赤道儀漫談

鄭文誌作、黃祈雄整理


Ⅰ、緒論

  赤道儀結合了機械、電子、光學的組件,實在是相當廣泛的話題

,但是就不是很專業的角度來看,仍值得從寬廣的視野來觀察,就在

這裡隨意漫談一下吧!對於許多同好來說,赤道儀的追蹤精確度非常

重要,其實令人感到有趣的課題是,到底有那些觀測工作需要那樣高

的精確度?缺乏經驗的我不敢在此深究,就像我也弄不清楚周邊成像

清楚的望遠鏡到底對那些觀測工作是必要的,我努力將中央的東西看

清都來不及了,那還有餘力看周邊?大概是描繪視野裡小小的火星時

,連背景的視野也都要畫清楚吧!其實周邊看不清楚的話,就將它移

到中央不就是了。

  赤道儀的「作用」,是相對於經緯儀來說的,雖然大家都應已瞭

解,但是還是有一點值得大家共識的,那就是它是一種較經緯儀「更

方便追蹤」的的架台,只要轉一個軸就可以了。但是這樣方便的追蹤

,卻要付出相當的代價,同時要求得越多,代價也會變大。就陪著日

據時代以來台灣許多老一輩同好度過大半生的德式赤道儀來說,它那

不能用來看星星的重錘,就夠讓人麻煩了;雖說如此,叉式赤道儀沒

有這樣的問題,卻仍不能受到台灣大部份同好的青睞,實在要說個清

楚一些。

  雖然叉式赤道儀在天球南、北極方面的死角是值得一提的,但是

至少不影響赤道儀運轉,看看德式赤道儀轉一下就卡到鏡架,這豈不

更致命。所以用「死角」一說來避免使用叉式赤道,好像不是絕佳的

立論。說起來有些好笑,其實我的猜測這樣的現象主要是「對極軸」

所帶來的。在哈雷彗星回歸之前,同好的數量是極少的,也不太有天

文攝影的進行,在這些同好的眼中,用「刻度盤法」所對的極軸已經

相當準確。

  自從高橋的P式赤道儀等的推出,極望逐年成為了德式赤道儀的

配備,連叉式赤道儀也不能免去這樣的選購配件。台灣早期的P-2

、TS-90、MARK-X等赤道儀進入台灣後幾年,哈雷彗星回

歸,攝影的同好在那幾年也有很大的發揮(發揮之後,至今....),那

還會有人懂得「刻度盤法」之類的極軸修正法,就算有意要做,赤道

儀上也找不到需要的刻度也不一定,反正它也不是非常準。

  說到對極軸,叉式赤道儀就吃虧了些,要知道「對準極軸」是攝

影者必需的,德式赤道儀容易對極軸的原因除了它容易內裝極望之外

,它可以容許較長的極軸部也是原因之一,相對而言,市售的叉式赤

道儀除了極望需裝在外面,相對增加可能的誤差外,它的極軸部很短

也是機械構造上的困難所在。當然會考究到這一點的人並不多,反倒

是叉式赤道儀不太容許上面鏡筒上放一些配件,算是一項敗筆,這一

點要多向德式赤道儀學習。當然如果叉式赤道儀經常出現在天文雜誌

攝影作品的背景資料欄的,它就會被一小部份人認定是完美無缺的。

  會用這樣的說法,是因為有幾位同好使用了相當高級的赤道儀,

發現了一些理應發生的現象,卻以為它的赤道儀怎麼會這樣?「它應

該是完美無缺的!怎麼會變成這樣??」這種因一知半解所得出的信

仰,最後的錯愕是令人難過。說起來我自己也是一知半解,而且很明

白自己是一知半解(前者做到的很普遍,後者做到的較少些)。

  這樣子說了一堆,算是交代了這兩種赤道儀的一些適合本地同好

且不專業的補充資料了。下面談一下德式赤道儀的種種,至於叉式赤

道儀,以後會再提一些它們的傳說與現實。

 

Ⅱ德式赤道儀

1.極軸望遠鏡........................................................

