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閑話觀測
（2007年12月31日 13:20）
來源︰《飛碟探索》 2007年第12期
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□作者: 吳新民
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常常接觸許多欲購買天文望遠鏡的人，他們的條件大多是︰我想買一台能拍出很漂亮照片的那種望遠鏡。不錯，拍一張漂亮的星雲、壯闊的星團的確讓人很有成就感，但曾幾何時，我們的天文風氣已經變成以拍漂亮照片為主了?大部分的同好一架好望遠鏡就猛拍個不停，到底真實的天空是什麼樣子、照片中有哪些資訊、如何用我們的眼楮去觀測宇宙中最細致的秘密、如何讓我們將望遠鏡的功能發揮到極致，除了拍漂亮照片以外，還能做哪些與天文更直接關聯的事?這是我的省思，也是我寫這一系列零碎文字的原動力。就從望遠鏡談起吧!
望遠鏡的放大倍率
簡單地說，望遠鏡的放大倍率就是物鏡口徑除以目鏡射出影像光束的直徑，即射出瞳徑。最直接的計算法︰物鏡焦距除以目鏡焦距。對每一架望遠鏡而言，都有一個最低有效倍率，因為人的瞳孔在夜間全開的狀態下，最大可至5厘米∼8厘米，也就是說，若放大倍率低于望遠鏡口徑的1／5∼1／8，則射出瞳徑將大于人的瞳孔，多余的光也就完全損失掉了。決定最高有效倍率的因素除了望遠鏡的口徑之外，大氣的穩定度也極其重要。一般來說，最好不要超過口徑的20倍，即使您的望遠鏡口徑再大，也別使用四五百倍以上的倍率。如果您有超過這個倍數的目鏡，我的建議是︰將它送給有長焦望遠鏡的人，或留著等到在太空中使用。
望遠鏡的視野
搜尋彗星與新星的人都希望有一架廣視野的望遠鏡，它要具有大口徑，以收集足夠的光線；又要有能將大範圍天空集中在一起的短焦距。這兩者的合體就是指短焦比望遠鏡。
入射光在進入短焦比望遠鏡的物鏡後，將以很大的角度折射(或反射)。要將這些光線完全承接並轉為平行光射出，這樣的目鏡在設計與制造上相當困難。許多彗星搜尋者使用較貴的Or、Pnssol或Er目鏡，雖然貴，但也相當值得。
當然，物鏡的焦比也是有限制的，焦長與口徑比在F／4甚至F／3以下者會產生嚴重像差，但相機鏡頭不都有F／2、F／1.4或F／1.2的光圈嗎?別忘了，相機鏡頭通常由多群多枚鏡片所組成，有效地修正了這些像差，而且這些鏡片都不大，所以價格也還不至于高得離譜。
望遠鏡的極限星等
你的望遠鏡能看到幾等星?這取決于許多因素︰望遠鏡口徑、天空品質、放大倍率、目鏡種類、望遠鏡型號、觀測者的經驗等等︰
無疑，口徑是最重要的因素。望遠鏡的集光力與口徑的平方成正比，口徑越大，集光力越強，也能看到越暗的天體。大氣是一種非常復雜的光學介質，它的穩定度每夜、甚至每一分鐘都不同。即使在極穩定的狀態下，垂直穿透大氣的星光在到達海平面前約有1／4被吸收掉了，而且越偏離天頂，這種吸收越嚴重；到地平線附近時，我們就只能看到1等星而已了。
在夜晚，假如霧氣降低天頂一個星等的光度，那麼在地平面附近大概就看不到星星了。因為在仰角30°的方向，星光要穿過比天頂方向厚兩倍的大氣，減光約25個星等；仰角14.5°的方向大氣厚四倍，減光5個星等；大氣透明度在此以下便急速降低。因此我要建議您，在大氣不穩定的夜晚，只做天頂附近的觀測就夠了。精確地說，大氣厚度正比于SEC(與天頂之夾角)，但是有經驗的彗星搜尋者依然必須在地平線附近進行他們的工作。
