摘自：http://www.astronomy.com.cn/bbs/thread-75514-1-1.html

 

太阳观测是有存在危险的。若没有适当的保护装置而用望远镜观看太阳，可以在一至二秒内引致眼晴永久损害。因为眼球内的视网膜并没有痛楚感觉神经，失明之前是不会有感觉的。加利略的眼疾据说也因为观察太阳所引致的。

故此请各同好在了观看太阳之前做好保护自已的措施；用适当的仪器去观测。

可惜并没有一个国际标准确定太阳观测的安全指标，但可借鉴个人保护指引如欧盟的EN172：

紫外光(280-380nm)的太阴透光率最高只可为0.003%
可见光(380-780nm)的太阴透光率最高只可为0.0032%
红内线(780-1400nm)的太阴透光率最高只可为0.027%

在介绍我用的太阳观测仪器之前想指出一些不安全的观察方法请大家留意：
1. 己曝光及冲诜的软片 – 只过滤可见光，但红内线是可穿透而伤害眼晴；
2. CD盘 -只过滤可见光，但红内线是可穿透而伤害眼晴；
3. 软磁盘 -只过滤可见光，但红内线是可穿透而伤害眼晴;
4. 单独在目镜端用的滤光片 – 因望远镜会聚焦光及热到滤光片上而引致突然爆裂；
5. 用腊烛烟熏过的玻璃片 – 基本安全但容易脱落引致危险。

 

白光观察是指对太阳的光球层观察。光球层是阳光的发源地，它只有数百公里厚；是太阳温度最低的地方(五千至六千度左右)。主要可观察到的特徽有:
1. 黑子;
2.  光斑;
3.  米粒。

主要的安全观察方法有镜前及镜後的。镜前的有太阳滤镜；而镜後的是太阳滤镜。

太阳滤镜是用ND值来区分的。ND4,相当於0.01%太阴透光率只适宜用於摄影; ND5, 相当於0.001%太阴透光率适宜用於观测及摄影。

市场上的太阳滤镜计有:
巴德AstroSolar太阳膜            Mylarfilm       太阳为白色              ND5
JMI Identi-View A级            玻璃             太阳为蓝色              ND5
JMI Identi-View B级            玻璃             太阳为白色              ND5
JMI Identi-View C级            玻璃             太阳为红色              ND4
Thousand Oaks II型             玻璃             太阳为橙色              ND5
Thousand Oaks III型            玻璃             太阳为白色              ND4

我选用的是巴德AstroSolar太阳膜。因为它的Mylar film比玻璃溥得多,只有12微米厚，同时平滑及底面平衡至1/4到1/10波长的精度；所以成像最优秀。

镜後我是用巴德的太阳棱镜。它使用蔡斯高精度22度的棱镜来反射4.6%阳光到目镜端，共余的95.4%阳光会穿透棱镜投射到尾陪的散热网上。在目镜前太阳棱镜还有一内置的ND3减光镜以减低太阳光的通透率至0.0046%的安全标准。太阳棱镜是光球观察的最佳工具，比巴德AstroSolar太阳膜还好，因为没有滤膜故有中性颜色；同时能提供大量低反差细节如米粒结构。

太阳棱镜

太阳滤镜的颜色

蓝色(如JMI Indenti-View A class)时可增加太阳表面对白斑的对比，可更易着到白斑

橙色(如Thousand Oaks Type II)可增加黑子半影区的对比，可观察更多黑子细节

缘色(如BaaderContinuum 滤镜)可看到最多米粒细节。Baader Continuum 滤镜提供在540nm的10nm频通，在这频通内是没有吸收或放射的频谱线；故能加强米粒及黑子半影区的细节。

 

色球层的观察

色球层是在太阳光球上面的薄丈气层，大概有2500公里深。它的温度达10000度，比光球层的6000度为高。因能量高，光谱也由光球层的吸收线转为放射线。因为色球层下面的光球层太光亮，所以除了日全蚀时月亮遮盖光球时，肉眼是着不到色球层的。