極軸望遠鏡已是日製中小型赤道儀的標準配件,以前它還是選購配件

呢。極軸望遠鏡配合不同的極軸瞄準的方式,內容各有不同,有的是

畫了一個小圈,只要將北斗及仙后的相對位置放對,再將北極星放進

小圈,就算對準了;另一種是將赤道遺儀架台調好水平及在及軸後方

刻度盤上將日、時配合好之後,將北極星放進視野中的小圈即可。要

確定極望和極軸重合視很重要的,將極軸對向遠方,將極軸繞一圈,

眼睛注視著極軸望遠鏡的視野中心是否有隨之繞動,若無繞動則與極

軸同軸,若有繞動則表示極望和極軸並非同軸。如果有兩者不同軸之

現象,則在確認極望在極軸部之安裝與緊密度皆適當的情形下,進行

極望當中「瞄準板」之調整,透過周圍的三顆螺絲調回應在的位置。

以上對極望的說明分別依日本國製的五藤MARK-X赤道儀及VI

XEN全系列赤道儀來說明的,他牌的也是大同小異,惟有熱心網友

曾針對高橋製品的極望寫了極為詳盡的說明,也可參考。在此要提出

一點經驗談,若真的標示板有偏離極軸之現象,對忙於工作和賺錢的

同好們來說還是重買一支極望吧,因為那三顆螺絲一鬆開其中二個,

狀況要回復到更好其實很難。好了,自身的糗事就留待茶餘再提,對

我這個「差不多」先生來說,與其對好極軸,不如探索對於極望若是

發生定量誤差的情況之下會形成多少的導星誤差為宜,結果是最大值

不超過這個定量的二倍,而且出現在第十二個小時「左右」。這個研

究的一小部份可以詳見天文通訊239期中我和表弟所寫的文章,它

除了解決一些觀星的問題外,也提出了一個數學上的巧合(這是中研

院方面的看法),這個花了我十五分鐘做出來的研究,是我對觀星界

的小小貢獻,國內我知道的只有新竹的張幼龍先生對此方面的各項研

究有廣博的涉獵。

  為了看清瞄準板上的圖像,極望的照明多由內含或選購的LED

燈來負責,就算一切都做得很好,對攝影的同好卻還要注意「歲差」

,將北極星放進今年的位置,對只是用小望遠鏡(二十公分以下)進

行普通、不專業的星等、定位等觀測來說,歲差的修正顯得多餘。

  近年來有些同好對「漂移法」之類的修正法也有操作經驗,我雖

然不懂,但這表示極望在部份同好的心目中的地位有重新的認定。其

實極望是一種對極軸很方便的工具,如果期望不要過高,它就會很好

用。

  對於「時角型」的極望來說,裝卸極望時要確定它的相位,否則

等到時、日對準了,極望確指示錯誤的地方,就會造成二度以下的極

軸偏差,導致在一百倍以上長期觀察的困難(出去領錢回來後就逸出

視野了)。

 

2.赤道儀的運轉......................................................

目前的赤道儀很少不是用電力來做為自動追蹤的動力來源,我以前有

看日本賣過上發條的產品。我較為鍾情於手動的方式,因為那可以讓

我用轉動把手的轉數來確定移動的角度有約略有多大,那在找一些暗

星格外好用。聽說政治大學天文社的反射赤道儀也做了改裝手動把手

的工作,以社團的發展來說,真是慧眼獨具。雖然我不懂這些馬達、

電子的,但是仍然有些心得可以提出。有些用赤道儀的同好會忽然發

現它不能調整轉速了,就要先看一下是否轉軸(含極軸、赤緯軸)沒

鎖上;另外其中齒輪組之間的遊隙也會有很大的影響,主要是在「延

遲動作」等現象。有人曾以減少齒輪間的距離來減少遊隙的影響,雖

然這樣的做法不會影響它的平均速度,但是磨損和瞬間最高、低速乖

離可能會改變,是值得高中生做研究的題目。當然這些日本小工廠的

產品是否真的值得我們如此考究,那就不得而知了。赤道儀的轉軸鎖

位置不盡相同,有些是不動的,有些是會動的,要找一台順手的赤道

儀,這方面的考量是極重要的。倍率若達七十倍以上,找個人幫您鎖

定赤道儀是個好主意,因為等您找到目標再去鎖,可能又逸出視野了

。有些赤道儀的馬達與VOLVO 960同級,會有和暴衝類似的

「續衝」現象,據熟悉電機的同好的做法,是重做一個更精緻的控制

盒,不但有數字顯示,也在高速煞停時,迅速的一步步的降下速度,

像汽車的ABS一樣。「續衝」的現象與控制盒、齒輪組關聯較大,

與步進馬達的關聯較少。不深究了,反正不專業的人知道有這件事就

好,只是「會續衝」的赤道儀不見得是中、低層次的,高級品也有些

會有,是否全部都有就不得而知,各位只要好好的瞭解一下自己的赤

道儀在何種高速轉動下會續衝,適當的避免那樣的狀況。

 

3.赤道儀的架台......................................................

