了解望远镜

最初发布于斯科特·安德森(Scott Anderson)的网站:《科学为人类》(2004)

介绍

本文的主要目的是解释望远镜的工作原理,主要类型和类别,以及如何最好地为自己或其中的一位新兴天文学家选择望远镜。 我们将研究一些基本原理,光学系统的主要类型,安装,制造,当然,以及使用任何给定望远镜可以实际看到和完成的工作。

我认为一开始要指出一些事情很重要:虽然天文学可以是一个偶然的爱好,但事实并非如此。 它会迅速激发激情,而当天文爱好者聚集在一起时,激情会增强自己。 行星,恒星,星团,星云和空间本身都是深刻的事物,一种等待发生的体验。 当它发生在您身上时,请为您的生活和日常生活做准备,以适应宇宙的一般性质。 当您完全了解恒星和星系的物理尺度,以及光(又称“电磁辐射”)在我们的理解中所扮演的角色时,您将发生变化。

当您有经验知道单个光子从太阳行进了几个小时(以光速)后,在土星环上撞击了一个冰晶,然后又通过望远镜的光学反射回来了几个小时系统,通过目镜,到达视网膜,您将真正敬畏。 您刚刚经历了“主要来源”的感知,不是经历了网络或电视上的照片,而是真正的交易。

一旦此虫咬伤了您,您可能需要咨询以阻止您出售自己拥有的所有物品,以获得更大的望远镜。 你被警告了。

订婚规则

在我们详细研究设备和原理之前,有一些需要澄清和纠正的误解。 这些是您应遵循的一些规则:

·不要购买“百货商店”望远镜:虽然价格似乎合适,而且包装盒上的图片看起来引人注目,但零售商店中发现的小型望远镜的质量始终很差。 光学组件通常是塑料的,安装座晃动且无法指向,并且没有“升级路径”或添加附件的能力。

·与放大无关:放大是用来吸引不知情的购买者的最夸张的方面。 它实际上是最不重要的方面之一,是您根据目镜选择来控制的方面。 您最常用的放大倍率将是具有宽视野的低倍目镜。 放大倍率不仅可以放大物体,还可以放大望远镜的振动,光学缺陷和地球旋转(使跟踪变得困难)。 集光能力比放大倍数重要得多。 这是衡量您的示波器收集了多少光子以及将其入射到视网膜的数量的度量。 望远镜的主要光学元件(透镜或反射镜)的直径越大,它的聚光能力就越强,您将能够看到较暗的物体。 以后再说。 最后,望远镜的分辨率比放大倍数还重要。 分辨率是对光学系统辨别和分离彼此靠近的特征(例如分裂双星或查看木星带中细节)的能力的度量。 尽管理论分辨率是由主光学元件(透镜或镜子)的直径决定的,但事实证明,大气甚至您自己的眼睛可能更为重要。 以后还会更多。

·不需要计算机指向:在过去的几年中,具有GPS和计算机指向和跟踪系统的高级安装架已经成熟。 这些系统显着增加了望远镜的成本,并且对初学者没有多大价值。 实际上,它们可能是有害的。 这种爱好的部分回报是与天空建立了亲密的关系-学习星座,单个恒星及其名称,行星的运动以及许多有趣的深空天体的位置。 对于使用便携式笔记本电脑配备观察计划软件的技术爱好者而言,计算机指向性支架可能会很有趣。 但是,对于第一台望远镜来说,这并不是至关重要的购买决定。

·如果您只是好奇:请不要急于购买望远镜。 有很多方法可以使业余爱好变得更加熟悉,包括当地的天文台“公共观测会议”,天文学俱乐部举办的当地明星聚会以及可能已经沉迷于业余爱好的朋友之友。 在决定是否应该花费数百美元购买望远镜之前,请先检查这些资源和Web。

光学系统

望远镜通过聚焦来自远处物体的光以形成图像来工作。 然后,目镜可以放大您的眼睛。 形成图像的主要方法有两种:通过透镜折射光,或从镜子反射光。 一些光学系统采用这些方法的组合。

折射镜使用透镜将光聚焦成图像,通常是大多数人在想到望远镜时会想到的细长的细管。

一个简单的透镜将平行光线(本质上是从“无限远”进入)聚焦在像面上

反射镜使用凹面镜聚焦光。

折反射镜使用透镜和镜子的组合来形成图像。

稍后将介绍多种折反射类型。

概念

在我们研究各种类型的折射镜和反射镜之前,有一些有用的概念有助于全面理解:

·焦距:从主镜头或镜子到焦平面的距离。

·光圈:初级直径的一个奇特词。

·焦距比:焦距除以原色光圈的比率。 如果您熟悉相机镜头,就会了解F / 2.8,F / 4,F / 11等。这些是焦距比,在相机镜头中,可以通过调节“ F-stop”来更改。 F-stop是镜头内的可调光圈,可改变光圈(焦距恒定)。 低F比率称为“快速”,而大F比率称为“慢”。 这是与焦距相比,撞击胶片(或眼睛)的光量的度量。

