天文爱好者入门与提高 不指定

positron , 2014/08/19 11:32 , 天文随笔 , 评论(0) , 阅读(2830) , Via 本站原创 | |

天文爱好者入门与提高

如果你喜欢仰望星空,对星空抱有好奇心,那么恭喜你,你已经是一名天文爱好者了。

没有人天生懂天文,成为一名天文爱好者,接下来的事情,总是需要慢慢提高自己,了解更多的天文学相关知识与技巧。这个过程往往费时费力,并且有些新手往往不知道通过怎样的途径获取知识,也不知道该获取哪些知识。本文以个人的经历与经验,讲解天文爱好者如何从入门到提高的过程,希望能对一些爱好者有所帮助。

一、天文爱好者的类型

通常情况下,天文爱好者给人的印象,基本上是有着无比强大的望远镜,爱好者圈内一般戏称为大炮。强大的望远镜给人一种高大上的感觉,尤其是那些8英寸口径甚至更大的镜子。高端镜子一般全套下来都要上万人民币,甚至数万。

这种现象容易让一些人觉得,天文爱好者是一种有钱人的游戏,在这个圈子里要想提高,需要极大的资金投入。需要指出的是,这种理解完全是错误的,所谓青菜萝卜各有所爱,天文爱好者也有多种类型,各有各的玩法,有些玩法并不需要太多的资金投入。

天文爱好者的类型,大体上,可以分为两类:理论型与观测型。本文这一分类,叙述天文爱好者提高的两种方式。

而关于天文爱好者更为细致的分类,可以参见本人的另一篇文章:

http://www.astronomy.com.cn/bbs/thread-297138-1-1.html  

二、理论型爱好者

理论型爱好者指那些主要专注于天文学中偏理论的知识,可能是对其中的某一个或某几个分支感兴趣并专注于此,也可能是对所有的天文学知识都比较感兴趣,了解天文学相关理论的方方面面,可能对某一个或某几个分支也比较专注。理论型爱好者往往会走向学术,最终成为一个专业天文学工作者。

1.      条件

理论型爱好者一般在中学时具有较好的理科成绩,尤其是数学与物理两科。虽然成为一个标准的理论型爱好者,并不要求一定具有很好的数理水平,文科生同样可以成为理论型爱好者。不过,作为理论型爱好者,如果要达到比较高的高度,良好的数理水平是必须的。

2.      起步

一些基本的天文知识,在中学的物理、地理等相关科目中都有所涉及,如太阳系知识、日月食成因等。这些知识都可以作为起步的天文知识。

当前中小学教材中涉及的天文知识并不多,如果要有更多的了解,需要去阅读专门的科普读物。当然市面上的科普读物非常多,如《十万个为什么》系列的天文卷、《科学探索者》系列中的天文学内容等。除此之外,天文类杂志也是不错的选择,如北京天文馆主编的《天文爱好者》杂志,在国内已经发行多年,具有较高的认可。

当然,作为理论型爱好者,涉观测的知识也不是完全不需要。一些专业的天文工作者可能不会或者没有多少时间去辨认星星,但对业务爱好者,辨认星星或星座还是一个很基本的能力。作为理论型爱好者,也需要借助星图,至少可以辨认一些主要的星座与亮星。一般,四季星图(这在很多天文书籍中都可以找到)或者活动星图就能满足要求。

另外,基本的望远镜知识作为中学物理中光学知识的扩充,了解一些对理论型爱好者也有很大的用处。

当你系统性地阅读了几本天文科普书籍,了解了从太阳系相关知识(包括流星等现象、月球基本运行规律、8大行星基本知识、彗星等),到恒星系统相关知识(包括星团、星系等概念),以及其他相关的知识(如宇宙学等),你已经可以很好的参与爱好者中的很多交流或讨论,也可以为普通民众讲解基本的天文学知识。

3.      提高

如果你不满足与对天文学知识粗略的、零散的了解,想要进一步的提高,那普通的科普书籍就无法满足要求了。这时候,你需要去阅读更为系统的的书籍,甚至是入门级的专业教材。

可喜的是,这类书籍也非常多,如法国著名天文学家和科普作家C.弗拉马里翁(Camille Flammarion1842—1925)的《大众天文学》,以及美国天文学家西蒙纽康的《通俗天文学》,这两本都是很经典的天文学科普读物,讲解的非常全面且深入。

