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太陽觀測與太陽攝影入門

望遠鏡叔叔 趙偉光

注意!觀測太陽無論有沒有使用望遠鏡,無論眼視或攝影,都要透過專用的濾鏡或濾膜,以免眼睛或相機設備受到嚴重的傷害。

太陽濾鏡(或濾光片或濾膜)

  減光設備保護自己眼睛的工作可不能少,觀賞過程中都必須使用太陽濾鏡或是太陽濾膜。使用不合格的濾片或濾鏡等於是拿自己的眼睛開玩笑,使用光碟片或是曝光過的底片也是絕對不可的觀測方式。

前置太陽濾鏡(或濾膜)的種類

  依照觀測波長的類型不同,分為【普通白光太陽濾鏡(ND濾鏡)】與俗稱日珥鏡的【H-alpha太陽濾鏡】。
太陽是連續光譜,白光濾鏡也就是普通的太陽濾鏡,只是純粹將光線減弱到10萬分之一至10萬分之三,太陽多為白色或黃色。

普通白光太陽濾鏡(ND濾鏡)

依照材質又分玻璃濾鏡與濾片(濾膜)兩種:
一、太陽減光濾鏡:高精度光學玻璃材質,減光係數為特殊設計,透光度大約10萬分之一,濾鏡又細分兩種, 攝影用ND減光鏡 (中性灰階濾光鏡),以及鍍鉻亮面減光濾鏡,前者是黑玻璃雙面都是黑色,內反射極小抗耀光效果較佳,後者就像是個鏡子。

 

二、太陽減光濾片(濾膜):濾片或濾膜也細分兩種,較薄的像是巴德膜 (baader solar film)材質類似錫箔,稱為太陽濾膜或太陽膜。較厚的常稱為太陽濾光片或太陽濾片,高分子聚合物材質,外觀多為黑色類似底片,較為強韌安全,小朋友使用也不怕不小心碰觸到破裂造成危險,減光係數皆為特殊設計,透光度同樣大約10萬分之一,以上兩種無論厚薄也有人都統稱太陽濾膜。

H-alpha太陽濾鏡
  另一種較專業的H-Alpha太陽濾鏡或太陽望遠鏡這種濾鏡是一種窄頻濾鏡,僅能讓H-Alpha氫原子發射光譜進入目鏡中,目的是觀察太陽的色球層特徵例如日珥,日珥是太陽表面噴出的熾熱氣流,在強烈的光球層掩蓋之下平常是看不見日珥的,要透過這種H-Alpha太陽望遠鏡或太陽濾鏡才能觀察的到,這種設備單價較高,從數萬到數十萬不等,通常是研究單位或學校教育單位購買較多。

 

觀測太陽所需的其他裝備
  除了減光裝備之外,太陽也會東昇西落,強烈建議需要搭配具有追蹤功能的電動經緯儀或赤道儀架台,例如這款天文小紅望遠鏡,晚上當作觀星使用,白天接上專用前置太陽減光濾片,就變成太陽觀測專用望遠鏡。

 

適合觀測太陽的倍率:如果你想觀察整顆的太陽,望遠鏡倍率建議在60倍以下 (視目鏡視角不同而異,超廣角目鏡80倍也還裝的下),如果想觀察局部太陽例如太陽黑子,可更換中高倍率的目鏡,100倍以上,一定要自動追蹤功能否則太吃力。

拍攝太陽所需的裝備

一、 相機鏡頭+單眼相機+前置ND10萬太陽減光鏡
  沒錯,相機鏡頭就可以拍攝不一定要望遠鏡,許多人都有單眼相機與長鏡頭,雖然500mm以下拍太陽看起來會有點小,但是現在DSLR畫素高,可以自行裁切放大,最適合相機鏡頭拍太陽的減光設備就是ND10萬減光鏡,例如Kenko PRO ND100000,這款由濾鏡大廠Kenko生產,Made in Japan日本製造,專為太陽攝影設計。
  ND10萬前端有82mm螺牙,只要加購各種轉接環,就可以轉接到各種濾鏡牙尺寸的鏡頭。如果沒有加上ND10萬,強烈建議不要直接將鏡頭對準太陽,尤其是長焦大光圈鏡頭,物鏡組強大的聚光能力不到幾秒鐘就會對於光圈簾、快門簾…等等內部組件都會造成嚴重損傷。
坊間有VND可調式ND減光鏡,或是串接兩到三片的ND減光鏡,建議不要用來拍太陽,因為太陽光強烈,這種多片式減光鏡內反射眩光嚴重,效果不佳。
二、 天文望遠鏡+手機或相機+前置太陽濾鏡(或濾膜)
  這是最標準的太陽拍攝裝備,以下分為DSLR接望遠鏡直焦點攝影(中間沒有透過目鏡)與手機準直攝影(手機轉接望遠鏡透過目鏡)。
 