·有效焦距:对于复合光学系统(采用有源次级元件),光学系统的有效焦距通常比初级光学焦距大得多。 这是因为次级光学元件的曲率对初级光学元件(一种光学“杠杆臂”)产生倍增作用,使您可以将长焦距光学系统安装到更短的灯管中。 这是复合光学系统(如流行的Schmidt-Cassigrain)的重要优势。

·放大倍率:放大倍率是通过将主焦距(或有效焦距)除以目镜的焦距来确定的。

·视野:有两种考虑视野(FOV)的方法。 实际的FOV是您在目镜中看到的天空斑块的角度测量值。 视在FOV是您的眼睛在目镜中看到的视场的角度测量值。 低功率时的实际视场可能为1/2度,而视场可能为50度。 计算放大倍数的另一种方法是将视在FOV除以实际FOV。 这导致与上述焦距方法的数量完全相同。 虽然从给定目镜的规格中很容易获得明显的FOV,但实际的FOV很难获得。 大多数人根据焦距计算放大倍率,然后通过将视在FOV除以放大倍数来计算实际FOV。 对于在100倍时视场为50度的视场,实际视场为½度(大约是月球的大小)。

·准直:准直是指整个光学系统的对准,确保物体正确对准,并且光线形成理想的焦点。 良好的准直度对于在目镜中获得良好的图像至关重要。 不同的望远镜设计在准直方面有各种优点和缺点。

折射镜类型

您可能会想,“为什么会有不同类型的折射镜?” 原因是由于称为“色差”的光学现象。

“色度”是指“颜色”,而像差是由于这样的事实,即光线在穿过某些介质(如玻璃)时会发生“色散”。 色散是对不同波长的光如何折射不同量的度量。 色散的经典效果是棱镜或水晶在墙壁上产生彩虹的作用。 随着不同波长的光折射不同的量,(白)光散开,形成彩虹。

不幸的是,这种现象也会影响望远镜的镜头。 伽利略(Galileo),卡西尼(Cassini)等人使用的最早的望远镜是简单的,具有色差的单元素透镜系统。 问题在于,蓝光会聚焦在一个位置(与主要位置的距离),而红光会聚焦在另一个位置。 结果是,如果将对象聚焦在蓝色焦点上,则该对象周围会有红色的“光晕”。 当时已知的减轻此问题的唯一方法是使望远镜的焦距非常长,也许是F / 30或F / 60。 卡西尼号在土星环上发现卡西尼号的部门时使用的望远镜超过60英尺长!

在1700年代,切斯特·摩尔庄园(Chester Moor Hall)利用了这样一个事实,即不同类型的玻璃具有不同的色散量(通过折射率来衡量)。 他结合了两个镜片元素,一个是火石玻璃,另一个是冠,创造了第一个“消色差”镜片。 消色差意味着“无颜色”。 通过使用两种具有不同折射率并具有四个表面曲率的玻璃,他在折射镜的光学性能方面取得了巨大的进步。 它们不再必须是庞大的乐器,并且几个世纪以来的后续发展进一步完善了技术和性能。

虽然消色差消融剂大大减少了图像中的假色,但并没有完全消除它。 该设计可以将红色和蓝色焦平面组合在一起,但是光谱的其他颜色仍然略微偏离焦​​点。 现在的问题是紫色/黄色光​​晕。 同样,将f比率变长(例如F / 15左右)会大大帮助。 但这仍然是一个漫长的“缓慢”工具。 甚至3英寸F / 15消色差透镜的管长约为50英寸。

在最近的几十年中,科学家们创造了具有极低色散的新型玻璃。 这些眼镜统称为“ ED”,可大大减少假色。 萤石(实际上是晶体)几乎没有分散,尽管成本很高,但已广泛用于中小型仪器。 最终,采用三个或更多元件的先进光学器件现已上市。 这些系统为光学设计人员提供了更大的自由度,具有6个可操纵的表面以及可能的三个折射率。 结果是可以将更多波长的光聚焦到同一焦点上,几乎完全消除了伪色。 这些透镜系统组称为“复消色差透镜”,意思是“没有颜色,我们这次的意思是真的”。 复消色差镜片的简称为“ APO”。 现在,使用APO的折射望远镜设计能够实现低焦比(F / 5至F / 8),并具有出色的光学性能并且不会出现假色。 但是,准备花费5至10倍于购买相同直径的消色差透镜的钱。

通常,折射镜的一些优点包括“封闭管”设计,有助于最小化对流(会降低图像质量),并提供很少需要对准的系统。 打开包装,进行设置,就可以开始了。

反射镜类型

反射望远镜设计的主要优点是它不会遭受假色的困扰-镜子本质上是消色差的。 但是,如果您查看上面的反射镜图,您会注意到焦平面直接在主镜的前面。 如果将目镜放在那里(和头上),它将干扰入射的光线。

艾萨克·牛顿爵士(Isaac Newton)爵士发明了第一个有用的反射器设计,并且仍然是最受欢迎的设计,现在被称为“牛顿”反射器。 牛顿以45度角放置一个小的平面镜,以使光锥偏转到光管的侧面,使目镜和观察者保持在光路之外。 辅助对角线反射镜仍然会干扰入射的光线,但影响很小。