要观察到色球层是需要用一些窄频滤镜来减除绝大陪份来自光球层的光线而集中观察高色球层话动的频谱。

我的色球层观测主要集中於Balmer系列的C(656.281nm)及K(393.368nm)线；也就是Ha及CaK线。选用的仪器也是针对这两线。

C线Ha (hydrogen alpha)的观测

在太阳的氢原子从光球层的6000度上升至50000度时会离子化而放出656.28nm波长的深橙色C或称Ha线；这C线会勾划出色球层表面的细节如：

1. 日珥及filament

日珥及filament其实是同一样东西，都是受太阳巨大的磁场承托而沿浮於色球层上的物质。只不过日珥是在边沿上看到的。

2.Plage

Plage是在色球层上比周围较亮的小块。它们通常环绕着黑子，有不规别的形状及亮度。它们是垂直的磁力线放射及收集区。

3. Spiculae

Spiculae是满盖着色球层表面的小型喷射性爆发，维持大约数分钟。以每秒30公里的速度将喷射物质到日冕层散发到太空。

观察色球层的表面细节须要频宽0.7A以下的滤镜，否则光球层的背景杂光会覆盖大部份细节。但若要观察日珥反而用较宽频的1.4A滤镜；这因为日珥是喷射物质会因Doppler效应而频移，较宽频的滤镜可捕捉较丰富的日珥影像。

 

其实巴德膜也是一种物镜端滤镜。我相信阁下想探讨的是玻璃和Mylar膜的物镜端滤镜的优劣和差别吧！

其实最主要的分别就是平面精度以能提供细节。玻璃物镜端滤镜是一定比巴德膜的Mylar film厚(只有12微米)；故此玻璃物镜端滤镜会折射更多光线。所以玻璃物镜端滤镜所要求的光学平面精度比巴德膜的1/4至1/10波长要高得多。

光学平面玻璃(optical window)是很难生产的，是须要用一比须达到精度高的参考平面来作干挠测量及作双面平衡修正。故此普过一至二百美元级的玻璃物镜端滤镜所提供的影像是比不上巴德膜。

其实最高的清晰度是巴德太阳棱镜。它只须要一个高精度的反射面就可以了；免除了物镜端滤镜的双平衡面及平衡面的内反射烦恼。巴德太阳棱镜是用Carl Zeiss的Herschel棱镜，它有1/12波长的精度。

我的Ha线窄频观测仪器

Ha的窄频滤镜主要有两种构造。一般平价的是用人工陪植的方解石造成双折射干扰滤了镜，配合深红色的热能隔除滤镜来用；它只能达到大於1.4A的频宽，也只可用於日珥及黑子的观察。对表面细节完全无能为力，故此我并没有选购此种滤镜。

我的第一支Ha的窄频器材是Coronado的PST。它是入门版，大於1A的频宽及40mm的口径。虽然细节的反差不强,但能观察较多的日珥。虽然是入门版，它同样有Fabry-Perot etalon的结构。

Etalon是一对用空腔分隔的高度精磨(1/2波长)及半反光镜子。照到etalon上的光线会在两反光镜子之间多次反射及互相干扰，同相的会叠加形成共呜而不同相的会因毁灭性的干扰而减弱。留下通过etalon的是就etalon设计的中央频率及其谐波。通过的光束再经由後置的截止滤镜选取中间频率，就是Ha线。

Coronado为了保护她较昂贵的Solormax系列，故意在目镜端用一延长管减少後焦使不能作拍摄用途。早期的PST是很容易把这延长管除下，但後期Coronado用胶水把延长管固定。

