天文摄影简介.doc

天文攝影簡介 林啟生 你喜歡照相嗎 ? 你會照相嗎 ? 只要你會或者喜歡照相 , 就可以為星星拍照 , 幫它們留下美麗的倩影 . 幫星星照相 , 需要些什麼器材 ? 怎麼拍攝 ? 又有那些拍攝的方式呢 ? 一、星星的照片 經常看天文的書和科學雜誌嗎 ? 在書和文章裡頭 , 常有很漂亮的天文照片 , 有美麗的星雲 , 迷濛的銀河 , 漩渦狀的星系 , 還有樂樂球狀的土星等等 , 這些照片都是由照相機接上鏡頭或者天文望遠鏡 , 甚至是太空船前往太陽系的行星所拍攝的精彩照片 . 天文攝影說難並不難 , 說簡單也不簡單 , 最重要是你要拿起相機和設備 , 找個好天氣來拍它 , 才能將美麗的星辰 , 化為照片 , 長久的掛在你家的牆壁上 .二、要到那兒拍星星 想要拍到漂亮的星星 , 可不是在任何地方就可拍得 , 而是要選擇適當的地方 才能達成 . 目前空氣污染嚴重 , 再加上晚間的路燈和廣告招牌燈 , 形成嚴重的光害 . 在光害愈來愈嚴重的現在 , 要到什麼地方拍星星呢 ? 毫無疑問的 , 高山是最好的選擇 . 因為這兒的光害汙染少 , 透明度高 , 星星可以看的更清楚更多 . 像星雲星團和星系 , 都一定要在山上才可以拍的壯觀 ; 如果是在平地拍攝 , 通常效果會差很多. 如果你不能經常到山上拍攝星雲之類的天體 , 你可以在小山區或找一塊光害盡量輕微的平地或者不太會刮風的海邊 , 經常去那兒拍照 , 不過該地方的拍攝效果依然是比不上高山的效果 . 在一般的都市及鄉村平地 , 可以拍攝土星、木星、火星、金星、太陽和月亮等太陽系的天體 , 但是效果依然會比高山差些 . 三、準備的器材 單眼及數位單演相機 底片 懷爐或電熱絲或暖暖包 衣服 快門線 赤道儀 天文望遠鏡 相機鏡頭 導星鏡組 星圖 攝影接環 電池 自由雲台 手電筒及筆紙 為了照相機能夠更換鏡頭 , 拍攝不同範圍的星空 , 以及要和天文望遠鏡連接拍攝深空的天體 , 所以要選用單眼相機 ; 若是使用底片機常常一拍就是數十分鐘 , 盡可能選用B快門不須耗電機械式快門的相機更好 . 若是使用數位單眼相機 , 相機電池必須要多買一顆 , 並且有相關的充電設備 , 隨時充飽電池供替換之用 . 由於時尚流行變焦鏡頭 , 通常買來使用的鏡頭都是屬於這類配備 . 在一般風景及人像攝影來說 , 變焦鏡頭擁有不必攜帶多顆定焦鏡頭 , 至少一顆至多兩顆變焦鏡頭就可以打遍天下的好處 ; 但是在天文攝影來說 , 通常不使用變焦鏡頭 , 而是使用定焦鏡頭 . 使用變焦鏡頭拍星星 , 一來通常最大光圈都小於F2.8 , 二是鏡片數較多 , 影響成像品質 . 為了星點能有較好像質 , 使用變焦鏡頭時有時都必須縮小光圈到F5.6 , 換句話說 , 變焦鏡頭的缺點逆反過來就是定焦鏡頭的優點 , 因此從事天文攝影以定焦鏡頭為佳 . 有的消費型數位相機可以手動設定對焦及曝光好幾秒 , 這種機子也可以拿來拍拍星空 , 但品質效果有限 . 在底片方面 , 彩色的負片 , 適合拍攝星雲、星團、星系、 星座以及太陽系的天體 ; 不過目前有許多擁有四層感色層的彩色負片 , 拍攝紅色的星雲效果不好 . 