接DSLR:
  如果你想拍攝大大顆的太陽,望遠鏡的等校焦距建議1500~1800mm,記得要計算感光元件加成,例如APS接上焦距1200mm的望遠鏡直焦點攝影,等校焦距為1200 X1.5 =1800mm,若超過2000mm太陽就會爆框。如果您想拍攝局部太陽例如太陽黑子,建議用裁切的,因為轉接DSLR焦距倍率選擇上比較沒有自由度。

接手機:

  如果你想拍攝大大顆的太陽,望遠鏡倍率建議在45倍以下,如果目鏡非超廣角設計,建議降到40倍以下,因為通常接手機會有一點成像黑圈,手機要再zoom in 1.3~1.5倍(視手機與目鏡不同而異),等校倍率約60倍太陽就幾乎滿框。

  如果您想拍攝局部太陽例如太陽黑子,可更換中高倍率的目鏡,但並非所有目鏡都適合轉接手機,篇幅有限請來電洽詢0800-03-1234。

觀測與拍攝太陽會遇到的問題

一、搜尋太陽

  不要以為太陽這麼亮怎麼會找不到?其實找尋太陽是不能使用尋星鏡的,尋星鏡雖然口徑只有3cm,足以灼傷眼睛,所以觀察太陽通常會把尋星鏡拆掉或蓋起來,豔陽下要將太陽導入到望遠鏡視野裡,對於初學者來說變成一種苦差事,有經驗的觀測者會用陰影法等方式輔助。

 

二、追蹤太陽
  前面有提到太陽並非固定不動,是會東昇西落的,如果是一般相機腳架或手動經緯儀,每隔十幾秒到幾十秒 (依照倍率不同速率也不同,倍率越高越快) 就會飄出目鏡視野外,萬一不幸飄出去,剛才的找太陽戲碼就要重演一遍。

  以上兩大問題即便是具備自動尋星功能的赤道儀或電動經緯儀也無法完全發揮,因為白天沒有北極星可以校正根本無法對極軸,用指南針輔助難免會有點誤差,也無法兩星校準,所以goto太陽與追蹤太陽通常會有誤差。

若未使用追蹤器材,太陽就會慢慢飄出目鏡視野外。

(照片來源:2012年日環食 望遠鏡叔叔 趙偉光拍攝)

  最方便的設備例如這款SolarQuest 70最新專利自動尋日望遠鏡,望遠鏡內建安全的ND太陽濾鏡,架台是電動經緯儀具有自動找太陽的功能,這種自動尋日望遠鏡就是一大福音,除了自動找到太陽放入視野中,它還能自動追蹤太陽,抵銷地球自轉,讓太陽影像能一直保持在視野中,真是太方便了,這是一般相機腳架無法辦到的功能。

太陽觀察常見的重點特徵

太陽黑子

  太陽黑子是太陽表面溫度較低的區域,使他看起來比周圍區域黑暗的斑點,黑子是一種暫時出現的現象,並非永久存在,每次出現大小與位置都不固定,經常成群出現,黑組數量與太陽活動活躍與否有關,黑子的活動週期約為11年,一個發展完全的黑子由較黑的本影核心和周圍較亮的半影部分組成,是太陽表面相當重要的觀察與攝影標的。

 

太陽黑子,左上角看似黑色缺口的是金星(2012年金星凌日時拍攝)

米粒組織

  是太陽表面顆粒狀的外觀,因為看似許多米粒遍布在太陽表面因而得名,需使用高倍率才能觀察或拍攝的到。

 

日食

  日食許多人稱為日蝕,是一種月亮剛好部分或完全遮住太陽的稀有特殊天象,分為日偏食、日全食、日環食等三種,是太陽觀測最重要的標的,即使是較常發生的日偏食,有時也是好幾年才會在同一個地點再次觀察到,更不用說極為罕見的日環食與日全食,通常只能出國才看的到,所以只要是發生日食的時間,必定是追星族重點觀測與拍攝的天象,有關最近發生的日食攻略請參考下面這篇文章...

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