我的Ha观测器材升级

PST始终都是入门级的东西，用了半年後开始对它能表现的细节及解像度不满。决定一步到位，用高桥的SKY90配Coronado的SolarMax 90滤镜；同时也选用2寸的BF30截止滤镜。SolarMax 90的标淮频宽是<0.7A;为了达到一步到位的<0.5A的频宽,Coronado须要制造另一个就SKY90设计的後置etalon。同时Coronado建议不要用2寸的截止滤镜，这因为SKY90的焦比是F/5所以光束的入射角大而引致频移影响反差；所以改订BF15。

後来再购置了F/8的高桥FS102NSV，所以再订另一2寸BF30以能用SBIG的STL CCD相机。

补充点自己的经验

1）关于单独在目镜端用的滤光片 – 因望远镜会聚焦光及热到滤光片上而引致突然爆裂（包括折射镜和反射镜）；在成品望远镜的镜头盖上多有一个小的盖子，观测太阳的时候将大盖子盖上，只打开小盖子，可以减少主镜的进光量，从而降低主镜筒内的温度；

我的做法是将应该固定在目镜端的滤镜用纸板固定在镜头盖的小盖位置，平时多次用这种方法观测太阳，并且在2004年观测凌日时使用。

另外，观测太阳也可以使用投影的方法，不过在一些廉价的使用塑料调焦座的望远镜上，要小心使用高倍率目镜后太阳跑出视场后将塑料的目镜和调焦座烧化

PS:
1)  在成品望远镜的镜头盖上多有一个小的盖子的原因并不是为降低主镜筒内的温度。在观察太阳时，太阳的热力会使到seeing恶化；分折力只会有1-2弧秒。若用大口径镜分折力反而会大打折扣；这和恶劣seeing时观察深空或行星而覆盖口径一样。这就是为什麽观察太阳4寸镜就足够了；除非那地方seeing特好如瑞典的太阳站是在湖中。

将固定在目镜端的滤镜用纸板固定在镜头盖的小盖位置是等如用目镜端的滤光片取代镜前太阳滤镜。是不是安全是要看那滤镜能否在紫外线到红内线全频都能有ND4.5以上的通透率。
2)  对, 观测太阳也可以使用投影的方法。但除了小心调焦座烧化，目镜种类的选择也很重要。一定要用空气隔离镜片的目镜如Huygenian或Ramsden结构的目镜，这因为太阳的热力会溶化镜片之间的树脂(canada balsm)。

PS:
以前有人发过软盘的红外透过率。发现软件盘片的红外光透过率是惊人的大。几乎是完全透过。

但我对过曝胶片、CD盘片的透光有保留意见。
过曝胶片（一般用的X光片）主要成分是银。CD盘片主要成分是铝。其中X光片（最下一栏）红外透过率和可见光透过率是一致的。
CD－ROM红外透过率比可见光高。
软盘（倒数第二栏），果然惊人呀！

虽然在图中X光片（最下一栏）红外透过率和可见光透过率是一致;  但在红内线频内的700-1100nm是达不到ND4.5的安全标准。建议都是小心一点，因为眼睛损害之前是没有预警的。
还有一点要留意的，就是寻星镜了。
当主镜瞄准了太阳，寻星镜也瞄着太阳。寻星镜也是一支望远镜，当用它看太阳也一样会损害眼睛的视网膜的。所以当观测太阳时应该把寻星镜遮闭或拆下来。

和普通寻星镜一样，寻太阳镜是用镜抠的三颗镙丝和主镜校准平行的。先用地上投影法在主镜中对准太阳，再调较镙丝使太阳的针孔影像投到後面胶屏的十字线中间就成了。调较以後就不须再用地上投影法。胶筒愈长就愈准确;在针孔摄影来说，针孔到对焦屏的距离就是焦长。

这寻太阳镜是非常准确的，在拍摄太阳时是不能用主镜观察的，我就是靠这寻太阳镜来追踪太阳。

Solarmax90的分析率比Solarmax40的高得多；尤其是双Etalon的<0.5A Solarmax90。外接环的制作价格是另计的；不同镜子的外接环价格是不同的。