視相是個很難定義的名詞，它是指大氣的寧靜度，通常可以用已精密對焦的恆星來檢驗。混亂的大氣會使原本應該如針點般的星星的像變成直徑數秒的盤而並扭曲晃動。要想從天空背景中檢出黯淡的星點，良好的視相是相當重要的。此外，光害的影響也應盡量避免，如城市中的人為光源、月光甚至極光。頂尖的新星及彗星搜尋者通常選擇離開都市一段距離的地方進行他們的觀測。
由于人的瞳孔感光效率在中央最高，邊緣較差，所以倍率越高，相對的對瞳孔的接收效率也越高。舉個實際的例子來說，同樣20厘米口徑的望遠鏡。300倍所能看到的最暗星等要比60倍來得高。像Or、Possol或Er等高級的目鏡通常由四五片以上分離的透鏡所組成，但是若鏡片沒有做良好的抗反射鍍膜處理，則空氣與鏡片接觸面的反射會使你的目鏡損失相當多的光，結果甚至比不上一個具有優秀鍍膜的普通目鏡，許多廉價的Or目鏡便是如此。其他諸如眼鏡、使用濾鏡或透過玻璃窗進行觀測，每一個因素都會大幅降低你的極限星等。
折射鏡的物鏡通常由兩枚以上的鏡片所組成，同樣會因反射而損失光線的透過率，但這並不代表反射鏡就比較好，因為反射鏡的二次鏡會阻擋部分人射光，甚至更糟——它還會散射光線。有些人的確可以看見比較暗的星體，撇開視覺的敏銳程度不同以外，經驗與耐心是更重要的因素。據估計，6秒的觀測與60秒的觀測，其極限星等至少差半個星等。因此我要說︰耐心，是一個優秀的觀測者所不可或缺的基本能力。
雙筒望遠鏡
在第二次世界大戰期間，為了因應各種場合的偵測，大口徑雙筒望遠鏡的生產量大增，軍用望遠鏡從6×30(6倍，口徑30毫米上躍而至25×150，甚至更大。這些殘留下來的望遠鏡在市場上頗受天文愛好者的青睞，而且有許多人開始自己制作雙筒望遠鏡。最大的達到61厘米，是由兩個反射鏡筒組成的怪物，在經過細心的設計後，兩個鏡筒的焦點合並至相鄰的位置以利雙眼觀測。可別小看雙筒望遠鏡，要經過兩個平行的光學系統將光線導人雙眼中可不是件簡單的事。首先，人的雙眼距離僅5厘米—7厘米，而兩物鏡的中心距必定大于這個距離，于是我們必須運用稜鏡、反射鏡。既然如此，又為何要用雙筒鏡觀測呢?最明顯的理由便是︰舒適，長時間閉著一只眼觀測極不舒適也不方便。另一個更重要的理由是，以雙眼觀測能比單眼看到更暗的星體，理論上可提高極限星等0.4等。當然，你可能認為，只要將口徑增加19％便可達到相同的效果，但價格可能會增加50％以上!相較之下，相信任何人都會選擇雙筒鏡的。
對某些工作來說，例如搜尋銀河中的新星，一具好的雙筒望遠鏡是綽綽有余的，太大口徑反而會使你所看見的星遠超過你所能記憶的範圍。著名的新星搜尋者貝克曼的愛機便是10×50雙筒望遠鏡。但是，大口徑雙筒望遠鏡在彗星的搜尋上卻屢建奇功。就以1985年以後來說，至少有六個例子是大口徑雙筒望遠鏡的功勞︰邁克爾以他自制的27×127發現了兩顆彗星(其造價低于1萬台幣!)；亞納科使用25×150雙筒在三個晚上發現了兩顆彗星；薩科的20×120發現一顆；同樣用12厘米雙筒的姆拉也發現了一顆。
架台
