業(yè)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(nèi)迅猛發(fā)展，同時(shí)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(yuǎn)鏡的基礎(chǔ)知識，可以參考<<天文愛好者>>雜志和有關(guān)的書籍, 這里不在贅述。
一. 問題及建議
作為一個(gè)學(xué)生，或者工薪發(fā)燒友，甚至“先富起來”的少數(shù)天文愛好者，在選擇望遠(yuǎn)鏡，尤其第一次面對口徑、焦距、鍍膜這些名詞時(shí)，都會(huì)感到眼花繚亂，這時(shí)最好的辦法就是先加入到當(dāng)?shù)氐奶煳膼酆谜呓M織中，這樣你就會(huì)有機(jī)會(huì)先實(shí)際使用一下別人手中的望遠(yuǎn)鏡，再根據(jù)自己的需要作出決定。在購買望遠(yuǎn)鏡之前，還應(yīng)該先仔細(xì)考慮以下幾個(gè)問題：
1. 你準(zhǔn)備花多少力量和時(shí)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(rèn)為對照星圖自己找星是一項(xiàng)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(yuǎn)鏡。反之，那些帶有精密坐標(biāo)機(jī)構(gòu)，甚至計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)找星的望遠(yuǎn)鏡將是最佳選擇。需要說明的是隨著電子工業(yè)的發(fā)展以及規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)勢，目前國際上主要望遠(yuǎn)鏡生產(chǎn)廠家的全自動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的價(jià)格越來越趨于合理，絕非高不可攀。
2. 你的觀測地有多遠(yuǎn)，如何搬運(yùn)你的望遠(yuǎn)鏡，以及搬運(yùn)時(shí)你愿意付出多少勞動(dòng)？這個(gè)問題的答案不但決定著望遠(yuǎn)鏡的口徑，也關(guān)系到望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)。請記住一條由無數(shù)天文愛好者付出了很多代價(jià)得出的結(jié)論，即望遠(yuǎn)鏡的使用頻率與其重量成反比。我們認(rèn)為一臺(tái)經(jīng)常被帶出去觀測的望遠(yuǎn)鏡要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于那些由于太笨重而被留在家里的望遠(yuǎn)鏡。
3. 多數(shù)現(xiàn)代的望遠(yuǎn)鏡都有著五花八門的功能和數(shù)不清的附件，但實(shí)際觀測中用得到的（至少是經(jīng)常用到的）卻屈指可數(shù)。我們發(fā)現(xiàn)包括筆者在內(nèi)的大多數(shù)愛好者都喜歡"基本的"望遠(yuǎn)鏡，太多的功能和附件帶來的益處要遠(yuǎn)小于它們給你帶來的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
4. 你是否打算進(jìn)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(xué)者要花費(fèi)幾個(gè)望遠(yuǎn)鏡的代價(jià)和幾年的時(shí)間才能構(gòu)造滿意的裝備和得到滿意的結(jié)果。
仔細(xì)考慮過以上4個(gè)問題后，請聽聽我們的建議；
決定一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡性能的最重要的參數(shù)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(xì)節(jié)。但是口徑并不意味著一切，一臺(tái)工藝水平很差的望遠(yuǎn)鏡無法達(dá)到它應(yīng)該達(dá)到的性能，甚至無法工作。幸運(yùn)的是對于愛好者使用的口徑，無論是光學(xué)還是機(jī)械的加工難度都不大，一般的制造商只要認(rèn)真對待，都能生產(chǎn)出令人滿意的產(chǎn)品。
不同的光學(xué)結(jié)構(gòu)使得望遠(yuǎn)鏡有不同的光學(xué)表現(xiàn)，施密特－卡塞格林、牛頓反射鏡、各種折射鏡都各有其優(yōu)缺點(diǎn)，并導(dǎo)致光學(xué)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(rèn)為對于相同口徑和工藝水平的望遠(yuǎn)鏡，它們的光學(xué)表現(xiàn)應(yīng)該是接近的，但是不同的加工水平導(dǎo)致的質(zhì)量差異確是非常巨大的。
另外，天文大氣視寧度（seeing ) 會(huì)影響望遠(yuǎn)鏡分辨細(xì)節(jié)的能力，天空背景亮度會(huì)影響望遠(yuǎn)鏡觀測暗天體的能力。seeing對大口徑望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡，如果你總是在這種地方觀測，那么就不必去買大望遠(yuǎn)鏡。
