对极轴的方法(漂移法)
(2008-08-07 17:46:09)
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对极轴漂移法赤道仪杂谈 |
分类: 天文实战经验 |
摘自:http://tw.myblog.yahoo.com/abracad100/article?mid=412&prev=423&next=388
因着地球绕着它的轴心转,在地球大气以外天空的物体,如月亮、行星与星星,看起来像是由东方升起,并且横跨天空移动,然后由西方落下。
太阳、月亮、行星与所有太阳系的天体,还有星云、星团与在我们星系中的星星,与星空中其它的星系,都会在地球自转的因素下,遵循这个横越星空的路径移动方式。
德式赤道仪的架台有两个轴,(一个是极轴,另一个是赤纬轴)来协助抵销地球的自转,并对准在星空中不同区域的星体。
赤道仪的极轴必须对准天球北极,此种对准极轴的过程也通常叫作"极轴校准"。这意味着要达成赤道仪的极轴与地球自转的轴平行的目标,如此就只要用赤道仪赤经单轴的带动,就可以大大的简化横越星空的天体的追纵。
不过对于长时间曝光的深空摄影来说,特别是在偏远地区使用机动性的配备,极轴的校准就较严苛些。如果赤道仪的极轴没有精确的校准,就会产生像场回转的现象。在影像幅边缘的星星就会产生以导星为中心回转的现象。
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漂移法
用具有暗视野照明十字线的导星目镜,以高倍(200x)监看时,最有可能发生的情况是星点不会停留在视野中的一个确切位置,有几个原因会发生这样的事。
如果视相(seeing)不好的话,星点通常会看起来四处乱撞的样子。如果视相真的很糟的话,它会在一个十分短时间的片幅中四处乱跑。
即使视相十分良好,星点也会缓慢的从它原本的位置漂移。它会因着抵消地球自转的赤经齿轮与马达炼的不精确,而在东-西方向漂移。
这个现象通常与周期误差有关,会如此称呼是因为漂移的误差会与涡杆齿轮的转动周期一致。如果仔细的监视星点时,会发现星点约在1/2涡杆周期时间中往一个方向移动,然后往另一个方向移动,直到回到它原来的起始位置。这个移动通常是缓慢的,但它会依据涡杆、齿轮、组件的质量而来的不稳定误差,而会因着有爆冲与偏移。对优良的赤道仪而言,这个周期误差可以小到只有几个弧秒。对普通的赤道仪而言,它可以大至许多弧分。
对长时间曝光的深空摄影者二言,这个周期误差必需藉由导星把它消除:可以藉由使用高倍率的暗视野十字线目镜,或是用CCD自动导星器(如SBIG的ST-4或是STV)。
漂移法,是藉由高倍目镜来监看星点在赤纬上的移动,并基于漂移的方向来调整赤道仪极轴的方法。
基于两个观测,需要两个修正:一个是天顶的星用来校准赤道仪的方位角;另一个是接近东方或是西方地平线的星,用来校准赤道仪极轴的仰角。
当监看漂移时,忽略任何东-西向的移动,或是只用赤经修正东-西向的漂移。重点是不做任何南-北方向的赤纬修正,因为这个南-北方向(即赤纬的漂移)会指出该把赤道仪往那个方向调整,以达到正精确的极轴校准。
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调整赤道仪的水平
虽然赤道仪的方位角平面不须完美的对好水平来达到成功的漂移法,但是在架设赤道仪时,将它的的方位角平面尽可能做好水平时,做漂移法校准就会确实变得比较容易些。如果赤道仪架设时没有调好水平,任何在方位角或是仰角的调整,会导致另一个校准因素的误差。
如果赤道仪没有将方位角平面调为水平(且它几乎从未完美的水平过),重复的迭代在天顶与水平线的星星来作校准方位角与仰角的校准,一直到两边都可以维持5或10分钟没有赤纬上的漂移。不过,赤道仪的方位角平面越是调为水平,就越不需要重复调整赤道仪的水平与方位角。
关于漂移法,它就不需要赤纬轴与极轴要精确的呈90度,镜筒的光轴也不会需与极轴呈精确的90度。正确极轴校准的唯一的事,就是赤道仪的极轴要与地球的自轴轴平行之结果。
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决定目镜视野里的方向
