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天文摄影本文重定向自 天文攝影

ALMA单反相机拍摄,并在后期处理中将多帧影像以球极平面投影方式接合而成的银河全景。由于是在三月拍摄,右上方可见春季的黄道光
哈伯太空望远镜拍摄的M66星系局部。哈伯搭载的相机配有能接收不同波长光线的滤镜,将分光后各个不同波段的讯号叠加,便能得到彩色的影像,此影像即是由三个不同波段叠合而成。这类窄频摄影技术的使用在天文摄影中十分普遍。

天文摄影(英语:Astrophotography)为一特殊的摄影技术,可记录各种天体天象月球行星甚至遥远的深空天体。天文摄影不一定要在夜间进行,一些特殊的天象日食就需在日间拍摄。所需的器材因拍摄对象而异,简单如一台配备标准镜头的单反相机(SLR),复杂如连接到望远镜的冷却CCD相机,都可进行拍摄。除了天文台,全球有数量庞大之天文爱好者积极投入这活动,甚至视之为兴趣。

一幅成功之天文摄影照片具有一定的欣赏价值,部分作品更可用作科学研究。例如流星雨照片可供天文学家推算出流星雨辐射点的准确位置,部分超新星爆炸甚至记录在感光板上多年方由学者辨认出来。

近十几年由于数码相机、冷冻式电荷耦合元件(CCD)与摄像头等电子感光元件的发展与普及,另外相关的影象撷取与处理技术之跃进,绝大部分传统底片之爱好者转而以此作为天文摄影之主要工具,影象无论清晰度与层次感亦比传统底片有很大进步,感光度亦大为上升至ISO 204,800(如佳能 EOS-1D X),普通入门机种亦有ISO 12800的高感光度;另外亦发展固定波段假色合成与多重叠加技术,效果迫近望远镜的分辨率极限之余,可操作性亦比底片时代便捷很多,故数码天文摄影亦已成为主流天文摄影项目之一。

历史

约翰·威廉·杜雷伯在1840年拍摄月球,成为历史上首张天文照片。其子亨利·杜雷伯在1880年拍摄猎户座大星云。成为历史上第一张深空天体照片。

天文摄影的优点

客观性

在天文摄影出现前,目视描绘成为文字描述以外唯一的记录方法。可是描绘存在主观性的缺点。同一观测对象,不同的人描绘会得出相去甚远的结果。而天文摄影客观性较高。此外它可同时间记录天体多项资料,包括光度、颜色等资料。

增强暗弱天体观测

过去的观测只能靠肉眼与望远镜达成。可是仍有极大量的天体不为肉眼所见,部分是由于极为暗淡的关系,另一原因是肉眼无法看到可见光谱以外的电磁波。针对前者可通过长时间曝光,来自暗淡天体的光线可以累积在感光元件(传统底片电荷耦合元件)上。一般而言,曝光时间愈长,能记录到的暗淡愈多天体愈多。至于要拍下可见光谱以外的电磁波,通过特别的感光材料,就可以把天体的各种辐射记录下来。以不同波长拍摄同一天体,可观测到该天体的各种细节。

与日常摄影的分别

由于拍摄的对象大多十分暗淡,天文摄影需要较长曝光时间。此外拍摄地点的选择十分重要。在光害严重的都市进行天文摄影会倍添困难,拍出来的效果不会太理想。天文爱好者会到远离都市的地点如高山进行拍摄。天气是能否进行拍摄的一大因素。薄雾和云层都足以令拍摄无法进行。即使气象部门能预测天气状况,也无法或不会预测云量的变化。温度对器材和拍摄者都有影响,低温会令电池的电量提早耗尽,影响相机操作;长时间暴露于冷空气中亦足以冻伤拍摄者。

拍摄过程中可能会使用到特殊器材。但就照相机的性能要求而言,天文摄影对照相机的性能要求比日常摄影要低得多。

天文摄影可以是一项对体力和知识的挑战。天文摄影往往在夜间进行,而且长时间熬夜。器材搬运是另一项艰钜的事。部分器材如天文望远镜往往不轻,而且拍摄地点因远离光害,需选择偏远地点,交通工具未必能直达。拍摄者可能要驾车到拍摄地点附近再搬运器材。要拍摄天文照片,拍摄者本身需要一定的天文知识。例如要熟知拍摄天体的位置与出没情况,和拍摄的方法。

目标定得太高往往是失败的源头,特别是拍摄者本身没有所需的知识和技术;期望过高往往是放弃的原因,特别是拍摄者本身对照片作出不设实际的幻想;但成功的喜悦却无可比摸拟。

器材

照相机

Olympus OM-2:135单反相机的一例

天文摄影不一定需要天文望远镜,简单如装在三脚架上的照相机已经可以拍摄。照相机方面,不一定需要数位感光元件,由单镜反光相机4×5吋大画幅相机都可作天文摄影。但一部适合拍摄各类天体和天象的照相机应具备下列特点:

  • 有多级快门及B(Bulb)快门以长时间之曝光
  • 可更换镜头(星野)及可接驳望远镜(放大摄影)
  • 重量轻

现天文摄影的主流为数位单反相机,其特性最适合各类天文摄影,而数码元件的发展,使普通数码照相机(卡片机)也能有限度地拍摄星空,或直接在望远镜的目镜后摄影(手持或另行以三脚架固定),效果亦不俗。

