登陆注册
7849300000012

第12章 日全食的摄影观测

社会的发展与进步真是令人感叹。就在十几年或更早以前,看摄影还是很稀奇的事情,经历黑白片摄影、彩色摄影到如今普及数码摄影和电脑图像处理,留下无数精彩的客观实时纪念,心旷神怡,意境升腾。现今,人们的志趣又从大自然风物转向天象奇观。当看到很多爱好者甚至初学的小朋友都成功地拍摄日食的精彩照片,都不令精彩,其中一些不仅可长久观赏,而且有一定研究意义。当然,还会有更多人希望多了解和掌握一些日食摄影的技巧,以便有成效地抓住难得的日全食机遇,获得好而多的日食奇观照片。这方面的内容和资料实在丰富,举不胜举,这里只能提纲挈领地谈些要点。总地说来,入门不难,只要多练习思考。可以很快地掌握技巧,达到较高水平。

首先,日食摄影与一般摄影的原理和技巧是类似的,但日食摄影还有一些特殊之处。这些特点在前面目视观测也谈及。在日全食过程中,日偏食阶段的日轮是极其亮的,直接用照相机拍摄是不安全的,会烧毁底片或数码照相机的电荷耦合器件(CCD),需要减光才可拍摄,而且还要针对偏食大小而定感光时间;在日全食阶段,色球尤其是日冕却是极其暗淡的,这就需要照相机的“光力(物镜口径/焦距)”大,底片感光度或CCD灵敏度足够高,感光时间较长(又涉及跟踪太阳的视运动)。

第二,根据意愿和条件来选择拍摄方案。对于一个日食观测小组,可以分工进行几项观测。

(1)拍摄日食全景和过程于一幅底片上。2008年8月1日的日食时,日轮的地平高度角较小,一般照相机可以同时拍到偏食的日轮和地面景物。采用三脚架固定照相机的方式,按照日食全过程估计日轮的高度角和方位角范围及地面景物,把照相机固定于日轮在日全食时的方向。在物镜前加减光片(透射“密度”大于4,即透射率小于万分之一),从偏食开始每隔一定时间(如10分钟)感光一次。从日全食开始(食既)到结束(生光)期间,拿掉减光片,拍摄色球和日冕。生光时,再加上减光片,间隔拍摄日偏食到日食全部结束,得到类似的效果。

需要指出,底片上日轮像的直径大约是物镜焦距的0·0093倍,例如,物镜焦距60毫米时,日轮像直径仅约0·56毫米,由于底片感光的颗粒大小约20微米,像的分辨解析度尚可。如果物镜焦距太短,就难看出日轮在偏食时的形状了。但焦距过大,偏食日轮像会大,而视场却可能不够了。

对于2009年7月22日的日全食,由于全食时日轮的地平高度角很大,甚至广角照相机也难以把地面景物与偏食的日轮同时拍摄到同幅内,那就只好放弃地面景色,而保证拍摄类似的日食过程。

这种在一张底片上拍摄日食全过程是很美妙的科学艺术欣赏品,尤其是彩色的。但也有缺点:①太阳像很小,“解析度”差,很难分辨细节特征(如,日轮上的黑子)。②仅摄一次日冕(若日全食期间多次感光,日冕像就重叠了)。具体的拍摄感光时间要根据底片的大小和感光度来估计。例如,用一般感光度21DIN(=ISO100/21°=ASA100)的“120”底片的8幅之一,加透射率1/10000减光,用光圈(数)16(即物镜有效通光口径与焦距之比为1/16),拍摄日偏食开始到食分1/2可感光1/500秒,食分1/2到1/4可感光1/250秒,食分1/4到食既可感光1/125秒;日全食阶段取掉减光片,拍摄日冕感光1/30或1/15秒或更长。其他条件下,可以用这样规则来换算感光时间:感光时间与减光片透射率成反比、与光圈(数)平方成反比、与底片感光度(ISO)成反比。

应当指出,拍摄感光时,应当用快门线按钮,而直接用照相机上的按钮容易造成抖动!

