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赤道仪概述

(2004年02月09日 23:39:00)

□作者: 吕桑

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赤道仪概述

第三章 架台的种类

 3-1 经纬仪式架台  3-2 赤道仪式架台  3-3 德式赤道仪式架台
 3-4 叉臂式赤道仪式架台

第四章 支撑脚的种类
 4-1 三脚架  4-2 直柱脚架  4-3 大型基座脚架


第三章 架台的种类
3-1 经纬仪式架台

  原理--不管是折射式、反射式还是折反射式天文望远镜,都必须安装在架台上才能使用。经纬仪式架台(简称经纬仪)就是其中一种架台。经纬仪是可以让望远镜在垂直(上下)方向及水平(左右)方向自由转动,以方便找寻天体的一种架台,而且是最容易使用的架台。其实摄影用的三脚架,也是一种经纬仪,只是三脚架比起天文望远镜用的经纬仪,三脚架的体型较小、强度也较弱罢了。
  构造--经纬仪有垂直及水平这两个可转动轴,且这两轴互相垂直。水平轴就等于是地平面的方位角,垂直轴则等于是仰角,所以可以利用这两个转动轴找到任何一个位置的天体。这两轴安装在一个基座上,这个基座下再接着三脚架,利用三脚架将整组望远镜的高度提高到适合的位置以方便操作。不管是那家厂商生产的或大或小的经纬仪,都是这个方式。
  为了避免经纬仪的这两个转动轴在不平衡时自行转动,各轴上会有一个固定用的离合器。松开离合器时,可以自由转动垂直轴及水平轴;旋紧离合器就固定住经纬仪,望远镜也就不会动了。在某些高级的经纬仪上,还会有可以微调的微动装置,可以让经纬仪在固定住离合器时,进行细微的位置调整。这种微动装置在望远镜使用高倍率观察天体时,特别需要。
  操作方法--使用经纬仪找寻天体的步骤是:先松开固定用的离合器,然后先转动经纬仪的水平方向转轴,到目标天体的下方附近,再转动经纬仪的垂直转轴向上到目标天体的位置(这个动作叫做粗动),旋紧离合器后,再用微动装置微调望远镜的位置,让天体能出现在视野正中央。由于地球会自转,所以任何天体无时无刻都在自东向西移动,再加上经纬仪并没有自动追踪天体的功能,所以必须时常微调望远镜的位置,让天体保持在视野的中央。因此,当需要长时间的使用经纬仪来观察天体时,观察者必须不断地转动垂直及水平这两个微调杆,调整望远镜的位置,让天体不至于脱离视野。如果在观测的同时,需要对天体进行描绘或是测量时,观测者就无法同时操作经纬仪、又要描绘天体。例如以80倍左右的倍率观察满月,大约2分钟的时间,整个满月就完全脱离视野了。而观察行星时倍率更高,大约不到10秒钟,视野内就看不到行星了。所以说,经纬仪并不是最方便、最适合的望远镜架台,经纬仪最大的优点,可能就是价格便宜吧!


3-2 赤道仪式架台

  种类--最常见的赤道仪种类有:德式赤道仪、叉臂式赤道仪、英式(框架式)赤道仪及马蹄式赤道仪等。德式赤道仪及叉臂式赤道仪是目前业余天文同好最常使用的赤道仪架台,有方便操作、容易移动的特点。生产的厂牌众多、体型大小也有非常多的选择。英式赤道仪已几乎看不到使用者了,它只能用在固定的天文台内,现在只剩极少部份小型的太阳望远镜还用这种赤道仪。至于马蹄式赤道仪本来只用在大型天文台的望远镜上,如帕洛马山的赫尔天文台,但最近有厂商推出32~60公分搭配马蹄式赤道仪的轻便型移动式望远镜,以方便、轻量为特色,也得到不少天文同好的喜爱。
  原理--第一眼看见赤道仪,大多数入门者可能都觉得赤道仪很复杂,可能很难操作。其实,了解赤道仪的原理后,就会发现赤道仪才是容易操作、最适合长时间观察天体的望远镜架台。
  地球的自转轴对着南极或北极点,以一天的时间自西向东自转一圈,所以天体都是东方升起、西方落下。赤道仪上有一固定轴,也是对着北极点(在南半球就是南极点),这个固定轴称为极轴。极轴就等同于地球的自转轴,而绕着极轴旋转的赤经轴就等于是缩小的地球了。因此,如果赤道仪的赤经轴旋转方向与地球相反,而且也是一天旋转一圈,那么赤道仪就能一直跟着天体运动,天体也就能一直保持在望远镜的视野内了。


