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赤道仪漫谈

Ⅰ、绪论
  赤道仪结合了机械、电子、光学的组件,实在是相当广泛的话题,但是就不是很专业的角度来看,仍值得从宽广的视野来观察,就在这里随意漫谈一下吧!对于许多同好来说,赤道仪的追踪精确度非常重要,其实令人感到有趣的课题是,到底有那些观测工作需要那样高的精确度?缺乏经验的我不敢在此深究,就像我也弄不清楚周边成像清楚的望远镜到底对那些观测工作是必要的,我努力将中央的东西看清都来不及了,那还有馀力看周边?大概是描绘视野里小小的火星时,连背景的视野也都要画清楚吧!其实周边看不清楚的话,就将它移到中央不就是了。

  赤道仪的「作用」,是相对于经纬仪来说的,虽然大家都应已瞭解,但是还是有一点值得大家共识的,那就是它是一种较经纬仪「更方便追踪」的的架台,只要转一个轴就可以了。但是这样方便的追踪,却要付出相当的代价,同时要求得越多,代价也会变大。就陪着日据时代以来台湾许多老一辈同好度过大半生的德式赤道仪来说,它那不能用来看星星的重锤,就够让人麻烦了;虽说如此,叉式赤道仪没有这样的问题,却仍不能受到台湾大部份同好的青睐,实在要说个清楚一些。

  虽然叉式赤道仪在天球南、北极方面的死角是值得一提的,但是至少不影响赤道仪运转,看看德式赤道仪转一下就卡到镜架,这岂不更致命。所以用「死角」一说来避免使用叉式赤道,好像不是绝佳的立论。说起来有些好笑,其实我的猜测这样的现象主要是「对极轴」所带来的。在哈雷彗星回归之前,同好的数量是极少的,也不太有天文摄影的进行,在这些同好的眼中,用「刻度盘法」所对的极轴已经相当准确。

  自从高桥的P式赤道仪等的推出,极望逐年成为了德式赤道仪的配备,连叉式赤道仪也不能免去这样的选购配件。台湾早期的P-2、TS-90、MARK-X等赤道仪进入台湾后几年,哈雷彗星回归,摄影的同好在那几年也有很大的发挥(发挥之后,至今....),那还会有人懂得「刻度盘法」之类的极轴修正法,就算有意要做,赤道仪上也找不到需要的刻度也不一定,反正它也不是非常准。

  说到对极轴,叉式赤道仪就吃亏了些,要知道「对准极轴」是摄影者必需的,德式赤道仪容易对极轴的原因除了它容易内装极望之外,它可以容许较长的极轴部也是原因之一,相对而言,市售的叉式赤道仪除了极望需装在外面,相对增加可能的误差外,它的极轴部很短也是机械构造上的困难所在。当然会考究到这一点的人并不多,反倒是叉式赤道仪不太容许上面镜筒上放一些配件,算是一项败笔,这一点要多向德式赤道仪学习。当然如果叉式赤道仪经常出现在天文杂志摄影作品的背景资料栏的,它就会被一小部份人认定是完美无缺的。

会用这样的说法,是因为有几位同好使用了相当高级的赤道仪,发现了一些理应发生的现象,却以为它的赤道仪怎么会这样?「它应
该是完美无缺的!怎么会变成这样??」这种因一知半解所得出的信仰,最后的错愕是令人难过。说起来我自己也是一知半解,而且很明白自己是一知半解(前者做到的很普遍,后者做到的较少些)。

这样子说了一堆,算是交代了这两种赤道仪的一些适合本地同好且不专业的补充资料了。下面谈一下德式赤道仪的种种,至于叉式赤
道仪,以后会再提一些它们的传说与现实。
 
 
Ⅱ德式赤道仪
1.极轴望远镜
极轴望远镜已是日制中小型赤道仪的标准配件,以前它还是选购配件呢。极轴望远镜配合不同的极轴瞄准的方式,内容各有不同,有的是画了一个小圈,只要将北斗及仙后的相对位置放对,再将北极星放进小圈,就算对准了;另一种是将赤道遗仪架台调好水平及在及轴后方刻度盘上将日、时配合好之后,将北极星放进视野中的小圈即可。要确定极望和极轴重合视很重要的,将极轴对向远方,将极轴绕一圈,眼睛注视着极轴望远镜的视野中心是否有随之绕动,若无绕动则与极轴同轴,若有绕动则表示极望和极轴并非同轴。如果有两者不同轴之现象,则在确认极望在极轴部之安装与紧密度皆适当的情形下,进行极望当中「瞄准板」之调整,透过周围的三颗螺丝调回应在的位置。