一般來說, 現(xiàn)代的高質(zhì)量折射鏡單位口徑的光學(xué)性能最佳, 但是相對于其他類型的望遠(yuǎn)鏡價(jià)格也最貴. 而且當(dāng)口徑超過10厘米時(shí), 通常會(huì)由于鏡筒太長而變得非常不便攜(當(dāng)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(yuǎn)鏡的便攜性最佳, 但這類望遠(yuǎn)鏡仍然較貴. 單從光學(xué)性能考慮, 性能價(jià)格比(注意, 不是光學(xué)質(zhì)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(yōu)于折射鏡(因?yàn)槠湎鄬趶娇梢宰鞯煤艽?, 但明顯不如折反射鏡。
二. 關(guān)于望遠(yuǎn)鏡
對于初學(xué)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(jià)格相當(dāng)便宜(與折反射鏡和APO折射鏡相比), 操作和維護(hù)簡單, 我們建議如果經(jīng)濟(jì)條件允許，盡量購買正規(guī)的天文望遠(yuǎn)鏡，“正規(guī)”是指有優(yōu)良的光學(xué)質(zhì)量，標(biāo)準(zhǔn)的目鏡接口（現(xiàn)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(fā)揮作用的尋星鏡，穩(wěn)固的支架，靈敏可靠的微動(dòng)及調(diào)焦機(jī)構(gòu)等等。目前充斥市場的低檔折射鏡（口徑多為50－60mm）的質(zhì)量參差不齊，我們近六年來試用過多只國產(chǎn)的這類望遠(yuǎn)鏡，總的感覺是其整體質(zhì)量在不斷的提高，而且其中確有整體表現(xiàn)出乎意料的精品，但總的來說大部分都存在著設(shè)計(jì)和制造上的缺陷， 購買時(shí)最好請一位望遠(yuǎn)鏡的內(nèi)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(jià)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(hù)相對復(fù)雜, 如校正光軸和鍍膜都較困難，但它的最大優(yōu)勢在于價(jià)格便宜，也是最容易自制的一類望遠(yuǎn)鏡，因而在業(yè)余天文界一直十分流行，國內(nèi)也不乏磨制鏡片和組裝牛頓鏡的高手。國內(nèi)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(yuǎn)鏡有著強(qiáng)光力和大視場，非常適合深空天體的目視觀測，加上現(xiàn)在目鏡的設(shè)計(jì)水平比二、三十年前已經(jīng)有了本質(zhì)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(zhì)。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(jìn)行天體攝影，筆者的一位香港同好陳一平曾在北京天文臺(tái)興隆觀測站用口徑160mm，F(xiàn)/3.3的牛頓鏡拍了一些深空天體，其質(zhì)量令人嘆為觀止，但價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)在這些高級牛頓鏡上就體現(xiàn)不出來了。
折反射望遠(yuǎn)鏡是目前國外業(yè)余天文界最流行的望遠(yuǎn)鏡。這類望遠(yuǎn)鏡最大的特點(diǎn)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(dǎo)致大規(guī)模生產(chǎn)而降低了成本，低售價(jià)又進(jìn)一步刺激了消費(fèi)，如此良性循環(huán)受益的自然是我們的愛好者。在美國市場上口徑200mm，F(xiàn)/10的施密特－卡塞格林望遠(yuǎn)鏡加自動(dòng)跟蹤的叉式赤道儀的售價(jià)還不到1000美元，可以說是物超所值了。筆者曾試用過多臺(tái)這類望遠(yuǎn)鏡，其光學(xué)質(zhì)量都還滿意，但感覺個(gè)體的質(zhì)量差異還是很明顯的，大約有30％的質(zhì)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(yuǎn)鏡質(zhì)量明顯的個(gè)體差異可能主要是由于其裝配和調(diào)整的復(fù)雜性造成的，一個(gè)品質(zhì)管理嚴(yán)格的廠家應(yīng)該不允許質(zhì)量不合格的產(chǎn)品出廠，但要買到最好的，還應(yīng)親自挑選，最好通過看星檢測其像質(zhì)。