彩色正片方面 , 適合拍攝星團、星座以及太陽系的天體 , 其中有柯達的及E200正片很適合拍紅色星雲 . 當然黑白底片也可以拿來拍星星 . 為了能夠長時間攝影起見 , 需要快門線 . 天上的星雲星團和星系 , 在一般的星座盤上都不會標示出來 , 因此必須要有一本較詳細、記載很多星雲星團和星系位置的星圖 , 一般要有8等星圖 , 最好是9等星圖 . 如果說想要拍攝點狀的星體 , 需要一部能追蹤星星的赤道儀 , 它的功用就是叫地球停止自轉 . 天上的星雲、星團和星系 , 絕大部分都是視直徑很小的天體 , 如果你用相機鏡頭拍它 , 它們的成像都非常的小 ; 因此就需要天文望遠鏡 , 藉著它的放大功能 , 將這些星體的影像放大 , 所以天文望遠鏡是天文攝影的必備工具之一 . 赤道儀轉動需要電力 , 可是在荒郊高山外頭拍攝 , 實在很難接到家用電 , 因此一般業餘用的赤道儀製造商 , 幾乎都是設計接用直流12V為追蹤馬達的電源 , 來推動赤道儀的運轉 . 為了能夠將相機與天文望遠鏡連接在一起拍攝 , 需要攝影接環來達到這個目的 . 使用攝影接環又分成直接連結望遠鏡 , 拍攝星雲星團星系和整顆太陽月亮的直接焦點攝影以及利用目鏡放大太陽系天體的擴大攝影兩種方法 . 赤道儀運轉追蹤星星 , 並不是百分之百的準確 , 因此需要導星鏡組來監視赤道儀的追蹤情形 以便拍出不拖線的星星照片 . 導星鏡組由導星鏡、架環以及暗視野裝置和目鏡等所組成 . 如果要到高山上拍星星 , 山上的天氣冷 , 必須帶厚重的衣服 , 最好是羽毛衣褲穿才行 , 以免受凍 . 如果只在平地拍攝 , 冬天除了要多穿衣服外 , 平常的季節要防蚊蟲的叮咬 . 當我們在外頭拍攝 , 空氣中的溼度大時 , 鏡頭以及天文望遠鏡上的物鏡 , 容易結上露水 , 影響拍攝 , 導致星星成像不佳 , 實在令人討厭 . 解決的方法是使用點燃的懷爐 , 綁在鏡頭以及鏡筒的遮光罩上 ; 或者使用電熱絲或暖暖包 , 也可以達到同樣除露水的目的 .四、固定攝影 固定攝影是最簡單的天文攝影 . 需要的器材是照相機、鏡頭、三腳架、底片和快門線 . 固定攝影可以拍攝那些主題呢 ? 一般周日運動的星流跡是最常見的 , 此外還可以拍攝月全食流跡、日食過程以及流星等等 . 固定攝影拍出來的星星 , 都是拖成一條一條的線 . 為什麼會這樣呢 ? 那是因為地球的自轉 , 拍攝時並沒有追蹤星星 , 因此星星就會一條一條線的 . 如果說固定攝影只是拍出一堆線條 , 實在顯得太單調 , 通常可以加入一些地上景物來拍攝較好 . 如何拍攝周日運動的照片呢 ? 將三腳架撐開 , 照相機、底片、鏡頭和快門線都弄好裝在三腳架上 ; 隨後將鏡頭指向你要拍攝的星空 , 選定好鏡頭光圈 , 快門設在B或相同功能的位置 , 鏡頭的對焦轉到無限遠的位置 , 快門線設在可長時間鎖定的功能 , 再來即是按下快門線即可拍攝 . 當將鏡頭朝向北極星方向拍攝 , 所見的星星是圍繞著北極轉圈圈 ; 朝向正南方時 , 因為看不到天球南極 , 只會看到南方地平線上方的星星以圓弧形繞地平線下方某點打轉 ; 若是拍攝正東西向地平線上方 , 星跡是直直的但斜斜的東升西落 . 一張固定攝影的照片要拍多久呢 ? 