威廉·赫歇尔爵士(Sir William Herschel)建造了数个大型反射器,这些反射器使用了“离轴”焦平面技术,即将视锥从原点转移到目镜和观察者可以操作而又不干扰入射光的一侧。 此技术有效,但仅适用于较长的f比值,我们将在一分钟内看到。

Herschel望远镜中最大,最著名的是反射式望远镜,其主镜直径为49 1⁄2英寸(1.26 m),焦距为40英尺(12 m)。

尽管镜子克服了色彩问题,但它本身也存在一些有趣的问题。 将平行光线聚焦到焦平面上需要在主镜上形成抛物线形状。 事实证明,与容易生成球体相比,抛物线很难生成。 纯球形光学器件遭受“球面像差”现象的困扰,基本上,因为它们不是抛物线,所以焦平面中的图像会模糊。 但是,如果系统的f比足够长(大于约F / 11),则球形和抛物线形之间的差异小于光波长的一小部分。 Herschel建造了长焦距仪器,该仪器可以利用容易产生球体的优势,并使用离轴设计进行观测。 不幸的是,这意味着他的望远镜相当大,他花了许多时间在40英尺的梯子上观察。

几位发明人创造了附加的“复合”反射镜,它们采用了辅助反射镜,使光线通过主反射镜上的孔返回。 其中一些类型是格里高利历,卡塞格林(Cassegrain),达尔·基尔坎(Dall-Kirkham)和里奇-克里奇恩(Ritchey-Cretchien)。 所有这些都是折叠式光学系统,在这些光学系统中,次级透镜在产生长有效焦距方面起着重要作用,并且主要区别在于初级透镜和次级透镜上采用的曲率类型不同。 这些设计中的一些仍然被专业的天文仪器所青睐,但是如今对于业余天文学家来说,很少有商业可用。

辅助反射镜的存在是牛顿学的一个重要方面,实际上是几乎所有反射镜和折反射设计的重要方面。 首先,次级本身会阻塞可用光圈的一小部分。 第二,必须将辅助部件固定在适当的位置。 在纯反射设计中,通常通过在十字架上使用称为“蜘蛛”的薄金属叶片来实现。 它们被制成尽可能薄以最小化阻塞。 在折反射设计中,将次级安装在校正器位置,因此不涉及蜘蛛网。 这些设计中聚光能力的小损失几乎没有影响,因为逐英寸的反射器比折射器便宜,而且您可以负担得起更大的仪器。 但是,所谓的“衍射”效应比聚光能力更为重要。 当光线通过物体边缘时,会引起衍射,从而使它们弯曲并稍微改变方向。 此外,次级和蜘蛛会产生散射光-光线从轴外入射(即,不是您正在查看的天空的一部分),并从结构反射并进入光学系统及其周围。 衍射和散射的结果是对比度的损失很小-背景天空不像在相同大小的折射镜(具有相同的光学质量)上那样“黑”。 不用担心-经验丰富的观察者甚至需要注意差异,然后才在理想情况下才可以注意到。

折反射镜的类型

如上所述,纯反射光学设计的问题之一是球差。 折反射镜的设计目标是利用容易产生球面光学器件的优势,但使用校正板(巧妙弯曲的透镜(从而产生最小的色差))解决球面像差的问题,以校正该问题。

有两种可以达到此目标的流行设计:Schmidt-Cassegrain和Maksutov。 Schmidt-Cassegrains(或“ SCs”)也许是当今最流行的复合望远镜类型。 但是,在过去的几年中,俄罗斯制造商通过各种“ Mak”设计取得了重大进展,其中包括折叠光学系统和牛顿变体-“ Mak-Newt”。

折叠式Mak设计的优点在于,所有表面均为球形,而次要表面仅通过对校正器背面的斑点进行镀铝而形成。 它在非常小的封装中具有很长的有效焦距,并且是行星观测的首选设计。 Mak-Newt可以使用球面光学器件实现相当快的焦比(F / 5或F / 6),而无需抛物线所需的(手动)光学图形处理。 Schmidt-Cassigrain同样具有牛顿变体,使其成为Schmidt-Newtonian。 它们通常具有约F / 4的快速焦比,非常适合占星术-大光圈和宽视野。

最终,两种Mak设计都导致了密闭管,从而将对流和灰尘聚集在底基上的可能性降至最低。

目镜类型

目镜设计比望远镜设计更多。 要牢记的最重要的一点是,目镜是光学系统的一半。 有些目镜的价格与小型望远镜的价格相同,而且通常值得。 在过去的二十年中,见证了使用许多元素和奇异眼镜的各种高级目镜设计的出现。 在为望远镜,用途和预算选择合适的设计时,需要考虑很多因素。

