淺論業(yè)余天體攝影

陳厚尊

許多人都曾有過(guò)這樣的經(jīng)歷：當(dāng)長(zhǎng)久地獨(dú)處于繁星之下的時(shí)候，會(huì)不由自主地產(chǎn)生許多奇妙的心理變化，比如，萌生出一些從未有過(guò)的想法、思考終極的哲學(xué)問(wèn)題，等等。德國(guó)哲學(xué)家康德曾有一句特別流行的名言，簡(jiǎn)明地道出了人與自然之間的這種奇妙聯(lián)系：這世上最使我震撼的，是頭頂?shù)男强?，還有心中的道德律。

盡管沒(méi)有人見(jiàn)過(guò)幾百萬(wàn)年前凝望星空的古猿，但是我們有理由相信，人類(lèi)的祖先很早就學(xué)會(huì)了仰望星空，思考究竟是什么在蒼穹之上熠熠生輝。毫無(wú)疑問(wèn)，我們的確從它們那兒繼承了與敬畏宇宙有關(guān)的“遺傳基因”。不妨回想一下，當(dāng)我們翻開(kāi)天文類(lèi)雜志，或者瀏覽與天文有關(guān)的新聞或帖子的時(shí)候，每每能看到大量制作精美、色彩絢麗的天體圖片。即便是在信息爆炸時(shí)代，那些神秘的天體影像對(duì)人們同樣具有吸引力。值得注意的是，這種現(xiàn)象對(duì)學(xué)前兒童尤其顯著。盡管后者看不懂圖片上的天體，卻依然能從中體會(huì)到某種美感。也許你也曾好奇過(guò)，那些震撼人心的天體圖片究竟是如何拍攝出來(lái)的？普通人是否也能拍出這種照片？本文的目的，就是嘗試向讀者簡(jiǎn)要地回答這些問(wèn)題。

顧名思義，天體攝影的拍攝對(duì)象是各種天體，也就是低層大氣以外的目標(biāo)。需要指出的是，流星作為一種常見(jiàn)的星野攝影題材，一般出現(xiàn)于60千米以上的高層大氣。與普通的風(fēng)光攝影和人物攝影不同，早期的天體攝影往往兼具一定的科研價(jià)值。事實(shí)上，19世紀(jì)40年代出現(xiàn)的天體照相術(shù)一經(jīng)問(wèn)世，就成為天文學(xué)研究的一個(gè)強(qiáng)有力工具。在此之前，人們只能依靠文字記錄描述天文現(xiàn)象。為了在研究中盡量避免個(gè)人主觀的影響，像第谷、赫歇爾這樣的目視大師，會(huì)在自己的觀察記錄里采用一套標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言，以盡可能平和、客觀的文字展開(kāi)描述。即便如此，觀察者的干擾

作用始終無(wú)法剔除。天體照相術(shù)則一勞永逸地解決了這一問(wèn)題。理論上講，天體照片是一種絕對(duì)客觀的存在，只要拍攝器材相同、拍攝環(huán)境相同、被攝天體的狀態(tài)相同，拍攝出的照片就完全一樣。不同人看到照片以后可以有不同的見(jiàn)解，但照片本身是客觀無(wú)虛的，且只要保管得當(dāng)，原片可以保存相當(dāng)久遠(yuǎn)的時(shí)間。進(jìn)入數(shù)碼時(shí)代以后，數(shù)據(jù)備份變得方便且廉價(jià)，天體照片的保存年限也不再有任何物理限制。

