天文望远镜

Q010 对于初学者来说，刚开始最好使用哪一种天文望远镜呢？用这种望远镜能看到什么？

彼得·艾尔斯，布里斯托尔；雪莉·史密斯，埃塞克斯郡，巴斯尔登；乔斯，多塞特郡；克里斯·杜尔金，多塞特郡，三脚交叉；艾普尔·赖德，什罗普郡；伯福德，萨默塞特郡，巴斯；约翰·卡瓦那，利物浦；罗伯特·韦斯科特，萨福克郡，伊普斯维奇；罗杰·克里德，萨里郡，坎伯利；汤姆·克拉克，卢顿；乔治·萨洛威，德比；约翰·黑瑟尔登，威尔特郡；安德鲁·梅瑞德斯，泰恩威尔，桑德兰；詹姆斯·戴维斯，克鲁（Peter Isles, Bristol; Sherri Smith, Basildon, Essex; Jos, Dorset; Chris Durkin, Three Legged Cross, Dorset; April Ryder, Shropshire;R Burford, Bath, Somerset; John Kavanagh, Liverpool; Robert Westacott, Ipswich, Suffolk; Roger Creed, Camberley, Surrey; Tom Clarke, Luton; George Salloway, Derby; John Heselden, Wiltshire; Andrew Meredith, Sunderland, Tyne & Wear; and James Davies, Crewe）

首先，我假设各位初学者都是货真价实的初学者，对天文学一无所知。我要重复先前的建议，先去看点书，用你自己的方法开始了解天空。在这方面，最佳工具是平面天体图（也就是星座图，planisphere），上面展示了一年中任意一天，以及夜晚的任意时刻天空中可以看到的星星。另外，你也可以借助一些很棒的软件。我强烈建议在考虑买天文望远镜之前，天文观测的入门者应该投资的是双筒望远镜。我有一架非常好的“7×50”的双筒望远镜，“7”是放大倍数，“50”则表示这个双筒望远镜的两个小筒口径各是50毫米——我记得这个望远镜是我在失物招领处买的，才4英镑左右（约合人民币30多元）！当然，双筒望远镜也有许多种类，口径与放大倍率更高的望远镜可以收集更多光线，也能看到更多细节。

不过，提问者问的是天文望远镜。天文望远镜主要分成两类：折射式望远镜和反射式望远镜。折射式望远镜利用形状特殊的玻璃镜片聚集光线，这种玻璃镜片称为“物镜”或“接物透镜”。光会穿透物镜，各种光线就会“变成一束”，集中在焦点上。影像会在焦点形成，由第二片镜片——也就是“目镜”——放大。目镜是可以替换的，所有的天文望远镜都有好几个目镜：一个在低倍率观看时使用，一个用来看更多的细节，可能还有一个更高倍率的，可以在天气特别好的夜晚观测特殊天体。

我的第一架天文望远镜是3英寸（约76毫米）的折射式望远镜，意思是折射透镜的物镜直径是3英寸。无论是当时还是现在，这架望远镜对我来说都非常实用。当然底座也很重要，如果底座不稳，你看到的物体就会一直动来动去，这样观测的结果就没什么用了。简单的三脚架搭配我的3英寸望远镜就已经可以满足观测需求了。

我曾经说过，物镜直径小于3英寸的折射透镜并不实用，我也不建议购买价格低于100英镑（人民币约900元）的天文望远镜。不过现在情况不同了，用低于100英镑的价格也可以买到实用的小型折射式望远镜，这种望远镜能让你看到月球的更多细节，也能让你看到木星的4个主要的卫星，甚至连土星那些可爱的环都能看清楚。至于其他行星，金星会有盈亏，也就是说它的形状会像月球那样改变，不过观察金星很难看到什么，因为金星真正的表面其实都被厚重的大气层盖住了。

通过天文望远镜看星星，你会看到各种各样的奇景，特别是寻找红色的星星、星团，以及星云（拉丁语中nebulae的意思是“云”）的特征。有些星云是可以形成恒星的气体云，也有些“星云”是由恒星组成的，本身就是恒星系统或星系，和我们的银河系一样。你要花很长的时间才能用你新买的天文望远镜完成对整个夜空的粗略观测，实在是有太多东西可以看了！当然，你也可以买物镜更大、倍率更高的折射式望远镜，但这偏离了我们作为初学者想要探索夜空的初衷。物镜越大，进入望远镜的光就越多，这样就能看到更暗的物体，但是使用这种望远镜需要更丰富的经验，所以最好先从比较普通的望远镜开始学起。