这里有个绝对简单来判断目镜中方向的方法,使用这种方法时,目镜的定位与天顶棱镜就无关紧要:
东-西:关掉赤经马达,星点会漂向西边。
北-南:将镜筒在赤纬方向朝北方轻推,星星将会移向目镜中的南方。
上下方向取决于目镜、你的头与天顶棱镜的定位,并且很容易让人因此搞混。
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步骤1.用天顶附近的星校准极轴方位
在漂移法中,
约在子午线与天球赤道交接处找一颗星,用高倍暗视野照明十字线目镜监看导星状况。此处的赤纬偏移会指示出赤道仪在方位角校准的准确度。
子午线是一个想象的线,它是从北边的地平在线的一点,穿越头顶上的天顶,然后到达南方地平在线的一个点。子午线的线是一条赤经的线。所有赤经的线都是南北向的,但只有子午线是唯一穿越天顶的一条线。赤经是相当于地球上的经线。
赤纬相当于地球的地理纬度,纬度是从距赤道北或南的角距离。
星点不需要正好在天球赤道,它可以是一个角度数为10或20左右的天球北方的星来作方位角的修正。技术上而言,因着极轴在方位角的没有校准好的偏移与星星的赤纬度无关,但是使用一颗介于天顶与天球赤道间的星星,是最容易用来判断极轴方位角是否有校准好的选择。
高倍率的目镜会在短时间内,比低倍率的目镜,会在短时间内指示出任何漂移,故用来监视漂移的倍率越高越好。
把星点放在导星目镜中的十字线,并把十字线的左右方向与赤经方向平行,如此星点因着极轴的误差而会偏向北或南,我们就监控这个漂移即可。
在目镜中赤纬轴的漂移(即漂向南或北),会显示出要将极轴的方位角调向那一个边。
如果星点漂移向北方,意谓着赤道仪极轴的方位角 是太偏向西边,此时就必需将赤道仪的方位角顺时针转向东方。
最后,将星点移回目镜视野中央,再重复以上的步骤,直到5分钟后,星点没有任何南北方向的偏移为止。
如果赤道仪极轴偏差很大,一开始做漂移法时,就会花上很长的一段时间来调整赤道仪,使得星点在五分钟内的漂移量保持为0。所以,要有耐心,且一开始学习漂移法时,就要有花一段不少的时间来练习,并且从中不断精进这个技巧。
即使对漂移法很有经验,即使也经过使用赤道仪上的极望来对(一开始已经相当接近天极)也通常会花上一个小时来得到完美的极轴校准。
注意,在赤经上的漂移可以完全被忽略。任何在赤经上的漂移,严格上来说,是与赤道上的马达、周期误差有关,而非极望的校准。
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步骤2.极轴高度的修正
此时找一颗在东方高于地平在线约15-20度的星星,位于天球赤道与距离天球赤道北边20度附近的星星。如果你有一个较宽广视野的地平面,你甚至就不用改变你用来校准方位角星星的赤纬度,就简单的转动赤经,然后找一颗位于东方地平面某处的星星。
太接近于地平线的星星将会因着不同的大气折射与不良视相,而对极轴校准有不良的影响。
在西方地平线的星星也可以使用,但是以下所给的方向就必须反向。
在用地平在线的星星来修正极轴的高度,如果 极轴高度太低就必需将它调高。
如果星星漂向北边,表示极轴太高就必需将它调低。
再次将星星导入视野中央并观察它的漂移,重复此步骤直到5分钟内都没有任何的漂移。
在完成用子午线附近的星星与水平线附近的星星检验完极轴后,就再度回到子午线附近的星星再检验一次。
(注意:如果东方与西方地平线被景物遮住,也是可以藉由与北极星距离正东或正西方10-20度的星星做高度的调整)
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简略记法
结合这些修正为一个简单的口诀
"S - E", 与 "S - L".
即 "South - East", 与 "South - Low".
如果子午线附近的星星漂向SOUTH南 (极轴太偏向) EAST东
And, 如果东方地平线附近的星漂向SOUTH (极轴太)LOW低.
所以我们可以将以上缩短为 "S - E - L",因为以上的两个情况都是偏移向南方的情形。
这个已经结合了对赤道仪的方位角与高度的修正。在两个情况中,你必须记住的就只是星点漂向南方的情况。明显地,如果星点漂向北向,就往反向修正。