您瞭解天文攝影嗎?直焦編

  這一期我們要來說說天文攝影中,最吸引人、最迷人、最累人也最花錢的"直接焦點攝影"。所謂直接焦點攝影(以下稱直焦點攝影),就是把相機直接接上望遠鏡,在望遠鏡及相機之間不加任何光學物件,直接使用望遠鏡來拍攝的一種方法。雖是不加任何光學物件,不過,如果是使用降焦鏡或延焦鏡,仍可算是直焦點攝影。所以其實用相機鏡頭來拍也是一種直焦點攝影,只是我們直接用望遠鏡來當鏡頭罷了。
  另外,所謂的直焦點攝影,是指追蹤攝影而言,"沒有人會把相機裝上望遠鏡,然後拿來拍固定攝影"(希望您不要做傻事),所以以下所稱的直焦點攝影都是使用赤道儀的追蹤攝影。


直焦點攝影的裝備
  通常望遠鏡的焦長都不短,焦比也不亮,而且天體都是暗淡的,所以都需要長時間曝光才能把天體拍攝下來。可是地球會自轉、天體會移動,如果長時間曝光的話,那目標天體不就跑掉了嗎?為了克服這個問題,直焦點攝影需要很多輔助設備,我們來看看:


  相機部份:單眼相機(最好是B快門不用電力的機械式相機),快門線.
  望遠鏡部份:任何一型望遠鏡(以品質高、口徑大、焦比小者為佳).
  赤道儀(堅固穩定為佳).
  其餘相關配件:導星望遠鏡、目鏡導星監視器、星表星圖、紀錄用具懷爐紅色手電筒.

  直焦點攝影是很挑儀器的,尤其是望遠鏡和赤道儀。這是因為直焦點攝影的對象都是又小又暗的,所以曝光常常需要數十分鐘,甚至一、二個小時。在這麼長的曝光時間中,赤道儀優劣與否對照片品質有極大的影響,也對攝影者的體力有直接影響(因為您可以不用導星導得那麼累)。雖說赤道儀很重要,但直接影響成像品質的,還是望遠鏡的品質。一支高級的望遠鏡拍出來的星像照片,絕對會比一般的望遠鏡來的好,所以望遠鏡的錢也是不能省的。
  一般來說,折射鏡拍攝的效果會比反射鏡好,尤其對散光星雲特別明顯。但折射鏡的價錢比反射鏡高很多,所以到底要用何種望遠鏡,實在是一個見仁見智的問題。筆者建議選擇望遠鏡的原則是:折射式-口徑10公分以上,焦比不要超過8;反射式-口徑20公分以上,焦比不要超過6,品牌上挑比較老牌、有口碑的廠商。如果經費上不允許做大投資,那麼折射式10公分、反射式15公分是下限,再小的話,分解能、集光力都不夠了。
  直焦點攝影除了望遠鏡、赤道儀要花錢外,另外還有一些要花錢的,就是導星的週邊裝備。導星裝備包含一個導星雲台、一支導星望遠鏡、一個導星監視器和二顆目鏡(高、低倍各一個)。這些東西價錢可高可低,但絕對是另一筆不小的開銷。

直焦點攝影的對象
  因為望遠鏡的焦距都不短,所以直焦點攝影只能拍到天空上一個很小的範圍,不能拍大面積的星座。在這個小範圍內可能有星雲、星團或星系。也就是說,直焦點攝影的主要對象是星雲、星團和星系。至於行星,因為它太小了,所以不能用直焦點攝影,而要用擴大攝影法,太陽系內能用直焦點拍攝的只有太陽、月球和彗星。