你也可以考虑购买反射式望远镜。反射式望远镜通过曲面镜聚集光，其中最常见的一种是牛顿式望远镜，最早由牛顿于1668年发明。光线穿过一根敞口的镜筒照射到底部的镜子，这面曲面镜会将光反射到置于镜筒中的一块较小的平面镜上，这面较小的平面镜放置角度为45°。平面镜会将光线导向镜筒的侧边，使光线聚焦在镜筒的侧面，侧边的目镜再将形成的影像放大。因此，在使用牛顿式反射式望远镜时，你是从望远镜的侧面“看进去”，而不是镜筒的后面。反射式望远镜有很多种，而牛顿式望远镜是最简单的一种。例如，经验丰富的天文观测者经常使用的施密特－卡塞格林式望远镜（Schmidt-Cassegrain telescope），它比牛顿式望远镜更小巧，不过价格更高。

现在让我们来比较一下这两种望远镜的优缺点。折射式望远镜的好处是几乎不需要维护，只要适当地保养就可以终身使用。相较之下，反射式望远镜就比较难伺候了。一般来说，反射式望远镜里面的镜子是由玻璃制成的，表面还会镀上薄薄一层反射性很强的物质，如银或铝。这些镜子必须定期重新镀膜，而且并不是想象中的那么简单。除此之外，一般来说在相同倍率的望远镜里，反射式望远镜一开始的价格会比折射式望远镜更便宜。如今，全世界所有大型的望远镜都是反射式望远镜，不过这主要是因为制作超大的镜子会比制作超大的透镜更容易（有些望远镜内的镜子直径超过8米）！

4英寸（约10厘米）或6英寸（约15厘米）的反射式望远镜就能为你带来无穷的乐趣，很多业余天文爱好者都很喜欢这种尺寸的望远镜。当然，你不需要花一大笔钱来买这些精密的设备，因为小型的反射式或折射式望远镜就能让你很好地开始观测了。如果你确实需要额外的帮助，可以联络当地的天文协会，一定可以找到愿意提供帮助的人。

反射式望远镜（图1）利用镜片来聚焦光，而折射式望远镜（图2）则使用透镜。这两种望远镜各自都有很多变化类型。

Q011 我该如何最清楚地看到梅西耶天体（Messier objects），特别是那些星系呢？

马克·布罗斯特，诺威奇（Mark Broster, Norwich）

有些梅西耶天体是难以捉摸的，它们的形状也很难确认。这类天体是18世纪70年代由法国天文学家查尔斯·梅西耶（Charles Messier）编录的，当时他其实是在寻找彗星——大部分通过天文望远镜观测到的彗星，看起来就像是一团团模糊的斑块！梅西耶星云星团表（The Messier catalogue）是一份非彗星天体清单，其中大部分是星团、星云或星系。

当然，你的望远镜越大、倍率越高，你就越容易发现这些天体。当你确定了目标的位置，但仍看不见时，就是练习“眼角余光法”（averted vision）的好机会，眼睛看向偏离目标的地方，而使用余光来观察模糊的物体——眼睛最灵敏的部位可不在眼球中央。有些梅西耶天体相当引人注目，如旋涡星系梅西耶51号天体（Whirlpool Galaxy, Messier 51），但其他天体就不如M51震撼了。要是你想百分之百确定你的辨识是正确的，并且如果有良好的拍摄设备，那就拍一张长时间曝光的照片吧。

Q012 你能解释一下“闪烁星云”（Blinking Nebula）的异常现象吗？我知道这是某种视错觉，但眼睛为何会被“欺骗”呢？

金·罗宾逊，莱斯特（Kim Robinson, Leicester）

“闪烁星云”是一种行星状星云，是濒死的恒星抛出它的外壳层后产生的现象。中央的恒星还是能看得见，而且比周围的星云状物质更明亮。这使得用小口径的望远镜很难看到这些星云状的物质，这是因为行星状星云中央的恒星太过于夺目，使得眼睛无法看到更为弥散的区域。

