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赤道仪漫谈

(2004年02月09日 20:48:48)

□作者:

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赤道仪漫谈
郑文志作、黄祈雄整理
注:原文为繁体,本人将其改为简体,其余尽量保持原状
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Ⅰ、绪论
赤道仪结合了机械、电子、光学的组件,实在是相当广泛的话题
,但是就不是很专业的角度来看,仍值得从宽广的视野来观察,就在
这里随意漫谈一下吧!对于许多同好来说,赤道仪的追踪精确度非常
重要,其实令人感到有趣的课题是,到底有那些观测工作需要那样高
的精确度?缺乏经验的我不敢在此深究,就像我也弄不清楚周边成像
清楚的望远镜到底对那些观测工作是必要的,我努力将中央的东西看
清都来不及了,那还有馀力看周边?大概是描绘视野里小小的火星时
,连背景的视野也都要画清楚吧!其实周边看不清楚的话,就将它移
到中央不就是了。
赤道仪的「作用」,是相对于经纬仪来说的,虽然大家都应已瞭
解,但是还是有一点值得大家共识的,那就是它是一种较经纬仪「更
方便追踪」的的架台,只要转一个轴就可以了。但是这样方便的追踪
,却要付出相当的代价,同时要求得越多,代价也会变大。就陪着日
据时代以来台湾许多老一辈同好度过大半生的德式赤道仪来说,它那
不能用来看星星的重锤,就够让人麻烦了;虽说如此,叉式赤道仪没
有这样的问题,却仍不能受到台湾大部份同好的青睐,实在要说个清
楚一些。
虽然叉式赤道仪在天球南、北极方面的死角是值得一提的,但是
至少不影响赤道仪运转,看看德式赤道仪转一下就卡到镜架,这岂不
更致命。所以用「死角」一说来避免使用叉式赤道,好像不是绝佳的
立论。说起来有些好笑,其实我的猜测这样的现象主要是「对极轴」
所带来的。在哈雷彗星回归之前,同好的数量是极少的,也不太有天
文摄影的进行,在这些同好的眼中,用「刻度盘法」所对的极轴已经
相当准确。
自从高桥的P式赤道仪等的推出,极望逐年成为了德式赤道仪的
配备,连叉式赤道仪也不能免去这样的选购配件。台湾早期的P-2
、TS-90、MARK-X等赤道仪进入台湾后几年,哈雷彗星回
归,摄影的同好在那几年也有很大的发挥(发挥之后,至今....),那
还会有人懂得「刻度盘法」之类的极轴修正法,就算有意要做,赤道
仪上也找不到需要的刻度也不一定,反正它也不是非常准。
说到对极轴,叉式赤道仪就吃亏了些,要知道「对准极轴」是摄
影者必需的,德式赤道仪容易对极轴的原因除了它容易内装极望之外
,它可以容许较长的极轴部也是原因之一,相对而言,市售的叉式赤
道仪除了极望需装在外面,相对增加可能的误差外,它的极轴部很短
也是机械构造上的困难所在。当然会考究到这一点的人并不多,反倒
是叉式赤道仪不太容许上面镜筒上放一些配件,算是一项败笔,这一
点要多向德式赤道仪学习。当然如果叉式赤道仪经常出现在天文杂志
摄影作品的背景资料栏的,它就会被一小部份人认定是完美无缺的。
会用这样的说法,是因为有几位同好使用了相当高级的赤道仪,
发现了一些理应发生的现象,却以为它的赤道仪怎么会这样?「它应
该是完美无缺的!怎么会变成这样??」这种因一知半解所得出的信
仰,最后的错愕是令人难过。说起来我自己也是一知半解,而且很明
白自己是一知半解(前者做到的很普遍,后者做到的较少些)。
这样子说了一堆,算是交代了这两种赤道仪的一些适合本地同好
且不专业的补充资料了。下面谈一下德式赤道仪的种种,至于叉式赤
道仪,以后会再提一些它们的传说与现实。
 