(2)每次感光拍一幅较大的像。因日轮像的直径d与物镜焦距F成正比(d=0·0093F),需要用长焦物镜才会得到较大范围的日冕像。例如,用焦距250毫米的长焦照相机,在底片上拍摄的日轮像直径也仅2·325毫米,这比“135”底片的短边(24毫米)小得多,底片上足以拍摄到10倍日轮半径的特长冕旒或物质抛射。采用照相机固定指向就不合适了(偏食的日轮进不了视场),需要在拍摄日食过程中及时调整指向。偏食和全食的拍摄感光时间可以按上面的规则来换算。由于太阳在视运动,感光时间应尽量短,所以采用感光度大的底片。可以充分利用日全食的食延期间,分别用不同感光时间多拍几幅日冕。观测之后,可以用暗室复制技术有序地把多幅像(截取主要部分)组合到一起,其效果用计算机扫描与图像处理的巧妙技术会得到更美妙的图像。

由于日轮和日冕的亮度相差太悬殊,可以使用两个照相机,一个照相机装感光度低的底片,物镜前面加减光片,专摄偏食的日轮。另一个照相机装感光度高的底片,不加减光片,专摄全食时的色球和日冕。

(3)用望远镜拍摄高分辨的日食像。因为日轮的角直径仅半度多,即使长焦照相机所成的像也不大,不能分辨出黑子、日珥、日冕射线等细节特征。例如,用“135”(长边35毫米)软片拍摄到5倍日轮直径范围的日冕特征,即日轮像直径6毫米,相应地选用F=6/0·0093毫米=645毫米≈0·6米的物镜,这是一般长焦照相机的物镜达不到的。而且,由于太阳在视运动,尤其是感光时间较长(1/10秒以上)时,需要跟踪太阳拍摄,才能得到高清晰像。因此,应当使用有跟踪驱动的望远镜作为照相仪。一种简单方法是把底片直接放在望远镜物镜的焦平面上拍摄。可以取下照相机的物镜,使用它的暗箱和快门以及取景器。按上面规则制定拍摄程序,一幅一幅依次拍摄。但是,望远镜物镜的焦距是固定的,如果过长,甚至日轮像也会超出底片范围,只是拍摄日轮边缘附近的日珥和日冕弧或极射线是很好的。而欲兼顾拍摄日冕全貌和局部,则可以采用照相机二次成像方法,把望远镜的物镜和照相机物镜组合为等效的“变焦”物镜。拿掉望远镜的目镜,把照相机(物镜的前焦点)装在望远镜物镜焦面之后距离d,则望远镜物镜(焦距Fe)与照相机物镜(焦距Fe)组合的等效焦距为Fe-Ff/d。照相机物镜把望远镜物镜焦面的像二次成像在底片上,底片离照相机物镜的距离为L=f(1+d)/d,像放大f/d倍。由此可见,若f/d>1,则像放大,Fe/F>1——相当于望远镜增焦;若f/d<1,则像缩小,Fe/F<1——相当于望远镜缩焦。因为Fe与f是一定的,改变距离d就相当于变焦。可以按照拍摄目的,估算出所需Fe,再估算出d后,实际操作时微调d来最后选定。用望远镜物镜的口径和等效焦距及底片来拟定观测计划方案,可以拍摄月球来练习技巧。由于照相机加在望远镜的目镜端可能过重和过长,需考虑望远镜的平衡。显然,用轻的短焦照相机为宜。

