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月球观测初阶

对广大天文爱好者和天文普及教育工作者来说,掌握月球的光学观测,实为一技之本。 由于月球的视面大,表面清晰可辨,可观测的项目多,而且通过认真的观测,比较容易获得观测成果,因此,月球观测是进行天文普及教育的最生动最真实的活动。 380 年前,枷里略发明了望远镜后首先把望远镜指向了月球,就获得了惊人的发现。过去,许多月面观测都是由素质极高的天文爱好者来承担的,其中不少人以此方面的成就跃居月面学家。

观测项目

观测仪器的选择

观测地和天气的选择

观测方法

观测项目
因为月球观测的条件特别有利,所以观测项目十分丰富。现简述于下:

月面整体结构的观测 月球正面结构千姿百态,有十九个月海可见。每个月海都各具特色。绵延着十五个著名的山脉,它们巨峰突起,怪崖峥嵘。环形山更是比比皆是。

月相变化的观测 从月牙到皓月,一直倍受天文爱好者们的青睐。对月面明暗交界线区域的观测是挠有情趣的。在一年中,月面上每个区域要被明暗界线扫过25次,也就是要产生25次不同角度的阳光照射。

月面局部区域的特殊观测 比如对雨海环境的观测,对科希峭壁的观测,对哥白尼环形山、第谷环形山、阿里斯塔克环形山,以及它们的辐射纹的观测等等,奇情异景,跃然入镜。

月球天平动的观测 由于月球天平动的影响,月球在南北方向上(即上下方向)有±6。.7的变化,就象是在抬头和点头。在东西方向上(即左右方向)有±7。.6的变化,又象是在跳摇摆舞。因此,我们从地球上看到整个月面的59%。长期的目视观测你会亲有所感,长期的照相观测,你可以获得月面这种奇妙的留影。

月球视直径变化的观测 由于月球轨道是椭圆的。它和地球的距离总在变化之中,从地球上看到月球视直径也是在29'22-一33'26-之间变化的。凭肉眼绝对感觉不出,但是,从月球过近地点和远地点的照片对比中,可以明显地反映出来。如果你的天文望远镜物镜焦距是1000毫米,那么,月球像的直径是在8.4-9.6毫米之间变化。

月球“灰光”的观测 所谓灰光,就是在弯弯的月牙时,太阳没有照到的月面部分也依稀可见,这是由于地球反射的太阳光照到月面上的缘故。

月食和月掩星的观测 如果你掌握了月球的一般光学观测,那么,遇到这两种天象时,你就完全可以得心应手的观测了。

 

观测仪器的选择
这里所说的光学观测,指的是通过天文望远镜的观测。那么,用什么类型的天文望远镜观测月球最理想呢?

首先谈谈对光学系统的要求;因为月球属于有延伸面的天体,主要是观测月面的细节。所以天文望远镜的分辨本领要强才行。

分辨和望远镜的有效口径有如下的关系:6=140/D、D为有效口径,以毫米表示。若要分辨月面1角秒的细节,则望远镜的有效口径起码得140毫米才行。当然,这也绝不只是一味追求望远镜的口径大,聚光多。而前题是要求望远镜光学系统消除色差、球差和彗差。一般来说,较优良的折射望远镜物镜都是由两块透镜组成,目的就是为了消除这三种差。

同时,折射望远镜的相对口径通常在1/15~1/20。它们的焦距长,底片比例尺(也就是底片上天体的线大小)较大。而反射望远镜的相对口径往往在1/3.5~1/5,比折射望远镜大。反射望远镜产生的仪器散射光也比折射望远镜大。因此,一般说来,折射望远镜比反射望远镜更适合月球观测。施米特一卡塞格林式和马克苏托夫一卡塞格林式望远镜也适宜观测月球。诚然,质量好,并且视场较小的反射望远镜也可以观测月球。折射望远镜物镜口径不要小于5厘米,反射望远镜物镜口径不要小于10厘米。