雖然並沒有標準答案 , 但總有個限度 , 最重要是不能曝光過度 . 能夠拍攝多久是由天空透明度、(底片)感光度及鏡頭光圈來決定 . 一般說來 , 從數秒鐘到數十分鐘 , 甚至一兩個小時(底片)都可以 . 拍攝時間短的時候 , 星星的線條會短短的 , 如果只有數秒到幾十秒 , 星星是點狀的 ; 拍攝時間愈久 , 星星拖的線會愈長 , 甚至有可能曝光過度 , 使的作品失敗 . 只要你曾經到過高山 , 就知道山上的天空是藍藍的 , 而平地的天空經常是灰灰的 , 高山晚上的星星真多 , 都市的夜空星星少的好可憐 , 這就是天空透明度的不同 . 使用底片以相同條件的器材開一樣的光圈 , 在高山上拍一個小時 , 並不會有曝光過度的危險 ; 至於在平地 , 由於光害污染嚴重 , 只要拍攝久些, 就會曝光過度 . 在山上可以使用中高感度的底片來拍星跡 , 若使用低感度的底片 , 可以拍出線條很長的星跡 , 而且比較不會有曝光過度的危險 ; 至於在一般都市及平地, 因為光害嚴重 , 基本上只能使用低感度底片 , 才不致有曝光過度的困擾 . 固定攝影要選用什麼鏡頭呢 ? 一般說來 , 大都使用廣角鏡或標準鏡頭 , 至於稍長的望遠鏡頭則比較少用 . 在光圈使用方面 , 開最大光圈是可以的 , 但是拍出來的星跡是粗粗的 , 周邊更是嚴重 , 而且通常會有中間亮邊邊暗暗的周邊減光現象 . 一般使用大約是鏡頭最大光圈再縮1、2格較好 , 約是開F2、F2.8及F4 , 如此拍出來的像質和星跡的程度都較好 . 又光圈不可以縮到F4以下 , 以免因為星星入光量太少 , 導致星跡太少 , 照片變成不壯觀 . 五、星野攝影 星野攝影是一種簡單的追蹤攝影方式 , 它需要相機及鏡頭 , 架在赤道儀上 , 靠赤道儀來追蹤星星 , 再配合導星鏡 , 監視追蹤情形 , 修正赤道儀的追蹤誤差 , 將星星拍成點狀而成 . 星野攝影通常是拍攝星座 , 使用的照相鏡頭跟固定攝影差不多 , 但會有比較多的機會使用望遠鏡頭 , 來拍攝大的星雲星團、銀河中明亮的區域和很明亮拖著長尾巴的大彗星 , 甚至小星座 , 如在牛郎星旁的天箭座等 . 星野攝影的對焦也同樣轉到無限遠的位置 , 光圈開法是 , 標準鏡頭通常開F2.8 , 廣角鏡頭依焦距由長到短的不同而開F2.8到F4 , 望遠鏡頭則可以開最大光圈或縮小一格 . 廣角及標準之類的鏡頭 , 若是你開最大的光圈使用 , 由於鏡頭的性能使然 , 不僅星星是肥肥粗粗的 , 照片四角會有明顯的像差存在 , 星星彷若長了雙向的尾巴 , 而且更有照片中間亮邊緣變暗的周邊減光現象 . 如何做星野攝影呢 ? 首先把赤道儀、照相機和鏡頭以及導星鏡組架起來 , 將赤道儀對準北極點 , 做好赤道儀的兩軸平衡 , 馬達控制盒推到ON , 此時不需要鎖住馬達離合器 , 隨後鬆開大微調 , 移動導星鏡組在想要拍攝的星空內或附近找到一顆引導星 , 鎖緊大微調 , 再鎖住追蹤馬達離合器 , 壓按控制盒的按鈕將引導星放入視野中央 ; 使用自由雲台把鏡頭指向要拍攝的星空 , 鏡頭的對焦設在無限遠位置 , 機身快門定在B處 , 接上快門線 , 快門線設定在長時間曝光的模式 , 選定光圈 ; 若溼度大 , 還要加裝除露的懷爐 ; 測試一下控制盒上赤經赤緯四顆按鈕及導星視野中引導星修正的方向 , 並且記住其關係 , 然後按下快門線 , 開始拍攝星空 . 