望远镜目镜有三种主要格式标准:0.956英寸,1.25英寸和2英寸。 这些指的是目镜镜筒直径,以及它们适合的聚焦器类型。 最小的0.965英寸格式最常见于零售连锁店中的亚洲进口初学者望远镜。 这些通常质量低下,并且当需要升级系统时,您很不走运。 不要购买百货商店的望远镜! 其他两种格式是当今世界上大多数业余天文学家首选的系统。 大多数中级或高级望远镜都配有一个2英寸的聚焦器和一个简单的适配器,该适配器还可以容纳1.25英寸的目镜。 如果您期望使用适中的望远镜并将其带到黑暗的天空以观察星云和星团,则需要一些更好的2英寸目镜,并且应确保获得2英寸聚焦器。

目镜是由镜片构成的,因此,我们遇到了与折射镜相同的色差问题。 目镜的设计已经随着光学和玻璃的整体发展而发展了数百年。 现代目镜设计使用消色差透镜(“双合透镜”)和更高级的设计(涉及“三胞胎”等),以及ED玻璃以最大化其性能。

最初的光学设计之一是克里斯蒂安·惠更斯(Christian Huygens)在1700年代使用的两个简单(非消色差)透镜。 后来,凯尔纳(Kellner)使用了双筒镜和简单的镜片。 这种设计在低成本的初学者望远镜中仍然很流行。 矫视镜在整个1900年代都是一种流行的设计,并且仍然受到铁杆行星观察者的青睐。 最近,Plossils由于表观视场稍大而受到青睐。

在过去的二十年中,制造商利用玻璃,光学设计和光线跟踪软件的进步,引入了各种各样的新设计,其中大多数都试图最大化视在视野(这也增加了实际的视场)。以给定的放大倍数查看)。 在此之前,目镜的视场角限制为45或50度。

其中最重要的是“ Nagler”(由TeleVue的Al Nagler设计),也被称为“ Space-Walk”目镜。 它的视在视场超过82度,给人以沉浸感。 FOV实际上比任何一眼都可以看到的大。 结果是您必须实际上“环顾四周”才能看到现场的一切。 在过去的五年中,许多其他制造商生产了相似的,非常宽视野的目镜,视在视场角从60度到75度不等。 与大多数初学者望远镜捆绑在一起的低端设计(感觉就像透过包装纸管看)相比,这些产品中的许多产品具有极高的价值,并且为休闲观察者带来了更好的体验。

选择目镜时,最后要考虑的是“缓解视力”。 缓解视力是指您的眼睛必须与目镜的距离才能看到整个视在视野。 诸如Kellner和Orthoscopic这样的设计的缺点之一是有限的视线缓解,有时只有5mm。 通常,这不会打扰那些视力正常的人,或者只是近视或远视的人,因​​为他们可以摘下眼镜并使用望远镜理想地聚焦视力。 但是对于某些有散光的人来说,不能简单地摘掉眼镜,这就需要适应眼镜所要求的额外距离,并且仍然允许他们看到整个视野。 通常,对于大多数配戴眼镜的人来说,大于16mm的眼部缓解就足够了。 许多新的宽视场设计可减轻20mm或更大的眼球。 同样,目镜是光学系统的一半。 确保将目镜选择与光学元件的整体质量相匹配,并满足作为单独观察者的需求。

流行的望远镜设计

消色差折射镜在F / 9至F / 15范围内很受欢迎,其孔径从2英寸到5英寸价格合理。 有几种快速消色差镜(F / 5)可以作为“富视场”望远镜使用,因为它们在低功率下可以提供宽广的视野,非常适合掠过银河系。 这些设计将在月球和明亮的行星上显示出大量的假色,但这在深空天体上不会明显。 为了同时获得快速的光学效果和无假色,您必须采用APO设计,而且要花费可观的成本。 APO可从某些制造商(通常有很长的等待名单)以F / 5至F / 8的设计提供,孔径从70mm到5“或6”。 较大的炸弹非常昂贵(超过10,000美元),是真正的狂热爱好者的爱好所在。

流行的牛顿设计范围从宽视场的4.5英寸F / 4到经典的6英寸F / 8,这可能是最受欢迎的入门级望远镜。 较大的反射镜(8” F / 6、10” F / 5等)由于“ Dobsonian”安装架的低成本和便携性(后来有更多说明)以及越来越多的制造商(包括套件产品。 大型牛顿犬往往具有更快的f比值,以使管子长度受到控制。 Mak-Newts主要位于F / 6范围内。

施密特-卡塞格林(Schmidt-Cassegrain)可能是最受欢迎的设计,其中包括更高级的业余爱好者-令人尊敬的8英寸F / 10 SC成为30年来的经典之作。 尽管市场上有一些F / 6.3,大多数SC都是F / 10。 快速SC的问题在于,次级节点必须大得多,阻碍了30%或更多。 总体而言,F / 10设计非常适合将深空观测以及行星和月球综合使用。

即将出现的马克苏托夫望远镜通常在F / 10至F / 15的范围内,这使它们的光学系统有些慢,对于宽阔的银河系和深空的视野来说,它们并不是理想的选择。 但是,它们是用于行星和月球观测的理想系统,可以与更昂贵的相同孔径的APO媲美。

