天文攝影

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通過長時間曝光攝得的北美洲星雲(NGC 7000)

天文攝影為一特殊的攝影技術,可記錄各種天體天象月球行星甚至遙遠的深空天體。天文攝影不一定要在夜間進行,一些特殊的天象日食就需在日間拍攝。所需的器材因拍攝對象而異,簡單如一台配備標準鏡頭的單鏡反光機(SLR,single lens reflex camera),複雜如連接到望遠鏡的冷卻CCD相機,都可進行拍攝。除了天文台,全球有數量龐大之天文愛好者積極投入這活動,甚至視之為興趣。

一幅成功之天文攝影照片具有一定的欣賞價值,部分作品更可用作科學研究。例如流星雨照片可供天文學家推算出流星雨輻射點的準確位置,部分超新星爆炸甚至記錄在感光板上多年方由學者辨認出來。

近十幾年由於數碼相機、冷凍式電荷耦合元件(CCD)與摄像头等電子感光元件的發展與普及,另外相關的影象擷取與處理技術之躍進,絕大部分傳統底片之愛好者轉而以此作為天文攝影之主要工具,影象無論清晰度與層次感亦比傳統底片有很大進步,感光度亦大為上升至ISO 204,800(如佳能 EOS-1D X),普通入門機種亦有ISO 12800的高感光度;另外亦發展固定波段假色合成與多重疊加技術,效果迫近望遠鏡的解析度極限之餘,可操作性亦比底片時代便捷很多,故數碼天文攝影亦以成為主流天文攝影項目之一。

歷史[编辑]

約翰·威廉·杜雷伯在1840年拍攝月球,成為歷史上首張天文照片。其子亨利·杜雷伯在1880年拍攝獵戶座大星雲。成為歷史上第一張深空天體照片。

天文攝影的優點[编辑]

客觀性[编辑]

在天文攝影出現前,目視描繪成為文字描述以外唯一的記錄方法。可是描繪存在主觀性的缺點。同一觀測對象,不同的人描繪會得出相去甚遠的結果。而天文攝影客觀性較高。此外它可同時間記錄天體多項資料,包括光度、顏色等資料。

增強暗弱天體觀測[编辑]

過去的觀測只能靠肉眼與望遠鏡達成。可是仍有極大量的天體不為肉眼所見,部分是由於極為暗淡的關係,另一原因是肉眼無法看到可見光譜以外的電磁波。針對前者可通過長時間曝光,來自暗淡天體的光線可以累積在感光元件(傳統底片光電耦合元件)上。一般而言,曝光時間愈長,能記錄到的暗淡愈多天體愈多。至於要拍下可見光譜以外的電磁波,通過特別的感光材料,就可以把天體的各種輻射記錄下來。以不同波長拍攝同一天體,可觀測到該天體的各種細節。

與日常攝影的分別[编辑]

由於拍攝的對象大多十分暗淡,天文攝影需要較長曝光時間。此外拍攝地點的選擇十分重要。在光害嚴重的都市進行天文攝影會倍添困難,拍出來的效果不會太理想。天文愛好者會到遠離都市的地點如高山進行拍攝。天氣是能否進行拍攝的一大因素。薄霧和雲層都足以令拍攝無法進行。即使氣象部門能預測天氣狀況,也無法或不會預測雲量的變化。溫度對器材和拍攝者都有影響,低溫會令電池的電量提早耗盡,影響相機操作;長時間暴露於冷空氣中亦足以凍傷拍攝者。

拍攝過程中可能會使用到特殊器材。但就照相機的性能要求而言,天文攝影對照相機的性能要求比日常攝影要低得多。

天文攝影可以是一項對體力和知識的挑戰。天文攝影往往在夜間進行,而且長時間熬夜。器材搬運是另一項艱鉅的事。部分器材如天文望遠鏡往往不輕,而且拍攝地點因遠離光害,需選擇偏遠地點,交通公具未必能直達。拍攝者可能要駕車到拍攝地點附近再搬運器材。要拍攝天文照片,拍攝者本身需要一定的天文知識。例如要熟知拍攝天體的位置與出沒情況,和拍攝的方法。

目標定得太高往往是失敗的源頭,特別是拍攝者本身沒有所需的知識和技術;期望過高往往是放棄的原因,特別是拍攝者本身對照片作出不設實際的幻想;但成功的喜悅卻無可比摸擬。

器材[编辑]

照相機[编辑]

Olympus OM-2:135單鏡反光機的一例

天文攝影不一定需要天文望遠鏡,簡單如裝在三腳架上的照相機已經可以拍攝。照相機方面,不一定需要數位感光元件,由單鏡反光相機4×5吋大畫幅相機都可作天文攝影。但一部適合拍攝各類天體和天象的照相機應具備下列特點:

  • 有多級快門及B(Bulb)快門以長時間之曝光
  • 可更換鏡頭(星野)及可接駁望遠鏡(放大攝影)
  • 重量輕

現天文攝影的主流為數位單眼相機,其特性最適合各類天文攝影,而數碼元件的發展,使普通數位照相機(卡片機)也能有限度地拍攝星空,或直接在望遠鏡的目鏡後攝影(手持或另行以三腳架固定),效果亦不俗。