因為以鏡頭做攝影時 , 赤道儀可以允許的追蹤誤差較大 , 不需要時時觀看引導星狀況 , 只要偶而觀看引導星 , 看看赤道儀追蹤情形 , 閒空時泡杯三合一咖啡喝 , 熱熱身體或者抬頭數數流星即可 . 若引導星跑出鏡頭焦距所允許成點狀星點的範圍 , 就要按下控制盒上的相關按鈕 , 加以修正 . 等到預定拍攝的曝光時間到了 , 鬆開快門線 , 停止拍攝 , 就完成一張星野攝影的照片 . 當要拍攝下一張底片時 , 小心地鬆開自由雲台 , 手抓住機身 , 不要摸到鏡頭 , 以免不小心動到對焦環或光圈 , 將鏡頭指向下一個星空 , 鎖住自由雲台 , 然後繼續導星攝影工作 . 通常拍上一張與下一張時 , 可以不必更換引導星 , 但為了防止拍攝方向與引導星方向不同向引起的假極現象 , 因時間長而造成底片上的星星出現拖線 , 最好還是拍下一張時 , 先調整導星鏡再來用相機取景拍攝星空 . 一張底片要拍攝多久時間呢 ? 通常都是數分鐘到數十分鐘 , 拍攝時間短 , 底片上的星星會少些 , 拍攝時間太久 , 底片又有曝光過度的危險 ; 總之曝光時間的掌握 , 是非常需要經驗的 . 若換成另一句話來說 , 底片能夠拍攝多久的條件與固定攝影的探討因素是一模一樣的 , 差別只是一種是拍拖線的星空照片 , 一種是拍點狀的星星 , 因此能夠拍攝多久是由天空透明度、底片感光度及鏡頭光圈來決定 . 還有一件需注意的是在平地拍攝的效果會比在山上來得差 . 數位單眼相機所設定的感光度不會隨拍攝時間長短而下降 , 因此以數位單眼相機來拍攝星座等 , 曝光時間一般都比底片來得短 , 不能拍的太久 , 以免曝光過度 . 六、直接焦點攝影法 直接焦點攝影法同星野攝影法很類似 , 差別是前者以天文望遠鏡當鏡頭使用 , 焦距長 , 光圈固定不能隨意改變 . 為了將照相機與望遠鏡接合起來 , 必須使用攝影接環來達成 ; 此外望遠鏡不像相機鏡頭有無限遠的刻度標線可使用 , 因此必須轉動鏡筒的對焦輪 , 將星星的焦點抓準 . 直接焦點法的光圈一般都是固定不變的 . 它的光圈算法是望遠鏡的有效焦距除以口徑所得的商 . 譬如一架天文望遠鏡的主焦距是100公分 , 口徑10公分 , 因此它的光圈是100/10=10 , 也就是相當於相機鏡頭開光圈F10 . 多數的望遠鏡是可以加接減焦鏡或延焦鏡 , 以改變有效焦距 . 若是該鏡筒加上減焦鏡 , 使得合成後焦距變成70公分 , 那麼用來拍攝時 , 光圈就是F7 . 如何操作天文望遠鏡做直焦點攝影呢 ? 首先將整架望遠鏡及導星鏡組架設好 , 相機接上鏡筒 , 初步做好兩軸平衡 ; 開拍前相機先不要裝底片, 先找一顆適亮的星放在觀景窗中央 , 並啟動追蹤馬達 , 讓赤道儀追蹤它 ; 打開相機背蓋 , 再使用毛玻璃的磨砂面靠上底片軌 , 使用B快門並按下快門線 , 用放大鏡在毛玻璃後方觀察 , 觀看這顆星 , 轉動對焦輪將星星的焦點抓準 , 隨後鎖緊調焦螺絲 , 退下毛玻璃 , 鬆開B快門 , 相機隨後裝上底片 , 機背蓋上 . 