其他的,国内高校的普通天文学教材也是不错的选择。如余明的《简明天文学教程》、刘学富的《基础天文学》,苏宜的《天文学新概论》等。这些都是入门级的天文学教程,均系统性的讲解了天文学各个分支的基础知识,并不是非常难懂,无需太高的数学、物理基础。

如果你能认真看完上述书籍中的任何一本,并掌握基本的内容,那么你的天文知识水平在业余爱好者中已经步入高手的行列,可以为大多数初学者解释相关疑问,甚至有能力为初学者开展一些天文知识讲座。

当然,成为一名中高级的天文爱好者,除了必须了解或掌握系统的天文知识外,还需要具备基本的检索能力。遇到相关问题时,有能力快速通过网络或书籍,查阅到相关资料。网络查询时,推荐使用维基百科,维基百科中的资料相对比较准确,错误很少,并且一般给出了参考文献。如果英文能力足够好,最好对照维基百科相应的英文词条,相对于中文词条,英文词条内容一般更为完整,并且错误更少。

网络搜索时,非常不建议直接百度或百度百科,百度得到的资料(如百度百科),其中的错误非常多,甚至有些文章完全是乱写。

4.      钻研

一般,能达到前述要求的,在爱好者中已经是非常少了。对天文学知识具有系统性的了解,并结合一定的检索能力,已经可以解决业余爱好者平时遇到的绝大多数问题。当然,你可以继续深入。

一定程度上,继续深入已经算是专业性质了。进一步的钻研几乎肯定要用到大量的数学或者物理知识,甚至可能需要借助编程进行运算。天文学有三大分支,分别是天体测量学、天体力学以及天体物理。个人建议,如果希望在天文学的某一领域有所钻研,请选择天体测量学或天体力学两大分支中的方向,不要选择天体物理分支中的方向。天体物理需要用到近代物理知识,在进一步钻研之前,一般还需要补充相关的物理知识,而且,这一领域前沿方向的研究过于深入,业余爱好者很难有所作为。

而天体测量学与天体力学,并不需要太多的物理知识,牛顿力学就足以,而比较复杂的运算,现在都已经借助计算机编程实现,基本的算法也都是公开的,这些都使普通的爱好者容易上手。

如我认识的爱好者中,有喜欢历算的,他们计算的相关数据,包括日月食等参数,其精确度已经完全可以与专业资料中的媲美。另外,也可以计算一些比较“好玩”的东西,比如有爱好者根据其他几个爱好者所拍摄的流星照片,计算相应流星体的运动轨迹,甚至指出是否可能有陨石形成以及陨石掉落的可能地点。

5.      评价

理论型爱好者的提高之路比较枯燥,基本上就是看书,可能这也是造成理论型爱好者人数较少的原因。不过,理论型爱好者不需要太多的资金投入,而且相关知识与物理科直接相关,与数学也有间接的关系,至少个人认为,这方面对中学数学、物理等科目的学习是极有帮助的,所以理论型爱好者,至少在一定程度上比较适合中学生。

另外,如果将天文观测比作武术的招式的话,天文知识理论就是内功心法,空有招式不行,还必须掌握内功心法加以运用。后文会提到,即使是观测型爱好者,也必须辅以一定的理论知识作为基础。而且,很多爱好者,一开始可能主要是一个理论型爱好者,甚至是一个纯理论型爱好者,但后期很可能发展成为一个观测型爱好者。有天文系科班出身的学生,如果没有走向科研之路,很可能会是这一模式。

二、观测型爱好者

观测型爱好者指那些对钻研天文知识理论不感兴趣,而热衷于天文观测,包括裸眼目视或借助望远镜或相机观测或摄影的爱好者。观测型爱好者的成长之路与理论型爱好者的区别极大。

观测型爱好者在天文爱好者中所占的比重比理论型爱好者大的多,也是新手中疑问最多的,如该买怎样的望远镜?如何辨认星星寻找深空天体等。这里结合个人的经历,希望能尽力解答大部分新手遇到的问题。