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以后，各波段天文學(xué)蓬勃發(fā)展起來(lái)。為天體拍照的設(shè)備隨之變得龐大和復(fù)雜。它們有的坐落于群山之巔，有的被運(yùn)載火箭送往外太空，以尋求更優(yōu)良的觀測(cè)條件。如此一來(lái)，那些只專(zhuān)注于可見(jiàn)光波段的成像設(shè)備和技術(shù)逐漸失去了其科研價(jià)值。舉個(gè)例子。自1610年天文望遠(yuǎn)鏡發(fā)明以來(lái)，歐洲天文學(xué)家一直在使用伽利略發(fā)明的“投影法”描繪太陽(yáng)黑子每天的分布情況。這一過(guò)程有點(diǎn)像魯迅童年時(shí)在三味書(shū)屋里描繡像。如此辛苦的積累工作斷斷續(xù)續(xù)做了200多年。19世紀(jì)時(shí)，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的太陽(yáng)活動(dòng)周期、蒙德極小期等太陽(yáng)物理學(xué)觀測(cè)基礎(chǔ)，基本上都源于這批寶貴資料。有了天體照相術(shù)以后，類(lèi)似的采集工作變得輕松不少：天文學(xué)家只需將專(zhuān)門(mén)的照相底板放置在經(jīng)過(guò)適當(dāng)減光的望遠(yuǎn)鏡的成像平面上曝光，就能獲得當(dāng)日的太陽(yáng)黑子照片。自進(jìn)入數(shù)碼時(shí)代，就連這些重復(fù)性的拍攝工作都交給了受程序控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。后者其實(shí)是一連串預(yù)先設(shè)定好的程序指令，遠(yuǎn)程遙控著位于日地系統(tǒng)第一拉格朗日點(diǎn)的SOHO衛(wèi)星，每隔15分鐘自動(dòng)拍攝一次太陽(yáng)的各波段影像，并將其傳回地球，錄入互聯(lián)網(wǎng)，任何機(jī)構(gòu)與個(gè)人都可以無(wú)償下載和使用這些圖片。這套系統(tǒng)可以一直工作下去，晝夜無(wú)休，不知疲累。只有當(dāng)系統(tǒng)出故障的時(shí)候，才會(huì)提醒美國(guó)航空航天局的當(dāng)值工程師插手解決。有了這樣一套全球共享的自動(dòng)成像系統(tǒng)，地面上獲得的太陽(yáng)黑子照片也就失去了其科研價(jià)值。

但是有的時(shí)候，熱衷于給天體拍照的業(yè)余愛(ài)好者確實(shí)能發(fā)現(xiàn)一些被天文學(xué)家漏掉的、在夜空中轉(zhuǎn)瞬即逝的新奇現(xiàn)象。比如下面這張著名的木星視頻截圖，它記錄了一顆游走的小天體撞擊木星的一瞬間。這樣的事件極為罕見(jiàn)，卻幸運(yùn)地被一位澳大利亞的天文愛(ài)好者安東尼·韋斯利捕捉到了。通過(guò)這次撞擊，天文學(xué)家可以更好地了解飄浮在太陽(yáng)系外層的小天體的體積和數(shù)目。不過(guò)，這畢竟是一起小概率事件，就像你周末帶著相機(jī)外出掃街，卻意外地拍下了警察要找的犯罪嫌疑人一樣。如今，業(yè)余天體攝影的科學(xué)價(jià)值早已式微，我們更看重其美學(xué)價(jià)值。從這個(gè)意義上講，天體攝影其實(shí)是攝影下的一個(gè)分支，與人像攝影、靜物攝影、風(fēng)光攝影一樣，只是它的題材較為特殊罷了。

了解過(guò)業(yè)余天體攝影的意義后，我們?cè)賮?lái)介紹一下它的分類(lèi)。依據(jù)拍攝對(duì)象的不同，天體攝影所需的器材和技術(shù)也有很大差別。據(jù)此劃分開(kāi)來(lái)，至少有三個(gè)大類(lèi)，即深空攝影、行星攝影和星野攝影。每一大類(lèi)還可細(xì)分出許多小類(lèi)。粗略來(lái)講，深空攝影包含了彗星攝影、星系攝影、星云攝影等，它們的拍攝手法和所需器材亦不相同。行星攝影依據(jù)拍攝目標(biāo)的不同，可細(xì)分為月面攝影、大行星攝影、黑子攝影、日珥攝影、人造衛(wèi)星攝影等。星野攝影的分類(lèi)稍顯雜亂，廣義的星野攝影包含了一部分的廣域深空攝影、星座攝影、星軌攝影、流星雨拍攝和創(chuàng)意天文拍攝等。值得一提的是，相比前兩者，星野攝影具有入行門(mén)檻低、器材便攜等特點(diǎn)。但是，要想拍出令人過(guò)目不忘的優(yōu)秀星野作品，需要拍攝者掌握一定的構(gòu)圖技巧和后期處理技術(shù)。