直焦點攝影的方法
  直焦點攝影的第一個步驟是架好您的望遠鏡。這個動作包含:把望遠鏡、相機、導星裝備等架好、鎖緊在赤道儀上,並做好赤經、赤緯軸的平衡。平衡這個動作極為重要,它是決定您今晚拍照成功與否的極大關鍵。再來是校正極軸。極軸就等於是地球的自轉軸,如果能非常準確的對準正北極點,那要拍壞了還真是難。
  第三個步驟是導星。直焦點攝影最麻煩的部份就是導星。當我們到達觀測地,把赤道儀和望遠鏡架好、相機接好、對好極軸後,並不是就可以按下快門了。在前面說過:由於地球會自轉,所以必須要有赤道儀。但赤道儀不是地球,在馬達的運轉和極軸的校正上,不可能完全等於地球的自轉,所以會產生誤差。這個誤差會在照片上顯現出來,所以我們要用另一支望遠鏡-導星鏡來觀看並修正這個誤差(因為單眼相機按下快門後,視窗內看不見影像,所以不能用拍攝中的望遠鏡來做這件事)。也就是說,當我們架好儀器後,就得用導星鏡在拍攝天體附近找一顆夠亮的星,放入導星監視器的視野內,然後用高倍目鏡,從曝光開始到曝光結束,盯著這顆星看並修正您所看到的偏移(也就是赤道儀的誤差)。每一張都得如此,焦點愈長愈要仔細、小心。您想想,在寒冷的夜裡,您必須盯著導星監視器一連看上好幾個小時,那兒也不能去、什麼事都不能做、還得跟瞌睡蟲抗戰!這實在不是人該做的事。

直焦點攝影的問題
  會讓您一個晚上的辛苦白費的幾個問題是:赤道儀的平衡、極軸的校準、目標找不到(或找錯)、震動、燈光及選錯底片等。
  平衡及極軸的影響前面已經敘述,所以就不再說了。找不到要拍的天體,這是新手常常會有的問題。因為大部份的天體都很暗,如果望遠鏡口徑太小,在相機視窗內根本看不到要拍的天體,所以得利用座標來幫我們確定位置。每一台赤道儀上都有座標環,先在望遠鏡視野內找到一顆已知座標的甯P,然後把座標環對好該星的座標(這個動作叫歸零),再來就可以用這個已經正確的座標環和星表上的座標來找出要拍的天體了。當然我們也可以利用尋星鏡,看尋星鏡內的星空,再比對星圖,也是可以正確地找到要拍的天體。不過,建議尋星鏡最好口徑有5公分以上,以免力有未殆。
  震動和燈光是小細節,但仍會影響拍攝結果,不能不小心。選錯底片是一個不會讓您全軍覆沒、但會讓您再拍一次的問題。天體很暗,我們得選用高感度的底片,但太高感度的底片粒子很粗,解像力不好,所以要考慮望遠鏡的焦長、大氣的穩定度和拍攝的天體這三個變數,來選擇底片。通常用的底片是四百度∼八百度的底片,至於到底要用那一種底片,限於篇幅,筆者無法詳加說明,可直接尋問資深的天文攝影同好。

直焦點攝影的未來
  愈來愈多的人做直焦點攝影不用底片,而改用了CCD。CCD是一種電子的感光裝置,它的感度高,沒有傳統底片的倒數失效律、不用沖洗立即可看、可重複使用、可任意修改拍攝到的畫面,而且CCD的畫素愈做愈細,品質愈來愈好,所以就有愈來愈多的人使用CCD來拍攝天體。只是目前CCD仍然很貴,感光面積也比不上傳統的底片那麼大,使得CCD要普及仍有一段路要走。
  直焦點攝影雖然麻煩,但還不算難,只要有心、有裝備,要拍出一張不錯的照片可以說是很容易的。台灣這幾年來,投入天文攝影-尤其是直焦點攝影的人愈來愈多,筆者認為這是一個好現象,代表有愈來愈多的人喜愛天文,投入星空的懷抱。筆者也希望所有喜愛天文攝影的同好能精益求精,提昇品質,並影響更多的人走入大自然,追尋宇宙的奧妙。