你如果是一個(gè)完美主義者，而且經(jīng)濟(jì)條件不會(huì)對你追求完美制造障礙的話，你應(yīng)該認(rèn)真考慮一下螢石或ED（超低色散）的APO(復(fù)消色差)折射鏡。由于不同生產(chǎn)廠家的設(shè)計(jì)思想和標(biāo)準(zhǔn)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(yuǎn)鏡肯定來自這些折射鏡。這里的“最好”并不僅僅指光學(xué)質(zhì)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(chǎn)廠家通常都愿意為昂貴的物鏡配上一個(gè)精心設(shè)計(jì)和加工的鏡筒，因此它們的外觀也都非常漂亮。以上各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)的代價(jià)就是高昂的售價(jià)，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(yuǎn)鏡加赤道儀的價(jià)格。筆者曾試用過多臺(tái)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(fēng)景/天文兩用望遠(yuǎn)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(shí)都用過雙筒鏡，與傳統(tǒng)的天文望遠(yuǎn)鏡相比，它們有著視場大、成像明亮、觀看舒適、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，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(jù)在天文上的用途大致可分為兩類；一是用于隨身攜帶進(jìn)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(dāng)于年輕人的眼睛完全適應(yīng)黑暗時(shí)的瞳孔直徑，但隨著年齡的增加，人眼瞳孔的最大直徑會(huì)逐漸變小，當(dāng)年齡超過30歲時(shí)，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(jìn)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(lián)結(jié)裝置，價(jià)格一、二百元，可以方便的把雙筒鏡和三角架聯(lián)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(nèi)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(jī)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(jī)三角架連接，多數(shù)廠家還為可更換目鏡的Spotting Scope設(shè)計(jì)了照相機(jī)接口，可以當(dāng)做望遠(yuǎn)鏡頭使用。為適應(yīng)各人不同的用途和習(xí)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(fù)消色差兩種物鏡可供選擇。與天文望遠(yuǎn)鏡相比，Spotting Scope成的是完全正像，結(jié)構(gòu)緊湊、密封防塵性能好，適合在野外和惡劣的環(huán)境下使用，但由于光學(xué)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成像質(zhì)量稍遜于同檔次的天文望遠(yuǎn)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(yuǎn)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(yùn)、調(diào)試都比較方便。但當(dāng)你需要對天體進(jìn)行自動(dòng)跟蹤時(shí)，地平式支架就顯得力不從心了，盡管由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的望遠(yuǎn)鏡（如MEADE公司的LX200系列）可以在地平狀態(tài)下進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，但由于整個(gè)視場會(huì)繞視場中心旋轉(zhuǎn)，無法進(jìn)行天體攝影。因此赤道式支架（又稱赤道儀）是進(jìn)行跟蹤天體攝影的必備器材。無論選擇哪一種支架，其穩(wěn)定性都是最重要的，穩(wěn)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(diào)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(gè)優(yōu)質(zhì)的照相機(jī)三角架往往比一般的望遠(yuǎn)鏡自帶的支架要好用，筆者就是長年使用一個(gè)意大利生產(chǎn)的曼富圖（Manfrotto)190輕型三角架加一個(gè)141RC云臺(tái)進(jìn)行固定天體攝影和支撐一個(gè)Tele Vue公司的Ranger ED折射鏡（口徑70mm，焦距480mm），效果很好。但我們也曾經(jīng)嘗試過用它支撐一臺(tái)比Ranger重得多的口徑80mm, 焦距1000mm的折射鏡，但望遠(yuǎn)鏡就顯得搖搖欲墜了，根本無法使用。照相機(jī)三角架的說明書上一般都會(huì)給出其最大負(fù)荷，但由于望遠(yuǎn)鏡的鏡筒與照相機(jī)相比要長得多，對三角架云臺(tái)的力矩也大得多，所以選擇最大負(fù)荷比望遠(yuǎn)鏡的重量大一倍左右的三角架比較理想。照相機(jī)三角架用于望遠(yuǎn)鏡還有兩個(gè)缺點(diǎn)，一是價(jià)格較高，像曼富圖的三角架和云臺(tái)一套至少要1000元左右；二是照相機(jī)三角架都沒有微動(dòng)機(jī)構(gòu)，找星很不方便， 目前市場上有一種微動(dòng)云臺(tái)，加在三角架的云臺(tái)上可解決這一問題。
