太陽黑子觀測實錄 @ 早安，苦命工程師的胡言亂語

太陽觀測:

在適當的裝備下, 使用天文望遠鏡的天文觀測中, 最簡單的應該就是觀測太陽吧. 因為太陽的目標非常顯著, 所以不需要非常高等級的天文望遠鏡. 且所有的觀測都是在白天進行, 所以非常的方便進行觀測. 因為光強度也很夠, 所以也很容易的進行天文攝影拍照. (甚至, 用 iPhone 來拍照就OK囉!)

所以最喜歡做太陽的觀測了, 只要放上太陽濾鏡, 再十分鐘不到就可以架起小望遠鏡, 對準太陽. 然後就可以盡情的觀測太陽黑子或是日蝕等各種跟太陽有關的天文奇景囉.

但是, 在這之前, 這裏還是要先警告一下大家太陽觀測的危險性.

強烈注意跟警告:

在沒有任何適當的裝備保護下, 千萬不要用你的望遠鏡直接對準太陽. 也千萬不要直接用你的眼睛透過望遠鏡的目鏡觀測太陽. 否則非常可能, 望遠鏡因為高熱而燒毀, 燃燒. 人眼遭受陽光嚴重的傷害, 甚至造成永久失明的危險. 或身體遭受高熱陽光的嚴重灼傷.

太陽濾鏡:

今天太陽觀測的重點主角, 就是底下照片所顯示的這種特殊的Badder太陽濾鏡啦(網路上有廠商稱它為巴德太陽濾鏡). 科技日新月異, 以往使用望遠鏡觀測太陽總是非常麻煩跟危險, 但現在使用這種太陽濾鏡則變得非常的簡單. 只要把它套到望遠鏡筒前面, 它會適當的把陽光的強度減少到非常安全的程度, 經過減光後, 這樣就可以很方便的在後面用整個望遠鏡觀測太陽啦!

拆開包裝, 如下面這張照片所示, 整個太陽濾鏡亮金金的, 看起來像是ㄧ層閃閃發亮的鋁箔紙(真的一模一樣, 完全分不出來耶!). 這真的是個蠻奇怪跟很神奇的東西.

話說當筆者剛收到整個太陽濾鏡的時候, 還滿臉姑疑, 想說金屬鋁箔紙怎麼可能可以透光呢? 這一定裡面有另外一層真正的"太陽濾鏡"膜吧? 鋁箔紙應該是用來保護用的吧?? 還心中一陣竊喜, 不錯嘛, 保護得還不錯, 還知道要用鋁箔紙來包裝. 於是就拿起了美工刀, 正準備要把這層鋁箔紙給拆開的時候. 心裡覺得越想越不對勁, 慢著, 搞不好這層亮晶晶看起來像鋁箔紙的東東真的是可以透光的"太陽濾鏡"喲! 趕快先試試看再說, 不行之後再來拆還不遲.

最後, 當筆者從望遠鏡的目鏡中看到太陽的身影時, 差點沒從椅子上摔到地上. 呼! 好險, 差點沒報銷又是一筆窮苦人家好幾個月的泡麵費... :P

底下是所購買的廠商所提供的資料, 給大家參考.

這個太陽濾鏡是由德國的 Badder 所製造, 透過金屬全鍍膜, 打造出一系列最安全可以100%過濾太陽光中的紅外線跟紫外線, 並可以把太陽光的強度減少到萬分之一 (1/10000) 以下. Badder 這種全鍍膜技術, 是目前世界公認最安全品質最好的太陽觀測材料.

由這資料來看, 看來似乎這是一種金屬鍍膜. 根據筆者粗淺的物理知識, 猜測可能所鍍上的金屬膜厚有適當的調整控制, 讓電磁波(光)在金屬中衰減到某個程度的時候剛好穿透, 得到我們所需要的衰減效果啦.

太陽黑子觀測實錄:

今天的目標是利用這個太陽濾鏡配合一台口徑114mm, 小型牛頓式望遠鏡(Newtonian)來執行太陽黑子的觀測.

