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望遠鏡基礎知識——雙筒望遠鏡

(2007年06月12日 20:44)
來源︰北大青年天文學會

□作者:

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雙筒望遠鏡是一樣很有用的天文觀察工具。你可以用它來觀看一場球賽、演唱會或是天上的飛鳥。你也可以用它來欣賞兩百萬光年之遙的銀河、月球上的坑洞、圍繞木星的幾個衛星及無數星星。

許多人都錯以為雙筒望遠鏡在天文觀察上沒有作為。事實上,它是很多資深的天文觀測者喜愛的工具。對初學者,它是進入天文觀測之門的門票。雙筒望遠鏡並不貴,你只須花個數百塊錢就可以買到一副不錯的雙筒望遠鏡了。

基本知識

購買雙筒望遠鏡前,你應該先了解它的特性及規格。選購天文用的雙筒望遠鏡最要注重的是「口徑」。口徑是指望遠鏡鏡頭(front lenses)的直徑。口徑越大成像會越亮。天文用的雙筒望遠鏡,鏡頭直徑應該至少要40mm。小巧的20mm到30mm雙筒望遠鏡用于白天看風景很恰當,但因不能聚集足夠的光線所以並不適用很簡單。

每副雙筒望遠鏡都標有一組數字如7x50之類。雙筒望遠鏡規格上的第一個數字"7" 就是指鏡頭直徑。七倍的機型是一種暢銷機型,會讓觀看的每一樣物品拉近七倍。你還可以選購10x、16x,可能你認為天文用途上高倍率是必要的,其實不然。一付雙筒望遠鏡就夠好了,而且接下來我們還會論及7x所擁有的優點超過大部份的高倍率機型。

視野(Field of View)

幾乎每一付雙筒望遠鏡小手冊上你都會看到一組數據像"367 feet @ 1000 yards" 或"120 m @ 1000 m"等等。這串數字代表透過目鏡看1,000碼(或1,000公尺遠的風景,你視野上能看見的有多寬。這是度量視野大小的方法 之一。用"幾倘這種方法來度量天空的視野並不適切。天文學家取而代之用度數來度量視野。一度相當兩倍滿月的直徑。>七度等 于十四個滿月的的直徑,而且又是雙筒望遠鏡典型的視野度數。高倍機型看到的天空較小(3到5度),廣角機型就看得大(8到10度) ,只要將"feet @ 1000 yards" 規格上的旁(feet) 這個數據除以52.5就能換算成度數了。"meters @ 1000 meters" 規格 就用公尺(meters) 數除以17。舉例來說,一付視野為367 feet @ 1000 yards 的雙筒望遠鏡就有367/52. 5 度的視野,約 7度。廣角機型周邊視野星點的成像通常會有點歪曲、模糊,減損了視域,這點很難平衡。此外,廣角機型一般來講良視距會縮短。 實際視野和有效視(actual and apparent fields of view) 間是有關聯的。取有效視野(比方說,70度)並且除以倍率(比方 說,10x) 然後你就會得到「實際視野」的值,在這個例子是7度。所以有效視野提高了,實際視野會跟著提高 。但是提高倍率實際視野會往下降。

射出瞳孔(exit pupil)

在許多雙筒望遠鏡小手冊你也會上發現一個規格叫「射出瞳孔」(exit pupil)的。它是光線從目鏡里射 出來的寬度。你可以用口徑(單位除以倍率來算射出瞳。舉例來說7x50 型就有50/7 (7mm) 的射出瞳孔。所有機型射出瞳孔都是 7mm。所有7x42機種射出瞳孔都是6mm,依此類推。你會發現很多被推薦用于天文的雙筒望遠射出瞳孔,這是很有道理的。當你的 雙眼習慣于夜里的黑暗時,瞳孔會張大讓更多光線進去。人類瞳孔頂多能擴大到7mm。所以只要雙筒望遠鏡射出7mm光錐進入你的 眼楮,讓雙眼集光力得以發揮最大效用時你就很可能看到最亮的成像。所有設計用來應付低光度環境的雙筒望遠鏡都有7mm射出 瞳孔。包括︰7x50、8x56、9x63、10x70 及11x80 等機型。通常都最適用于天文觀測。但是,當你老了,你的眼楮瞳孔就張不 了那麼開了。三十歲出頭的人的最大瞳孔約6mm。超過四十歲,就掉到約4.5mm至5mm 之間。假如你的瞳孔大小上限只到5mm或 6mm,使用射出光錐7mm寬的雙筒望遠鏡就會浪費掉一些入射光。部份光線進不了你的眼楮,雙筒望遠鏡的集光力便無法全部發揮 出來。年紀大一點的人,雙筒望遠鏡的射出瞳5mm或6mm是較好的選擇。這些機型包括暢銷的7x42 及10x50。