底片

底片方面,若拍摄太阳的话可选用如ISO 25的低速底片。如要拍摄月球日食月食可用ISO 100至400度的中高速底片。而拍摄星野、银河、星云、星系或彗星可选用ISO 400─3200底片。适合天文摄影的彩色底片,正片有柯达 Ektachome E200和富士Provia 400F,负片有柯达 Ektapress 800和富士 Press 800。黑白底片有柯达 T-MAX 400和T-MAX P3200。

现将各底片特性详列如下:

底片名称 生产商 特性
Ektachome E200 柯达 柯达Ektachome E200为一ISO 200正片,有低倒易律失效优点。对红色的发射星云十分敏感。可强迫显影至ISO 3200来拍星野及深空天体。
Provia 400F 富士 富士Provia 400F,又称为RHPIII,为一ISO 400正片。RHPIII对整个可见光谱都有不错的表现,也适合拍摄星野及深空天体。相对于谷冲至ISO320的E200,RHPIII的微粒较幼,解像力及饱和度也较高,因此较适合拍摄反射星云和星系。缺点是偏色较严重,而且要在低光害的环境下方可发挥其水准。
Ektapress 800 柯达 柯达Ektapress 800为一ISO 800负片,对整个可见光谱都有不错的表现,微粒为同级(ISO 800)之中最幼细的,比某些ISO400负片更幼。Ektapress 800适合拍摄彗星、星团及星系。因为感光度高,它也适合用来拍摄流星或以固定摄影法拍摄星座。
Press 800 富士 富士Press 800,又称PJ800,为一ISO 800负片。对H-α感度比Press 800高,可是它的微粒比Press 800粗。
T-MAX 400 柯达 柯达T-MAX 400,又称TMY,为一黑白底片。对H-α几乎没有反应,因此不适合用来拍摄有红色发射星云的星野或深空天体。优点是拍出来的星点比彩色底片多及幼。
T-MAX P3200 柯达 柯达T-MAX P3200,又称TMZ,实际的感光度大概只有ISO 800,但可强迫显影至ISO 6400。对H-α几乎没有反应。只适合用来拍摄流星或以固定摄影法拍摄星座。

天文摄影的方法

拍摄天文照片的方法因题材而异,不一而足,但可归为三大类:固定摄影、追踪摄影和放大摄影。

固定摄影(Fixed tripod method)

以固定摄影法拍摄的星迹,图中特别明亮者则是月球的轨迹。由于拍摄期间恰逢月全食食甚,月球亮度降低,导致月球轨迹的中间部分比两端要窄。

固定摄影可说是最简单的天文摄影方法,不需要望远镜,基本上只需要一台照相机和三脚架。有时会用快门绳。大部分的照相机都可作固定摄影,重要的是照相机可以作较长时间的曝光(1秒以上)。其中以具有B快门的135单反相机最为合适,若配合快门绳(而且是按下时可自动锁上的)的话可以作数以小时计的曝光。部分单反相机在没有电池的情况下B快门都可操作,。在数以小时计的曝光期间,使用电子快门的照相机会消耗相当的电量。若电源耗尽的话,快门会关掉,曝光中止。至于一般数码相机的最慢快门只有数秒至一分钟,可以拍摄一些星座照片。若要拍摄星迹的话,单反相机会比较合适。

照相机性能要求不高。测光表、自动对焦、自动曝光和自动过片等功能都不需要。当然,拍摄日食时这些功能还是需要的。但一般拍摄对象如星座、星迹和流星雨时,这些功能没有用得着的地方。

几乎所有的单反相机都可转换镜头,可视拍摄目的转换镜头。只要镜头的光圈不要太小即可。镜头的焦距数值愈小,视野愈广,能拍摄到的天区范围愈大。有些人建议新手使用标准镜头,因为其价钱一般都较便宜,而且质素普遍不俗。定焦镜头的光学质素一般都较变焦镜头为佳。

拍摄时,先把照相机固定在三脚架上,对焦时请确保焦点在无限远(镜头上标记为∞)。需注意的是部分自动对焦镜头的无限远标记与真实的无限远位置不符。快门调至B,对着要拍摄的天区,按下快门曝光即可。

固定摄影有许多的可拍对象,星座、星迹、日/月蚀、流星甚至是极光和都可以用固定方法拍摄。

以固定摄影拍摄明亮的行星和星座,只需要5至30秒的曝光即可。拍摄时请把镜头的光圈开至最大(或收细一级),镜头由鱼眼镜至标准镜头皆可。若环境许可的话,可尝试以ISO 800、1600甚至是3200拍摄。数码相机用家可在正式拍摄前试拍一张照片观其效果,接着以不同的曝光组合拍摄。由于于星空不停由东向西转动,若要保持恒星呈点状,就必须限制曝光时间。

追踪摄影

由于地球本身的自转产生了天体周日视运动。当相机固定曝光时间长到一定程度时不能形成清晰的星点。赤道仪通过与地球自转的相反方向旋转而抵消周日视运动。

追踪放大摄影(高倍拍摄星云、彗星等)一般需要导星,这是一项与对焦并称为天文摄影两大难点的技术。它一般需要有一个比摄影焦距长的镜头,通过检测整镜头内的星点,使被导的星始终在视场内同一点,从而可以准确地抵消周日视运动,拍出完美的照片。

放大摄影

参考资料


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