底片[编辑]

底片方面,若拍攝太陽的話可選用如ISO 25的低速底片。如要拍攝月球日食月食可用ISO 100至400度的中高速底片。而拍攝星野、銀河、星雲、星系或彗星可選用ISO 400─3200底片。適合天文攝影的彩色底片,正片有柯達 Ektachome E200和富士Provia 400F,負片有柯達 Ektapress 800和富士 Press 800。黑白底片有柯達 T-MAX 400和T-MAX P3200。

現將各底片特性詳列如下:

底片名稱 生產商 特性
Ektachome E200 柯達 柯達Ektachome E200為一ISO 200正片,有低倒易律失效優點。對紅色的發射星雲十分敏感。可強迫顯影至ISO 3200來拍星野及深空天體。
Provia 400F 富士 富士Provia 400F,又稱為RHPIII,為一ISO 400正片。RHPIII對整個可見光譜都有不錯的表現,也適合拍攝星野及深空天體。相對於谷沖至ISO320的E200,RHPIII的微粒較幼,解像力及飽和度也較高,因此較適合拍攝反射星雲和星系。缺點是偏色較嚴重,而且要在低光害的環境下方可發揮其水準。
Ektapress 800 柯達 柯達Ektapress 800為一ISO 800負片,對整個可見光譜都有不錯的表現,微粒為同級(ISO 800)之中最幼細的,比某些ISO400負片更幼。Ektapress 800適合拍攝彗星、星團及星系。因為感光度高,它也適合用來拍攝流星或以固定攝影法拍攝星座。
Press 800 富士 富士Press 800,又稱PJ800,為一ISO 800負片。對H-α感度比Press 800高,可是它的微粒比Press 800粗。
T-MAX 400 柯達 柯達T-MAX 400,又稱TMY,為一黑白底片。對H-α幾乎沒有反應,因此不適合用來拍攝有紅色發射星雲的星野或深空天體。優點是拍出來的星點比彩色底片多及幼。
T-MAX P3200 柯達 柯達T-MAX P3200,又稱TMZ,實際的感光度大概只有ISO 800,但可強迫顯影至ISO 6400。對H-α幾乎沒有反應。只適合用來拍攝流星或以固定攝影法拍攝星座。

天文攝影的方法[编辑]

拍攝天文照片的方法因題材而異,不一而足,但可歸為三大類:固定攝影、追蹤攝影和放大攝影。

固定攝影(Fixed tripod method)[编辑]

以固定攝影法拍攝的星跡

固定攝影可說是最簡單的天文攝影方法,不需要望遠鏡,基本上只需要一台照相機和三腳架。有時會用快門繩。大部分的照相機都可作固定攝影,重要的是照相機可以作較長時間的曝光(1秒以上)。其中以具有B快門的135單鏡反光機最為合適,若配合快門繩(而且是按下時可自動鎖上的)的話可以作數以小時計的曝光。部分單鏡反光機在沒有電池的情況下B快門都可操作,。在數以小時計的曝光期間,使用電子快門的照相機會消耗相當的電量。若電源耗盡的話,快門會關掉,曝光中止。至於一般數碼相機的最慢快門只有數秒至一分鐘,可以拍攝一些星座照片。若要拍攝星跡的話,單鏡反光機會比較合適。

照相機性能要求不高。測光錶、自動對焦、自動曝光和自動過片等功能都不需要。當然,拍攝日食時這些功能還是需要的。但一般拍攝對象如星座、星跡和流星雨時,這些功能沒有用得著的地方。

幾乎所有的單鏡反光機都可轉換鏡頭,可視拍攝目的轉換鏡頭。只要鏡頭的光圈不要太小即可。鏡頭的焦距數值愈小,視野愈廣,能拍攝到的天區範圍愈大。有些人建議新手使用標準鏡頭,因為其價錢一般都較便宜,而且質素普遍不俗。定焦鏡頭的光學質素一般都較變焦鏡頭為佳。

拍攝時,先把照相機固定在三腳架上,對焦時請確保焦點在無限遠(鏡頭上標記為∞)。需注意的是部分自動對焦鏡頭的無限遠標記與真實的無限遠位置不符。快門調至B,對著要拍攝的天區,按下快門曝光即可。

固定攝影有許多的可拍對象,星座、星跡、日/月蝕、流星甚至是極光和都可以用固定方法拍攝。

以固定攝影拍攝明亮的行星和星座,只需要5至30秒的曝光即可。拍攝時請把鏡頭的光圈開至最大(或收細一級),鏡頭由魚眼鏡至標準鏡頭皆可。若環境許可的話,可嘗試以ISO 800、1600甚至是3200拍攝。數碼相機用家可在正式拍攝前試拍一張照片觀其效果,接著以不同的曝光組合拍攝。由於於星空不停由東向西轉動,若要保持恆星呈點狀,就必須限制曝光時間。

追蹤攝影[编辑]

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(高倍拍攝星雲、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點,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。

放大攝影[编辑]

參考資料[编辑]