這一個對焦的動作只要當晚做這一次就好 , 不需要每換一個天體目標就做一次 . 如果考慮望遠鏡焦點會因為溫度的改變而導致改變 , 後拍的底片星點因而失焦肥大 , 除了上山當天盡早將鏡筒取出冷卻平衡溫度或者架好器材等上一鎮子 , 讓鏡筒鏡片溫度與外界氣溫平衡之外 , 可以在開拍幾張之後 , 檢查一下焦點是否跑掉 , 重新對一次焦點 . 對好焦點之後 , 再將赤道儀對準北極點 . 接著鬆開兩軸的大微調 , 撥動望遠鏡 , 先初略的將望遠鏡指向要拍攝的天體處 , 此時再次做一次兩軸的平衡 , 隨後配合星圖 , 利用尋星鏡將要拍攝的天體 , 放到視野中央 , 再以眼睛湊到相機的觀景窗觀看 , 將想要拍攝的天體導到相機觀景窗視野中間 , 用一隻手托住望遠鏡 , 同時再用另一隻手鎖上兩軸的大微調 , 並拿取控制盒 , 眼看觀景窗 , 調整赤經赤緯兩軸 , 使得拍攝天體務必在觀景窗中央 . 隨後鬆開導星鏡的架環 , 撥動導星鏡 , 找一顆適亮的星星當引導星 , 導入暗視野目鏡中 , 鎖住導星鏡架環 , 然後再細調導星鏡以及暗視野導星目鏡中的X-Y裝置 , 將引導星放入最小紅圈中 , 做這一個動作時 , 不可以去按赤經赤緯按鈕 ; 之後將導星鏡視野中的大十字轉動 , 並試按赤經赤緯按鈕 , 使得X-Y方向與赤經赤緯同向 , 最後再試按兩軸按鈕 , 記住按下每顆按鈕的修正方向 . 有的控制盒有赤經赤緯的反向開關 , 則可以調整它 , 讓控制盒面對拍攝者時 , 按右邊按鈕 , 引導星就往右邊移動 , 按上方按鈕就往上方移動 , 以方便手工導星的工作 . 找一張適當高度的椅子 , 相機撥到自拍模式 , 按下快門線 , 並即刻坐到椅子上 , 手拿控制盒 , 開始手工導星的攝影工作 . 在攝影的時程中 , 眼睛要時時監視赤道儀追蹤的情形 , 一遇到引導星有所位移 , 也就是赤道儀追蹤不準 , 而且超過主鏡筒焦距所允許的成點狀星的追蹤誤差範圍時 , 就要馬上按控制盒上相關的按鈕 , 將星星抓回正確位置 , 亦即修正追蹤誤差 , 才能拍出不拖線的深空天體照片 . 當預定拍攝的曝光時間到了 , 就要小心的鬆開快門線 , 停止曝光 , 撥動相機拉柄 , 捲過底片 , 完成該張的攝影工作 . 接著配合星圖 , 將望遠鏡指向下一個要拍攝天體的方向 , 再做一下兩軸平衡 , 繼而重覆上述方法 , 抓取深空天體 , 找引導星以及調整導星目鏡X-Y方向 , 加以拍攝的工作 . 在此必須注意的是 , 直接焦點攝影法都是先找到要拍攝的天體 , 再來撥動導星鏡找引導星 , 而且引導星都是在拍攝的深空天體的附近 . 如果拍攝的是移動快速的彗星或小行星 , 那就不能以一般的星星當引導星 , 而是要以彗星及該小行星當引導星來拍攝 , 如此該天體才不會拖線 . 直接焦點的手工導星是一件累人的活動 , 尤其是在冬天的高山上拍星星 , 溫度經常在0度C以下 , 更是教人受不了 , 實在令人又愛又恨 . 除了人工導星之外 , 還可以使用更多的設備來做自動導星工作 . 從事自動導星時 , 會依設備的不同 , 有的要配合電腦有的不用 . 