對于天文攝影而言，赤道儀有時(shí)比望遠(yuǎn)鏡本身還要重要，因?yàn)橥h(yuǎn)鏡有時(shí)僅僅用于導(dǎo)星，而赤道儀跟蹤的好壞及穩(wěn)定程度卻直接關(guān)系到照片的質(zhì)量。關(guān)于赤道儀限于篇幅這里暫不詳述 。
目鏡對望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)表現(xiàn)起著重要的作用，在目視觀測時(shí)其重要性絕不亞于望遠(yuǎn)鏡的物鏡。 決定目鏡性能的參數(shù)主要是焦距、視場和出瞳距離。望遠(yuǎn)鏡物鏡焦距與目鏡焦距的比值就是放大倍數(shù)，所以焦距是表征目鏡性能的最重要的參數(shù)。而目鏡的視場決定著望遠(yuǎn)鏡的視場，（望遠(yuǎn)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(jié)構(gòu)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(shí)有從煙囪的一端向另一端看的感覺。目前標(biāo)準(zhǔn)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(dá)84度，用這種目鏡觀天的感覺是非常美妙的，尤其是低倍時(shí)，簡直有太空漫步的感覺。 出瞳距離指能看清整個(gè)視場時(shí)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(gè)出瞳距離適中的目鏡（如15－20mm）會(huì)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(gè)視場，這對于戴散光鏡的人更加重要，因?yàn)榧词顾麄冋粞坨R重新調(diào)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(shí)也會(huì)帶來不便，筆者在使用焦距為40－55mm的Plossl目鏡時(shí)由于其出瞳距離過長，眼睛要不斷前后移動(dòng)才能找到合適的位置，后來為它們專門設(shè)計(jì)了眼罩問題才得到解決。
一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡通常應(yīng)配備多個(gè)目鏡以便組合成多種放大倍數(shù)，首先應(yīng)該配備一個(gè)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(tuán)，同時(shí)也可以在使用高倍率目鏡時(shí)先找到目標(biāo)，它將是使用次數(shù)最多的目鏡。這只目鏡的放大率應(yīng)為望遠(yuǎn)鏡口徑厘米數(shù)的2－3倍，對于相對口徑較小的望遠(yuǎn)鏡，焦距40－55mm的Plossl目鏡（視場約40度）即可勝任，但當(dāng)相對口徑較大時(shí)，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(tuán)等深空天體，典型的中等倍率是物鏡口徑厘米數(shù)的5－10倍。高倍率主要用于觀測行星、雙星、致密的星云星團(tuán)等，一個(gè)優(yōu)質(zhì)的物鏡（如10cm的APO折射鏡）應(yīng)該允許使用其口徑厘米數(shù)的25倍的放大率而不明顯降低成像質(zhì)量，但一味的追求高倍率往往適得其反，因?yàn)楹苌儆羞m合使用500倍以上放大率的大氣條件。前面已經(jīng)提到過近些年目鏡的設(shè)計(jì)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(huì)使像質(zhì)下降，因此要慎重?，F(xiàn)在情況已經(jīng)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(dá)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(yuǎn)鏡生產(chǎn)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(shí)。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(lián)網(wǎng)上聽到了贊成的聲音。使用巴洛透鏡至少有兩個(gè)好處，一是可以使目鏡的數(shù)量增倍，二是縮短目鏡的等效焦距時(shí)并不改變其出瞳距離，在高倍觀測時(shí)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(tái) 姜小軍)
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