良視距 (Eye Relief)

廠商現在越來越重視「良視距」這種規格了。該規格是指你的眼楮須要多靠近接目鏡才能清楚看見整個視野的距離。良視距的數據對近視的眼鏡族而言更形重要。雖然近視眼的人可以取下眼鏡,利用調整雙筒望遠鏡上的焦距來進行補償,但是卻相當不方便---戴上眼鏡用清晰的視線看夜空,在不偏移目標的情況下迅速將雙筒望遠鏡湊到眼前,然後還能保持完整的視野,的確是樂事一件。此外,假如你一眼或兩眼有幾級的散光,你的眼鏡就不能摘下來了。戴眼鏡欲看清完整的視眼至少須要 14mm到 15mm 的良視距,良視距由退下的眼杯處起開始量。良視距小于 8mm 或 9mm 的機型可能會難于觀察,即使沒戴眼鏡也一樣。你得將眼楮貼近接目鏡才能看清所有視野,長時間看下來會造成壓迫感,而且睫毛上的油脂和灰塵保證會沾染到接目鏡。 稜鏡 (Prisms)

雙筒望遠鏡機體里包含了一組合成稜鏡,能折射光路讓成像正立。雙筒望遠鏡可區分成兩個陣營--- Porro 稜鏡系及 Roof 稜鏡系。Porro 稜鏡系有Z字或N字型外觀。Roof 稜鏡系則是直筒型。 Porro 稜鏡機型一般比 Roof 稜鏡機型要來得便宜。Roof 稜鏡要做得好,加工及固定上一定要求較精密的容許誤差,制作成本高。但是 Roof 稜鏡機型 (結構上) 則傾向較為密實。 天文用途上多采用 Porro 稜鏡機型。Porro 稜鏡系常常成像會稍稍鮮明一點。不過若是當你用廉價機型 (譯按: 指 Roof 稜鏡系) 來瞄準亮星或行星時,星體會放射出惱人的釘狀光芒。這些釘狀繞射導因于 Roof 稜鏡會將影像劈成兩半,然後再組合起來。但在高級 Roof 稜鏡機型上你絕對不會發現這種效應的。 Porro 稜鏡系雙筒望遠鏡的稜鏡若是采用冕牌鋇化玻璃 (barium crown glass 縮寫為BaK4) 作為材質者,視野會較完整。稜鏡若采 酸硼玻璃(borosilicate glass) 作為材質者,等級較低,但實務上成像的亮度差異很小。

Porro 稜鏡機型 Roof 稜鏡機型

鍍膜 (Coatings)

大部份雙筒望遠鏡光學鏡片都至少鍍了一層氟化鎂。會讓鏡片發出淺藍色調。鍍膜可以提高光線的穿透率並減少內面反射 (internal reflections) 及鏡面閃光 (lens flares),能將亮度及對比往上推。廉價機型通常只有靠外側鏡面有鍍膜。雖然該機型會有一定的水準,但是你會在發現昂貴的機型才會有最好的品質。無論如何,多少還會產生內面反射並損失一些對比。這些最低程度的鍍膜機型,會讓入射光線到達你的眼楮之前折損四十個百分比之多。較高級雙筒望遠鏡會在大部份的鏡片表面鍍上普通鍍膜,而且只有一面或更多面采取多層鍍膜 (通常鍍在外側與空氣接觸的鏡片表面)。最好的雙筒望遠鏡里,所有的鏡片含稜鏡都會鍍上多層膜。這些等級的機型光線的折損會降到很小的五個百分比。多層鍍膜鏡片看起來會比較暗,顏色呈現綠色或暗紫紅色。

近年面出現了一些鍍上一層紅色反光膜的雙筒望遠鏡,不誠實的商店還說這是紅外線型號,特別適合晚間使用。事實上,那層紅色鍍膜把大量的光反射出望遠鏡外,令到達眼楮的光線大大減少。所以大家不要選購這種型號望遠鏡。

