仰望星空：天文望远镜入门指导

 　当我还是一个小男孩的时候，我问我的妈妈，星星为什么会眨眼？他们会掉下来吗？妈妈是这样告诉我的：请你放心吧，请你放心吧，他们都很远，不会掉下来哒。

　　《银河英雄传说》中，莱因哈特这样说：“我的征途是星辰大海。”刘慈欣在《三体》里写道：“大多数人，到死都没向尘世之外瞥一眼。”尼尔·阿姆斯特朗则发出了一句至今无法复制的感慨：“这是一个人的一小步，却是人类的一大步。”

　　在早期天文学的研究中，人类用肉眼观察了许多年。望远镜的诞生让天文学有了巨大突破，原本统统看不清楚，现在太阳系内天体有了结构，系外天体则有了区分。在大尺度结构的观察上，超新星余烬、河外星系、星云等等有了区分，人类对宇宙尺度的认识开启了新篇章。

望远镜的分类

左：1848年建成的辛辛那提天文台折射望远镜 右：牛顿第一架6英寸望远镜的复制品

　　简单地说，处射电望远镜之外的其他波段望远镜可以大致分为折射与反射式两种。

　　折射式望远镜使用凸透镜作为物镜与目镜汇聚光线，而反射式望远镜使用曲面合平面镜反射光线。从外观上来说，折射式望远镜通常更长，更符合一般人印象中望远镜的样子。而反射式望远镜因为光线在镜筒中往复前进，一般则显得粗短。

　　因为透镜对不同光线屈光度的不同，传统的折射式望远镜看到的物象会产生色差，物体的边缘会呈现重叠的彩色条纹，当望远镜的放大倍数较大时则更加明显。现代折射式望远镜会添加数个额外的透镜组用来消除色差，这与照相机镜头的处理方式相似。而反射式望远镜则没有色差的问题，但是因为传统球面反射镜没有办法很好的将边缘的光线汇聚在焦点上，反射式望远镜会产生球面像差和彗形象差，看到的物像会呈现晕轮状和彗星形变形。现代反射望远镜在传统的牛顿式望远镜的基础上产生了众多变种，产生折反射式望远镜。比如非常流行的施密特—卡塞格林式以及改进型马克苏托夫式望远镜。折射式望远镜和折反射式望远镜通过使用非球面主镜和修正透镜的方式改善缺点。

　　非要总结的话，按照我个人的经验同时可能并不适用于所有情况，折射式望远镜更适合观察太阳系内天体，而反射式望远镜更适合观察深空天体。具体情况需要根据望远镜的焦比，焦距和口径来判断。

经纬仪与赤道仪

左:叉式赤道仪/经纬仪 右边:德式赤道仪

　　我们知道，因为地球的自转与公转，天球上的天体会以一个均匀的速度东升西落。如果你有使用普通望远镜观察地面物体的经验，就会了解焦距越大、看得越远的望远镜视野就越窄——目标或镜头的微弱移动就会导致目标跑出视野。因为观察基线更长，天文望远镜除了要避免震动，还需要让镜筒缓缓移动追上公转的天体。

　　如果只是要求天体不离开视野，那么经纬仪就可以满足要求。经纬仪是一种简单的可以支撑和旋转的双轴架台，水平轴和垂直轴互相垂直。这种系统通常使用在望远镜、照相机、无线电天线、太阳电池板上。

　　现在，有众多型号的民用天文望远镜以经纬仪为底座。原本经纬仪不能通过垂直与水平的刻度位置来寻找天体，但这些新型号的望远镜内置电动马达，校准后可以自动寻找天体与追踪。

　　但是我们知道，天体的公转是以北极星为中心，使用经纬仪跟踪天体时仅仅追踪的是这个天体相对于地平垂直两轴的相对位置，视野中的天体实际上是在缓缓旋转的。肉眼观测没有问题，但是使用相机长时间曝光拍照则无法完成，天体会因为旋转而模糊一团。要消除这种“场旋”必须依靠赤道仪。

　　赤道仪是以一根平行于地球自转轴旋转的轴，就能追随着天空旋转的装置。天文望远镜使用的赤道仪底座，赤经轴与配对的赤纬轴是互相垂直的。使用的时候只需要让赤道仪的赤经轴对准北极星，赤纬轴按照23小时56分钟的地球自转周期运转即可跟踪某个天体。因为现代天文学使用赤经/赤纬坐标定位天体，赤道仪望远镜可以直接按照两轴的刻度找出某个天体。