  赤道儀的架台約可分出主要的三類,木腳架台、鋁腳架台、鐵柱

腳架台。木腳的穩固性真的很好,尤其是看見同好的高橋製赤道儀木

腳如此穩固,真是受教了,只是木腳大多不能伸縮。鋁腳會較木腳輕

很多,穩固性在一般的觀星還算夠好,又可以伸縮。鐵柱腳的穩固性

不會比良質的木腳好,但是對德式赤道儀來說,會減少遠鏡卡到的角

度範圍,以及加大觀星者的活動範圍,觀察天頂時這個特點就可以發

揮了。架台上有的會有水準器,尤其是「時角型」對極軸系統的赤道

儀一定會有,但是高橋製的產品中有的將水準器放在赤緯軸上。較為

切身的是調整極軸高度及方位的裝置,鎖定要輕鬆簡單;它雖然已不

屬於架台範圍,但是將它歸類在架台,是符合我個人情感的做法。

  買赤道儀要留意它的使用地區範圍,有些赤道儀只適用北緯25

度以北(或南緯25度以南),台灣部份地區要使用的話就要稍做改

裝,不能不留意,尤其是赤道儀原理瞭解有限的同好。

 

4.赤道儀的赤緯軸

  觀星者對赤道儀的期望,可以從赤緯軸兩端看得出來,對慣常讓

赤道儀負載較多東西的同好來說,重錘的需要就會較多,但是兩端的

平衡固然重要,確保不要超過最大負載重量是必需的。不是每一家有

名的工廠都會在型錄上註明最大負載重量,其中MIZAR的AR、

SP就是一例。如果不是做長時間攝影工作的話,其實這個問題也沒

有想像中的重要。有一件要提出供大家參考的,就是同樣的東西放在

赤道儀上,在日本大部份地區(石垣島之外)因為極軸仰角相對台灣

較大,所以極軸部的受力會有不同的狀況,負載應更加小心,只是如

果最大負載重量是以在赤道地區為準的話,再多載些也無妨。

 

5.赤道儀的指向裝置

  現代化的赤道儀配合一些感應及驅動裝置,可以很快的自動將遠

鏡的視野帶到指定的方向,對一些遠方的觀測所來說,以便宜的設備

在家中遙控搜索天體的情事在其它的國家已經實現,並在超新星的發

現上立下戰績,緯度偏南的台灣,都要置身事外的話,也許會有一天

日本人會在台灣建觀測所,然後在神不知鬼不覺的在日本北海道遙控

,將一張張南天的相片傳回去。這樣的微妙關係,中日之間在一些行

業都已經發生。

  話題偏遠了,要拉回主題才行,對於這類的自動指向器材,美國

的部份叉式赤道儀是代表,由於這類的器材和我以前的研究有些相關

,所以有一點點瞭解,只是沒有試用過。這樣精密的東西,如果要準

確的話,以下的單元一定要注意:

  感應器的準確度:再準確的計算功能,也會因這方面的失誤而功

虧一匱。

  驅動裝置的精確度:理由同上。

  時間差是否列入計算(就無需對極軸或以虛擬極軸為依據驅動之

赤道儀而 言):這類的計算涉及圓周率數十次方的運算,因為我很熟

,所以對這類的計算我很怕,如果在定二顆星之間的時間差未計入的

話,又 拖了許多時間的話,那就會不準了。當然如果美國人將時間計

入的 話,那真的是好厲害的啊!

  極軸的準確度:即使是計算出來的極軸,也要準確才行,否則後

面的計算都會出問題。以上的問題都會同時發生,只是小或大,與其

害怕它們的發生,不如去算一下這樣的誤差下容許做什麼事。有些德

式赤道儀是有些廠商支援他它們的指向系統,廣告上說可以不用對極

軸,我對自動對極軸有研究,但對廣告上說的這類計算,我是不瞭解

的。

 

小結................................................................

  拉拉雜雜的談了一堆東西,無非是要逐一提到一些課題,讓大家

在入門的過程當中做個正確或錯誤的參考,做為進一步請教其它專業

同好的依據,相信注意到這些課題的同好,不會有人說他是個大外行

的。正視您的需要,買部好用的赤道儀,順便也要買部經緯儀。

以上的資料應仍有相當多的謬誤之處,這是因為我的程度有限,希望

這些資料還是有一些些幫助,否則就是浪費大家的看信時間了。

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