架台的種類相當多。天文望遠鏡與大型雙筒鏡需要的是一部穩固的架台，至于赤道儀或經緯儀，則要視實際使用的需要。通常我建議愛好者選擇具有追蹤馬達、精確刻度環，甚至數位式赤經緯顯示器的赤道儀，以便于星體的找尋與觀測。現在已有一些赤道儀連極軸都不需要精確校正也可做追蹤。經緯儀式雙軸追蹤系統近已問世，天體自動導人系統也已是某些赤道儀的標準配備。這些儀器的便利性自然不在話下，但使用這些功能的同時，你也必須負擔它們的各種缺點與高故障率；更重要的，你已失去了自己動手的樂趣與成就感，這種感覺是無可替代的。
赤道儀也有許多種，各有各的優缺點︰叉式赤道儀易于平衡，但是在對南、北地平子午線附近的觀測有死角；德式赤道儀的精確平衡對其功能的發揮十分重要；轉動平滑的Dobsonians也可以做追蹤的工作，但卻很復雜。總而言之，選擇何種赤道儀要看搭配何種望遠鏡與使用者個人的偏好而定。
許多成功的彗星搜尋者，他們使用的則是最簡單的經緯儀，因為他們需要垂直、水平地巡視天空。所以，你也許不一定需要一部赤道儀。但使用經緯儀觀測變星、行星、太陽等天體時會遭遇很大的不便，因為每隔幾分鐘你就必須轉動兩個軸，使目標重新回到視野中。不過這並不是致命的缺點，許多新式的架台都解決了這個問題。
濾鏡
我住在新店與三峽交界的山區，這里已算是市郊r。盡管我相信我有一雙銳利的眼楮，但在天頂所能看見的最暗的星也不過5等而已。是光害限制了我的極限星等。
常有人問我，濾鏡真的有用嗎?這個問題可以分為兩部分來考慮︰一是光害的來源，二是星體本身的發光特性。首先讓我們來看看天空的顏色。常到山上觀測的同好都知道，在沒有光害的地方，當有月光的時候天空其實是深藍色的，只是這藍色非常非常微弱而看起來像是全黑的。這個時候，使用KodakWratten 4或8之類淺黃色的濾鏡能阻隔藍、紫色光而不會對恆星或彗星等的亮度影響太多。
當天空被紫綠色的水銀燈照亮時，這些濾鏡雖可過濾紫色的部分，對綠光卻無可奈何。你必須選用更深的黃色或橘色濾鏡，但是人眼對紅色與橘色光卻相當遲鈍。LUMICON出產了一種名為Deep Sky的濾鏡，它可以濾去水銀燈的紫光至鈉燈(特別是低壓鈉燈)的黃光，但似乎對攝影比較有效，理想的濾鏡應該只濾去這些燈光的光線。這樣的濾鏡需要特制，且價格昂貴，對觀測者來說的確是個壞消息。
但也有些好消息。當彗星的彗發開始散開時，它某些波長的光度會突然升高，在接近太陽時，由碳蒸汽所發射的灰綠色光成為最強的輻射光，這時特殊的碳光濾鏡就相當有效了。LUMICON與KENKO等均生產此類濾鏡，Kodak Wratten 60也可選擇。新星或超新星在爆炸後不久，特別是TYPE 2，高溫的氫與離子態的氮會發出強烈的深紅色光(Ha)。此外，隱藏在星際塵雲後方的恆星，都會稍微偏紅。可惜人的視覺對紅色極不敏銳，但假如你有足夠大的口徑，加上深紅色的濾鏡，可以得到意想不到的效果。像Wratten 29這一類的濾鏡，將使新星或超新星明顯許多。當你透過這些濾鏡看新星、超新星時，其他恆星減弱的程度會遠超過它們。濾鏡的確可以提高我們觀測的效果，但不及在攝影上那麼明顯。在目鏡的末端都設計有可旋入玻璃濾鏡的螺紋，你可以因應不同需求裝上不同的濾鏡。另一個較經濟的方法是購買所需號數的Wratten膠片，剪裁成適當的尺寸貼于目鏡末端。
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文章作者:吳新民
責任編輯:skylook
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