坐骑

望远镜安装座绝对比光学系统重要,甚至更重要。 最好的光学器件是毫无价值的,除非您可以将其稳定,准确地指向它们并在指向中进行微调而不会产生振动或反弹。 底座设计多种多样,其中一些针对便携性进行了优化,而另一些针对电动和计算机化跟踪进行了优化。 底座设计有两种基本类别:高度方位角和赤道。

Alti-Azimuth

高度方位安装座有两个运动轴:上下(alti)和左右(方位)。 典型的相机三脚架头是一种高方位角安装架。 市场上的许多小型折射仪都采用这种设计,其优点是便于地面观看和空中观看。 也许最重要的海拔方位支架是“多布森”,几乎专门用于中大型牛顿反射器。

约翰·多布森(John Dobson)是旧金山人行道天文学家社区中的传奇人物。 二十年前,约翰一直在寻求一种便携式的望远镜设计,并且能够将相当大的仪器(孔径为12英寸至20英寸)带到公众面前,实际上是在旧金山的人行道上。 他的设计和建造技术引发了业余天文学的一场革命。 现在,“大球”是全世界星空派对上最受欢迎的望远镜设计之一。 如今,大多数望远镜供应商都提供一系列Dobsonian设计。 在此之前,即使赤道仪座架上的10英寸反射镜也被认为是“天文台”仪器-由于座架较重,通常不会移动它。

通常,与提供相同水平稳定性的赤道仪相比,高方位角设计更小,更轻。 但是,要跟踪地球旋转时的物体,需要在安装座的两个轴上运动,而不仅仅是赤道设计的运动。 随着计算机控制技术的出现,许多供应商现在都提供可跟踪星体的高方位角安装架,但有一些警告。 2轴安装座在长时间的跟踪过程中会遭受“场旋转”的影响,这意味着该设计不适用于天文摄影。

赤道

赤道仪也有两个轴,但其中一个轴(“极轴”)与地球的旋转轴对齐。 另一个轴称为“偏角”轴,并且与极轴成直角。 这种方法的主要好处是,该支架可以通过仅旋转极轴来跟踪天空中的物体,从而简化了跟踪并避免了场旋转的问题。 对于天文摄影和成像工作,赤道仪是相当必要的。 赤道仪安装时还必须与地球的极轴“对齐”,这使得它们的使用比高度方位设计要方便一些。

赤道仪有几种类型:

·德国赤道仪:最流行的中小型示波器设计,具有出色的稳定性,但需要配重才能使望远镜绕极轴平衡。

·叉架:Schmidt-Cassegrains的流行设计,叉的根部为极轴,叉臂为偏角。 无需配重。 货叉设计可以很好地工作,但与望远镜相比通常较大。 小叉子设计会遭受振动和弯曲。 叉子的设计很难指向北天极。

·蛋黄座:类似于货叉的设计,但货叉继续从望远镜上方经过,并在望远镜上方通过第二个极轴轴承连接在一起,从而提高了货叉的稳定性,但结构相当庞大。 在1800年代和1900年代,世界上许多伟大的天文台都使用了蛋黄设计。

·马蹄形支架:是卵黄形支架的一种变体,但采用了非常大的极轴轴承,该轴承的顶端有一个U形开口,使望远镜管指向北天极。 这是山顶Hale 200英寸望远镜上使用的设计。 帕洛玛

支架的主要注意事项

如上所述,望远镜的底座是整个系统的关键部分。 选择望远镜时,安装注意事项对您的使用能力和意愿起着重要作用,并最终决定了您可以进行的活动的类型(例如,天文摄影等)。 以下是您应该考虑的一些关键注意事项。

·便携性:假设您没有后院的天文台,那么您将移动望远镜并将其运送到观测地点。 如果您所居住的天空阴暗,光污染最小,则可能仅意味着将望远镜从壁橱或车库移至后院。 如果您有大量的光污染,则需要将示波器带到黑暗的天空,最好在某个山顶上。 这意味着要在您的汽车中运输示波器。 大而笨重的坐骑可能会很麻烦。 此外,如果天文摄影不是主要考虑因素,则设置和对准赤道仪座架的任务可能不值得。

·稳定性:通过“轻推”,聚焦,更换目镜或微风吹拂时望远镜所经历的振动量来衡量安装架的稳定性。 这些振动减弱所需的时间应在1秒钟左右。 多布森式坐骑通常具有出色的稳定性。 尽管与望远镜本身相比,德国赤道仪和叉架的尺寸要合适,但它们仍显示出良好的稳定性,尽管它们的重量往往比望远镜本身重得多。

·指向和跟踪:要真正享受观察的乐趣,望远镜必须易于对准和瞄准,并且安装架应允许您通过轻按望远镜,使用手动慢动作控件或仔细观察正在观察的对象。带跟踪电机(“时钟驱动器”)。 您使用的放大倍数越高(例如用于行星观测或分裂双星),该底座的跟踪行为就越关键。 背隙是衡量安装座跟踪能力的一种很好的方法:当您微动或稍微移动仪器时,它会停留在对准目标的位置还是会稍微移回? 背隙可能是安装座的令人沮丧的行为,通常意味着安装座制造不佳,或者对于您安装的望远镜而言太小。

