“拒絕光污染”——淺談天文濾鏡

光污染問(wèn)題最早于20世紀(jì)30年代由國(guó)際天文界提出，他們認(rèn)為光污染是城市室外照明使天空發(fā)亮造成對(duì)天文觀測(cè)的負(fù)面影響。后來(lái)英、美等國(guó)稱(chēng)之為“干擾光”，在日本則稱(chēng)為“光害”。全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定公布對(duì)天文光污染的定義：影響光學(xué)望遠(yuǎn)鏡所能檢測(cè)到的最暗天體極限的因素之一。通常指天文臺(tái)上空的大氣輝光、黃道光和銀河系背景光、城市夜天光等使星空背景變亮的效應(yīng)。筆者把光害比喻為“火盆”，浩瀚的天空，籠罩在“火盆”之中，雖然展示的城市的繁榮發(fā)展，但卻常常讓天文愛(ài)好者望空興嘆。

在城市中拍攝深空天體，一般我們都希望能夠有足夠長(zhǎng)的時(shí)間曝光，但是背景光大大限制了曝光的時(shí)間。而使用了濾鏡后，有選擇地濾除光害，可以有效地抑制背景光，延長(zhǎng)曝光時(shí)間，對(duì)于天體特定波長(zhǎng)的發(fā)射線仍然是高透的，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間曝光，提高星云對(duì)比度，再現(xiàn)星云的細(xì)節(jié)。這篇文章只討論常用光害抑制濾鏡。

1 濾鏡“拒絕”哪些光，透過(guò)哪些光？

Q1 濾鏡“拒絕”了哪些光？

A濾鏡主要是濾除了城市人造光污染、天光（skylight）和輝光（glowlight）。關(guān)于人造光，主要是由Na燈和Hg燈組成，屬于線狀譜，其發(fā)射線主要是：

城市有害光Na和Hg燈對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)

| Hg 435.8nm | Hg 446.1nm | Hg 577.0nm | Hg 578.1nm |

| Na 589.0nm | Na 589.6nm | Na 615.4nm | Na 616.1nm |

Q2 濾鏡透過(guò)哪些光？

A濾鏡主要是使發(fā)射星云、行星狀星云以及超新星遺跡等線狀譜的光透過(guò),其線狀譜對(duì)應(yīng)發(fā)射點(diǎn)波長(zhǎng)：

線狀譜發(fā)射線

| Hβ 486nm | Olll 496nm | Olll 501nm | Hα 656nm |

| N-ll 654nm | N-ll 658nm | S-ll 672nm |

加77mm UHC濾鏡 圖：張俊潔 攝

使用濾鏡后天空背景被抑制很好，幾乎是黑色，且沒(méi)有橙色溢出，而對(duì)城市光源有很好的抑制作用，從側(cè)面證明了濾鏡對(duì)城市光污染有很好的截止作用。值得一提的是，加了濾鏡之后，明顯曝光不足，這是因?yàn)闉V鏡屬于干涉濾鏡，對(duì)于連續(xù)光譜是有減光作用，減少了細(xì)節(jié)。

（備注：很多同好提到的改機(jī)，是因?yàn)樵瓉?lái)的低通Ha 656nm波段透過(guò)只有25%左右，天文改機(jī)主要是使紅色發(fā)射線、Ha、NII以及SII高透，因?yàn)樾窃浦懈缓罅康臍湓兀t色），可以提高拍攝效率以及得到更多星云的細(xì)節(jié)。）

2 學(xué)會(huì)看曲線選擇濾鏡：

現(xiàn)在光害濾鏡的名字因地區(qū)差異以及習(xí)慣不一樣，叫法也不一樣：UHC、CLS、CLS-CCD、P2、V4、deep-sky Filter等都是屬于光害濾鏡......此次主要以國(guó)內(nèi)昆明宇隆光電生產(chǎn)的OptoLong光害濾鏡來(lái)做簡(jiǎn)單的分析介紹。

這里讓我們?cè)倩仡櫼幌鹿夂c(diǎn)和星云線狀譜發(fā)射線，了解牢記光害點(diǎn)和星云的發(fā)射線，這樣才能更有針對(duì)地選擇濾鏡。

圖1 Optolong濾鏡——CLS

圖2 Optolong濾鏡——UHC

圖3 Optolong濾鏡——CLS-CCD

由三條曲線可以看得出：

濾鏡在OIII（496nm、501nm）、Hβ（486nm）和Ha（656nm）以及SII（672nm）頻段的透過(guò)率極高。而對(duì)光害發(fā)射線幾乎都是阻斷的，有很好的抑制作用。