其次,对机械系统的要求,最好是有跟踪的赤道装置。只有这样,才能进行上述各项系统观测。-、第三,对目镜系统的要求是应备有多种目镜。目视观测要定位绘图,有十字丝装置的目镜较理想。如果有动丝测微器就更好了。

 

观测地和天气的选择
为了尽量获得高清晰度的月面细节,最大限度地发挥天文望远镜的本领,观测地点和天气状况的选择是很关键的。

1、观测地点:望远镜不要直接架在水泥地面上。尤其是夏季,水泥地面的气流变化大。冬季也不要架在有雪水的地面上。观测地要尽量减小外界的震动和烟尘的污染。最理想的是望远镜处在居高临下,周围或观测方向上是草地、或水域、或泥土地的开阔区域。

2、天气:一般说来,雨雪过后的晴天,大气的透明度极佳,然而,宁静度往往极差,这时拍下的月球照片,远不如目视清楚。这就要观测者根据本地小气候的规律,掌握观测时机。

观测方法
从前面所述观测项目可以看出,我们主要观测的是月面形态。为此,只介绍目视观测和照相观测。

目视观测目的就是认识月面环境,了解特殊结构,'进而绘制月面图。什么样的月相最适宜目视观测呢?人们往往迷恋于满月的多姿,陶醉于它柔和的光辉。其实,这时通过天文望远镜观测,它光强刺眼,细节完全不清,月视观测最好的日于是弦月前后。这时月光抚媚,立体感很强,月面就像石膏艺术品一样,呈现在观测者面前。

目视观测用多大的放大倍率月镜呢?选择目镜主要考虑两点:其一,选择适当的放大倍率,而不是越大越好。我们知道,眼睛对目镜视场内细节的分辨本领约为2角分。如果你要观测月面1角秒的细节,必须把它放大到2角分以上才行。也就是要选用放大120倍以上的目镜。从衍射理论看,只要能看清天体望远镜就算发挥了最大本领。要想再追求高倍率也无济于事。而且,由于大气抖动,要想看清0.2角秒以下的细节,那是根本不可能的。观测月球最好的放大率为有效口径的1.5-3倍的数值。显然,望远镜的有效口径越小,选用的放大率也相应的要低。其二,放大率越高,视场越小,视场越暗。一位月面学家说得好:-对月球的观测,清晰比大小更有价值。-因此,每次观测前,根据观测目的,选用几种目镜试一试,然后从中再定。

如果要绘图,首先应定比例尺,画出预定的月轮,绘出月面中央子午线和东西线。有条件的还要算出(或查出)、月球的球面位置:月球自转轴的方位角P,通过视面中央于午线的经度L0,视面中心的纬度B0。绘制时,要从靠近月轮中心区的特征开始。对一些重要细节结构,应用测微器测出位置和大小。

目前天文学家已编制出几种月面详图。天文爱好者们通过自己的观测对月面的认识会更深刻,更有意义。

照相观测只要有一般摄影常识,通过天文望远镜进行照相观测是不成问题的;照相观测可分为两类:全月面照相和局部放大照相。

关键是要弄清月亮在底片上成象的尺寸。这与所用望远镜的焦距有关。即有关系式:d=3F·tg(Θ/2),d为底片比例尺,F为物镜焦距;以毫米表示,为月亮在天球上的角直径,大约为30角分。若你的望远镜物镜焦距为1000毫米,则在焦平面处的月亮直径约9毫米。南京天文仪器厂生产的120折反射望远镜的物镜焦距为1500毫米,则月亮在底片上的直径约13毫米。

不同月相的露光时间是不一样的。一般说来,在天气较好,月亮的地平高度在20度以上的情况下,如果用21Din黑白胶片拍摄的话,露光时间可参考下表:




往往有人以为满月的面积是弦月的两倍,亮度自然也是两倍。实际上决不是这样简单的比例关系。测量表明,满月亮度是弦月亮度的12倍左右。若以满月的亮度为100计算,将月亮在几种位相角时的亮度列于下表:



这里只讲了一殷的情况,关键还是通过自己的实践,多练习,多总结,逐步摸索经验,提高水平,不断集聚成果。
 

 

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