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业余天文器材简介

本文向天文爱好者介绍在选择天文观测器材方面的一些总的看法和建议,希望能帮助同好们在目前国内迅猛发展,同时又是鱼龙混杂的天文器材市场上能够冷静客观的作出自己的选择,买到最适合自己的天文器材。读者如需了解望远镜的基础知识,可以参考<<天文爱好者>>杂志和有关的书籍, 这里不在赘述。

一. 问题及建议

  作为一个学生,或者工薪发烧友,甚至“先富起来”的少数天文爱好者,在选择望远镜,尤其第一次面对口径、焦距、镀膜这些名词时,都会感到眼花缭乱,这时最好的办法就是先加入到当地的天文爱好者组织中,这样你就会有机会先实际使用一下别人手中的望远镜,再根据自己的需要作出决定。在购买望远镜之前,还应该先仔细考虑以下几个问题: 1. 你准备花多少力量和时间来熟悉天空?如果你对夜空和要观测的天体足够熟悉,而且不认为对照星图自己找星是一项苦差使的化,那么你就可以选择较便宜、更加便携、较轻也较易于使用的望远镜。反之,那些带有精密坐标机构,甚至计算机控制自动找星的望远镜将是最佳选择。需要说明的是随着电子工业的发展以及规模生产的优势,目前国际上主要望远镜生产厂家的全自动望远镜的价格越来越趋于合理,绝非高不可攀。

2. 你的观测地有多远,如何搬运你的望远镜,以及搬运时你愿意付出多少劳动?这个问题的答案不但决定着望远镜的口径,也关系到望远镜的光学结构。请记住一条由无数天文爱好者付出了很多代价得出的结论,即望远镜的使用频率与其重量成反比。我们认为一台经常被带出去观测的望远镜要远远好于那些由于太笨重而被留在家里的望远镜。

3. 多数现代的望远镜都有着五花八门的功能和数不清的附件,但实际观测中用得到的(至少是经常用到的)却屈指可数。我们发现包括笔者在内的大多数爱好者都喜欢"基本的"望远镜,太多的功能和附件带来的益处要远小于它们给你带来的经济负担。

4. 你是否打算进行天体摄影、或是CCD成像?“天体摄影”和“CCD”都是昂贵的,通常初学者要花费几个望远镜的代价和几年的时间才能构造满意的装备和得到满意的结果。

  仔细考虑过以上4个问题后,请听听我们的建议;

  决定一台望远镜性能的最重要的参数是口径口径越大就能看到越暗的天体,也能分辨出越多的细节。但是口径并不意味着一切,一台工艺水平很差的望远镜无法达到它应该达到的性能,甚至无法工作。幸运的是对于爱好者使用的口径,无论是光学还是机械的加工难度都不大,一般的制造商只要认真对待,都能生产出令人满意的产品。但偶尔也有个别不合格品出现,好在现在<<消费者权益保护法>>已经深入人心,只要我们发现及时,并且在必要时能够强烈坚持,更换或者退货是不成问题的。

  不同的光学结构使得望远镜有不同的光学表现,施密特-卡塞格林、牛顿反射镜、各种折射镜都各有其优缺点,并导致光学性能的差异,但是相对于口径的差别来说,这种差异是次要的,我们可以认为对于相同口径和工艺水平的望远镜,它们的光学表现应该是接近的,但是不同的加工水平导致的质量差异确是非常巨大的。

  另外,天文大气视宁度(seeing ) 会影响望远镜分辨细节的能力,天空背景亮度会影响望远镜观测暗天体的能力。seeing对大口径望远镜的影响较大。如果你是在天空背景较亮、seeing又较差的地方观测,如大城市中,那就没有必要搬出大望远镜,如果你总是在这种地方观测,那么就不必去买大望远镜。

  一般来说, 现代的高质量折射镜单位口径的光学性能最佳, 但是相对于其他类型的望远镜价格也最贵. 而且当口径超过10厘米时, 通常会由于镜筒太长而变得非常不便携(当然APO折射镜不在此列). 施密特-卡塞格林和马克苏托夫-卡塞格林式折反射望远镜的便携性最佳, 但这类望远镜仍然较贵. 单从光学性能考虑, 性能价格比(注意, 不是光学质量)最高的是牛顿式反射镜, 尤其是道布森式(Dobsonian)牛顿镜. 相同口径下它们的便携性优于折射镜(因为其相对口径可以作得很大), 但明显不如折反射镜。