以上对极望的说明分别依日本国制的五藤MARK-X赤道仪及VIXEN全系列赤道仪来说明的,他牌的也是大同小异,惟有热心网友曾针对高桥制品的极望写了极为详尽的说明,也可参考。在此要提出一点经验谈,若真的标示板有偏离极轴之现象,对忙于工作和赚钱的同好们来说还是重买一支极望吧,因为那三颗螺丝一松开其中二个,状况要回复到更好其实很难。好了,自身的糗事就留待茶馀再提,对我这个「差不多」先生来说,与其对好极轴,不如探索对于极望若是发生定量误差的情况之下会形成多少的导星误差为宜,结果是最大值不超过这个定量的二倍,而且出现在第十二个小时「左右」。这个研究的一小部份可以详见天文通讯239期中我和表弟所写的文章,它除了解决一些观星的问题外,也提出了一个数学上的巧合(这是中研院方面的看法),这个花了我十五分钟做出来的研究,是我对观星界的小小贡献,国内我知道的只有新竹的张幼龙先生对此方面的各项研究有广博的涉猎。

  为了看清瞄准板上的图像,极望的照明多由内含或选购的LED灯来负责,就算一切都做得很好,对摄影的同好却还要注意「岁差」,将北极星放进今年的位置,对只是用小望远镜(二十公分以下)进行普通、不专业的星等、定位等观测来说,岁差的修正显得多馀。
近年来有些同好对「漂移法」之类的修正法也有操作经验,我虽然不懂,但这表示极望在部份同好的心目中的地位有重新的认定。其实极望是一种对极轴很方便的工具,如果期望不要过高,它就会很好用。

  对于「时角型」的极望来说,装卸极望时要确定它的相位,否则等到时、日对准了,极望确指示错误的地方,就会造成二度以下的极轴偏差,导致在一百倍以上长期观察的困难(出去领钱回来后就逸出视野了)。
 
 
2.赤道仪的运转.
目前的赤道仪很少不是用电力来做为自动追踪的动力来源,我以前有看日本卖过上发条的产品。我较为钟情于手动的方式,因为那可以让我用转动把手的转数来确定移动的角度有约略有多大,那在找一些暗星格外好用。听说政治大学天文社的反射赤道仪也做了改装手动把手的工作,以社团的发展来说,真是慧眼独具。虽然我不懂这些马达、电子的,但是仍然有些心得可以提出。有些用赤道仪的同好会忽然发现它不能调整转速了,就要先看一下是否转轴(含极轴、赤纬轴)没锁上;另外其中齿轮组之间的游隙也会有很大的影响,主要是在「延迟动作」等现象。有人曾以减少齿轮间的距离来减少游隙的影响,虽然这样的做法不会影响它的平均速度,但是磨损和瞬间最高、低速乖离可能会改变,是值得高中生做研究的题目。当然这些日本小工厂的产品是否真的值得我们如此考究,那就不得而知了。赤道仪的转轴锁位置不尽相同,有些是不动的,有些是会动的,要找一台顺手的赤道仪,这方面的考量是极重要的。倍率若达七十倍以上,找个人帮您锁定赤道仪是个好主意,因为等您找到目标再去锁,可能又逸出视野了。有些赤道仪的马达与VOLVO 960同级,会有和暴冲类似的「续冲」现象,据熟悉电机的同好的做法,是重做一个更精致的控制盒,不但有数字显示,也在高速煞停时,迅速的一步步的降下速度,像汽车的ABS一样。「续冲」的现象与控制盒、齿轮组关联较大,与步进马达的关联较少。不深究了,反正不专业的人知道有这件事就好,只是「会续冲」的赤道仪不见得是中、低层次的,高级品也有些会有,是否全部都有就不得而知,各位只要好好的了解一下自己的赤道仪在何种高速转动下会续冲,适当的避免那样的状况。
 
 
3.赤道仪的架台.
  赤道仪的架台约可分出主要的三类,木脚架台、铝脚架台、铁柱脚架台。木脚的稳固性真的很好,尤其是看见同好的高桥制赤道仪木脚如此稳固,真是受教了,只是木脚大多不能伸缩。铝脚会较木脚轻很多,稳固性在一般的观星还算够好,又可以伸缩。铁柱脚的稳固性不会比良质的木脚好,但是对德式赤道仪来说,会减少远镜卡到的角度范围,以及加大观星者的活动范围,观察天顶时这个特点就可以发挥了。架台上有的会有水准器,尤其是「时角型」对极轴系统的赤道仪一定会有,但是高桥制的产品中有的将水准器放在赤纬轴上。较为切身的是调整极轴高度及方位的装置,锁定要轻松简单;它虽然已不属于架台范围,但是将它归类在架台,是符合我个人情感的做法。