黑白、彩色与数码摄影观测

用黑白干板大底片拍摄日食是传统的办法,经济方便、相当有效,已有一套黑白底片日食像的专业处理分析方法,尤其可以用很大的天文底片。就是爱好者也容易搞一个简易暗室,自己可以按意愿冲洗、翻印底片和放大照片,而照相馆的通用流程难以满足冲洗日食底片的特殊需要。前面已谈过,日冕亮度随远离日轮边缘的变化是非常大的,用一般显影方法洗出来的像甚至如同一块不大的无趣味白斑。如果使用微粒显影液并稀释,加长息影时间,就可以得到范围大、细节清晰的妙趣横生像,或者再在暗室用“硬度(反差)”小的底片复制(乃至二次、三次复制)、用反差小的显影液“冲洗”等方法实验,可以把辛苦拍到的日冕信息较充分显示出来。如果有兴致,还可以用扫描仪和计算机技巧处理为令人瞩目的伪彩像。

用彩色底片拍摄的日食像便于科学艺术欣赏。但是,除了研究形态,很难进行亮度测量分析。由于自己没有彩色冲洗设备,只能送照相馆按通用程序洗印底片和照片,往往丢失不少辛苦拍摄到的细节和信息。

许多年前,电荷耦合器件(CCD)还是稀奇昂贵的。近年来,CCD数码照相机和摄像机发展很快,甚至高性能的也开始普及使用。拍摄后马上在屏上显示出来,打印照片也方便。如今400万、800万像素的数码照相机相当多了。CCD取代底片已是大势所趋。照相底片的严重缺点在于其感光范围——“宽容度”小,只能拍摄到亮度范围100倍以内,亮的部分感光过度、暗的部分感光不足,底片上都显露不出来,而且感光效果(“黑度”响应)跟像亮度不是成正比的,或者说“非线性的”,需要用拍“光度标”做“特性曲线”来归算。CCD没有这些缺点,在亮度范围10000倍也是“线性的”,马上在储存卡录下数据,而不需要底片那样麻烦的测黑度及特性曲线归算。CCD感光度也很高(ISO200,ISO400,ISO800)。

上面所述的日食感光估算方法同样适用于数码照相机拍摄,勿需赘述。这里引述一个日食摄影感光指导。计算感光时间的公式为t(秒钟)=N2/(I×2Q),其中,N是光圈数(即照相机物镜的焦比,N=焦距/通光口径),I是底片感光度(ISO数),Q是亮度指数。

日食摄影感光指导

使用感光技术先选定底片感光度ISO(值);然后再选定光圈数;最后感光时间。例如,选定ISO100和光圈数11,拍摄对象日珥应当用感光时间1/500秒。或者用公式计算,t=N2/(I×2Q)=112/(100×29)≈1/423秒。

概括了一些日食拍摄感光时间的实例。可以说,感光时间的选取很重要,有一定选取规则,但又不是太严格的,只要控制在合理范围就可以了。因为实际情况涉及较多的因素,例如,太阳的高度角大、地球大气透明度大、当时的日冕较亮,就可以适当减少感光时间。

色球的亮度仅为光球的千分之几,拍摄色球、日珥等则用更短的感光时间,但贝利珠往往是感光太过而没有肉眼所见精彩。日冕亮度只有光球的百万分之几,大致跟月球上弦或下弦的亮度相当,因此拍摄日冕的条件也跟拍摄月球类似。但外日冕比内日冕暗几百乃至千余倍,一次拍摄不可能兼顾内日冕和外日冕,而需不同感光时间的底片综合起来才能了解日冕的全貌。拍摄日冕特别重要的是尽量减少仪器内的杂散光问题,只要1%的色球光杂散到中外冕,就超过了那里的日冕亮度,因而严重破坏日冕的像质。减少杂散光的方法是物镜前加遮光筒(但其直径要足够大而不遮挡有效视场)、望远镜筒内加光栏(但应不减少有效视场)。很多望远镜的镜筒内是涂无光漆的,但仍有杂散光,我们的一个简便检查方法是:在黑暗中,把望远镜对向一颗亮星或远方光源,取下目镜,直接用眼镜扫视各部位,较亮的部位就是杂散光的源、在那里贴黑绒布就可消除杂散光。前面谈过,照相底片的感光宽容度不足,拍摄不到很亮和很暗的像特征,CCD数码照相机虽然宽容度很大,但冲洗出来的照片仍然是宽容度不足。人眼的灵敏度是很高的,适应性相当强的,或者说宽容度很大;眼睛用望远镜看到的日冕微弱特征,往往在限定时间的摄影拍不出来。所以,洗印的好照片也不如目睹看到的精彩,因此,有志趣者辛苦地奔赴日全食地区——干热的沙漠、严寒的极区或颠簸的海洋去观测日全食。

