仰望星空——天文望遠鏡入門指導

新浪科技/馬若飛

當我還是一個小男孩的時候，我問我的媽媽，星星為什麼會眨眼？他們會掉下來嗎？媽媽是這樣告訴我的：請你放心吧，請你放心吧，他們都很遠，不會掉下來噠。

《銀河英雄傳》中，萊因哈特這樣：“我的征途是星辰大海。”劉慈欣在《三體》裏寫道：“大多數人，到死都沒向塵世之外瞥一眼。”尼爾·阿姆斯特朗則發出了一句至今無法複製的感慨：“這是一個人的一小步，卻是人類的一大步。”

在早期天文學的研究中，人類用肉眼觀察了許多年。望遠鏡的誕生讓天文學有了巨大突破，原本統統看不清楚，現在太陽系內天體有了結構，系外天體則有了區分。在大尺度結構的觀察上，超新星余燼、河外星系、星雲等等有了區分，人類對宇宙尺度的認識開啟了新篇章。

望遠鏡的分類

簡單地，處射電望遠鏡之外的其他波段望遠鏡可以大致分為折射與反射式兩種。

折射式望遠鏡使用凸透鏡作為物鏡與目鏡匯聚光線，而反射式望遠鏡使用曲面合平面鏡反射光線。從外觀上來，折射式望遠鏡通常更長，更符合一般人印象中望遠鏡的樣子。而反射式望遠鏡因為光線在鏡筒中往複前進，一般則顯得粗短。

因為透鏡對不同光線屈光度的不同，傳統的折射式望遠鏡看到的物象會生色差，物體的邊緣會呈現重疊的彩色條紋，當望遠鏡的放大倍數較大時則更加明顯。現代折射式望遠鏡會添加數個額外的透鏡組用來消除色差，這與照相機鏡頭的處理方式相似。而反射式望遠鏡則沒有色差的問題，但是因為傳統球面反射鏡沒有辦法很好的將邊緣的光線匯聚在焦點上，反射式望遠鏡會生球面像差和彗形象差，看到的物像會呈現暈輪狀和彗星形變形。現代反射望遠鏡在傳統的牛頓式望遠鏡的基礎上生了多變種，生折反射式望遠鏡。比如非常流行的施密特—卡塞格林式以及改進型馬克蘇托夫式望遠鏡。折射式望遠鏡和折反射式望遠鏡通過使用非球面主鏡和修正透鏡的方式改善缺點。

非要總結的話，按照我個人的經驗同時可能並不適用於所有情況，折射式望遠鏡更適合觀察太陽系內天體，而反射式望遠鏡更適合觀察深空天體。具體情況需要根據望遠鏡的焦比，焦距和口徑來判斷。

經緯儀與赤道儀

我們知道，因為地球的自轉與公轉，天球上的天體會以一個均勻的速度東升西落。如果你有使用普通望遠鏡觀察地面物體的經驗，就會了解焦距越大、看得越遠的望遠鏡視野就越窄——目標或鏡頭的微弱移動就會導致目標跑出視野。因為觀察基線更長，天文望遠鏡除了要避免震動，還需要讓鏡筒緩緩移動追上公轉的天體。

如果只是要求天體不離開視野，那麼經緯儀就可以滿足要求。經緯儀是一種簡單的可以支撐和旋轉的雙軸架台，水平軸和垂直軸互相垂直。這種系統通常使用在望遠鏡、照相機、無線電天線、太陽電池板上。

現在，有多型號的民用天文望遠鏡以經緯儀為底座。原本經緯儀不能通過垂直與水平的刻度位置來尋找天體，但這些新型號的望遠鏡內置電動馬達，校準后可以自動尋找天體與追蹤。

但是我們知道，天體的公轉是以北極星為中心，使用經緯儀跟蹤天體時僅僅追蹤的是這個天體相對於地平垂直兩軸的相對位置，視野中的天體實際上是在緩緩旋轉的。肉眼觀測沒有問題，但是使用相機長時間曝光拍照則無法完成，天體會因為旋轉而模糊一團。要消除這種“場旋”必須依靠赤道儀。

赤道儀是以一根平行於地球自轉軸旋轉的軸，就能追隨天空旋轉的裝置。天文望遠鏡使用的赤道儀底座，赤經軸與配對的赤緯軸是互相垂直的。使用的時候只需要讓赤道儀的赤經軸對準北極星，赤緯軸按照23小時56分鐘的地球自轉周期運轉即可跟蹤某個天體。因為現代天文學使用赤經/赤緯坐標定位天體，赤道儀望遠鏡可以直接按照兩軸的刻度找出某個天體。