 

Coronado 的PST CaK及PST Ha都是入门级的产品；它们都没有足够的後焦作直接拍摄用途。要拍摄只能用巴罗镜，但不能拍到整个大阳。
PST CaK和PST Ha是针对不同的太阳放射线(emission lines)；PST CaK是在近蓝的K线(383.368nm)而PST Ha是在近红的C线(656.281nm)。C线是观测太阳的氢原子活动，楼上巳有描述；所能看到色球层的表徵如日珥, plage, spiculae等。K线是观测太阳的钙原子活动；它是在色球层内比C线所能观察到的稍低一点及凉一点的地方。影像是像蜘蛛网状的光亮图案，它是由光球层的超米粒组织活动所构成的巨大磁场所产生的；观察这些图案可间接观察到超米粒的形状。

由於K线是在近紫外光区域，人眼对它的感应只有可见光中段的百分之一；再加上年龄的影响，未别所有人都可目视观察,就算可以看到也非常暗的。

在K线段观测，我是使用Coronado的SolarMax CaK 70望远镜的。

其实除了SolarMax CaK 70或PST CaK外，还有其它的K线观测工具。我也有一片由巴德造的K线滤光镜，价线比SolarMax CaK 70便宜得多。使用时是要配合随K线滤光镜附送的巴德AstroSolar太阳膜一同使用。

但效果当然是CaK 70好得多；巴德造的K线滤光镜的频宽是80Å，而SolarMax CaK70的频宽是2.2Å。

BF15应该是1.25"接口的, 内有一块Ha频率选取滤镜以隔除Ha频率的谐波及一块IR截止滤镜；它们各装目镜及主镜端。

我的BF15是特别订做的，两块滤镜都在主镜端；所以可以接到T环上给相机用。这是由於我原本订BF30的，但Coronado建议用BF15而特别为我的拍摄需要而做的。

图一是普通版BF15; 而图二是我的特别版BF15

PS:

BF30不适合SKY90的原因是由於焦比太小；当买SM90时Coronado说我当时所有的镜子, FSQ106N, Epsilon 160, SKY90, Mewlon 150, LX200GPS都不适合。Coronado解释由於焦比太於F8时，光束会以比较大的角度穿透BF30；因此有些不在中央截止频率的光线也能穿透。这些不在中央截止频率的光线能大量减低表面细节的反差而使分晰能力大打折扣。

我未曾试用巴罗，但相信可行；由为光束经过巴罗後会变成较小的角度穿透BF30。SBIG STL的原装附件2"nosepiece是可直接装到BF30上；但要小心後焦问题，我装上FS102NSV是没有问题。

另外一点关於STL的，我的STL6303E由於太敏感不大适用於拍摄大阳。用到0.001秒对表面细节也过度曝光，日珥就刚好。最後我还是用ST-2000XCM拍摄。拍摄日珥和表面细节的比例大概是100:1的曝光时间。

 

1.   BF30是可接於2"天顶的接目端或接镜端；但要留意BF30是会用去42mm的後焦距离的。
2.   BF30是和滤镜的频宽没有直接关系的。滤镜的频宽的频宽主要取决於Etalon的构造。BF30的作用是从中央频率及其谐波中只选取中央频率而矣。

Etalon的丰值传输取决於光的波长，空腔的厚度，光源在etalon的入射角及空腔的折射率；以Coronado的空气式空腔大致频宽都是0.7Å的。要<0.5Å，Coronado须要为你筛选两个<0.7Å的etalon。两个etalon的中央频率是各相差小许；所以叠加起来两个etalon的重叠部份就有凸出的反应。所以整体时频宽就收窄到<0.5Å。若两个etalon的中央频率是一样时，叠加是没有任何作用的。