二. 关于望远镜

  对于初学者, 普通的小口径(小于10厘米)折射镜是最好的选择, 它们的价格相当便宜(与折反射镜和APO折射镜相比), 操作和维护简单, 我们建议如果经济条件允许,尽量购买正规的天文望远镜,“正规”是指有优良的光学质量,标准的目镜接口(现在最常用的是1.25英寸的接口),合理的放大率组合,能够真正发挥作用的寻星镜,稳固的支架,灵敏可靠的微动及调焦机构等等。目前充斥市场的低档折射镜(口径多为50-60mm)的质量参差不齐,我们近六年来试用过多只国产的这类望远镜,总的感觉是其整体质量在不断的提高,而且其中确有整体表现出乎意料的精品,但总的来说大部分都存在着设计和制造上的缺陷, 购买时最好请一位望远镜的内行帮助参谋。

  反射镜主要分牛顿式和卡塞格林式两种,卡塞格林式在爱好者手中较少见,价格也较贵。牛顿式反射镜由于目镜位于镜筒前端, 操作不太容易, 维护相对复杂, 如校正光轴和镀膜都较困难,但它的最大优势在于价格便宜,也是最容易自制的一类望远镜,因而在业余天文界一直十分流行,国内也不乏磨制镜片和组装牛顿镜的高手。国内外介绍自制牛顿镜的书籍和文章很多,有兴趣的同好不妨一试。目前市场上出售的牛顿镜的主流是大口径、小焦比,这类望远镜有着强光力和大视场,非常适合深空天体的目视观测,加上现在目镜的设计水平比二、三十年前已经有了本质的提高,视场超过80度的超广角目镜用于相对口径大于F/4的反射镜在全视场仍能有满意的像质。有一些高级的小焦比牛顿镜(相对口径>F/4)加上一组改正镜还可进行天体摄影,笔者的一位香港同好陈一平曾在北京天文台兴隆观测站用口径160mm,F/3.3的牛顿镜拍了一些深空天体,其质量令人叹为观止,但价格便宜的优点在这些高级牛顿镜上就体现不出来了。

  折反射望远镜是目前国外业余天文界最流行的望远镜,在国内南京天仪中心(原南京天文仪器厂)生产的120望远镜也曾是科普望远镜保有量冠军。这类望远镜最大的特点是镜筒很短,有着很好的便携性,因而受到大家的欢迎,需求量大又导致大规模生产而降低了成本,低售价又进一步刺激了消费,如此良性循环受益的自然是我们的爱好者。在美国市场上口径200mm,F/10的施密特-卡塞格林望远镜加自动跟踪的叉式赤道仪的售价还不到1000美元,可以说是物超所值了。笔者曾试用过多台这类望远镜,其光学质量都还满意,但感觉个体的质量差异还是很明显的,大约有30%的质量十分出众,除反差稍差外几乎可与顶级的APO折射镜比美。折反射望远镜质量明显的个体差异可能主要是由于其装配和调整的复杂性造成的,一个品质管理严格的厂家应该不允许质量不合格的产品出厂,但要买到最好的,还应亲自挑选,最好通过看星检测其像质。

  你如果是一个完美主义者,而且经济条件不会对你追求完美制造障碍的话,你应该认真考虑一下萤石或ED(超低色散)的APO(复消色差)折射镜。由于不同生产厂家的设计思想和标准不同,并不是所有自称为APO的折射镜都是最好的,但最好的望远镜肯定来自这些折射镜。这里的“最好”并不仅仅指光学质量,由于色差得到了有效控制,它们的相对口径可以做得较大,因而也更加便于携带;生产厂家通常都愿意为昂贵的物镜配上一个精心设计和加工的镜筒,因此它们的外观也都非常漂亮。以上各项优点的代价就是高昂的售价,一只口径100mm的APO折射镜镜筒往往超过200mm的施密特-卡塞格林望远镜加赤道仪的价格。笔者曾试用过多台APO折射镜,都留下了难忘的印象,终于在不久前也订购了一只自用,我们将另撰文详述其使用情况。

