2010-04-26‧極軸管理理論最速實戰‧赤道儀卡卡篇
2010-04-26‧極軸管理理論最速實戰‧赤道儀卡卡篇
※ 好幾個月前筆者提過最簡單的極軸管理方式，可以到觀星地數分鐘內做到最有效率的極軸校正，這次講解起來比較簡單，而且照著配置自動導星應該也會好做且精度提升。
【卡卡操作篇】
折射望遠鏡直焦點接上網路攝影機就是正像，維持螢幕視野北上南下東左西右的狀態下（天球座標是東左西右的，和地平座標系統不同）追蹤子午線星體，在北半球地區天体偏上極軸前端偏東修正，天体偏下極軸前端偏西修正，就這樣控制極軸方位幾分鐘內就可以讓天体在螢幕裡數十分鐘內不再有上下向（北南向）偏移。
其實全天任選一恆星都可以，北極星也一樣OK，不過顧及大氣折射及大家的攝影習慣等因素，還是挑子午線附近的好了。
再來就是關鍵，在北半球地區，讓極軸極度微幅但明確偏高，這樣追蹤天体就會微微過速，此時導星就輕鬆了，大多數時間只需要在赤經方向隨時給它卡卡（追蹤減速的意思，不是回轉），少數時間需要加速。
簡單照做一次就知道筆者的意思（可以錄製動畫對照），極軸不妨偏高0.5度看看測試效果就明顯（實用時只要微偏即可）。這樣的作法在追蹤數十分鐘內有效，超長時間追蹤還是花一小時上下對準極軸才對。
有大天文台說赤道儀追蹤時赤經有偏差，有可能是極軸前端下沉導致赤經追蹤速度過慢，也有可能是操作漂移法時因濛氣差誤判緯度過高導致赤經追蹤速度過快。
【卡卡理論篇】
為什麼要讓極軸偏高？因為調正極軸高度涉及周期誤差干擾要花兩個小時才能完成，調正以後還是得隨時追蹤修正周期誤差，對移動攝影者立場而言是多此一舉白費時間，不如將錯就錯，以控制錯誤的技術來簡化修正程序，只要透過極軸過高讓赤道儀追蹤過慢，這樣可以讓減速機率遠高於追速（極軸調太高甚至會全部只需減速而完全無需追速）。
大家看到這裡一定又有問題『為什麼要卡速（暫停或減速）和追速，而不要赤經倒轉？』，這是因為赤道儀運轉作業狀態下，倒轉瞬間齒輪會產生回差遊隙，此時速度控制會暫時不聽使喚延遲作動，這幾秒就足以大幅影響操作複雜度和作業精度，所以最好讓赤道儀操作只保留減速和追速兩種選擇，完全排除倒轉的可能，縱使有周期誤差，只要在北半球讓赤道儀極軸偏高就可以做到這點，大幅減低移動攝影者的極軸管理負擔。
當然，有了這樣的即時管理技術，即使是中型準精度赤道儀也可以做出超越高精度赤道儀的追蹤攝影，攝星／導星系統也可以一起整體輕量化（例如導星偏差可以完全預期因此作業極度單純，可參考 http://mypaper.pchome.com.tw/8cm/post/1322038630），就這樣輕巧又便宜的完成高精度作業。總之實作就知道，精度高低大部分是靠精密操縱，而非全靠品牌型號與赤道儀重量而定。
精銳的天体追蹤和對焦，可以提升攝影曝光效能，減少光害限制，快速探索更暗的星等。人工導星技術可以超越過度包容大氣擾動的自動導星效能，也就是說用比人小一號的口徑也能做到同等級的曝光，而相同口徑可以做更深層的曝光，其技術具有實質意義和科學價值，就像自排車設計會追隨手排車性能一樣。
要登上更高級的追蹤，就不要妄戀重酬載機材，選輕巧一點的機材，加強赤道儀周邊圍阻以減少風壓，在寶貴而短暫的作業時間裡避免無濟於事的友情交誼，把精神體力留給手工作業，偶而瀏覽筆者本格推理打發時間也好。歡迎參考「頭文字D」，會有更深入的體會。
筆者也曾經有位和「頭文字D」阿木相同的朋友，像阿木這樣的朋友是真的存在呢！
(點選上圖可瀏覽原尺寸相片)
經過台北天母，想起好久沒逛日文書店，看過5月號天文雜誌，覺得還是「大人の科學」雜誌有趣，雜誌裡都有附贈簡單實用的實作用品，非常有趣的，最近日影『相棒：鑑識‧米澤守事件簿』中，就用上「大人の科學」雜誌附有的指紋辨識用品，調查存摺上的指紋。
有些重點還是要持續強調的，首先是選擇導星的問題，恆星的導星不需要選擇視野內的恆星，像拍M42星雲時，選擇天狼星或北極星都一樣可以當作導星的，因為單一極軸偏差事件對全天恆星的導星偏差是一樣的（也就是說全天每一個恆星的導星偏移偏移的方位角度都會是同步的，不能說100%完全沒差，但在一般攝影期間偏差量會遠低於大氣擾動），所以沒有找不到導星的問題，真正的問題是不知道全天隨便找一個超亮恆星都可以當作導星，這一點確實違背坊間常識，手工導星或光電導星做一次就知道，極軸誤差越小越有效（把北極星導入極望視野中央附近就夠了，不必精確準位，數學上的效果就足以充分成立了）。