内冕与外冕的亮度相差悬殊,一般照片上不能同时显示诸如长冕旒等特征,为了同时显示,可在底片上日冕亮部分前面加减光片拍摄,或者把显示内、外部分的两幅像用洗印技术合成为一幅。

现在,用计算机图像处理技术,可以用程序更好地实现减弱CCD图像的超强部分、增强暗弱部分,达到显示冕旒等特征;也可以制作伪彩图像。于是,把摄影得到的信息过滤而突出地展现出来,真是妙趣横生。刚在食既后和生光前,色球闪现为细的亮圆弧,拍摄的光谱称为“闪光谱”,显示出一些发射线,不仅观赏有趣,也有一定的研究意义。前面谈过早期这种观测的重大发现。现在,天文学家用大型光谱仪拍摄更精细的色球光谱,一般日食观测者没有这样条件,但仍可以用较简易设备作些尝试,取得一定的成果。

实际上,在小型望远镜的物镜前面加一个小顶角(例如,7度左右)三棱镜(或透射光栅)就构成棱镜照相机,对准色球,在物镜的焦面上就可呈出色球光谱。这样的光谱展开的范围与物镜焦距成正比,需要物镜焦距很长(如1米以上)才有可观的展开(约几毫米)。还可以采用上述的物镜与数码照相机组合来增焦,但还需考虑有足够的有效光力(D/Fe)才可以在较短感光就拍到光谱,显然,用感光度高的彩色底片可以拍到很美的彩色光谱。需要指出的是,由于棱镜色散而偏移了光束,望远镜光轴指向应偏离太阳一定角度,可以改变寻星望远镜与棱镜照相机成这样的角度,以便用寻星望远镜对准太阳时,正好拍摄到光谱。

要想拍摄色球局部或日珥的更好光谱,则需要用有入射狭缝的摄谱仪。取下望远镜的目镜,把小型摄谱仪安装在终端,使入射狭缝在望远镜物镜的焦面上。让望远镜所呈色球或日珥所选择部分的像成在入射狭缝上,由摄谱仪拍摄其光谱。为了充分利用望远镜所聚集的日珥光,摄谱仪入射狭缝后的准直透镜的焦比应跟望远镜物镜的焦比相等。

同类推荐
  • 写给青少年的中国哲理书(写给青少年的书)

    写给青少年的中国哲理书(写给青少年的书)

    千百年来,这些故事在社会各阶层广泛流传,并影响着政治、经济和社会生活。岁月流逝,创造哲理的那个时代已经远去,但是这些哲理代代相传,仍具有强大的生命力,成为人们共同的精神财富。本书上下古今,广采博取,精选了数百则广泛流传的哲理故事,直接反映了人们当时所倡导的道德理想,全面周详地阐述了古人立身处世、立志成才和处理人际关系的一系列准则,更涉及到为官、治国、治学、修身、养性各方面内容以及对社会、自然、人生的思考,间以按语点拨,说出意旨所在,以引人思考。
  • 物理知识知道点:走进光学世界

    物理知识知道点:走进光学世界

    构成光的是那些物质呢?在光学的研究中有哪些大师巨匠为了探索光的奥秘而付出了辛勤与汗水?光是如何被人类广为应用的?这众多的问题都能在《物理知识知道点:走进光学世界》中得到解答。请《走进光学世界》吧。
  • 呀,小狐狸