結構特征 (Mechanical Features)

大部份的雙筒望遠鏡都會有一個中央調焦裝置可同時移動兩個對目鏡。這些機型是最便于操作的。有一些雙筒望遠鏡兩個對目鏡分別有一個調焦環。這些「獨立焦點」機型機身封固較密實可對抗濕氣,但是對焦較不便利。話又說回來,當你看星星時每一個目標都是無限遠,焦距也不須常常去調。雙筒望遠鏡在夜晚使用時鎖在三腳架上是很有利的。很多雙筒望遠鏡機身上都附有螺紋孔,用以連接一般相合的三腳架轉接器。假如雙筒望遠鏡上缺少一個螺紋孔,也許改用一種可夾在兩支鏡筒間中心連桿上的轉接器或一個包覆套子將機身整個套住就可以了。專為海事設計的雙筒望遠鏡常常是防水的。這些機型是密閉式結構,並且將內部的普通空氣抽出後再充氮。防水功能並非必要,但在天文上卻有其一席之地---我們將雙筒望遠鏡曝露在濕冷的夜間氣候中,然後又攜回溫暖的房子里,產生的水氣就更多了。經過誤用以後,濕氣跟霉菌都會聚集在雙筒望遠鏡里頭,光學鏡片糊成一片,修理費用代價就高了。

觀星首選機型

40mm 到 63mm (標準規格型) 範圍之間的雙筒望遠鏡都是手持型,有利于「突擊式」掃瞄星空用。70mm 或更大的大型雙筒望遠鏡使用起來需要相當的力氣 (你可以架在三腳架上或雙筒望遠鏡專用椅上)。

標準規格機種 (40mm 到 63mm)

7x50機型
一直被認為是天文用最佳全能雙筒望遠鏡,射出瞳孔達到7mm。視野一般有 7 到 10度, 很適合手持。應用在日間也不錯,雖然大小有點超出日間用之所需。由于 7x50 機型在海事需求上最受歡迎,很多 7x50 會有防水功能和高級的光學設計。10x50。本機型比起 7x50 星空背景看起來會稍稍暗一些 (射出瞳孔只有5mm的緣故),但是用來看月表及星團時會好一些。多出的倍率對暗星體的觀測也有助益。盡管倍率較高,許多 10x50 機型展現出來的星空範圍跟比起 7x50 卻不相上下 (大約5到7度)。

10x50機型
這機型的缺點是手持不易,也許會削弱你所搜尋的目標成像的清晰度。10x 雙筒望遠鏡應該要用三腳架。而高倍率機型的良視距也較短,會造成戴眼鏡進行觀測時的不便。

7x42、8x40 或 8x42機型
假如你年過四十,7x42、8x40 或 8x42 機型提供的 5mm 到 6mm 射出瞳是很好的選擇。這種規格的雙筒望遠鏡比 7x50 機型重量要來得輕,而且也適用于日間的賞景及大自然觀測。某些機型能夠對幾其之遙的近距離目標聚焦,用來賞鳥很理想。如果你想要一付全功能雙筒望遠鏡,這種機型是可以勝任的。

8x56 和 9x63機型
本機型是便利的 40mm 到 50mm 機型與大型的70mm 到 80mm 機型之間的一種妥協。特別對有些不喜歡將普通日間用途雙筒望遠鏡當夜間望遠鏡用的人來講。很少有廠商供應這種機型,品質好的價錢都蠻貴的,要選就選鏡片大一點的和限量生產的制品。

10x40 和 10x42機型
本機型射出瞳 4mm,肯定可以用于天文觀測,不過主要還是設計給賞鳥者中許多尋求日間環境下使用的高倍率機型。假如這是你的主要目標,觀星放在其次,10x40 是蠻好的選擇,Roof 稜鏡高級機型又特別值得推薦。

能看什麼呢?

透過雙筒望遠鏡,你可以看許多遙遠的星團、星雲,甚至幾個較明亮卻的星系。你還可以看木星的衛星,觀察它們每夜的位移。你可以觀測金星盈虧及月相。其它還有新月時地照、天王星、海王星、薄幕時低沉的水星、小行星、月蝕、日全食及彗星等。雙筒望遠鏡看不到什麼呢? 月表細節、行星表面你看不到。假如你要看木星雲層、土星環,你就需要一支單筒天文望遠鏡了。


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