在相同的極軸偏差場合，無論是用天狼星或北極星做為導星，兩者都會同時呈現幾乎100%相同的情形，連筆者也無法分辨兩者差異，所以完全沒必要以視野內的暗星做為導星，也不存在有找不到導星的問題。依據下表粗估上圖的極軸偏差只有0.008度角（28.8秒角‧請勿奢望強求極望每次做到這種失格水準），修正方向如下圖。
如果可以隨意找亮星來導星，這樣導星鏡組合的選擇性就寬廣許多，「窺管」就是下一 次瞄準配件進化，卻也會是一次逆進化。另外一個討論，就是很多導星不佳是技術不良所致，但是卻常把責任歸咎於望遠鏡剛性不足有形變，其實曝光也就那幾分鐘而已，現代數位攝影又沒有什麼相互則不軌（又稱互換則不依）之類的問題，不如擔心風吹要好好固定約束避免晃動比較實在，大家擔心剛性問題結果望遠鏡越買越重，其實導星失敗的責任分配比重如何分配，應該還有檢討空間，當然用光電導星來敷衍也是速效方法，有了光電導星就可以把很多問題打包起來拋諸腦後。 對於官派學閥的巨大望遠鏡而言，考量望遠鏡重力形變而做離軸導星離軸導星是有必要，業餘小鏡沒有這個顧慮，也不該把導星不良責任隨便誣賴到形變上頭，因為看相片就可以檢討出來，依據望遠鏡結構來看重力形變會有特別的方向性，誤判機率低於30%。不同的導星不良因素都有特徵可循，看相片可以稍微猜測出來各種因素比重 ，建議先做到下面這樣自動追蹤再追究有無形變。 做到這個程度導星超簡單‧赤道儀極軸偏差是難以估計的微小 （這是筆者第一次用單星雙軸法校正‧因為是初體驗故花了兩小時）
有些評估是說光電導星效果有好有壞，其實這也是有可能改善的，善於運用 極軸管理技術，可以讓光電導星的工作負擔降低很多，各方因素各退一步，光電感知和運作介入效率就會提升，在北半球只要極軸微微升舉就可以，升舉的角度計算可以參考以下連結，大家只要照自己的赤道儀精度做比例增減就可以，也就是精度6.5秒角的赤道儀要升舉0.2度。看到這裡會覺得一頭霧水是正常的，以上大多屬於在台灣本地多年來逐漸發展的技術，台灣以外文獻找不到是正確無誤，二十幾年來在台灣大約只有幾人理解，早先在本格推理全有見解沒有隱藏，逐篇參考就可以慢慢瞭解。
※精度6.5秒角的意思是周期誤差全幅13秒角，高級赤道儀要加計大氣擾動全幅3秒角，例如精度4秒角的要以5.5秒角計算（周期誤差全幅11秒）。 |
8cm先生你好
小弟閱讀貴文 有一句不解
"有大天文台說赤道儀追蹤時赤經有偏差，那是極軸前端下沉導致赤經追蹤速度過慢"
請問這裡所謂的極軸前端下沉 所指為何?
有此一問 是因為小弟今晚透過飄移法對極軸 自認還算準確 但是拍攝M42星雲時 卻發生赤經脫線 搜尋來此 還請8cm先生不吝解答
謝謝
Billy
因為做研究的時候不能只考慮北半球場合，所以在說明時會顧慮南北半球雙方需要。
漂移法(包括應用軟體)都有說明完成以後仍會有赤經方面的偏差（因為赤道儀仰角無法調準），只是大家沒看懂而一起忽略了那個說明，這是因為漂移法根本沒考慮赤道儀周期誤差干擾判斷的問題，實際上就算完全消除了赤道儀的周期誤差和濛氣差，漂移法一樣不會準確，這句是沒有寫出來的。
如果有可以與漂移法比較的方法，就知道漂移法不會準。閣下赤經脫線或許是極軸準確但有周期誤差，脫線速度超過周期誤差最大限度就是赤道儀仰角不準（或是赤道儀酬載過重），「周期誤差」在本格推理有很多說明，歡迎用「8cm 周期誤差」搜尋就可以找到幾篇。 2010-12-20 17:41:13
日本的「大人の科學」向來都很有趣, 我也有兩三本.
我曾經向一位有些交情的同好, 展示過一本關於天文攝影的, 他看到那些模糊的照片, 不其然地說「這是什麼垃圾啊?」
其實那些照片不過是被訪者年青時用自製機材拍攝的照片, 拍得不好實在情有可原, 再被美編用仿LOMOGRAPHY的方式展示罷了, 對象根本不是嚴肅的天文愛好者.
早前「大人の科學」附送的雙鏡反光機掀起了熱潮, 也被不少沙龍攝影愛好者罵為「騙財的東西」. 他們不知道受訪的兩位攝影師(川內倫子, 本城直季)在國際上的名氣有多大, 花幾百塊就可以享受組裝相機的樂趣, 並且能看到名家拍攝的照片, 實在超值.
感謝8cm先生的回應