當(dāng)然，以上分類(lèi)并非絕對(duì)，它們之間的界限也不甚明確。真正成功的作品，往往來(lái)自那些敢于打破傳統(tǒng)、不落窠臼的嘗試。例如，每當(dāng)像麥克諾特彗星、海爾-波普彗星這樣的世紀(jì)大彗星出現(xiàn)時(shí)，彗星攝影和星野攝影之間就不存在明確的界限，此時(shí)往往也是考驗(yàn)拍攝者想象力的時(shí)候。

下面，我們按照以上三大天體攝影分類(lèi)，簡(jiǎn)要介紹一下各自所需的器材和拍攝方法。

深空攝影

顧名思義，深空攝影的拍攝目標(biāo)主要是業(yè)余天文愛(ài)好者口中的深空天體，通常情況下泛指太陽(yáng)系以外的各式天體，例如星系、疏散星團(tuán)、球狀星團(tuán)、發(fā)射星云、反射星云等，有時(shí)也包含游蕩在太陽(yáng)系內(nèi)的大小彗星。需要注意的是，對(duì)于絕大多數(shù)深空天體，其拍攝效果與目視效果大相徑庭。以獵戶(hù)座大星云M42為例，它的目視效果與業(yè)余拍攝效果就有天壤之別。究其原因有兩點(diǎn)：第一，肉眼沒(méi)有相機(jī)那樣的積累曝光功能;第二，肉眼在黑暗環(huán)境中對(duì)色彩不敏感（畢竟我們不是夜行動(dòng)物）。所以，望遠(yuǎn)鏡里的星云和星系看起來(lái)基本上都是灰白色。中學(xué)物理課本喜歡拿

人眼與照相機(jī)做某種結(jié)構(gòu)上的對(duì)比，其實(shí)這種對(duì)比是很不合理的。從生物進(jìn)化的角度看，人眼真正的優(yōu)勢(shì)在于穩(wěn)定視野和快速捕捉，而非一動(dòng)不動(dòng)地長(zhǎng)時(shí)間凝望夜空。

如前所述，深空天體往往都是一些低表面亮度的暗淡天體，因此，拍攝一張照片需要積累一定時(shí)間的曝光量，以獲得足夠的信噪比。或者通俗一點(diǎn)說(shuō)就是，將拍攝目標(biāo)從不夠黑的夜空背景中“剝離出來(lái)”。因此，深空攝影需要把照相機(jī)和望遠(yuǎn)鏡放置于某種跟蹤設(shè)備上，以抵消拍攝期間由地球自轉(zhuǎn)引起的目標(biāo)的東升西落。此類(lèi)設(shè)備統(tǒng)稱(chēng)為赤道儀。目前市面上最常見(jiàn)的是德式赤道儀，其顯著特點(diǎn)是自帶一枚或數(shù)枚有分量的重錘，以平衡架設(shè)其上的載重。除此之外，還有英式

赤道儀、叉式赤道儀等。赤道儀是整套深空設(shè)備的底座和基礎(chǔ)，一架跟蹤穩(wěn)定、精度優(yōu)良的赤道儀能充分發(fā)揮設(shè)備的分辨能力，挖掘其拍攝潛力。

至于架設(shè)在赤道儀上的拍攝系統(tǒng)，可以是天文望遠(yuǎn)鏡，也可以是單反的長(zhǎng)焦鏡頭（焦距在200mm以上），后接一臺(tái)單反相機(jī)。當(dāng)然，有些高端玩家也會(huì)自己對(duì)單反相機(jī)里的CMOS（即圖像傳感器）做改造，或者購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)門(mén)用于深空拍攝的工業(yè)級(jí)照相機(jī)，以提高拍攝效率。由于深空攝影需要積累一定時(shí)間的曝光量，因此對(duì)光學(xué)系統(tǒng)中的各類(lèi)像差比較敏感，尤其是色差、球差和彗差。這樣就限制了適于深空拍攝的天文望遠(yuǎn)鏡的種類(lèi)。以折射鏡為例，其最大的問(wèn)題在于色差。因此，包含了超低色散鏡片（即ED 鏡片）的各種復(fù)消色差鏡（簡(jiǎn)稱(chēng)APO鏡，或復(fù)消鏡）最適宜深空拍攝。不過(guò)，與同口徑的普通消色差折射鏡（簡(jiǎn)稱(chēng)普消鏡）相比，APO鏡都具有不菲的價(jià)格，一