對(duì)比CLS（圖1）和UHC（圖2）

由曲線可以看得出：濾鏡在OIII、Hβ和Ha以及SII頻段的透過(guò)率極高。而對(duì)光害發(fā)射線幾乎都是阻斷的，對(duì)天空背景有良好的抑制作用。

UHC透過(guò)的帶寬會(huì)更窄一些，減少了大部分的藍(lán)光和綠光的進(jìn)入，同時(shí)也減少了有害光的干擾，對(duì)星云對(duì)比度高，相對(duì)適合在城市中使用。而CLS帶寬相對(duì)寬，適合在郊區(qū)或者山上光污染小的地方使用。

對(duì)比UHC（圖2）和CLS-CCD（圖3）

由曲線可以看得出，兩款曲線透過(guò)頻帶比較接近，在發(fā)射線Hβ、OIII、Ha透過(guò)率極高，同樣可以在光污染重的地方，得到強(qiáng)烈的對(duì)比效果。最大的區(qū)別只是CLSCCD是紅外截止到了1100nm，可以有效地抑制雜散光的干擾，適用于彩色CCD（注解一）、攝像頭以及單反攝影。

Q3 為什么一直強(qiáng)調(diào)Ha 656nm波段呢？

A在發(fā)射星云中，大部分星云富含了大量的氫元素，即Ha（656nm）波段，其能量是最強(qiáng)的，所以濾鏡保證Ha波段高透極其重要，這樣就保證了大部分發(fā)射星云有良好的表現(xiàn)。

玫瑰星云（NGC2237）使用Optolong UHC 拍攝地點(diǎn)：昆明 （圖：陳揮瀚攝）

北美洲星云和鵜鶘星云（NGC7000 and IC5070）使用Optolong CLS-CCD濾鏡，地點(diǎn)：廣東（圖：韋國(guó)攝）

小結(jié)：

對(duì)于以上幾款濾鏡，都適合發(fā)射星云、行星狀星云等線狀譜天體的觀測(cè)和拍攝，可以有效地抑制城市Na燈和Hg燈的干擾。有效抑制了背景光，能夠使目標(biāo)天體有更長(zhǎng)時(shí)間的曝光，得到更多細(xì)節(jié)和對(duì)比。但濾鏡不適用使用單色CCD攝影。

通過(guò)看曲線選擇濾鏡比通過(guò)名字選擇更靠譜。

1 對(duì)于C L S適用于單反和單反（mod UV/IR Blocker）(注解二)在光污染輕的郊區(qū)或者山上使用；若搭配單反（mod MC），因紅外溢出，照片偏紅或者粉色。

2 對(duì)于U H C適用于單反和單反（mod UV/IR Blocker）在光污染重的城市使用；若搭配單反（mod MC），因紅外溢出，照片偏紅或者粉色。

3 對(duì)于CLS-CCD則適用范圍更廣，適合單反和單反mod，也適用于彩色CCD攝影。

注解一：CCD攝影感光范圍是紫外到近紅外，所以用于CCD攝影的濾鏡，一般要求截止紅外和紫外，以減少雜光的干擾。

注解二：用于天文上的單反，目前主要有四種：

單反未改機(jī)的，即原始低通本身也帶紅外截止濾鏡，只是Ha 656nm透過(guò)25%左右和SII 672nm 8%左右，拍攝星云，紅色部分會(huì)明顯感覺(jué)欠曝。藍(lán)色曲線；

改機(jī)（Mod UV/IR Blocker）也屬于紅外截止濾鏡，只是Ha 和SII發(fā)射線透過(guò)率增加到95%以上，國(guó)外叫BCF /ACF Filter，紅色曲線；

改機(jī)（Mod MC）濾鏡，也叫Luminance Filter，紅外未截止，綠色曲線；

直接把低通去掉，即裸奔，對(duì)焦影響很大，對(duì)于測(cè)光也有一定影響，紅外溢出更明顯。

（責(zé)任編輯 蘇晨）

“拒絕光污染”
——淺談天文濾鏡

□ 楊 偉