稍微介紹一下, 這個牛頓式望遠鏡廠牌是 Sky Watcher, 型號: Heritage-114. 這台其實是他們所謂 mini-Dob, 所以是一種小型版本的杜文森式天文望遠鏡 (Dobsonian). 特色就是輕薄短小, 售價親民. 但大家都知道的, 杜文森式天文望遠鏡對以目視為主的天文觀測提供最好的性價比, 但因為使用的是經緯儀式(Altitude Azimuth mount)的雲台, 所以縱使這台已內建先進的電腦追星系統, 隨時可以保持星星在視野內, 但依舊無法像赤道儀(Equatorial mount) 消除長曝光星星因為天球(地球)旋轉所造成的旋轉狀的星軌效應. (Field Rotation)

所以對於任何杜文森式天文望遠鏡(例如這台)最大的缺點就是, 假如想要做進階的長曝光天文攝影, 例如拍攝深太空星雲, 還是忘了他吧! (兩手一攤)

但是這台小望遠鏡對於像觀測太陽這種簡單工作, 十分綽綽有餘啦. 而且還非常的適合, 因為輕薄短小, 非常的方便. 單手一提, 隨時往庭院桌一架, 馬上就可以觀測囉!

Sky Watcher Heritage-114 的鏡筒跟對應的電腦化經緯儀雲台

開始架望遠鏡囉, 先利用水平儀上的氣泡, 調整一下望遠鏡雲台的水平吧.

這個望遠鏡的雲台, 雖然是屬於經緯儀式的, 但是電腦化的關係, 也是隨時以天球轉動的速度不斷的在追星的喲. 所以跟一般的赤道儀一樣, 需要極軸的對準程序來讓電腦可以準確的根據計算, 即時的移動望遠鏡的方位角跟高度角來追蹤星體.

這個雲台極軸對準的觀念很簡單, 1. 雲台一開機, 電腦就認定現在的方位角就是極軸的方位, 正北. 2. 天球極軸的高度角, 就以現在觀測者所在位置的緯度來計算. (有標準程序可以透過手動方式設定給電腦了, 設定一次後就不用再設定)

所以, 拿個指北針矯正一下正北吧. 因為開機後, 電腦就會認定現在的方位角就是極軸的方向.

高度角的校正, 以觀測所在地的緯度來設定, 之前已經設定過了, 所以只要確定目前高度角確實在Home點(指向數字零)後直接開機即可.

這樣這個輕巧的可以追星的經緯儀式的望遠鏡雲台, 現在已經準備完畢囉. 現在只要將望遠鏡鏡筒裝上, 雲台電源打開, 就可以開始工作囉.

牛頓式望遠鏡的前蓋, 這是裝設太陽濾鏡的地方. 前蓋中的小蓋子是用來裝設另外一種太陽濾鏡用的. 這次無用途.

打開前蓋, 典型牛頓式天文望遠鏡的構造一覽無遺.

準備裝上這個巴德式太陽濾鏡囉.

注意, 請小心檢查這個太陽濾鏡有無任何破損. 發現任何的小破損都得停止用這個望遠鏡對太陽的任何觀測活動. 否則望遠鏡有機會遭受高熱的燒毀, 甚至燃燒. 人員有機會造成嚴重的灼傷甚至造成眼睛永久失明的傷害.

就像安裝望遠鏡前蓋一樣, 將太陽濾鏡安裝至鏡筒前面

安裝完畢, 準備觀測囉.

望遠鏡合體, 將鏡筒鎖上這個經緯儀式的追蹤雲台.

目鏡孔, 準備裝上適當的目鏡! 先從低倍的目鏡開始吧!

先從焦距 25mm, 廣角的低倍目鏡開始吧. (註: 這個牛頓式的望遠鏡, 口徑114mm, 焦距 500mm, 是屬於比較短焦比的望遠鏡.)

這個望遠鏡的焦距 500mm, 所以在這個低倍目鏡下, 望遠鏡的放大倍數是 500mm / 25mm = 20倍, 以20倍的低倍數開始觀察太陽吧.

打開電源, 開始找太陽的位置囉! 這個電腦化的經緯式追星雲台, 操作其實蠻方便的啦!