    呀,小狐狸

    狐狸爸爸为了照顾狐狸妈妈和四个刚出生的小狐狸,频频到农场偷鸡,它的行为激怒了农场主,遭到无情的射杀。失去丈夫的狐狸妈妈不得不负起独自抚养小狐狸的重任,教它们捕捉老鼠、智取松鼠、学习新技能。而丢鸡的事仍在发生,彻底惹怒了农场主,他带着雇佣和猎狗来到狐狸的藏身处,转瞬间三只小狐狸被杀死,唯一幸存的一只被带回,用铁链拴起来关在院子里。狐狸妈妈每晚都会带着食物来看小狐狸,并且不停的啮咬铁链,可一天又一天,铁链依然没有断,在这种万般无奈和绝望的情况下,狐狸妈妈到底要该怎么办呢……
  • 科普乐园·给身体做个B超

    科普乐园·给身体做个B超

    本书用朴实的语言介绍了人类的起源,既有奇幻的神话传说,又有科学的进化论思想,给读者朋友留下丰富的想象空间。书中将纷繁复杂的人体知识展示出来,便于读者轻松掌握。此外,揭开人体的神秘面纱也非常有利于少年儿童正确认识自己的身体发育,培养他们健康的心理和生理观。
  • 军中兽王(兽王系列)

    军中兽王(兽王系列)

    兰虎一出桃花源就遇到了一个叫做蛇六的神秘人,两人不打不相识,结伴前往彩虹城,得知彩虹城外有一只上古凶兽出没,兰虎与蛇六一同前往凶兽出没的水域,希望为民除害,就在与凶兽斗智斗勇的时候,兰虎忽然警觉地发现自己落入了新联盟精心设计的陷阱里,哈里兽的几个修为极为高强的弟子从天而降,兰虎脱险之后,跟着亚超人方冰来到了军中,见到了东联邦政府特别行动部门总指挥罗兰,然而军中的生活也并不是一帆风顺的,一些仇视新人类的将军对兰虎虎视眈眈,面对军中古人类高手的挑衅,兰虎是奋起反抗还是退避三舍?
热门推荐
  • 灵武巅峰

    灵武巅峰

    这个世界,弱肉强食,强者为尊。天赋灵体、至尊血脉,拥者自傲;强悍妖修、嚣张魔族,残暴横行。楚尘,从卑微中来,秉承信念,携魂灵混沌,吞魂灵,败灵体、血脉拥有者,屠妖灭魔,一路向前。为佳人,柔情似水;为兄弟,铁血豪情;为亿亿同胞,虽千万魔,亦往矣!
  • 军婚盛宠,顾少心尖宠

    军婚盛宠,顾少心尖宠

    在我手下一视同仁,十公里跑不了你说该怎么办?“老公,我身后bra扣子解不开。”“我帮你”事后“首长十公里能免了吗?”“刚刚是你作为老婆的该干的事,要不再来一次!”他宠她上天,没有她想不到,也没有他做不到。婚后,她的小蛮腰……若干年后,她说“总裁大人,我们离婚吧。”他邪笑道:“老婆,军婚不能离”【绝对宠文……男主女主身心健康】
  • 妖图卷

    妖图卷

    很久以前,世间妖物横行,生灵涂炭。然而几夕之间,数百上级妖物突然销声匿迹,只有一本《妖图卷》流传下来,何人所制,此卷是否存在,其真实性无人知晓。张千晓,一个八字极轻的女子,本在得道高僧的帮助下远离了下级妖物的骚扰,却因为认识了行事乖张的无业青年向年宇,平易温柔的保安左承希,而被迫卷入了狙杀上级妖物的战斗中。一次次的斗争中,三人逐渐成长,也慢慢的在这妖物横行中发现了《妖图卷》的真相,以及这一系列事件背后似有若无的隐情。这一切的主导,主导背后的另一个阴谋接踵而至……此文并不恐怖,虽然说的是一个除妖的故事,但是更多的是在推理方面,虽然真的有妖,但是讲的却是人性和欲望的故事。某草求推荐求收藏求评论~~~
  • 若惜之初起风云