想清楚地看到这些星云，观测者必须使用“眼角余光法”，也就是眼睛看向稍微偏离星星一点的地方，利用视觉周边的余光观察。这样一来，没有中央的恒星干扰眼睛的灵敏度，星云状物质就会在视野中出现。当眼睛自然地在望远镜的视野范围中移动时，星云状物质就会忽明忽暗地闪烁，因此得名。

眼角余光法的观测技巧在很多情况下都可以使用，因为余光更适合用来看比较暗的物体。从眼睛的中央看东西的影像分辨率虽然比较高，但实际上并不那么敏感。

Q013 观测宇宙是使用双筒望远镜、两眼一起看更好，还是使用天文望远镜、一只眼睛看更好？市面上有专业的双筒天文望远镜吗？

加文·霍尔，东赖丁约克郡（Gavin Hall, East Riding of Yorkshire）

市面上有很多观测者能使用双眼观测的天文望远镜可以选购，其实这就是双筒望远镜。双筒望远镜包含两面组合在一起的小折射镜，可以一起或分开对焦。用两只眼睛观测会更容易，但是要把两个大天文望远镜放在一起并且用一双眼睛观测就比较困难了。

当然，也有一些大型的专业望远镜，如大双筒望远镜（Large Binocular Telescope）。这种望远镜的分辨率相当于两倍直径的天文望远镜，但价格比两倍大的主镜低，不过制作这种望远镜的技术细节会更复杂。而且，由于每面主镜的直径是8.4米，就不是业余人士会接触的领域了！

Q014 我有一架3英寸（76毫米）的反射式望远镜，配有几个目镜，从20毫米到4毫米都有。我可以用这种低配设备看到什么呢？

保罗·鲍斯威尔，东萨塞克斯，纽黑文（Paul Boswell, Newhaven, East Sussex）

这样的设备并不低阶，而是很多天文学家一开始使用的设备——本书的两位作者其实一开始使用的几乎也是这样的设备！76毫米的天文望远镜已经足以看到月球上的很多细节了，甚至还能看见木星四大卫星和土星环。这些设备也足以看到一些最亮的星团，如巨蟹座（Cancer the Crab）里的蜂巢星团（Beehive Cluster，中国名为鬼星团）、英仙座（Perseus）里的双星团（Double Cluster）或武仙座（Hercules）里的梅西耶13号天体（Messier 13）。这些天体从寻星镜中看起来就像是一块块模糊的光斑，主望远镜就能很容易地找到它们。当然，我们不能忘记美妙的昴星团（Pleiades），又称为七姐妹星团。借助小型望远镜，肉眼所见的这几颗星星就会变成数十颗，真是太神奇了！

至于其他较暗的天体，使用这样的设备，应该有机会看到其中较亮的星云，如猎户座星云（Orion Nebula）。甚至还能看到一些星系，例如，梅西耶81、82号天体，以及梅西耶31号的仙女座星系（Andromeda galaxy, M31）。

观测这些天体最好的方法就是先使用最低倍率，也就是焦距最长的目镜——就提问者的例子而言，就是20毫米的目镜。这样看到的视野会比较广，在寻找目标的时候尤为实用，也比较容易进行观测。当你找到目标之后，再换成低倍率的目镜，如焦距为10毫米左右的目镜，这样就能更清楚地看到你的目标。更换目镜时要小心，因为更换的过程中很容易晃动望远镜，这样就必须重新对焦。4毫米的目镜已经很强大了，只有在最佳观测条件下才需要使用这一目镜，因为在大部分的夜晚，它根本无法让你看清楚——甚至有时候你可能会觉得用它观测变得更模糊了。

位于美国亚利桑那州格雷厄姆山山顶的大双筒望远镜，装有两面直径8.4米的主镜。

Q015 不同的目镜分别有什么功能呢？如25毫米的广角目镜？

格雷厄姆·霍尔，西米德兰兹郡，考文垂（Graham Hoare, Coventry, West Midlands）

目镜是天文望远镜里最重要的部件。如果你用一个质量不佳的目镜搭配一个好的望远镜使用，就像试图在一台唱针质量不佳的唱机上播放唱片或透过牛奶瓶的底部看电影一样！目镜的强度取决于焦距长度，也就是目镜上的数字，焦距通常以毫米为单位，放大倍数则是主透镜或主镜的焦距（小型望远镜的范围大约在1米内，不过这取决于设计）除以你使用的目镜的焦距。但重点是你不能在太小的望远镜上使用太强大的目镜。例如，我有一架非常好的3英寸（约76毫米）折射式望远镜，这是一架我从小时候一直使用到现在的望远镜。使用这架望远镜搭配100倍率的目镜，观测效果会非常好。但是如果我尝试使用300倍率的目镜，观测到的物体就会非常模糊，反而没有起到什么作用。一般来说，观测效果最好的望远镜的最大倍数大约是孔径大小（以英寸为单位）的50倍，通常使用较低的放大倍数的目镜反而会带来较好的观测效果。

