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校对极轴的方法
文章来源:网站管理员   发布时间:2010-06-20 09:30:57
因着地球绕着它的轴心转,在地球大气以外天空的物体,如月亮、行星与星星,看起来像是由东方升起,并且横跨天空移动,然后由西方落下。
太阳、月亮、行星与所有太阳系的天体,还有星云、星团与在我们星系中的星星,与星空中其它的星系,都会在地球自转的因素下,遵循这个横越星空的路径移动方式。
德式赤道仪的架台有两个轴,(一个是极轴,另一个是赤纬轴)来协助抵销地球的自转,并对准在星空中不同区域的星体。
赤道仪的极轴必须对准天球北极,此种对准极轴的过程也通常叫作"极轴校准"。这意味着要达成赤道仪的极轴与地球自转的轴平行的目标,如此就只要用赤道仪赤经单轴的带动,就可以大大的简化横越星空的天体的追纵。
 
对目视而言,极轴的校准就不那么严格,你可以把赤道仪就架好,然后大约的对准北极星。杜甫森式的镜就完全不必对极轴就可以直接观测。
 
较新的微电脑动控制经纬仪望远镜可以藉由内建的精密数学算法,同时移动双轴来追纵天体。然而微电控制的经纬仪赤道仪若没有使用昂贵与相对稀有的回转相场抵销装置时,就无法用来拍摄长时间曝光的天文摄影。
 
若要更精确的校准极轴,赤道仪的极轴对准的目标,必须在方位角与仰角两个水平面调整。方位角与指南针一致,仰角就是高于水平面的仰角角度。
 
赤道仪可藉由把仰角角度调到与当地纬度一致,用指北针来对准方位角的简单方法来校准极轴。磁北极与天北极的偏移量可以藉由公开的资源或是观测地区的飞行员的剖视地图来修正。
不过对于长时间曝光的深空摄影来说,特别是在偏远地区使用机动性的配备,极轴的校准就较严苛些。如果赤道仪的极轴没有精确的校准,就会产生像场回转的现象。在影像幅边缘的星星就会产生以导星为中心回转的现象。

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漂移法
 
使用内建于赤道仪的极轴望远镜可以快速的做校准,但是对于严苛的长焦天文摄影来说,也许也是需要做的一项工作。
用具有暗视野照明十字线的导星目镜,以高倍(200x)监看时,最有可能发生的情况是星点不会停留在视野中的一个确切位置,有几个原因会发生这样的事。
如果视相(seeing)不好的话,星点通常会看起来四处乱撞的样子。如果视相真的很糟的话,它会在一个十分短时间的片幅中四处乱跑。
即使视相十分良好,星点也会缓慢的从它原本的位置漂移。它会因着抵消地球自转的赤经齿轮与马达炼的不精确,而在东-西方向漂移。
这个现象通常与周期误差有关,会如此称呼是因为漂移的误差会与涡杆齿轮的转动周期一致。如果仔细的监视星点时,会发现星点约在1/2涡杆周期时间中往一个方向移动,然后往另一个方向移动,直到回到它原来的起始位置。这个移动通常是缓慢的,但它会依据涡杆、齿轮、组件的质量而来的不稳定误差,而会因着有爆冲与偏移。对优良的赤道仪而言,这个周期误差可以小到只有几个弧秒。对普通的赤道仪而言,它可以大至许多弧分。
对长时间曝光的深空摄影者二言,这个周期误差必需藉由导星把它消除:可以藉由使用高倍率的暗视野十字线目镜,或是用CCD自动导星器(如SBIG的ST-4或是STV)。
 
如果赤道仪没有把极轴调准,就也会有缓慢的赤纬方向的(往南或往北)的偏移。
漂移法,是藉由高倍目镜来监看星点在赤纬上的移动,并基于漂移的方向来调整赤道仪极轴的方法。
基于两个观测,需要两个修正:一个是天顶的星用来校准赤道仪的方位角;另一个是接近东方或是西方地平线的星,用来校准赤道仪极轴的仰角。
当监看漂移时,忽略任何东-西向的移动,或是只用赤经修正东-西向的漂移。重点是不做任何南-北方向的赤纬修正,因为这个南-北方向(即赤纬的漂移)会指出该把赤道仪往那个方向调整,以达到正精确的极轴校准。

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来源:(http://blog.sina.com.cn/s/blog_4888f8810100ab4w.html) - 对极轴的方法(漂移法)_正在拉磨_新浪博客


