业余天文爱好者入门指南——赤道仪
2022-3-11 20:50|
发布者: imufu|
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摘要: 我们都知道，地球是在自转的。因为地球的自转，我们看到日月星辰会不断的东升西落，日月星辰的这种运动也称周日视运动。星轨 图片来源于网络星轨图片能最直观的给我们展示地球的自转，我们可以看到所有星轨都在围绕 ...
我们都知道，地球是在自转的。因为地球的自转，我们看到日月星辰会不断的东升西落，日月星辰的这种运动也称周日视运动。星轨 图片来源于网络星轨图片能最直观的给我们展示地球的自转，我们可以看到所有星轨都在围绕一个看不见的点旋转，这个点就是北天极（最靠近北天极的短亮线就是北极星）周日视运动给天文观测带来了很多麻烦，这个很好理解：当天文爱好者将望远镜对准某个天体时，这个天体会因为周日视运动而不断的移动，最终移出视野，我们需要不断的调整望远镜的指向，才能保证对这个天体的连续观测。那我们能不能设计出一种仪器来克服地球自转对观星的影响呢？于是赤道仪应运而生！赤道仪的原理赤道仪 (Equatorial mount) ，是为了改进地平式装置的缺点而设计出来的，它的主要目的就是克服地球自转对观星的影响。信达EQ3D赤道仪结构示意图赤道仪有两个相互垂直的旋转轴，分别叫做赤经轴与赤纬轴，赤道仪使用时首先要将赤经轴与地球的自转轴调整至平行。因为地球每24小时旋转一周，那么我们只需要保证赤道仪的赤经轴以24小时每周的速度与地球反方向转动，就可以抵消地球自转，使负载的望远镜能长时间对准某一天体进行观测！赤道仪跟踪原理示意图赤道仪的赤经赤纬轴，一般以高减速比的蜗轮蜗杆减速器作为核心部件。当赤道仪的赤经轴（极轴）与地球的自转轴平行（这个过程就叫做对极轴）以后，通过旋转赤经轴蜗杆，就可以驱动赤经轴的蜗轮转动，从而带动所负载的望远镜同步运动。当蜗轮的旋转速度与地球的自转速度一致时，也即86164秒/周时，望远镜就可以与所观测天体保持一致的运动，从而进行稳定的跟踪。所以不管何种类型的赤道仪，对准极轴都是必须且重要的第一步！工作中的赤道仪 拍摄者：海洋配备了野草GOTO V4自动寻星套件的EXOS-2赤道仪正在进行深空摄影用手拧微调旋钮来实现跟踪显然是不可靠的，人手无法保证蜗杆旋转的匀速性和准确性，同时手的微弱抖动也会影响望远镜的成像。所以这时候就出现了电控系统，使用电机代替人手，驱动蜗杆以精准的速率旋转，来实现稳定的跟踪。而随着自动化技术的进步，人们发明了自动寻星赤道仪，微控制器可以根据天体的赤经赤纬坐标，来控制电机运转，使望远镜自动指向用户指定的天体并进行跟踪。赤道仪的使用架设三脚架将三脚架撑开，放置在观测地点，尽量选择平整结实的水平地面，将三脚架上带有N标记的一端指向正北方向，并调整三脚架水平。架设赤道仪本体将赤道仪本体安装在三脚架上，极轴镜窥孔指向正北方向，锁紧安装螺丝。安装重锤及望远镜注意，一定要先安装重锤，再安装望远镜，以防望远镜滑落造成伤害，安装重锤时也需要谨慎，锁紧重锤固定螺丝和重锤杆防脱螺丝，避免砸到脚！调平衡松开赤经离合，将望远镜与重锤置于水平状态，用手上下拨动重锤，通过调整重锤在重锤杆上的位置，使得赤经轴两端力矩平衡，赤经轴不向任意端旋转。然后锁紧赤经轴离合，松开赤纬轴离合，通过调整望远镜鸠尾板的位置，使得赤纬轴两端力矩平衡，赤纬轴不向任意端旋转。对极轴前面我们已经了解了对极轴的重要性及原理。对极轴的方法有很多种，包括电子极轴镜，漂移法，和光学极轴镜，一般以光学极轴镜最为常见。当我们完成上述步骤后，极轴已经基本指向正北，然后通过调节下图中仰角调节螺丝，（仰角调节螺丝为一对，一个调紧的同时另一个必须同步调松，否则会使螺丝弯曲，永久损坏）将指针调节到本地纬度左右，以武汉为例，武汉的纬度为30.5度，则将指针调节至30.5刻度（刻度盘精度较差，一般推荐采用手机的数字水平仪来得到较为精准的仰角）。至此就完成了粗对极轴，粗对极轴具有较大的误差，但是一般来说已经可以满足目视或拍摄行星及月面使用。极轴仰角微调螺丝极轴方向微调螺丝为了得到更好的极轴精度，我们使用极轴镜精对极轴。首先打开极轴镜镜头盖(极轴镜在使用前要做校准)，这时北极星应该出现在极轴镜视野当中。我们打开astrotools等对极轴软件，根据软件提示的位置，旋转赤道仪赤经轴，使表盘角度与软件一致，通过调整极轴微调螺丝，将北极星调节到对应的位置即可。左图：软件指示的北极星位置（红叉处） 右图：极轴镜视野的实拍图（白点为北极星）精对极轴以后，赤道仪跟踪和自动寻星的精准度都会有非常大的提升，基本可以满足深空摄影长时间曝光的需要。完成了以上步骤后，赤道仪就可以开始正常跟踪，并进一步的开始寻星和观测拍摄了！
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