　　常见的赤道仪有德式和叉式两种结构。德式赤道仪有一个特征非常明显的T型结构，但缺点是赤经轴的一端需要配重来平衡望远镜的重量。而从经纬仪改良而来的叉式赤道仪则无需配重。经纬仪只要添加一个可以调整斜率的架台，让经纬仪原本的垂直轴瞄准北极星，经纬仪就可以转化成赤道仪使用。事实上，有很多智能跟踪型的天文望远镜就使用这种结构。

折射or反射？这是个问题

左上:反射式光路 左下:牛顿式光路 右上:施密特-卡塞格林式 右下:马克苏托夫-卡塞格林式

　　一般商品折射式天文望远镜的焦距大约在800-1000mm左右，镜筒很长，看着很酷。说句玩笑话，也许这样一架够大的折射式望远镜更能让一位新手满足。挑选折射式望远镜相对简单，只需要查看望远镜的口径，焦距，焦比，抗色差镜片以及附加功能即可。反射式与折反射式望远镜挑选起来就相对复杂，传统牛顿式望远镜适合深空观测，但是却有敞开式镜筒的污染和变形校准问题。而折反射式望远镜中则需要在施密特—卡塞格林式或马克苏托夫式中挑选一个。

　　不过，现在望远镜几个著名的品牌比如美国的星特朗 (Celestron)，米德(Meade)，台湾的信达(Sky Watcher)等都大量生产各种类型的望远镜，而且不同的系列之间功能诉求差异很大。星特朗生产大量的折射式入门产品，很多产品都配备德式赤道仪，作为小朋友的爱好培养较为合适。而米德的中端产品ETX系列马克苏托夫式望远镜则与星特朗的C系列不分伯仲，产品的口径众多，价格细分也非常全面。在天文爱好者圈里，信达的一款昵称为“小黑”的牛顿望远镜因为入门价格低，可以后期升级很受追捧。

　　对于第一次进入业余天文观测的你来说，挑选望远镜遵循这几个原则：

　　1.观测目标是行星还是深空天体？行星观测需要大焦距，深空天体观测需要相对的大口径。而在口径方面，施密特—卡塞格林式或马克苏托夫—卡塞格林式望远镜较有优势。

　　2.是否需要天体拍照？如果需要就必须挑选具有赤道仪的机型，另外还需要相机或电子目镜接口。

　　3.预算。

从看见到拍好

　　初用望远镜，一般人都会抱怨，看见东西真的好难。用望远镜直接找星几乎不可能，望远镜都有的配件“寻星镜”才是用来寻星的。无论是红点寻星镜还是低倍率望远镜寻星镜都需要用户自己调节，使寻星镜和主镜同轴。过程也简单，就是用无限逼近的办法。首先你要用主镜找个固定目标，使用低倍目镜将目标上可辨认的一点放在视野中央，然后调整寻星镜上的螺丝，把刚才在主镜里看到的物体调到寻星镜的十字架中心，或是与红点重合。然后换用高倍率的目镜，重复调整。

　　在正式观测的时候，先用寻星镜找到想看的天体，然后再主镜中调焦直接观看即可。想要找到天体，就必须熟悉不同季节不同时间的天体运动状态。在农历月底找月亮，就像在找天蝎座同时找猎户座一样是缘木求鱼。当然了，你也可以借助类似Skywalk这样的手机软件熟悉天空。

　　如果你购买的是一台自带Go-To功能的天文望远镜，找星就容易许多。Go-To技术是一些新望远镜上出现的技术，利用电子系统计算天体位置并自动跟踪，比如我手上的这台米德 ETX-90。

　　对于Go-To望远镜来说，第一步是需要校准。当你使用地平仪模式时，需将望远镜水平轴锁定，让镜筒指向正北方向。随后打开校准功能，望远镜会提供一些明亮天体供你选择，比如织女星，天狼星等等。选择一个天体之后，望远镜会自动转向天体方向并自动跟踪，当望远镜抵达目标天体方向之后，用手柄将天体精确的调整至视野中央，然后进行下一个天体的校准。一般情况下，两颗两星的校准就足够了。校准之后，在菜单中只要选择你想要观察的天体，并按下“Go-To”键，望远镜就会自动转向该方向并跟踪。

　　熟练的找星之后，就可以尝试拍摄了。实际上在天文摄影中，因为光线微弱，曝光时间长，相机并不是一个很好的选择，只有在拍摄月球这种巨大而明亮的天体是才适合。其他时候你需要的都是电子目镜。下面请欣赏一些天体摄影照片，猜猜看，哪些是我拍摄的？