从目录或网站上很难了解挂载行为。 如果可以的话,请前往望远镜商店(数量不多)或拥有主要品牌望远镜的高端相机经销店进行触觉和触觉评估。 此外,网络上和天文学杂志上都有许多资源,留言板和设备评论。 最好的研究形式可能是参加由您附近的天文学俱乐部举办的当地星空派对,在那儿您可以看到各种望远镜,与望远镜的所有者交谈,并有机会对它们进行观察。 后面的部分将提供有关查找这些资源的帮助。

Finder范围

Finder望远镜是固定在望远镜主管上的小型望远镜或指向设备,可帮助您定位太微弱而无法用肉眼看到的物体(即几乎所有物体)。 望远镜的视场通常很小,大约是月亮的一两个直径,这取决于您的目镜和放大倍数。 通常,您首先使用低功率,广角目镜来定位对象(甚至是明亮的对象),然后根据给定的对象将目镜更改为更高的放大倍率。

从历史上看,取景器的范围始终是类似于双筒望远镜的小型折射望远镜,以低功率(5倍或8倍)提供宽广的视野(5度左右)。 在过去的十年中,出现了一种新的指向方法,即使用LED来创建“红点发现器”或照明式标线投影系统,该系统将点或网格不放大地投射到天空上。 这种方法非常受欢迎,因为它克服了传统寻像器示波器的几种使用困难。

传统的取景器示波器很难使用,主要有两个原因:取景器示波器中的图像通常是倒置的,因此很难将星形模式的裸眼视图(或星图)与取景器中看到的图像相关联;以及也很难进行左/右/上/下调整。 此外,将目光对准取景器的目镜有时可能会遇到挑战,因为它非常靠近主望远镜镜筒,并且在许多方向上,您都会在尴尬的位置上拉紧脖子。 虽然确实可以通过实践解决定位问题,并且还可以购买正确的图像取景器镜(以增加的成本购买),但天文学界的陪审团已经明确地说过:投影仪更易于使用和便宜得多。

筛选器

光学系统的最后一部分要了解的是滤镜的使用。 有各种各样的过滤器类型用于各种观测需求。 滤镜是安装在铝制电池中的小盘,可插入标准目镜格式(获取1.25英寸和2英寸目镜的另一个原因,而不是百货公司的望远镜!)。 过滤器分为以下主要类别:

·滤色镜:红色,黄色,蓝色和绿色滤镜可用于显示火星,木星和土星等行星的细节和特征。

·中性密度滤镜:对月球观测最有用。 月亮真的很明亮,尤其是当您的眼睛适应黑暗时。 典型的中性密度滤光片可滤除月球的70%的光,使您能够以较少的眼睛不适看到陨石坑和山脉的细节。

·光污染过滤器:光污染是一个普遍的问题,但是有多种方法可以减轻其对您的观察享受的影响。 一些社区要求使用汞-钠蒸气路灯(尤其是在专业观测站附近),因为这些类型的灯只能发出一到两个离散波长的光。 因此,很容易制造出只消除那些波长的滤光片,并使其余的光通过您的视网膜。 更普遍地,宽带和窄带光污染滤光片都可以从主要供应商处获得,这在光污染都市区的一般情况下有很大帮助。

·星云滤镜:如果您的重点是深空天体和星云,则可以使用其他类型的滤镜来增强这些对象的特定发射线。 最著名的是Lumicon的OIII(Oxygen-3)过滤器。 除许多星际星云所产生的氧气发射线外,该滤光片几乎消除了其他波长的所有光。 通过OIII滤镜观察时,猎户座大星云(M42)和天鹅座的面纱星云呈现出全新的面貌。 此类别中的其他滤镜包括H-beta滤镜(适用于Horsehead星云),以及其他各种更通用的“ Deep Sky”滤镜,它们可以增强对比度并在许多物体(包括球状星团,行星状星云,和星系。

观察

如何观察:质量观察会议最重要的方面是黑暗的天空。 一旦您体验了真正的黑暗天空观察,看到银河系像暴风云一样出现(直到您仔细观察),您将再也不会抱怨要装载车辆并开车大约一两个小时才能到达一个好的地点。 通常可以在几乎任何地方成功观察到行星和月球,但是大多数天空宝石都需要极好的观测条件。

即使仅专注于月亮和行星,也必须将望远镜设置在黑暗的位置,以最大程度地减少杂散反射光进入望远镜的距离。 避开路灯,邻居的卤素灯,并尽可能关闭所有室外/室内灯。

重要的是,请考虑自己眼睛的暗适应。 视觉紫色是一种在低光照条件下可增强眼睛敏锐度的化学物质,需要15-30分钟的时间才能形成,但可以通过一定量的强光立即消除。 这意味着需要15-30分钟的适应时间。 除了避免强光照射外,天文学家还使用带有深红色滤光镜的手电筒来帮助其周围环境导航,查看开始图表,检查其安装,更换目镜等等。 红光不会像白光那样破坏视觉紫色。 许多供应商出售用于观察的红光手电筒,但是在小手电筒上放一块简单的红色玻璃纸也可以。