双etalon的选取有两个方法：

1.  要Coronado匹配两个SM90，然後将两个SM90都装在镜前；镜後就用BF30或BF15。好处就是这组合可用於所有折射镜；不好处就是镜的平衡会差因SM90是非常重，同时也会昂贵一些；
2.  我的方法就是要Coronado匹配一个镜前的SM90及一个镜後的40mm etalon。但由於在镜後位置的光束会由镜前的平行光束收窄，大部份光束到後etalon时都不会垂直进入；所以容许一些非中央频率的光通过。F值俞小就俞严重，要改正这缺陷Coronado是会在後组etalon加入一组telecentric光学系统将光源变为较垂直的光束通过後etalon再还原角度。这组telecentric光学系统是会因不同的镜子而构做不同，所以我的只能用於SKY90。这方法好处是较轻便及较容易平衡，同时也较便宜；不好处就是可携性弱，只能用於一镜。

 

1.   BF30是可接於2"天顶的接目端或接镜端；但要留意BF30是会用去42mm的後焦距离的。
2.   BF30是和滤镜的频宽没有直接关系的。滤镜的频宽的频宽主要取决於Etalon的构造。BF30的作用是从中央频率及其谐波中只选取中央频率而矣。

Etalon的丰值传输取决於光的波长，空腔的厚度，光源在etalon的入射角及空腔的折射率；以Coronado的空气式空腔大致频宽都是0.7Å的。要<0.5Å，Coronado须要为你筛选两个<0.7Å的etalon。两个etalon的中央频率是各相差小许；所以叠加起来两个etalon的重叠部份就有凸出的反应。所以整体时频宽就收窄到<0.5Å。若两个etalon的中央频率是一样时，叠加是没有任何作用的。

双etalon的选取有两个方法：

1.  要Coronado匹配两个SM90，然後将两个SM90都装在镜前；镜後就用BF30或BF15。好处就是这组合可用於所有折射镜；不好处就是镜的平衡会差因SM90是非常重，同时也会昂贵一些；
2.  我的方法就是要Coronado匹配一个镜前的SM90及一个镜後的40mm etalon。但由於在镜後位置的光束会由镜前的平行光束收窄，大部份光束到後etalon时都不会垂直进入；所以容许一些非中央频率的光通过。F值俞小就俞严重，要改正这缺陷Coronado是会在後组etalon加入一组telecentric光学系统将光源变为较垂直的光束通过後etalon再还原角度。这组telecentric光学系统是会因不同的镜子而构做不同，所以我的只能用於SKY90。这方法好处是较轻便及较容易平衡，同时也较便宜；不好处就是可携性弱，只能用於一镜。

TMax tuner就是如图的东东...

SolarMax 90的中央频率是Hα的656.281nm而频宽只有0.7Å；由於日珥是太阳从色球层喷射出去的物质而有不同的速度，这速度由於多普效应(Doppler Effect)会使日珥的频率漂移到SolarMax 90的0.7Å频宽之外而不能观察到。

为了能观察到日珥，Coronado造了这个TMax tuner来倾斜SolarMax 90的etalon入射角来改变中央频率。TMax tuner是有一小齿轮来顶高SolarMax 90的一边以达到这目的。

 

请留意Cooled CCD如STL，DSLR及胶卷相机等都不是最好拍摄太阳的工具。

由於太阳的热度非常高，当太阳光照射到地上时会把周围的空气加热。空气受热会膨胀而比上面的空气轻而引起热对流。由於空气的密度不同，空气的光学折射率也有所改变。这些热对说会使同一画面里不同部位的清晰度都会有所不同。用单一画面的相机是很难捕捉到一完全清晰的影像。

拍摄太阳最好的方法是跟拍摄行星一样，须要用一高frame rate的相机如ImagingSource的DFK相机；在短时间来大量拍摄太阳的影像。在从大约二三千帧照片内，用一些影像统计软件如Registrax来从这些照片中找寻局部清晰部份来组合清晰的太阳照片。