般是前者的8倍左右。各類(lèi)反射式望遠(yuǎn)鏡因其天生的無(wú)色差、口徑大、價(jià)格低等特點(diǎn)，深受天文愛(ài)好者的喜愛(ài)。但是，反射鏡的鏡筒都是開(kāi)放式的，需要在拍攝前進(jìn)行充分的冷卻。而且，在拍攝過(guò)程中，開(kāi)放式的鏡筒極易受到環(huán)境雜光的影響，成像品質(zhì)遠(yuǎn)不及同口徑的APO鏡。

行星攝影

“行星攝影”這個(gè)名稱(chēng)具有一定的誤導(dǎo)性，它的拍攝目標(biāo)不僅限于太陽(yáng)系內(nèi)的大行星。實(shí)際上，任何表面亮度很高、但視線(xiàn)張角很小的目標(biāo)都可被納入行星攝影的范疇，最典型的如月面隕坑、行星狀星云等，大行星只是其中最典型的一類(lèi)（作為對(duì)比，深空攝影的拍攝目標(biāo)往往是一些表面亮度很低但彌散面積很大的天體）。行星攝影的精髓在于充分運(yùn)用設(shè)備的分辨力，挖掘天體的細(xì)節(jié)。例如，木星翻涌的云帶及其大紅斑、土星的環(huán)縫、月面隕坑的中央峰、行星狀星云的中央星及其外圍的殼層，等等。此類(lèi)天體的亮度很高，不需要長(zhǎng)時(shí)間曝光，但細(xì)節(jié)的尺度很小，往往在角秒量級(jí)。低層大氣的隨機(jī)流動(dòng)會(huì)顯著干擾該尺度上的信息，降低了信噪比。目前流行的處理方法是對(duì)目標(biāo)拍攝大量短曝光的圖像，然后用像Registax這樣的軟件將它們一一對(duì)齊、疊加，以消除大氣抖動(dòng)帶來(lái)的影響，同時(shí)加強(qiáng)目標(biāo)的固有細(xì)節(jié)。我們看到，用攝像頭拍攝無(wú)損視頻的方法可以方便地獲取此類(lèi)素材。

行星攝影對(duì)器材的要求與深空攝影不太相同。首先，行星攝影不需要高精度的赤道儀，只要底座有一定的跟蹤功能即可。因?yàn)楹笃谧鎏幚淼臅r(shí)候，疊加軟件本身就有對(duì)齊功能，可以抵消拍攝時(shí)目標(biāo)的漂移或者場(chǎng)旋。第二，為了挖掘盡可能多的細(xì)節(jié)，行星攝影需要口徑較大的設(shè)備，常常是6英寸起步，而深空攝影就沒(méi)有這樣的要求;第三，行星攝影不需要黑暗澄明的夜空，但要有良好的視寧度（Seeing），即低層大氣要穩(wěn)定。

星野攝影

前面講到，星野攝影具有入行門(mén)檻低、器材便攜等特點(diǎn)，也是普通人最容易上手的天體攝影類(lèi)別。星野攝影可分為固定拍攝和跟蹤拍攝兩種。所謂固定拍攝，就是把單反相機(jī)直接架設(shè)在普通的三腳架上，然后像風(fēng)光攝影一樣進(jìn)行拍攝。采用高感光度（ISO>1000）、短時(shí)間曝光（T<30s）的參數(shù)組合可以拍攝星座、流星、銀河輪廓、星空延時(shí)等題材;低感光度（ISO<400）、長(zhǎng)時(shí)間曝光（T>5min）的參數(shù)組合可以拍攝星軌照片，即因地球自轉(zhuǎn)引起的“星星拖線(xiàn)”的奇妙效果。更長(zhǎng)時(shí)間（T>1h）的星軌照片可以通過(guò)后期疊加的方式由前者合成。

跟蹤拍攝的星野攝影有點(diǎn)類(lèi)似于深空攝影，同樣需要一架赤道儀，所不同的是，星野攝影的設(shè)備比較輕便，往往就是一部單反相機(jī)、一個(gè)鏡頭而已，總重不超過(guò)3千克，對(duì)跟蹤精度的要求也不高。目前，市面上絕大多數(shù)的天文儀器廠商都推出了專(zhuān)門(mén)用于星野拍攝的便攜型“星野赤道儀”，它們的價(jià)格也比深空攝影所用的大型赤道儀便宜許多。有了它們，就算是最初等的單反相機(jī)也能拍出壯觀的廣域星野作品。