3-3 德式赤道仪式架台

  构造--经纬仪有垂直及水平两个转动轴,赤道仪也是有两个转动轴,分别是赤经轴及赤纬轴。但经纬仪的水平转轴是平行于地面,赤道仪却是倾斜的,这是经纬仪与赤道仪最大的不同点。观看赤道仪的外观,有一个衔接三脚架的基座,这个基座是固定不动的。在这基座上有一个倾斜的轴,这个倾斜的轴就是极轴,而在极轴上有一个可转动轴,称为赤经轴。垂直于赤经轴的另一个可转动轴称为赤纬轴。极轴倾斜的角度等于观测地的地球纬度,在北半球就是北极星的仰角高度。如果把极轴对准北极点(不是北极星),那极轴就等于是地球的自转轴,这时极轴上的赤经轴只要相反于地球自转的方向转动,就可以一直「追」着天体跑,天体也就一直在望远镜的视野内了。
  离合器--为了不让望远镜在稍不平衡的状态下自行转动而造成望远镜碰撞损坏,在赤经轴及赤纬轴上都有固定用的离合器。松开离合器时,可以自由转动赤经轴及赤纬轴;旋紧离合器就固定住赤道仪,望远镜也就不会动了。而在任何一部赤道仪上,都会有可以微调的微动装置,可以让赤道仪在固定住离合器时,进行细微的位置调整。较早时期或较低价的赤道仪上,微动装置都是可手动也可电动的;而在较高级或较高价位的赤道仪上,微动装置都只能电动,无法手动。至于优缺点就见仁见智了。
  极轴调整螺丝--在赤道仪上除了赤经、赤纬这二轴可以转动外,还有二个可以小范围移动的地方,这二个就是极轴的方位与高度调整螺丝。这二个可以小范围移动的调整螺丝,完全是为了调整极轴用的。也就是说,利用这二个调整螺丝可将极轴导入正确的位置。
  极轴望远镜--要把赤道仪对正正北极点有许多种方法,最快的方法就是利用极轴望远镜这种辅助工具。这是一支装在极轴的中心位置、与极轴完全平行的望远镜,倍数不高,通常在十倍以内。在极轴望远镜的镜片上有刻划北极星与正北极点的位置,利用这支极轴望远镜来看北极星附近的天空,再用极轴时刻盘来知道北极星与正北极点之间的相对位置,调整赤道仪上的方位及高度调整螺丝,将北极星导入正确的位置,如此正北极点也就正确地导入了。


3-4 叉臂式赤道仪式架台


第四章支撑脚的种类
4-1三脚架

  大多数业余的天文同好,使用的都是中小口径的天文望远镜,而且经费上可能无法在自家屋顶上或自有土地上盖一座天文台。所以每当朔月时分、天气晴朗的日子,同好们就会把『爱机』搬到高山上去看星星。就因为需要时常搬动望远镜到户外,所以中小口径的天文望远镜都使用三脚架来支撑整部天文望远镜组,以方便搬运。三脚架的意思就是用三支脚组成一个支撑用的基座,赤道仪(或经纬仪)及望远镜就安装在这个基座上。
  材质--三脚架的材质有木制及铝制等二种。木制的三脚架较不易因碰撞而变形,但相对的重量就较重,在搬运时较吃力,适合给中小型赤道仪使用。铝制三脚架因为是空心的,所以重量较轻,但强度上较弱,只适合给小型赤道仪使用。不过也有厂商生产专给中型以上赤道仪使用的铝合金三脚架,强度非常充足,只是重量不轻,搬运时较吃力。
  型式--三脚架有固定式及伸缩式等二种型式。通常木制三脚架是固定式的,固定式的意思是说:固定式三脚架的长度是不能改变的。这种不能改变长度的三脚架,在强度上是比较足够的,所以适合用在较重的赤道仪及望远镜上。但是固定式三脚架的缺点是不能通用于各种型式的望远镜。例如使用折射镜来观察高仰角的天体时,目镜的位置是在最下方,如果这时用的是短的木三脚架,那可能得躺在地上才能看了。因此,长三脚架较适合用在折射镜、短三脚架则较适合用在反射镜上。
  铝制三脚架大都是伸缩式的,伸缩式的意思是说:伸缩式三脚架的长度是可以调整的。因此一部伸缩式三脚架可以适用于各种望远镜,只要在使用折射镜时把脚架伸长、使用反射镜时把脚架缩短就好了。可以自由调整长度是伸缩式三脚架最大的优点,但是为了可以调整长度,就必须做成空心的,这反而会造成强度上的不足。所以轻量型的铝制伸缩三脚架只适用于小型的赤道仪,如果要用在中型赤道仪上,得大幅度提高脚架的强度,这反而会比木制三脚架还重上许多,失去了轻量的意义。
  在三脚架的中央下方会有一个三角形平板或一个置物盒来放置目镜等观测用配件,这个平板称为置物盘。三角形置物盘的各顶点与各脚衔接固定住,盘上除了可放置一些观测配件外,还有固定住三脚架,以防三脚架滑开的功能。另外在各支脚架的末端做成尖状,可以让脚架刺入较松软的地面,让脚架更稳定。