  我们再来谈一谈风景/天文两用望远镜,包括双筒镜和一种通过棱镜成正象的单筒镜(即Spotting Scope). 相信很多朋友在旅游或观看球赛时都用过双筒镜,与传统的天文望远镜相比,它们有着视场大、成像明亮、观看舒适、携带方便等优点,因此也成为了热爱观测的天文爱好者的必备器材。目前市场上可供选择的双筒镜型号和种类都很多,根据在天文上的用途大致可分为两类;一是用于随身携带进行寻星和大视场观测,尺寸通常较小,最常用的型号为7X50和10X50, 7X50的双筒镜有着7.1mm的出瞳直径,这大致相当于年轻人的眼睛完全适应黑暗时的瞳孔直径,但随着年龄的增加,人眼瞳孔的最大直径会逐渐变小,当年龄超过30岁时,选择10X50的比较合适。另一类是口径较大的寻彗双筒镜,口径多为80-150mm,除了寻彗,它们还是观测深空天体的得力武器。为了顺利的进行天文观测,双筒镜最好能固定在三角架上,一般厂家都提供供选购的三角架联结装置,价格一、二百元,可以方便的把双筒镜和三角架联在一起。

  Spotting Scope在国外非常流行,拥有者多为被称为Birder的自然和鸟类爱好者,Spotting Scope的口径多为50-80mm,通过内置的棱镜(组)成正像。一般可以通过更换不同的目镜改变倍率,但是和35mm单镜头反光照相机一样,不同的厂家有不同的目镜卡口。几乎所有的Spotting Scope都可以方便的和照相机三角架连接,多数厂家还为可更换目镜的Spotting Scope设计了照相机接口,可以当做望远镜头使用。为适应各人不同的用途和习惯,Spotting Scope有直视目镜和45度斜视目镜两种镜身及普通消色差和复消色差两种物镜可供选择。与天文望远镜相比,Spotting Scope成的是完全正像,结构紧凑、密封防尘性能好,适合在野外和恶劣的环境下使用,但由于光学结构较为复杂,成像质量稍逊于同档次的天文望远镜,尤其不适于作高倍观测(厂家提供的目镜最高倍率一般不超过60倍〕。

三. 支架及附件

  望远镜的支架分为两种: 地平式和赤道式. 地平式支架一般较便宜, 重量较轻, 搬运、调试都比较方便。但当你需要对天体进行自动跟踪时,地平式支架就显得力不从心了,尽管由计算机自动控制的望远镜(如MEADE公司的LX200系列)可以在地平状态下进行自动跟踪,但由于整个视场会绕视场中心旋转,无法进行天体摄影。因此赤道式支架(又称赤道仪)是进行跟踪天体摄影的必备器材。无论选择哪一种支架,其稳定性都是最重要的,稳定性差的地平式和赤道式支架笔者都曾遇到过,它们给观测,尤其是调焦和找星带来了很大的麻烦,使天文观测的乐趣大打折扣。一个优质的照相机三角架往往比一般的望远镜自带的支架要好用,笔者就是长年使用一个意大利生产的曼富图(Manfrotto)190轻型三角架加一个141RC云台进行固定天体摄影和支撑一个Tele Vue公司的Ranger ED折射镜(口径70mm,焦距480mm),效果很好。但我们也曾经尝试过用它支撑一台比Ranger重得多的口径80mm, 焦距1000mm的折射镜,但望远镜就显得摇摇欲坠了,根本无法使用。照相机三角架的说明书上一般都会给出其最大负荷,但由于望远镜的镜筒与照相机相比要长得多,对三角架云台的力矩也大得多,所以选择最大负荷比望远镜的重量大一倍左右的三角架比较理想。照相机三角架用于望远镜还有两个缺点,一是价格较高,像曼富图的三角架和云台一套至少要1000元左右;二是照相机三角架都没有微动机构,找星很不方便,国外市场上有一种微动云台,加在三角架的云台上可解决这一问题,可惜目前在国内还不易买到。