上下兩鍵控制望遠鏡的高度角, 左右兩鍵控制望遠鏡的方位角. 1,2,3,4,5 共五個段位的速度選擇. 另外這個雲台是高度電腦化的, 可以升級成有GOTO系統, 配上 GOTO 控制器, 會更方便將望遠鏡隨意指向天空的任何星體執行觀測.

雲台一開機, 內部的電腦隨時根據目前望遠鏡現在的方位角跟高度角位置, 自動的計算此位置天球移動的狀況, 據此移動調整望遠鏡的位置, 自動執行追星的動作. 所以很方便的, 星體會總是在望遠鏡的視野內不會跑掉.

不過, 這個雲台內建的設定是以恆星時來同步天球(地球)的轉動(約23.93小時移動360度). 但今天我們要追蹤的是太陽, 太陽是以太陽時來移動的(24小時移動360度), 比天球的轉動略慢些. 所以一段時間後還是會跑出去望遠鏡的視野外. 不過有追總比沒追好啦!

厚厚! 精彩的來囉, 我們美麗的太陽影像跟裡面兩個可愛的小黑點, 太陽黑子.

望遠鏡連接相機拍攝主要要三種方法: 1. 直焦攝影法 (Prime focus), 2.目鏡投影法 (Eyepiece Projection), 3. Afocal 法. 對於太陽如此明亮的天體, 採用第1, 2種方法來連結 DSLR 數位單眼相機跟天文望遠鏡來拍攝, 真的太麻煩了啦! 簡單採用第三種方法 Afocal, 使用 iPhone 來拍攝, 甚至連連接器都可以省了, 把 iPhone 湊上望遠鏡目鏡孔, 對準後用內建相機軟體直接拍攝, 就萬事OK囉.

底下這張用 iPhone 5s 拍攝, 直接將 iPhone 5s 相機孔湊上目鏡, 這張原本是採用iPhone內建相機軟體拍攝. 對於太陽這麼明亮的物體, 內建軟體自動對焦可以運作的很好. 但是一開始可能是因為低倍目鏡的關係, 太陽影像過於明亮. 結果最後最重要的太陽黑子反而被過於明亮的星體蓋過去了.

最後改用 iPhone 上的 Camera+ 相機App, 這個App提供更多對 iPhone 內建相機的精確控制. 透過這個軟體, 關掉自動, 採用手動的方式將相機的光圈縮小, 降低太陽影像的亮度後就拍攝成功囉.

照片拍攝於 2015年2月16日星期一, 約下午 4:00pm

低倍的太陽影像的觀測跟拍攝成功了, 來開始調高望遠鏡的倍數吧! :)

來改用 10mm 焦距的高倍目鏡吧! 500mm / 10mm = 50倍的放大倍數.

50倍放大倍數的影像來了! 這裏要先抱歉一下, 因為是用 iPhone 5s 拍攝的, 拍攝的時候 iPhone 相機湊上去的方向都有點不一樣啦. 所以照片裡太陽黑子的方向每張照片也都有點不一樣. (囧)

因為放大50倍了, 所以太陽影像更暗了些. 這次沒動用到 Camera+, 直接用iPhone內建相機軟體就順利拍攝下來囉!

照片拍攝於 2015年2月16日星期一, 約下午 4:00pm

一個太陽黑子, 共分兩個部分所組成的. 一個是比較黑的"本影", 跟本影外圍比較亮的輪廓被稱之叫"半影"

上面的照片中, 黑子的"本影"是很清楚啦! 但黑子外圍的輪廓"半影", 似乎很模糊呢!

終極放大秘器, 來請出 Barlow Lens 囉!

Barlow Lens 是一種將焦距擴大的光學元件, 可以有效地將望遠鏡的焦距變長數倍(就是將光線聚焦的角度往外擴). 下面這張是個2倍的 Barlow Lens, 所以 500mm 焦距的望遠鏡, 透過這個Barlow透鏡後焦距就變成 1000mm 囉! 這時候再接上原來的目鏡, 無形中望遠鏡的放大倍數就增加兩倍囉!