在没有计算机指向的望远镜的情况下(即使您有望远镜也没有),请获取高质量的星图并了解星座。 这将使它们清楚地知道哪些对象是行星,哪些仅仅是明亮的恒星。 它还将提高您使用“跳星”方法定位有趣物体的能力。 例如,被称为蟹状星云的超新星遗迹仅是距金牛座牛角左角向北的一个斯米德根。 了解星座是解锁您和您的望远镜所能获得的众多奇观的关键。

最后,熟悉使用“平均视力”的技术。 人体视网膜由称为“圆锥”和“棒”的不同传感器组成。 中央凹,是您视线的中心,主要由对明亮的彩色光最敏感的视杆组成。 视力的周围是视锥细胞,视锥细胞对微弱的光线更敏感,而对颜色的分辨力则较小。 避开视线将目镜的光线集中到视网膜的较敏感部分,从而能够识别较暗的物体和更多细节。

观察内容:彻底处理天空中物体的类型和位置远远超出了本文的范围。 但是,简要介绍将有助于导航各种资源,这些资源将帮助您找到这些引人注目的对象。

一旦您了解了星座并开始了解行星在“黄道”(太阳系的平面)中的运动以及随着季节的流逝而形成的天空,那么月亮和行星就是相当明显的天体。 数以千计的深空天体(星团,星云,星系等)更加困难。 请参阅我的同伴中篇文章“观察深空”。

在1700年代和1800年代,一个名叫查尔斯·梅西耶(Charles Messier)的彗星猎人整夜都在夜空搜寻新的彗星。 他不断地碰到淡淡的污迹,这种污迹并没有从夜晚到夜晚移动,所以彗星也不是。 为了方便起见,并避免造成混淆,他为这些微弱的污渍建立了目录。 虽然他一生中确实发现了几颗彗星,但他现在因出众的100多个深空天体而闻名遐best。 这些对象现在具有源自Messier目录的最常用的名称。 “ M1”是蟹状星云,“ M42”是猎户座大星云,“ M31”是仙女座星系,等等。许多出版商都提供有关Messier对象的查找卡和书籍,强烈建议您使用望远镜和黑暗天空的可用性。 此外,新的“ Caldwell”目录收集了另外100个左右亮度与M对象相似但被Messier忽略的对象。 对于初学者来说,这些是理想的起点。

20世纪上半叶,专业天文学家编制了《新银河目录》(NGC)。 该目录中约有10,000个对象,其中绝大多数可以在昏暗的天空中用普通的业余望远镜访问。 有几个观测指南强调了其中最壮观的一个,高质量的星图将显示数千个NGC对象。

当您了解那里的各种物体时,从昏迷和狮子座的星系星团到射手座的发射星云,再到球状星团(例如大力神的M13)和行星状星云(例如M57, (天琴座的环形星云)),您将开始意识到,如果您知道如何找到它们,那么每一片天空都包含着奇妙的景象。

影像学

像观察部分一样,对成像,天文摄影和视频天文学的处理也远远超出了本文的范围。 但是,重要的是要了解该领域的一些基础知识,以帮助您就哪种类型的望远镜和安装系统最适合您做出明智的决定。

天文摄影的最简单形式是捕获“星迹”。 将具有典型镜头的相机放置在三脚架上,将其指向星空,然后将胶卷曝光10至100分钟。 当地球自转时,恒星在描绘天空旋转的影片上留下“尾随”。 它们的颜色可能非常漂亮,尤其是当指向北极星(“北极星”)显示整个天空如何旋转时尤其如此。

作者的主要天文摄影设置在优胜美地的冰川角(Glacier Point)拍摄。 在Losmandy G11上,德国的赤道仪在左侧装有较小的折射镜进行导向,并在摄影时使用8“ F / 4 Schmidt-Newtonian。

由于CCD,数码相机和便携式摄录机的出现,以及电影技术的不断发展,现在有几种类型的天文物体成像方法。 在任何这些情况下,都需要赤道仪安装座以进行精确跟踪。 实际上,当今拍摄的最佳天文照片所使用的赤道仪的质量和稳定性比简单的视觉观察所需的质量高出几倍。 这种方法涉及对稳定性,防风,跟踪精度和最小化振动的需求。 通常,良好的天文成像还需要某种引导机制,这通常意味着在同一安装座上使用第二个引导镜。 即使您的坐骑有时钟驱动器,它也不是完美的。 在长时间曝光期间,需要进行连续校正,以确保物体停留在视场中央,其精度接近所用望远镜的分辨率极限。 在这种情况下,可以使用手动引导方法和CCD“自动引导器”。 对于胶片进场,“长时间曝光”可能意味着10分钟到一个多小时。 在整个曝光过程中都需要出色的指导。 这不是为胆小者准备的。

背photography式摄影实际上更容易,并且可以提供出色的效果。 这个想法是在望远镜的背面安装一个带有中场或广角镜的普通相机。 您可以使用望远镜(带有特殊照明的标线引导目镜)在野外追踪“引导星”。 同时,相机以F / 4或更佳的快速设置拍摄5至15分钟的大片天空。 这种方法非常适合拍摄银河系或其他星空视野。