 
Ⅱ德式赤道仪
1.极轴望远镜........................................................
极轴望远镜已是日制中小型赤道仪的标准配件,以前它还是选购配件
呢。极轴望远镜配合不同的极轴瞄准的方式,内容各有不同,有的是
画了一个小圈,只要将北斗及仙后的相对位置放对,再将北极星放进
小圈,就算对准了;另一种是将赤道遗仪架台调好水平及在及轴后方
刻度盘上将日、时配合好之后,将北极星放进视野中的小圈即可。要
确定极望和极轴重合视很重要的,将极轴对向远方,将极轴绕一圈,
眼睛注视着极轴望远镜的视野中心是否有随之绕动,若无绕动则与极
轴同轴,若有绕动则表示极望和极轴并非同轴。如果有两者不同轴之
现象,则在确认极望在极轴部之安装与紧密度皆适当的情形下,进行
极望当中「瞄准板」之调整,透过周围的三颗螺丝调回应在的位置。
以上对极望的说明分别依日本国制的五藤MARK-X赤道仪及VI
XEN全系列赤道仪来说明的,他牌的也是大同小异,惟有热心网友
曾针对高桥制品的极望写了极为详尽的说明,也可参考。在此要提出
一点经验谈,若真的标示板有偏离极轴之现象,对忙于工作和赚钱的
同好们来说还是重买一支极望吧,因为那三颗螺丝一松开其中二个,
状况要回复到更好其实很难。好了,自身的糗事就留待茶馀再提,对
我这个「差不多」先生来说,与其对好极轴,不如探索对于极望若是
发生定量误差的情况之下会形成多少的导星误差为宜,结果是最大值
不超过这个定量的二倍,而且出现在第十二个小时「左右」。这个研
究的一小部份可以详见天文通讯239期中我和表弟所写的文章,它
除了解决一些观星的问题外,也提出了一个数学上的巧合(这是中研
院方面的看法),这个花了我十五分钟做出来的研究,是我对观星界
的小小贡献,国内我知道的只有新竹的张幼龙先生对此方面的各项研
究有广博的涉猎。
为了看清瞄准板上的图像,极望的照明多由内含或选购的LED
灯来负责,就算一切都做得很好,对摄影的同好却还要注意「岁差」
,将北极星放进今年的位置,对只是用小望远镜(二十公分以下)进
行普通、不专业的星等、定位等观测来说,岁差的修正显得多馀。
近年来有些同好对「漂移法」之类的修正法也有操作经验,我虽
然不懂,但这表示极望在部份同好的心目中的地位有重新的认定。其
实极望是一种对极轴很方便的工具,如果期望不要过高,它就会很好
用。
对于「时角型」的极望来说,装卸极望时要确定它的相位,否则
等到时、日对准了,极望确指示错误的地方,就会造成二度以下的极
轴偏差,导致在一百倍以上长期观察的困难(出去领钱回来后就逸出
视野了)。
 
 
2.赤道仪的运转......................................................
目前的赤道仪很少不是用电力来做为自动追踪的动力来源,我以前有
看日本卖过上发条的产品。我较为钟情于手动的方式,因为那可以让
我用转动把手的转数来确定移动的角度有约略有多大,那在找一些暗
星格外好用。听说政治大学天文社的反射赤道仪也做了改装手动把手
的工作,以社团的发展来说,真是慧眼独具。虽然我不懂这些马达、
电子的,但是仍然有些心得可以提出。有些用赤道仪的同好会忽然发
现它不能调整转速了,就要先看一下是否转轴(含极轴、赤纬轴)没
锁上;另外其中齿轮组之间的游隙也会有很大的影响,主要是在「延
迟动作」等现象。有人曾以减少齿轮间的距离来减少游隙的影响,虽
然这样的做法不会影响它的平均速度,但是磨损和瞬间最高、低速乖
离可能会改变,是值得高中生做研究的题目。当然这些日本小工厂的
产品是否真的值得我们如此考究,那就不得而知了。赤道仪的转轴锁
位置不尽相同,有些是不动的,有些是会动的,要找一台顺手的赤道
仪,这方面的考量是极重要的。倍率若达七十倍以上,找个人帮您锁
定赤道仪是个好主意,因为等您找到目标再去锁,可能又逸出视野了
。有些赤道仪的马达与VOLVO 960同级,会有和暴冲类似的
「续冲」现象,据熟悉电机的同好的做法,是重做一个更精致的控制
盒,不但有数字显示,也在高速煞停时,迅速的一步步的降下速度,
像汽车的ABS一样。「续冲」的现象与控制盒、齿轮组关联较大,
与步进马达的关联较少。不深究了,反正不专业的人知道有这件事就
好,只是「会续冲」的赤道仪不见得是中、低层次的,高级品也有些
会有,是否全部都有就不得而知,各位只要好好的了解一下自己的赤
道仪在何种高速转动下会续冲,适当的避免那样的状况。
 