直接焦點法也可以使用來拍攝月亮和太陽 , 當然在拍攝太陽時 , 必須要有適當的減光裝置才行 . 數位單眼相機拍攝深空天體的操作方法跟上述大略相同 , 其中有兩點在此提及 . 一是在對焦方面 , 單靠觀景窗來看星點對焦是否對的很好 , 不易判別 ; 除了可以使用相關軟體來做好對焦工作之外 , 不妨找顆暗暗的星星 , 試拍它兩秒 , 接著在液晶螢幕上將此星點放到最大 , 檢視它的成像 . 如果星像肥肥的 , 就代表沒對到焦點 , 接著再轉動調焦輪 , 再次試拍 , 再次檢視 , 直到星點成細細結實的點狀 , 即是對到焦點了 . 二是在黑黑的環境中 , 觀景窗中很難看到要拍的天體是否在正中央 , 此時可以不用導星試拍個幾十秒 , 找出天體的位置 , 再逐次導入相機感光元件的中央 . 七 、擴大攝影法 擴大攝影法是一種比較特別的攝影方式 , 它是利用目鏡投影放大星體的影像加以拍攝而成 . 擴大攝影所需的器材是赤道儀和望遠鏡組 , 照相機和高級目鏡 , 擴大攝影接環組、快門線以及底片 . 擴大攝影所拍攝的天體, 基本上是太陽系的天體才用, 一般的星雲星團和星系是不用這一種方法拍攝的 . 怎麼以擴大攝影法拍行星月亮和太陽呢 ? 架起整部天文望遠鏡 , 做好兩軸平衡 , 相機裝上底片 , 赤道儀對準天球北極點 , 開起追蹤馬達 , 鬆開兩軸大微調 , 使用目鏡找到行星以及月亮太陽 , 調整好焦點 , 當然太陽必須已有適當減光措施 , 隨後鎖上大微調 , 讓赤道儀處於追蹤狀態 ; 若是行星 , 要再更換高倍率目鏡 , 用手稍微往下方壓一下目鏡 , 施以大約加掛攝影接環及相機的力量 , 看看行星往那個方向移 . 若是往左下方移 , 則用控制盒按相關按鈕 , 讓行星稍微放在視野中央偏右上方的位置 . 之後接上擴大攝影接環及相機 , 若是能看到行星則好 , 若沒看到 , 則重覆上一個方法 , 直到行星在觀景窗中為止 . 接著對焦 , 若是行星 , 則把行星移到觀景窗中央微稜旁的磨砂處對焦 , 比如木星則以看起來條紋最清楚代表焦點正確 , 月亮可以坑洞看起來最清楚時代表焦點正確 ; 太陽則以邊邊或太陽黑子最清楚時代表焦點正確 . 再來是曝光秒數的決定 , 若是觀景窗中的月亮及太陽佔了好大面積或滿滿的視野 , 可以用相機的測光表測光 , 直接用測出來的快門速度拍攝 , 頂多加快一格速度拍攝 , 至於行星如何決定拍攝長短 , 可以用計算方式算出以這樣的接攝方法 , 望遠鏡合成f值是多少 , 然後查表 , 得知以如此感度的底片 , 該行星要曝光幾秒 ; 若這次是第一次裝上如此裝備要拍行星 , 也可以用試拍法 , 以多種曝光秒數試拍 , 等沖洗出底片 , 再來看看那一個曝光值是最正確的 , 以後每次裝何種感度底片拍攝時 , 就可以知道用何種快門速度拍該星體 , 至於拍攝不同的行星 , 在相同光圈下 , 有一定比例的曝光秒數 , 用表即可查知 . 這兒要注意的是天空透明度不同時 , 要適當增減曝光秒數 . 最後是按下快門 . 拍攝太陽時 , 通常曝光時間都很短 , 可以接上快門線 , 開啟自拍器 , 然後按下快門線 , 卡喳一聲 , 就拍攝好了 . 在月亮部分 , 接上快門線 , 開啟自拍器 , 若是曝光時