摩尔使用的12.5英寸反射式望远镜，非常适合观测月球和行星。

Q016 装有发动机的望远镜对新手有用吗？

艾伦·凯斯，东萨塞克斯郡，布赖顿（Alan Keys, Brighton, East Sussex）

装有发动机的望远镜当然有用，但绝对不是新手必需的设备。

有些发动机仅驱动望远镜的其中一个轴，这样当天空旋转的时候，望远镜可以始终对准同一物体（但它必须装有赤道仪，并且正确设置）。尽管发动机对所有望远镜来说都是一个很有用的附加设备，但对于初学者来说却不是重要设备，其实完全没有必要在你刚开始观测天空时就购买昂贵或精密的设备。

更昂贵的计算机化发动机还能让望远镜对准数据库里的任何目标，但我仍然建议你先用自己的方式浏览整个天空，否则你会发现自己连天体都很难辨识出来。这就像那些从小就使用计算器的人，长大后会不知道如何笔算乘法和除法！

摩尔借助他的12.5英寸反射式望远镜绘制出的土星素描。

Q017 在21世纪，随着业余天文摄影技术的进步，素描还有用吗？业余的素描画家还能有所贡献吗？

皮特·梅勒，萨德尔沃思沼泽区（Pete Mellor, Saddleworth Moor）

答案是“绝对有”！这些素描画家有时候会画出摄影师容易错过的、不寻常的特征。特别是由于人类眼睛的适应能力很强，能够妥善利用大气层的条件；而与之相反的是，长时间曝光的相片会因为大气湍动而使得图像模糊。很多天文摄影师都会使用不同的滤镜拍摄黑白照片，最后组成一张彩色照片，但眼睛可以立刻看出较明亮物体的颜色。

更重要的是，素描是开始观测并熟悉夜空的一个好方法。眼睛需要时间与耐心才能适应通过目镜看到的景象，这是使用望远镜来熟悉夜空的绝妙良方。我建议你试试看！

Q018 我通过天文望远镜看到的影像都是黑白的，可是为什么哈勃太空望远镜的影像总是有灿烂的颜色呢？

乔治·布朗，苏格兰，韦斯特罗斯（George Brown, Wester Ross, Scotland）

这个问题有很多答案。首先，哈勃太空望远镜的影像使用了色彩处理，大部分的天文影像都是这样。其次，就是眼睛的敏感度问题，或者说是缺乏敏感度。通过天文望远镜看到的天体通常都很黯淡模糊，所以眼睛只能看到模糊的黑白影像。别忘了，天空中有一些色彩相当美丽的天体，其中我最喜欢的是天鹅座（Cygnus）中的双星辇道增七（double star Albireo），又称为天鹅座β（Beta Cygni），它有一颗金黄色的主星和一颗蓝色的伴星。当然，火星一定是红色的，而土星是黄色的。

Q019 我是卡尔·萨根（Carl Sagan）的粉丝，我想知道有没有可能从地球上看到第2709号小行星萨根（asteroid 2709 Sagan）呢？

邓肯·波灵顿，贝德福德郡（Duncan Borrington-Chance, Bedfordshire）

第2709号小行星萨根围绕太阳公转，和太阳的距离大约是地球和太阳距离的两倍，位于主小行星带中。它的星等大约是13.3等，需要用大型望远镜才能看到。这颗小行星于1982年被发现，它的发现者并不是卡尔·萨根，而是亚利桑那州弗拉格斯塔夫附近洛厄尔天文台的E·鲍威尔（E Bowell）。这颗小行星的正式名称是1982 FH，但为了纪念卡尔·萨根——这位20世纪最顶尖的天文学家之一，就以他的名字命名了。