的必備器材。無論選擇哪一種支架,其穩定性都是最重要的,穩定性差的地平式和赤道式支架筆者都曾遇到過,它們給觀測,尤其是調焦和找星帶來了很大的麻煩,使天文觀測的樂趣大打折扣。一個優質的照相機三角架往往比一般的望遠鏡自帶的支架要好用,照相機三角架的說明書上一般都會給出其最大負荷,但由于望遠鏡的鏡筒與照相機相比要長得多,對三角架云臺的力矩也大得多,所以選擇最大負荷比望遠鏡的重量大一倍左右的三角架比較理想。照相機三角架用于望遠鏡還有兩個缺點,一是價格較高,像曼富圖的三角架和云臺一套至少要1000元左右;二是照相機三角架都沒有微動機構,找星很不方便, 目前市場上有一種微動云臺,加在三角架的云臺上可解決這一問題。

                          對于天文攝影而言,赤道儀有時比望遠鏡本身還要重要,因為望遠鏡有時僅僅用于導星,而赤道儀跟蹤的好壞及穩定程度卻直接關系到照片的質量。關于赤道儀限于篇幅這里暫不詳述 。

                          目鏡對望遠鏡的光學表現起著重要的作用,在目視觀測時其重要性絕不亞于望遠鏡的物鏡。 決定目鏡性能的參數主要是焦距、視場出瞳距離。望遠鏡物鏡焦距與目鏡焦距的比值就是放大倍數,所以焦距是表征目鏡性能的最重要的參數。而目鏡的視場決定著望遠鏡的視場,(望遠鏡視場=目鏡視場÷放大倍率),一般的顯微鏡目鏡(惠更斯式,2片2組)的視場只有30度左右,這種目鏡不但由于結構過于簡單使得像差校正不佳(尤其是色差),而且由于視場太小,使用時有從煙囪的一端向另一端看的感覺。目前標準的目鏡(如Plossl和OR型目鏡,4片2組)視場為40-50度,而廣角目鏡(通常超過6片)的視場超過60度,有的可達84度,用這種目鏡觀天的感覺是非常美妙的,尤其是低倍時,簡直有太空漫步的感覺。 出瞳距離指能看清整個視場時觀測者的眼睛到目鏡的接目鏡的距離。出瞳距離直接決定著觀測的方便和舒適程度。一個出瞳距離適中的目鏡(如15-20mm)會給觀測帶來很多方便,尤其是戴眼鏡的觀測者,他們不必摘掉眼鏡就能看清整個視場,這對于戴散光鏡的人更加重要,因為即使他們摘掉眼鏡重新調焦也無法看到清晰的星像。對于同一種目鏡,其出瞳距離一般與焦距成正比。出瞳距離過短固然不好,但過長時也會帶來不便,筆者在使用焦距為40-55mm的Plossl目鏡時由于其出瞳距離過長,眼睛要不斷前后移動才能找到合適的位置,后來為它們專門設計了眼罩問題才得到解決。

                          一臺望遠鏡通常應配備多個目鏡以便組合成多種放大倍數,首先應該配備一個低倍率、大視場的目鏡用于觀測面積大而表面亮度低的星云星團,同時也可以在使用高倍率目鏡時先找到目標,它將是使用次數最多的目鏡。這只目鏡的放大率應為望遠鏡口徑厘米數的2-3倍,對于相對口徑較小的望遠鏡,焦距40-55mm的Plossl目鏡(視場約40度)即可勝任,但當相對口徑較大時,最好選擇焦距稍短的廣角目鏡(視場>60度)。中等倍率目鏡主要用于觀測星云星團等深空天體,典型的中等倍率是物鏡口徑厘米數的5-10倍。高倍率主要用于觀測行星、雙星、致密的星云星團等,一個優質的物鏡(如10cm的APO折射鏡)應該允許使用其口徑厘米數的25倍的放大率而不明顯降低成像質量,但一味的追求高倍率往往適得其反,因為很少有適合使用500倍以上放大率的大氣條件。前面已經提到過近些年目鏡的設計水平有了大幅度的提高,在國外市場上有效視場超過80度的超廣角目鏡,長出瞳距離的高倍目鏡都不難見到。

                          本文的最后順便為巴洛透鏡(Barlow Lens, 即增倍鏡)正名,一直有很多文章不厭其煩的告誡讀者使用巴洛透鏡會使像質下降,因此要慎重,F在情況已經有了很大的改變,以上的教誨只適用于那些低檔的巴洛透鏡,如隨口徑60mm的折射鏡一起銷售的能使放大率達到400倍甚至600倍的那些巴洛透鏡。我們曾看到一則美國著名的望遠鏡生產廠在廣告中聲稱其巴洛透鏡“除了放大率什么也不增加”,后來我們試用了2種該品牌的巴洛透鏡,感覺他們并未言過其實。前不久,美國的Tele Vue公司推出了一種5X的巴洛透鏡,我們雖未來得及試用,但已在國際互聯網上聽到了贊成的聲音。使用巴洛透鏡至少有兩個好處,一是可以使目鏡的數量增倍,二是縮短目鏡的等效焦距時并不改變其出瞳距離,在高倍觀測時可以比較舒服。目前常見的巴洛透鏡主要有2X和3X兩種,有條件的同好不妨配備一只。(北京天文臺 姜小軍)
                         

                         

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