  对于天文摄影而言,赤道仪有时比望远镜本身还要重要,因为望远镜有时仅仅用于导星,而赤道仪跟踪的好坏及稳定程度却直接关系到照片的质量。关于赤道仪限于篇幅这里暂不详述,今后我们将专门撰文介绍。

  目镜对望远镜的光学表现起着重要的作用,在目视观测时其重要性绝不亚于望远镜的物镜。 决定目镜性能的参数主要是焦距、视场出瞳距离。望远镜物镜焦距与目镜焦距的比值就是放大倍数,所以焦距是表征目镜性能的最重要的参数。而目镜的视场决定着望远镜的视场,(望远镜视场=目镜视场÷放大倍率),一般的显微镜目镜(惠更斯式,2片2组)的视场只有30度左右,这种目镜不但由于结构过于简单使得像差校正不佳(尤其是色差),而且由于视场太小,使用时有从烟囱的一端向另一端看的感觉。目前标准的目镜(如Plossl和OR型目镜,4片2组)视场为40-50度,而广角目镜(通常超过6片)的视场超过60度,有的可达84度,用这种目镜观天的感觉是非常美妙的,尤其是低倍时,简直有太空漫步的感觉。 出瞳距离指能看清整个视场时观测者的眼睛到目镜的接目镜的距离。出瞳距离直接决定着观测的方便和舒适程度。一个出瞳距离适中的目镜(如15-20mm)会给观测带来很多方便,尤其是戴眼镜的观测者,他们不必摘掉眼镜就能看清整个视场,这对于戴散光镜的人更加重要,因为即使他们摘掉眼镜重新调焦也无法看到清晰的星像。对于同一种目镜,其出瞳距离一般与焦距成正比。出瞳距离过短固然不好,但过长时也会带来不便,笔者在使用焦距为40-55mm的Plossl目镜时由于其出瞳距离过长,眼睛要不断前后移动才能找到合适的位置,后来为它们专门设计了眼罩问题才得到解决。   一台望远镜通常应配备多个目镜以便组合成多种放大倍数,首先应该配备一个低倍率、大视场的目镜用于观测面积大而表面亮度低的星云星团,同时也可以在使用高倍率目镜时先找到目标,它将是使用次数最多的目镜。这只目镜的放大率应为望远镜口径厘米数的2-3倍,对于相对口径较小的望远镜,焦距40-55mm的Plossl目镜(视场约40度)即可胜任,但当相对口径较大时,最好选择焦距稍短的广角目镜(视场>60度)。中等倍率目镜主要用于观测星云星团等深空天体,典型的中等倍率是物镜口径厘米数的5-10倍。高倍率主要用于观测行星、双星、致密的星云星团等,一个优质的物镜(如10cm的APO折射镜)应该允许使用其口径厘米数的25倍的放大率而不明显降低成像质量,但一味的追求高倍率往往适得其反,因为很少有适合使用500倍以上放大率的大气条件。前面已经提到过近些年目镜的设计水平有了大幅度的提高,在国外市场上有效视场超过80度的超广角目镜,长出瞳距离的高倍目镜都不难见到。

  本文的最后顺便为巴洛透镜(Barlow Lens, 即增倍镜)正名,一直有很多文章不厌其烦的告诫读者使用巴洛透镜会使像质下降,因此要慎重。现在情况已经有了很大的改变,以上的教诲只适用于那些低档的巴洛透镜,如随口径60mm的折射镜一起销售的能使放大率达到400倍甚至600倍的那些巴洛透镜。我们曾看到一则美国著名的望远镜生产厂在广告中声称其巴洛透镜“除了放大率什么也不增加”,后来我们试用了2种该品牌的巴洛透镜,感觉他们并未言过其实。前不久,美国的Tele Vue公司推出了一种5X的巴洛透镜,我们虽未来得及试用,但已在国际互联网上听到了赞成的声音。使用巴洛透镜至少有两个好处,一是可以使目镜的数量增倍,二是缩短目镜的等效焦距时并不改变其出瞳距离,在高倍观测时可以比较舒服。目前常见的巴洛透镜主要有2X和3X两种,有条件的同好不妨配备一只。
 

 

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