1.      熟悉星空之一:基础篇

设备:你的双眼、合适的星图,以及入门观测指导书或指星笔(辅助工具)

目标:认识大部分星座及主要的亮星,了解星等等概念

很多新人一开始总喜欢关注或咨询购买望远镜的问题,尤其是在资深爱好者众多高端装备的诱惑之下。实际上,望远镜,并不是天文观测的基础,熟悉星空才是。

这时候,你首先需要认真辨认星座,而且,鉴于当前城市严重的光污染,请尽量到郊外去观星,至少需要到极限星等达到约5等的近郊。在认星时,需要借助合适的星图,入门阶段,四季星图或活动星图是不错的选择。四季星图在网上很容易找到,活动星图也非常廉价,操作也非常简单,一般上面都会写明使用方法。对照星图,逐个辨认各个星座,必要时可以借助指星笔。

一般的,需要可以独立辨认可见的大部分星座。以杭州所在纬度为例,大约可以看到全天88星座中的55个,最好可以独立辨认30个以上。并且,需要熟悉主要的亮星,至少能辨认15颗以上全天最亮的恒星,熟记它们所在的星座、星名等。

更进一步,最好还能对恒星的亮度有一个基本的认识或感觉,熟悉一些典型的恒星对应的星等,如北极星大约为2等。并且,了解至少4颗行星的特征,包括金星、火星、木星、土星,了解它们的亮度、出没规律等,以便在夜空中迅速辨认出它们。

这个过程中,你需要了解基本的观测知识,如星等的概念等,但不需要了解太多的理论知识。

2.      熟悉星空之二:进阶篇

设备:双筒望远镜,精确的星图如全天星图等

目标:认识几乎全部星座,熟悉主要的亮星以及部分典型的较暗恒星;能独立找到15个以上的深空天体。

当你对星空有了基本的了解,基本达到了上述能力,这时候,可以考虑进阶了。不过,先不要着急购买单筒望远镜,请从双筒望远镜起步,并且,不需要太大的口径与放大倍数,一般,50mm口径的双筒望远镜(或者更小)已经可以大大提高你观测的能力了。使用双筒望远镜的一个主要目的是利用其便携性,口径越大就越重越难携带;而同等情况下望远镜的视场与放大倍数成反比,视场太小,将不利于你认识星空。

在购买望远镜时,不管在这一步需要的双筒望远镜,还是进一步可能购买的单筒望远镜,你需要了解的是,望远镜有好有差,价格有高有低,根据自己的情况选择合适的镜子即可。高端的望远镜可以带给你更好的体验,但普通的望远镜,同样可以带给你观测享受。

利用双筒望远镜,你可以对星空进行更多的探索,如辨认恒星的颜色、辨认双星、寻找深空天体等,其中,寻找深空天体是这一步重要的内容,利用双筒望远镜,在稍微好点的观测条件下,已经可以找到众多的深空天体(个别深空天体利用肉眼就可以看到),你需要熟悉它们的位置,能够独立快速地找到它们。

为达到这个目标,你需要:

1)        更好的星图。如按照天区排版的全天星图,上面标有较亮深空天体的精确位置;或者电子星图,如Stellarium(虚拟天文馆,这个软件PC端、手机端均有),SkymapPC端),google星空地图(手机端)。

2)        进一步的天文知识。如需要了解天球坐标系统,包括赤道坐标(天体位置一般都是用赤道坐标表示的)、地平坐标等。以及星云、星团、星系等概念。

3)        更好的耐心。很多深空天体并不好找,你可能需要利用你手中的双筒望远镜一片天区一片天区的寻找(巡天),并且对照星图中的位置以及相关天体的照片进行辨认,尤其是疏散星团,你可能需要仔细的对照才能将它与周围的恒星区分开来。

除此之外,太阳系内天体的观测也是重要的一项,包括月球、太阳、行星、彗星、流星等项目。你需要熟悉月相变化以及月亮对深空天体观测的影响,(如果有兴趣)需要学会如何利用巴德膜安全的观测太阳,需要了解行星的运行规律并且能够快速地将它们与恒星区分开来,有能力独立找到并观测较亮的彗星等。

