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日食拍摄
[ 录入者:admin | 时间:2010-05-28 18:01:44 | 作者: | 来源: | 浏览:1488次 ]
 

 

成因:

日食是月球绕地球转到太阳和地球中间时,如果太阳、月球、地球三者正好排成或接近一条直线,月球挡住了射到地球上去的太阳光,月球身后的黑影正好落到地球上,这时发生日食现象。在地球上月影里的人们开始看到阳光逐渐减弱,太阳面被圆的黑影遮住,天色转暗,全部遮住时,天空中可以看到最亮的恒星和行星,几分钟后,从月球黑影边缘逐渐露出阳光,开始生光、复圆。由于月球比地球小,只有在月影中的人们才能看到日食。月球把太阳全部挡住时发生日全食,遮住一部分时发生日偏食,遮住太阳中央部分发生日环食。发生日全食的延续时间不超过731秒。日环食的最长时间是1224秒。

日食、月食是光在天体中沿直线传播的典型例证。月亮运行到太阳和地球中间并不是每次都发生日食,发生日食需要满足两个条件。其一,日食总是发生在朔日(农历初一)。也不是所有朔日必定发生日食,因为月球运行的轨道(白道)和太阳运行的轨道(黄道)并不在一个平面上。白道平面和黄道平面有5°9′的夹角。如果在朔日,太阳和月球都移到白道和黄道的交点附近,太阳离交点处有一定的角度(日食限),就能发生日食,这是要满足的第二个条件。
  由于月球、地球运行的轨道都不是正圆,日、月同地球之间的距离时近时远,所以太阳光被月球遮蔽形成的影子,在地球上可分成本影、伪本影(月球距地球较远时形成的)和半影。观测者处于本影范围内可看到日全食;在伪本影范围内可看到日环食;而在半影范围内只能看到日偏食。
过程:

 日全食发生时,根据月球圆面同太阳圆面的位置关系,可分成五种食象:1.初亏。月球比太阳的视运动走得快。日食时月球追上太阳。月球东边缘刚刚同太阳西边缘相接触时叫做初亏,是第一次外切,是日食的开始;2.食既。初亏后大约一小时,月球的东边缘和太阳的东边缘相内切的时刻叫做食既,是日全食的开始,这时月球把整个太阳都遮住了;3.食甚。是太阳被食最深的时刻,月球中心移到同太阳中心最近;4.生光。月球西边缘和太阳西边缘相内切的时刻叫生光,是日全食的结束;从食既到生光一般只有二三分钟,最长不超过七分半钟;5.复圆。生光后大约一小时,月球西边缘和太阳东边缘相接触时叫做复圆,从这时起月球完全脱离太阳,日食结束。
观测目标:

在太阳将要被月亮完全挡住时,在日面的东边缘会突然出现一弧像钻石似的光芒,好像钻石戒指上引人注目的闪耀光芒,这就是钻石环(Diamond Ring),同时在瞬间形成为一串发光的亮点,像一串光辉夺目的珍珠高高地悬挂在漆黑的天空中,这种现象叫做珍珠食,英国天文学家倍利最早描述了这种现象,因此又称为倍利珠(Baily Beads)。这是由于月球表面有许多崎岖不平的山峰,当阳光照射到月球边缘时,就形成了倍利珠现象。倍利珠出现的时间很短,通常只有一二秒钟,紧接着太阳光就全部被遮盖住而发生日全食了。

日珥,突出日面边缘的一种太阳活动现象。它们比太阳圆面暗弱得多,在一般情况下被日晕(即地球大气所散射的太阳光)淹没,不能直接看到。日全食时候看到太阳的周围镶着一个红色的环圈,上面跳动着鲜红的火舌,这种火舌状物体就叫做日珥,日珥是通常发生在色球层的,它像是太阳面的"耳环"一样。

太阳大气的最外层,从色球边缘向外延伸到几个太阳半径R处,甚至更远。分内冕和外冕,内冕只延伸到离太阳表面约0.3太阳半径;外冕则可达到几个太阳半径,甚至更远。其中内冕亮如满月,外冕则要暗近百倍,而日珥比内冕还要亮一些。

   月球照拍摄,全食时月球的暗面看地球就好像一轮满月,因此月球的暗面会被地球照亮,由于其亮度比之日冕差得太多,我们用肉眼看不出来。如果延长曝光时间,就能拍到月球暗面的细节。根据经验,在f/8的器材下,ISO 16001/3秒曝光可以拍到很充分的地球照,大家可以根据自己的具体情况灵活设置曝光参数。

仪器设备:

望远镜具有聚光和提高分辨率的能力,望远镜口径越大在同一观测波长上分辨率也就越高。为了拍摄上面所提到太阳、月球清晰图片,需要选择配备合适望远镜。根据个人拍摄需求,需要选择不同望远镜。对于科普和天文爱好者,一般选择易于携带、安装和结构稳定的望远镜,如果对太阳长时间曝光,考虑望远镜赤道仪的跟踪问题。由于太阳非常亮,即使在太阳99%被月球遮住的情况下也不能通过望远镜直接看太阳,否则太阳强光会刺伤视网膜,日食观测时一定要主要安全。偏食拍摄时望远镜需要配备太阳滤光片,将滤光膜罩在望远镜物镜端,减少太阳光的强度,目前太阳巴德膜(Baader AstroSolar)使用较多,也可以通过CORONADO太阳色球滤光片减少太阳辐射。

  拍摄时望远镜需配备终端设备,现在大多使用单反相机,单反相机通过转接环直接连接在望远镜目镜端。单反相机相对天文CCD优点是便于携带和操作,曝光时间也可以非常短。地球上观测太阳的角大小为1920角秒,选择终端设备时,注意终端设备视场大小需要大于太阳角直径,如果拍摄太阳外冕流,终端视场要3~4太阳直径大小。如果选择焦距600左右毫米的望远镜,终端设备CCD大小需要20~30毫米。

拍摄方法:

到达拍摄地点,选择较为平坦空旷场地,位置相对较高,安装调节望远镜,将太阳像调节到望远镜视场中心,安装滤光膜和终端设备(照相机或天文CCD,下面内容终端设备指单反相机)。调节望远镜赤经、赤纬,转动相机机身,相机视场中太阳按照上北下南,左东右西的方位成像。调节望远镜焦距,使相机拍出清晰、锐利的太阳像,设置相机参数,主要包括曝光时间、iso、光圈大小等参数(参照下表)。

偏食过程中太阳自西向东逐渐被月球遮挡,望远镜跟踪太阳拍摄,记录月球吞噬太阳的整个过程。拍摄时望远镜物镜端需安装太阳滤光膜,防止太阳光损坏成像设备及灼伤眼睛视网膜。选择合适曝光时间和iso,进行拍摄,拍摄过程中随着太阳逐渐被月球吞噬,太阳亮度逐渐减弱,可以适当调整曝光时间和iso。我们拍摄望远镜滤光膜口径较小,iso200,曝光时间1/50秒左右较为合适。

食既时,主要的拍摄目标是贝利珠。贝利珠是因为月轮边缘凹凸不平,凹下去的地方透过来耀眼的阳光形成的视觉现象。拍摄贝利珠意味着全食阶段拍摄的开始,因此要提前摘掉滤光片。如果有精确的预报时间和现场时间,那么在食既前15秒到1分钟摘掉滤光片是合适的,这时日面只剩下很小的一点点,短暂的直射不会对相机造成损害。如果没有精确的时间,那么在取景器里通过滤光片看到太阳只剩下隐隐约约的一小点的时候就摘掉滤光片!
    贝利珠的过程非常短暂,而且充满变化,因此这时最好使用相机的普通连拍功能(高速连拍则大可不必,贝利珠变化还没那么快,而且此模式会很快将相机内存充满)。至于曝光参数的调整,由于从你摘掉滤光片到贝利珠发生的时间间隔只有不到一分钟,这时再来调整相机参数可能会感到手忙脚乱,因此建议先调好相机参数,再摘掉滤光片。具体参数请参考下图日食摄影曝光参数表。而且拍摄贝利珠时,可以同时拍下日珥,因为二者所需曝光时间基本接近。

由食既到生光时间非常短暂,最长7.5分钟,而这段时间恰好是日食全食景象最为壮观、拍摄最为关键困难的部分,内冕流与外冕流亮度相差很大,约10000,拍摄时曝光时间范围跨度较大1/10001秒左右,共拍摄30幅左右不同曝光时间日全食图像,因此拍摄前要做好充分准备。生光前还有一次贝利珠的拍摄机会,拍摄过程拍摄时间进程很难控制(很难把握日全食结束时间),所以全食过程中曝光时间的设置由小到大然后到小,这样既可以保证拍到两次贝利珠也能够拍摄冕流、日珥等太阳活动现象。
    生光到最后日全食结束,继续拍摄偏食,记录生光过程。拍摄方法与上面日偏食拍摄方法相同。

拍摄完成后,拍摄图片进行后期处理,特别是冕流的图像的合成,不同曝光时间,冕流亮度相差很大,利用photoshop等软件平滑、剪切、拼接出完整的冕流图像,具体过程可以参照Y.D.Park et al. ppt

 

 







 

 
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