下面是使用35毫米Olympus OM-1拍摄的一些图像(曾是天文摄影师中首选的相机,但是该图像和胶卷通常被CCD取代,尤其是在比较严肃的业余爱好者中),其曝光时间从25分钟到80分钟不等。标准的富士ASA 400胶片。

左上:M42,猎户座大星云; 射手座星际场右上角(后背); 左下:P宿星云和反射星云; 右下角,M8,射手座的泻湖星云。

更先进的成像技术包括:使用先进的astro-CCD相机和自动导向器对胶片进行超敏化处理以提高其对光的敏感度,并在其上执行多种后处理技术(例如“堆叠”和“马赛克对齐”)数字图像。

如果您喜欢成像,是技术专家并且有耐心,那么天文成像领域可能适合您。 如今,许多业余成像仪所产生的结果可与几十年前的专业天文台成就相媲美。 粗略的网络搜索将产生数十个网站和摄影师。

制造商

随着近来天文学的兴起,如今望远镜制造商和零售商的数量比以往任何时候都要多。 找出他们是谁的最好方法是去您当地的高质量杂志架,然后拿起《天空和望远镜》或《天文学》杂志的副本。 从那里,Web将帮助您获得有关其产品的更多详细信息。

在过去的二十年中,有两个主要的制造商主导了市场:Meade Instruments和Celestron。 每个望远镜都有折射镜,杜布森式和施密特-卡塞格伦设计类别的几组望远镜产品,以及其他专业设计。 每个镜头还具有全面的目镜套件,电子选件,照片和CCD附件等等。 参见www.celestron.com和www.meade.com。 两者都通过经销商网络进行操作,价格由制造商确定。 除了平仓和秒杀,别指望讨价还价或获得特别优惠。

紧随其后的是猎户座望远镜和双筒望远镜。 他们进口并重新命名了几行望远镜品牌,并转售了其他精选品牌。 Orion网站(www.telescope.com)上有许多有关望远镜工作方式以及适合您的需求和预算的望远镜类型的信息。 Orion可能是广泛选择高质量入门级望远镜的最佳来源。 它也是配件的重要来源,例如目镜,滤镜,镜盒,星图集,安装配件等。 在他们的网站上注册目录-它也充满了有用的通用信息。

Televue是高质量折射镜(APO)和优质目镜(“ Naglers”和“ Panoptics”)的供应商。 高桥生产世界闻名的萤石APO耐火材料。 在美国,Astro-Physics可能生产了质量最高,最受欢迎的APO折射镜。 他们通常有2年的等待名单,而在过去十年中,他们的望远镜在二手市场的价值实际上得到了认可。

作者和一个朋友在他的20英寸F / 5多布森望远镜上对准主镜,然后在旧金山以南100英里处的加利福尼亚弗里蒙特峰进行观测。

痴迷望远镜是高级大型多布森人的第一家,也是最高评价的生产商。 尺寸范围从15英寸到25英寸。 准备拿一辆拖车将其中一架望远镜移动到黑暗的天空。

资源资源

Web上充满了天文资源,从制造商的网站到发布者,分类和消息论坛。 许多单独的天文学家维护的站点上会显示他们的天文摄影,观测报告,设备提示和技术等。完整的清单将有很多页。 最好的选择是从Google开始,然后搜索各种术语,例如“望远镜观测技术”,“望远镜评论”,“业余望远镜制作”等。还要搜索“天文学俱乐部”,在您的公司中找到一个区域。

有两个站点值得一提。 第一个是“天空与望远镜”网站,该网站包含有关一般观测,当前空中状况以及过去设备评论的大量信息。 第二个是Astromart,这是一家致力于天文设备的机密站点。 高品质的望远镜不会因使用而真正磨损或存在许多问题,通常会对其进行精心维护。 您可能要考虑购买二手仪器,特别是如果卖方在您所在的地区并且您可以亲自检查的话。 这种方法也可以很好地用于获取目镜,滤镜,镜盒等配件。Astromart还在讨论论坛上提供了关于设备和技术的最新信息。

Orion望远镜和双筒望远镜是自己的品牌和其他制造商的大型望远镜零售商。 从初学者到高端示波器和配件,应有尽有。 他们的网站,尤其是目录中充斥着解释性的成果,讨论与望远镜和配件有关的光学和机械原理。

下一个?

如果您尚未这样做,请出去那里,与朋友或当地的天文学俱乐部做一些观察。 业余天文学家是一群合群的人,如果有机会,通常会告诉您关于任何给定主题的更多信息,而您一次坐下来就无法吸收。 接下来,通过杂志资源,网络搜索和网站以及对书店的访问来告知自己。 如果发现确实存在错误,请确定参数和约束条件,以缩小望远镜在尺寸,设计和预算方面的选择。 如果这太繁琐了,而您只是想昨天拿起望远镜,那就去猎户座(Orion)并购买古老的6英寸F / 8 Dobsonian。

快乐星迹!