当你达到或基本达到上述要求,这时候,双筒望远镜已经无法满足你了,可以考虑购买一台单筒望远镜。当然,双筒望远镜并不是只能做到上述事情,不过,由于双筒一般都是手持使用,手的晃动极大的影响了双筒望远镜性能的发挥,而即使用三脚架固定,操作的不便性也难以起到太大的改善。所以,如果要有更好的体验,拥有固定装置的单筒望远镜都是需要的。

3.      天文观测进阶:第一台单筒望远镜

设备:一台单筒望远镜(含三脚架、赤道仪及其他附件)

目标:进一步熟悉星空,掌握望远镜的基本操作,并辨认更多的深空天体(50个甚至更多)

在购买望远镜之前,我的建议是,先做两件事情。

其一,结合你自己的经济条件以及时间,考虑你打算如何在这方面发展。想要极致的观测享受,高端的望远镜及其附属设备基本上是必须的。另外,如果还打算进行天文摄影,相关器材同样费用昂贵。而作为一个业余爱好,这方面几乎不会带来多少收入,基本上是烧钱的玩法,圈子里有句话叫做天文穷三代。另外,更烧的是时间,而且需要经常昼夜颠倒。天文观测也是一种技术,没有时间,将很难在这方面有所提高。

其二,确定了你的目标后,先不要着急去下单。请先做一些调研,至少对有意向的镜子有大致的了解。或者,最好能加入一些爱好者圈子的交流,如QQ群,听取高手们的建议,而最好不要直接咨询卖家,更不要相信广告。如果条件允许,先参加当地爱好者群体的活动,实际接触一下望远镜,如果当地有相关组织开展关于望远镜知识的讲座,更应该去听一听,这些都可以更好的帮助你做出合理的选择。

另外,你还需要了解望远镜的基本知识,特别是使用望远镜你可以看到什么。请记住:你之前看到的那些漂亮的天体照片基本上都是通过长时间曝光,甚至还要通过繁琐的后期处理得到的。那些照片都是真实的,但你用肉眼通过望远镜,是绝对看不到那个效果的,特别的,你基本上无法看到星云星系等漂亮的色彩(仅有部分天体通过大口径的高端望远镜可以看到一点点色彩)。请不要对此感到失望,天文观测的目的不在于此。

在正式购买望远镜时,即使你有足够的经济条件,但强烈不建议你第一次就购买带有自动寻星功能的望远镜。当然,利用计算机控制,你可以迅速找到你想要观测的天体,但是,你失去了享受寻找这一过程。另外,独立操作望远镜找到目标,并且尽可能的快,是天文爱好者的一项重要技能。圈子中有一项活动叫做梅西耶马拉松,内容是利用不带自动寻星功能的望远镜,在一晚上独立找到尽可能多甚至全部的梅西耶天体(共110个),这项活动极为考验技术。

另外,建议购买利用德式赤道仪(一般都简称为赤道仪)固定的望远镜,赤道仪的操作并不复杂,而且符合天体的运动特定,相对于地平式装置,找星更为方便。还建议第一台望远镜的口径不要太大,最好不要超过6英寸。一般,口径越大主镜就越重,从而需要更好的赤道仪及三脚架,这些都会增加整个系统的重量。如果你的望远镜太重,你会发现你会经常不想把它拿出来。天文观测时,便携性非常重要。

拿到你的第一台望远镜后,请仔细阅读使用说明书(如果没有中文版的说明书,可以向其他爱好者咨询),望远镜是一种比较精密而且脆弱的仪器,尤其是主镜,稍有不当,都可能对它造成损坏,即使损坏不是致命的,也可能会影响观测体验及效果。

当你安装好望远镜,开始尝试观测星空时,这时我相信你一定会为之前的充分工作感到欣慰。在之前努力的基础上,只要稍微熟悉望远镜的操作,你已经可以很顺利得找到你之前观测过的天体。而且,借助望远镜固定装置,你可以仔细地观测已经用双筒望远镜观测过的天体,辨认更多的天体细节。更进一步,你也可以对照星图,继续寻找你用双筒望远镜没有找到的天体。

4.      天文观测提高篇

当你达到了上面一步的要求,你已经开始步入高手的行列了。这时候,你可以开始更多的尝试。进一步的发展或提高没有固定的模式,你完全可以根据个人的喜好,走自己的高手之路。下面给出一些可能的选项:

1)        进一步的熟悉望远镜及其操作。

其一,望远镜需要合适的保养,如防潮,你需要了解各种器材的具体性能,做合适的保护。其二,望远镜是一种比较精密的仪器,如主镜,特别是牛顿反射式望远镜,需要定期的调整光轴,否则会极大的影响成像质量;赤道仪的部件也可能会松动,或者需要增加机油。如果你需要做这些事情,最好与有经验的爱好者交流或请教,他们可能会告诉你合理的解决方案。

2)        自制望远镜

口径对天体的观测效果极为重要,所以大多数爱好者都追求大口径望远镜,不过,大口径望远镜非常昂贵,所以很多爱好者热衷于自己动手磨制镜片,并设计固定装置。不过,自制望远镜极为耗时耗力,并且对动手能力要求极高。当然,如果你有足够的时间,也对自己的动手能力很有信心,你完全可以去挑战自己。不过,你不需要自行摸索,现在,网上已经有很多DIY教程,同时,你也可以向有经验的爱好者请教。

3)        私人远程天文台

当前,城市的光污染日益严重,并且,随着社会的发展,当前国内,尤其是沿海地带的发达地区,城市群正在形成,黑暗的天空越来越遥远。另外,当前国内的环境污染问题日益严重,雾霾天增加,都对城市附近的天文观测造成极大的影响。因此,对居住在城市中的爱好者来说,寻找更理想的观测点越来越困难,观测点距离居住地越来越远,油费成为又一项巨大的开支。

不过,网络等技术的发展,为此提供了解决思路。一些爱好者开始在远离城市的山区建造小型天文台,可能只会安装一台望远镜,然后通过远程控制实现观测,从而解决众多的问题。

4)        天文摄影

如前所述,不管多大的望远镜,所有天体在望远镜中基本上都是灰色的,没有丝毫颜色。另外,一些暗弱的天体,极难直接目视发现。天文摄影解决了这一问题,尤其是当前数码摄影的发展,也极大的降低了天文摄影的成本。

天文摄影(包括后期处理)的技术性很强,但现在门槛已经不高,甚至卡片机也能做简单的星野摄影,条件好的情况下,也可以轻松曝出银河。不过,要拍出质量较好的照片,还是需要更好的设备,如单反相机、专业冷冻CCD等。

单反相机配上三脚架可以进行简单的星野及星轨摄影,以及拍摄流星、人造卫星等;配上星野赤道仪,可以做更好的星野摄影,以及拍摄彗星等天体。利用转接环,安装在望远镜上,便可以进行直焦摄影,可以拍摄日月行星、深空天体等,并结合后期处理技术,可以获得漂亮的天体照片。

单反相机毕竟不是专门设计用来拍摄星空的,要想获得更好的效果,还是需要专业的冷冻CCD

5.      相关观测资料及书籍介绍

星图:

1)        《全天星图》,恒星收录至6.5等,标有所有梅西耶天体及部分NGCIC天体。

2)        《世纪天图》,类似于全天星图,但恒星收录至8.5等。

3)        《诺顿星图》

4)        

书籍:

1)        《最新天文观测手册》,作者安东·范普鲁。初级指导书,内容简单。

2)        《夜观星空 天文观测实践指南》,作者特伦斯•迪金森,译者谢懿。初中级指导书,内容更为全面。

3)        《诺顿星图手册》,作者伊恩•里德帕斯,译者李元、沈良照、李竞。中级指导书,内容比较全面。

4)        《天文迷的夜空导游图》,作者罗伯特.布鲁斯.汤普森等,译者魏晓凡。按照星座介绍各类天体,非常细致,适合巡天。

5)        《剑桥天文爱好者指南》,作者白凯奇,译者李元。类似于《诺顿星图手册》。

6)        《天空的魔力》,作者特伦斯·狄金森、艾伦·戴尔,译者胡群群、林莉惠、任亚萍。内容非常全面,讲解的也不错,不过,译者不是天文或相关领域的,专业名词翻译的非常糟糕,而且,翻译也不认真,部分语句读起来很别扭。非常不建议新手去阅读。

四、其他


                                                                                                                                                                                                                        

  

  

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