常見的赤道儀有德式和叉式兩種結構。德式赤道儀有一個特徵非常明顯的T型結構，但缺點是赤經軸的一端需要配重來平衡望遠鏡的重量。而從經緯儀改良而來的叉式赤道儀則無需配重。經緯儀只要添加一個可以調整斜率的架台，讓經緯儀原本的垂直軸瞄準北極星，經緯儀就可以轉化成赤道儀使用。事實上，有很多智能跟蹤型的天文望遠鏡就使用這種結構。

折射or反射？這是個問題

一般商品折射式天文望遠鏡的焦距大約在800-1000mm左右，鏡筒很長，看很酷。句玩笑話，也許這樣一架夠大的折射式望遠鏡更能讓一位新手滿足。挑選折射式望遠鏡相對簡單，只需要查看望遠鏡的口徑，焦距，焦比，抗色差鏡片以及附加功能即可。反射式與折反射式望遠鏡挑選起來就相對複雜，傳統牛頓式望遠鏡適合深空觀測，但是卻有敞開式鏡筒的污染和變形校準問題。而折反射式望遠鏡中則需要在施密特—卡塞格林式或馬克蘇托夫式中挑選一個。

不過，現在望遠鏡幾個著名的品牌比如美國的星特朗 (Celestron)，米德(Meade)，台灣的信達(Sky Watcher)等都大量生各種類型的望遠鏡，而且不同的系列之間功能訴求差異很大。星特朗生大量的折射式入門品，很多品都配備德式赤道儀，作為小朋友的愛好培養較為合適。而米德的中端品ETX系列馬克蘇托夫式望遠鏡則與星特朗的C系列不分伯仲，品的口徑多，價格細分也非常全面。在天文愛好者圈裏，信達的一款暱稱為“小黑”的牛頓望遠鏡因為入門價格低，可以后期升級很受追捧。

對於第一次進入業餘天文觀測的你來，挑選望遠鏡遵循這幾個原則：

1.觀測目標是行星還是深空天體？行星觀測需要大焦距，深空天體觀測需要相對的大口徑。而在口徑方面，施密特—卡塞格林式或馬克蘇托夫—卡塞格林式望遠鏡較有優勢。

2.是否需要天體拍照？如果需要就必須挑選具有赤道儀的機型，另外還需要相機或電子目鏡介面。

3.預算。

從看見到拍好

初用望遠鏡，一般人都會抱怨，看見東西真的好難。用望遠鏡直接找星几乎不可能，望遠鏡都有的配件“尋星鏡”才是用來尋星的。無論是紅點尋星鏡還是低倍率望遠鏡尋星鏡都需要用戶自己調節，使尋星鏡和主鏡同軸。過程也簡單，就是用無限逼近的辦法。首先你要用主鏡找個固定目標，使用低倍目鏡將目標上可辨認的一點放在視野中央，然后調整尋星鏡上的螺絲，把剛才在主鏡裏看到的物體調到尋星鏡的十字架中心，或是與紅點重合。然后換用高倍率的目鏡，重覆調整。

在正式觀測的時候，先用尋星鏡找到想看的天體，然后再主鏡中調焦直接觀看即可。想要找到天體，就必須熟悉不同季節不同時間的天體運動狀態。在農曆月底找月亮，就像在找天蠍座同時找獵戶座一樣是緣木求魚。當然了，你也可以借助類似Skywalk這樣的手機軟件熟悉天空。

如果你購買的是一台自帶Go-To功能的天文望遠鏡，找星就容易許多。Go-To技術是一些新望遠鏡上出現的技術，利用電子系統計算天體位置並自動跟蹤，比如我手上的這台米德 ETX-90。

對於Go-To望遠鏡來，第一步是需要校準。當你使用地平儀模式時，需將望遠鏡水平軸鎖定，讓鏡筒指向正北方向。隨后打開校準功能，望遠鏡會提供一些明亮天體供你選擇，比如織女星，天狼星等等。選擇一個天體之后，望遠鏡會自動轉向天體方向並自動跟蹤，當望遠鏡抵達目標天體方向之后，用手柄將天體精確的調整至視野中央，然后進行下一個天體的校準。一般情況下，兩顆兩星的校準就足夠了。校準之后，在菜單中只要選擇你想要觀察的天體，並按下“Go-To”鍵，望遠鏡就會自動轉向該方向並跟蹤。

熟練的找星之后，就可以嘗試拍攝了。實際上在天文攝影中，因為光線微弱，曝光時間長，相機並不是一個很好的選擇，只有在拍攝月球這種巨大而明亮的天體是才適合。其他時候你需要的都是電子目鏡。下面請欣賞一些天體攝影照片，猜猜看，哪些是我拍攝的？