买赤道仪要留意它的使用地区范围,有些赤道仪只适用北纬25度以北(或南纬25度以南),台湾部份地区要使用的话就要稍做改装,不能不留意,尤其是赤道仪原理了解有限的同好。
 
 
4.赤道仪的赤纬轴.
  观星者对赤道仪的期望,可以从赤纬轴两端看得出来,对惯常让赤道仪负载较多东西的同好来说,重锤的需要就会较多,但是两端的平衡固然重要,确保不要超过最大负载重量是必需的。不是每一家有名的工厂都会在型录上注明最大负载重量,其中MIZAR的AR、SP就是一例。如果不是做长时间摄影工作的话,其实这个问题也没有想象中的重要。有一件要提出供大家参考的,就是同样的东西放在赤道仪上,在日本大部份地区(石垣岛之外)因为极轴仰角相对台湾较大,所以极轴部的受力会有不同的状况,负载应更加小心,只是如追踪精度--赤道仪的赤经轴加上马达后,可以驱动赤经轴,让赤道仪能"自动"抵销地球的自转。理论上,这颗马达驱动赤经轴转动的速度等于地球的自转,但事实上是达不到的。赤经轴马达驱动赤经轴转动的速度与地球自转速度的误差量,称为追踪精度。追踪精度以秒弧为单位,例如说:某部赤道仪的追踪精度是±5秒以内,指的是这部赤道仪的赤经齿轮在一个转动周期内与地球自转速度相差在±5秒以内。

  追踪精度的数字是愈小愈准,而且愈准愈好。马达本身的转动准确性与赤道仪本身的齿轮齿数会影响到马达追踪的精度。马达当然是愈稳定愈好,而齿轮的齿数也是愈多愈好。

  只有赤经轴马达才需要要求追踪精度,这是因为赤经轴是绕着极轴转动,等于是地球的自转,赤纬轴的马达在大部份时间是不动的,在较小型的赤道仪上,甚至连赤纬轴马达都没有呢!

  承载重量--承载重量是指赤道仪在稳定追踪的状态下所能承载的最大重量。例如某部赤道仪的最大承载重量是16公斤,这是制造商保证赤道仪能稳定追踪的最大重量上限。单以金属性能来说,金属所能承受的重量当然不只这些重量,但超过重量限制,制造商就不能保证赤道仪的马达会乖乖听话了。

  赤道仪的承载重量会影响到所能承载的望远镜大小,如果自己拥有的望远镜虽然不大,但有升级的计划,或是想在一部赤道仪上架数支望远镜,那赤道仪所能承载的重量就不能太小,以免到时赤道仪承受不了。另外,在赤道仪上架望远镜时,尽量不要超过赤道仪的承载重量,不然如果赤道仪坏了,可是得不偿失。所以尽可能的选择承载重量较大的赤道仪,让望远镜部份的总重量比赤道仪的承载重量小上一些。果最大负载重量是以在赤道地区为准的话,再多载些也无妨。
 
 
5.赤道仪的指向装置.
  现代化的赤道仪配合一些感应及驱动装置,可以很快的自动将远镜的视野带到指定的方向,对一些远方的观测所来说,以便宜的设备在家中遥控搜索天体的情事在其它的国家已经实现,并在超新星的发现上立下战绩,纬度偏南的台湾,都要置身事外的话,也许会有一天日本人会在台湾建观测所,然后在神不知鬼不觉的在日本北海道遥控,将一张张南天的相片传回去。这样的微妙关系,中日之间在一些行业都已经发生。

  话题偏远了,要拉回主题才行,对于这类的自动指向器材,美国的部份叉式赤道仪是代表,由于这类的器材和我以前的研究有些相关,所以有一点点了解,只是没有试用过。这样精密的东西,如果要准确的话,以下的单元一定要注意:

  感应器的准确度:再准确的计算功能,也会因这方面的失误而功亏一匮。

驱动装置的精确度:理由同上。

  时间差是否列入计算(就无需对极轴或以虚拟极轴为依据驱动之赤道仪而言):这类的计算涉及圆周率数十次方的运算,因为我很熟,所以对这类的计算我很怕,如果在定二颗星之间的时间差未计入的话,又拖了许多时间的话,那就会不准了。当然如果美国人将时间计入的话,那真的是好厉害的啊!

  极轴的准确度:即使是计算出来的极轴,也要准确才行,否则后面的计算都会出问题。以上的问题都会同时发生,只是小或大,与其害怕它们的发生,不如去算一下这样的误差下容许做什么事。有些德式赤道仪是有些厂商支持他它们的指向系统,广告上说可以不用对极轴,我对自动对极轴有研究,但对广告上说的这类计算,我是不了解。
 

 

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