 
3.赤道仪的架台......................................................
赤道仪的架台约可分出主要的三类,木脚架台、铝脚架台、铁柱
脚架台。木脚的稳固性真的很好,尤其是看见同好的高桥制赤道仪木
脚如此稳固,真是受教了,只是木脚大多不能伸缩。铝脚会较木脚轻
很多,稳固性在一般的观星还算够好,又可以伸缩。铁柱脚的稳固性
不会比良质的木脚好,但是对德式赤道仪来说,会减少远镜卡到的角
度范围,以及加大观星者的活动范围,观察天顶时这个特点就可以发
挥了。架台上有的会有水准器,尤其是「时角型」对极轴系统的赤道
仪一定会有,但是高桥制的产品中有的将水准器放在赤纬轴上。较为
切身的是调整极轴高度及方位的装置,锁定要轻松简单;它虽然已不
属于架台范围,但是将它归类在架台,是符合我个人情感的做法。
买赤道仪要留意它的使用地区范围,有些赤道仪只适用北纬25
度以北(或南纬25度以南),台湾部份地区要使用的话就要稍做改
装,不能不留意,尤其是赤道仪原理了解有限的同好。
 
 
4.赤道仪的赤纬轴
观星者对赤道仪的期望,可以从赤纬轴两端看得出来,对惯常让
赤道仪负载较多东西的同好来说,重锤的需要就会较多,但是两端的
平衡固然重要,确保不要超过最大负载重量是必需的。不是每一家有
名的工厂都会在型录上注明最大负载重量,其中MIZAR的AR、
SP就是一例。如果不是做长时间摄影工作的话,其实这个问题也没
有想象中的重要。有一件要提出供大家参考的,就是同样的东西放在
赤道仪上,在日本大部份地区(石垣岛之外)因为极轴仰角相对台湾
较大,所以极轴部的受力会有不同的状况,负载应更加小心,只是如
果最大负载重量是以在赤道地区为准的话,再多载些也无妨。
 
 
5.赤道仪的指向装置
现代化的赤道仪配合一些感应及驱动装置,可以很快的自动将远
镜的视野带到指定的方向,对一些远方的观测所来说,以便宜的设备
在家中遥控搜索天体的情事在其它的国家已经实现,并在超新星的发
现上立下战绩,纬度偏南的台湾,都要置身事外的话,也许会有一天
日本人会在台湾建观测所,然后在神不知鬼不觉的在日本北海道遥控
,将一张张南天的相片传回去。这样的微妙关系,中日之间在一些行
业都已经发生。
话题偏远了,要拉回主题才行,对于这类的自动指向器材,美国
的部份叉式赤道仪是代表,由于这类的器材和我以前的研究有些相关
,所以有一点点了解,只是没有试用过。这样精密的东西,如果要准
确的话,以下的单元一定要注意:
感应器的准确度:再准确的计算功能,也会因这方面的失误而功
亏一匮。
驱动装置的精确度:理由同上。
时间差是否列入计算(就无需对极轴或以虚拟极轴为依据驱动之
赤道仪而言):这类的计算涉及圆周率数十次方的运算,因为我很熟
,所以对这类的计算我很怕,如果在定二颗星之间的时间差未计入的
话,又拖了许多时间的话,那就会不准了。当然如果美国人将时间计
入的 话,那真的是好厉害的啊!
极轴的准确度:即使是计算出来的极轴,也要准确才行,否则后
面的计算都会出问题。以上的问题都会同时发生,只是小或大,与其
害怕它们的发生,不如去算一下这样的误差下容许做什么事。有些德
式赤道仪是有些厂商支持他它们的指向系统,广告上说可以不用对极
轴,我对自动对极轴有研究,但对广告上说的这类计算,我是不了解
 


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