聊聊望远镜。点到为止,耗子尾汁。

2020-11-14
5分钟阅读时长

今年各种天象精彩纷呈,会不会让你对天文有了一丢丢兴趣,然后就有了一丢丢买个望远镜耍耍的冲动呢?

嗯,今儿就唠唠望远镜吧。这个坑比较深,遛达同学也只是摸着了个皮毛,咱点到为止。

首先,是不是玩天文就一定要有望远镜呢?仔细想想好像也未必,毕竟在伽利略发明第一台折射望远镜并且观测到木星和它的四颗大卫星之前,人类用肉眼对星空观测,也收集了大量天体运行数据,并建立了虽然在今天看来不准确,却在当时可以最准确地解释和描述天体运行规律的各种学说,第谷、托勒密、张守敬等等可没有望远镜。

所以答案是,不一定。实际上对于刚接触的爱好者,望远镜很可能劝退。从实际使用效果来说,你以为你能看到网上流传的各种色彩绚丽的行星星云星系照片,实际上目视效果可能会让人极度失望。

你以为你看到的vs你实际看到的

这么反复几次之后便会发现,黑夜就是黑夜,哪有什么群星璀璨,哪有星光闪耀,都是唬人的玩意。

之所以有这种差别,是由于一般看到的照片都是经过长时间曝光加上后期处理而得到,而人眼光学系统无法对进入眼睛的光线积累。

因此在决定购买望远镜之前,千万千万想好了。实际上只要环境好,天气好,在光污染比较少的地方,肉眼足够感受宇宙的宏大了。

不过走过路过,了解一下下总是没错的。望远镜的种类不少,价格从大几百到几千上万几十万元等等,当然还有哈勃深空这种,上不封顶,不在讨论之列。

大体来说,根据光学系统的不同,天文望远镜分为三大类:

  • 折射望远镜
  • 反射望远镜
  • 折返式望远镜

折射望远镜

折射望远镜使用透镜汇聚光线实现远处物体的放大。折射望远镜长长的镜筒,是最像望远镜的望远镜,哈哈哈,比如经典的星特朗80EQ。

星特朗80eq

这种望远镜物镜固定,光轴调教准确,保养起来比较简便,可以说是非常友好了。

折射望远镜光路图

不过,在望远镜界,口径为王。口径越大聚光能力越强,极限分辨率越高,能够看到更加精细的天体结构。这里有一个小概念,就是瑞利判据

瑞利判据的数学表达是$$ \theta = \frac{1.22\lambda}{D}$$ 可以看到口径越大衍射角越小,因此分辨率越高。lambda是入射光线波长,所以在同口径的光学系统里,波长越短分辨率越高。有没有想起光刻机,为啥越来越往紫外、极紫外(EUV)发展,哎哟,好像有一丢丢道理哟。

而折射望远镜里的透镜毕竟重,一般折射望远镜常见的口径就是60-150mm之间。 而都是透镜,玻璃和玻璃,也有质的不同。普通廉价折射式望远镜使用普通玻璃甚至有机玻璃,成像质量堪忧;稍好一点的使用普通消色差镜片,成本高一点;再往上就是使用多片玻璃的超低色散镜片(ED)或者复消色差镜片(APO),成像优秀,价格自然也就蹭蹭蹭地涨,重量也更重。 考虑到光有望远镜主镜还没发玩,更重地主镜意味着有效负载更大地支撑系统,整体价格和重量可能超出想象。

因此相比同等口径的反射式望远镜往往价格非常高,比如这个哥,这个250mm口径的望远镜镜筒重达50公斤。

长三角星空大会上出现的250mm APO

折射式望远镜一般焦比(光圈)较大,比较适合观察太阳系内天体。

反射望远镜

反射式望远镜最早由牛顿大叔发明,因此经典的反射望远镜也叫牛反。

反射式望远镜的主镜不是透镜,而是一个凹面镜。凹面镜可以有不同的形状,球面、抛物面、双曲面等等,不一而足。不同形状的主镜光学性能有差异,价钱当然也不一样。

反射式望远镜光路图

牛反主镜筒前端没有镜片,进入镜筒的光经由主镜面反射至一块全反射镜,进入人眼。 由于没有大透镜,反射式望远镜可以非常轻松做到非常大口径,在口径为王的望远镜里,性价比尤其可爱。 不过,反射式望远镜需要调光轴(现在好像不要了),要打理,维护起来比折射式麻烦。一旦口径大了,平常搬动就是个大事情,以致甚至懒得搬,然后就只能在家积灰。如果家里有个大院子,那大口径反射式就是再优秀不过了。

信达小黑

反射式望远镜的超大口径极大提高聚光能力,因此非常适合观察深空天体。

折返式望远镜

顾名思义,折返式望远镜就是光路中既有折射镜又有反射镜。一般主镜是一面反射镜,同时光线进入镜筒前会经过一面矫正镜,目镜位置沿着主光轴方向。这种镜子可以在非常短的镜筒里实现非常长的焦距。焦距长,焦比大,因此这类镜子一般比较适合观察太阳系内目标,比如行星、月亮。 折返式又分为马卡施卡

马卡

马卡光路图

星特朗127slt

施卡

施卡光路图

星特朗C8

各种配件

那是不是有了望远镜就万事大吉了?非也。前面讨论的只是主镜。在望远镜的整个光学系统中,主镜只包含了物镜,为了实现对观察目标的放大,还需要目镜。目镜根据素质的区别价位也是天差地别。

放大倍率大了之后视场就会变小,导致找星非常困难,所以一般在望远镜主镜之外,平行于望远镜的光轴安装一个寻星镜。寻星镜的视场一般比主镜大的多,也就比较容易定位要需要观察的天区了。

另外,对折射式和折返式望远镜,光路的设计导致天顶位置的目标观察起来特别难受(当然可以用来治疗颈椎病),因此需要额外配置天顶镜(就是一个全反射镜)。然后呢,有时候会配上一个巴洛镜(增倍镜),起到延长焦距的作用,从而实现倍率放大。

这些基本配置都有后,一个完整得光学系统便准备好了。然而却未必可以直接用起来。望远镜毕竟重,总不能一直扛着去看星星,因此需要一个支架,一般就是赤道仪或者经纬仪了,两者的区别在于采用了不同的坐标体系。

最后还是要强调一下,使用望远镜,一定要注意安全,不要在未加防护得情况下观测太阳。

总结

总结一下,比起望远镜来,更重要是可分配的精力,是不是能有足够的精力和时间去使用这些装备。尤其是大家都在大城市,光污染极为严重,找到一个合适的观测地点,再把各路装备打包运送拆装,出动一次并不容易。

如果一定要买点什么,考虑到设备的实际使用率和效果以及价钱,便携性等方面的因素,买个小型双筒望远镜可能更好。双筒望远镜和人眼匹配度较高,用起来更爽。双筒望远镜一般会标称为7x42,10x50等,意思是放大最率x物镜口径。要注意并不是放大倍率越大越好,一般口径大、放大倍率大那重量也更大,双手扛着,一分钟不到就会放弃,而且由于放大倍率大了,手的轻微抖动会导致无法观看目标。

结论呢,不要轻易冲动入坑,否则容易退坑。先看看书,肉眼瞅瞅,看看故事,培养起爱好。或者小成本买个双筒巡天,足矣。

粗略捋了一下望远镜,还有些具体的技术指标日后再说。

参考