    若惜之初起风云

    她没有十项全能,但她却是一个特别执着的女孩,只要她认定的事,认定的人,她一定会坚持到底,哪怕是死胡同,她也决不放弃,'有人笑她傻,但她只是笑看人生……本来她出生在一个虽然不富裕,但很温馨的家庭,被受呵护她不知伤痛,但往往幸福是短暂的,那个狠心的人夺走了她所拥有一切,从那一刻开始,她开始改变……并在一次意外情况下,穿越到那个不知名的时代开始她的绚丽人生……
  • 王是这样练成的

    王是这样练成的

    公元7821年,人类对地球的伤害已经到了地球无法承受的地步,蔚蓝色的地球愤怒了,火山爆发,地壳运动,冰河时代,人类为自己的无知付出了惨痛的代价。地球上的所有能源都一夜之间变为了0,幸存下来的人类和动物都进入了原始时代,由于对地球的畏惧,人类再也不敢发展科技,破环环境,仿佛是神对生灵的眷顾,赋予了生灵各不相同的能力。一个名叫白羽的的青年,为了改变自己部落长期的困境,开始了人生的争霸旅途。
  • 九洲魔君

    九洲魔君

    寻天道,化魔君。觅红颜,揽知己。天地不可欺我,我于万物为尘埃。九洲沧海为局,谁又堪棋手?万千载世何为?烟消云散,举手之间,握乾坤。
  • 魔鬼道

    魔鬼道

    无名之洞,修炼之始;有名之气,修炼之母也。周显为众鬼之首,是以塑魔。魔无首而鬼界生。便是魔鬼道。
  • 天下第一散修

    天下第一散修

    人家宗门弟子,吃喝拉撒都有人服侍,但慕叶一个可怜的散修娃儿,就惨了。洗衣做饭自己来,法宝丹药自己炼,还得时不时的和那些宗门弟子抢宝贝。不过幸好慕叶有个绝世师傅,所以嘛,千万不要小看慕叶这个小散修宝贝虽少,但每件都是逆天神器丹药不多,但每颗都能生死人,肉白骨洗衣做饭嘛,自然是有软妹子搞定至于这天下第一的名头,说的是慕叶的修为,宝贝,丹药,还是妹子?真是不好说。PS:新人新书,卖卖萌,求点收藏么群号:69029464。有兴趣的道友可以进来看看哦,说不定有惊喜
  • 独宠罪妃

    独宠罪妃

    他是大业皇朝最腹黑残忍的摄政王,人人惊惧地‘地下皇帝’,他曾为她冬日间一夜建起桃花林,他曾为她怒烧后宫祝融肆虐,他让她集万千宠爱于一身,他也让她跌落尘际粉身碎骨。当年逝去的传奇女子,突然复活,带着阴谋步步紧逼;母子联手,又当如何讨回公道?
  • 森尼布鲁克农场的丽蓓卡

    森尼布鲁克农场的丽蓓卡

    丽贝卡寄居在两位姨妈家,她与刻板、守旧的米兰达姨妈之间的矛盾和冲突,反映了美国内战后社会快速发展,新旧思想、特别是新旧教育思想的矛盾与斗争。米兰达想用传统的观念把丽贝卡塑造成一个循规蹈矩的淑女,而丽贝卡却在社会环境的影响、学校教育和老师明友们的帮助下,追求知识、理想和自由,成了一个爱憎分明、敢做敢为、乐于助人、充满爱心和有强烈责任感的人。她不但以自己的才智和人格力量改变了米兰达姨妈,使她变得开朗,感到生活的乐趣,而且凡是与她接触过的人,都会被她的天真活泼、富于想象和具有同隋心的性格所感染而喜欢她。她被美国人视为“一个世纪以来,美国女孩和女人的典范”,不是没有道理的。