4-2 直柱脚架

  型式--对于整组重量会有上百公斤的中大型望远镜,三脚架的支撑稳定性可能会有所不足,这时就不能再用三脚架而需要改用金属制的直柱脚架了。直柱脚架是由一段圆柱型的金属直柱加上三支如爪子般的脚架组成的,这三支爪子般的脚组成一个稳定的基座以支撑整组望远镜的重量。在这三支脚的末端会有一颗大型螺丝,这颗螺丝是用来调整赤道仪的水平。
  直柱脚架也有长短之分,长的直柱脚架适合折射镜用;短的直柱脚架则用于反射镜。不过也有厂商生产了一种组合式的直柱脚架,当使用反射镜时,就只用一段的长度;而使用折射镜时,就用二段的长度,这对同时拥有折射镜及反射镜的人来说,真是相当方便。
  材质--直柱脚架只有金属制这一种,而且不能伸缩,为的就是提供望远镜及赤道仪一个最好的稳定性。相对的,因为是金属制的,所以直柱脚架就不太适合搬运。并不是说直柱脚架不能搬运,而是因为重量的因素而不方便搬运到户外去使用。
  直柱脚架也有置物盘,不过置物盘是在侧边,不像三脚架台的置物盘是在中央下方。虽然置物盘是在侧边,不过它可以绕着中央的直柱来调整位置,所以使用上仍然是很方便的。


4-3 大型基座脚架

  型式--不管是三脚架还是直柱脚架,都是为中小型望远镜及赤道仪设计的,在大型如30公分以上或天文台级的望远镜上,用三脚架或直柱脚架在强度及稳度性上都是不足的,必须用大型的基座脚架才能提供足够的支撑。
  大型基座脚架并没有固定的型态,各种形状都有,差别的地方只有基座的高度不同。高的基座适合用在德式赤道仪、折射镜或是盖赛格林式焦点的反射镜,而低的基座则用在叉臂式赤道仪或牛顿式焦点的反射镜。其实不管是高的还是低的基座脚架,架上望远镜后的高度可能都比观测者的身高来的高,因此在观察天体时,必须使用观测梯来适应不同仰角时目镜座的高度。同时,大型基座脚架没有置物盘这种配件,所有的观测工具如目镜等,都放在观测梯上以便更换,甚至就装在望远镜上不拆卸下来,如CCD等。
  材质--大型基座脚架都是金属制的,而且是固定在观测室内,安装校正完毕后,完全不能再移动,所以稳定性也是各种脚架中最好的。甚至于与基座脚架接触的观测室地面及地下的建物还要特别加强,并且与观测室其它部份的建物分离,以尽可能的提高整组望远镜的强度及稳定性。


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文章作者:吕桑
责任编辑:skylook

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文章评论:
  1. 已经加注来源信息 (2008年10月11日 13:01:02 - skylook
    我们之前刊发的时一直无法找到来源且之前内地省份亦无法访问台湾地区网站。见谅,并感谢告知详细作者和来源信息。
  2. 烦请加注原文出处 (2008年09月27日 22:52:46 - 游客)
    此篇文章原文來自於此 http://www.starworks.idv.tw/2/2R-8.htm
    原作者为台湾星星工厂 版主 厂长 吕桑

    此篇文章原文来自于此 http://www.starworks.idv.tw/2/2R-8.htm
    原作者为台湾星星工厂 版主 厂长 吕桑

    烦请加注原文出处
    谢谢

    謝謝
  3. 沸叫猔ゅ矪 (2008年09月27日 22:49:38 - 游客)
    絞ゅ彻ゅㄓ http://www.starworks.idv.tw/2/2R-8.htm
    芖琍琍紅  紅 

    沸叫猔ゅ矪
    谅谅
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