调整赤道仪的水平
虽然赤道仪的方位角平面不须完美的对好水平来达到成功的漂移法,但是在架设赤道仪时,将它的的方位角平面尽可能做好水平时,做漂移法校准就会确实变得比较容易些。如果赤道仪架设时没有调好水平,任何在方位角或是仰角的调整,会导致另一个校准因素的误差。
 
为了改善这个通,我们想象这样的实验:想象一台水平方位平面没有平行于地面(水平)的赤道仪。拿一个极端的例子来让它容易想象,也就是想象方位角平面与地面垂直,如此的话,任何方位角的调整也都将会明显的影响仰角的调整。如果赤道仪没有调好水平的话,方位角在介于90度垂直于地面与平行于地面的某处。在这种情况下,任何方位角的调整将会导致仰角的误差,只是会较轻于上面那个较极端的例子而已(即方位角平面垂直于地面)。
如果赤道仪没有将方位角平面调为水平(且它几乎从未完美的水平过),重复的迭代在天顶与水平线的星星来作校准方位角与仰角的校准,一直到两边都可以维持5或10分钟没有赤纬上的漂移。不过,赤道仪的方位角平面越是调为水平,就越不需要重复调整赤道仪的水平与方位角。
关于漂移法,它就不需要赤纬轴与极轴要精确的呈90度,镜筒的光轴也不会需与极轴呈精确的90度。正确极轴校准的唯一的事,就是赤道仪的极轴要与地球的自轴轴平行之结果。

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决定目镜视野里的方向
 
东西方向相当于赤道仪的赤经。如果你站着面向北方,由于地球绕着它的轴由西向东转动,星星看起来会从你的右边,也就是东方升起。如果你的望远镜以赤经方向移动,在目镜中的星点会移向东方或是西方。
 
南-北方向相当于赤道仪的赤纬。如果你以赤纬的方向移动赤道仪,在目镜中的星点会移向北或南。
这里有个绝对简单来判断目镜中方向的方法,使用这种方法时,目镜的定位与天顶棱镜就无关紧要:
东-西:关掉赤经马达,星点会漂向西边。 

北-南:将镜筒在赤纬方向朝北方轻推,星星将会移向目镜中的南方。
上下方向取决于目镜、你的头与天顶棱镜的定位,并且很容易让人因此搞混。

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步骤1.用天顶附近的星校准极轴方位
在漂移法中,约在子午线与天球赤道交接处找一颗星,用高倍暗视野照明十字线目镜监看导星状况。此处的赤纬偏移会指示出赤道仪在方位角校准的准确度。
子午线是一个想象的线,它是从北边的地平在线的一点,穿越头顶上的天顶,然后到达南方地平在线的一个点。子午线的线是一条赤经的线。所有赤经的线都是南北向的,但只有子午线是唯一穿越天顶的一条线。赤经是相当于地球上的经线。
 
天球赤道是一条想象的线,它是由东往西,并与天极呈90度夹角的一条线。例如,在北纬40度,天极就在距离北方地平线40度处,天球赤道是与它呈90度。天球子午线,它在北纬40度的地方,是位于北方水平面往上130度处,或是距离南方水平面50度的地方。
赤纬相当于地球的地理纬度,纬度是从距赤道北或南的角距离。
星点不需要正好在天球赤道,它可以是一个角度数为10或20左右的天球北方的星来作方位角的修正。技术上而言,因着极轴在方位角的没有校准好的偏移与星星的赤纬度无关,但是使用一颗介于天顶与天球赤道间的星星,是最容易用来判断极轴方位角是否有校准好的选择。
 
十字线目镜首先必须校正好东-西方与南-北方向。用控制器以高速转动马达让星点移动,并转动目镜,直到星点的移动与目镜中的十字线其中一个平行,然后用以上所叙的目镜里的方向判断方法,注意漂移的方向。
高倍率的目镜会在短时间内,比低倍率的目镜,会在短时间内指示出任何漂移,故用来监视漂移的倍率越高越好。
把星点放在导星目镜中的十字线,并把十字线的左右方向与赤经方向平行,如此星点因着极轴的误差而会偏向北或南,我们就监控这个漂移即可。
 
星点必须观察5-10分钟,但是若极轴本身的误差就很大时,在开始作漂移法的过程中,在短时间内就可以察觉到漂移。
在目镜中赤纬轴的漂移(即漂向南或北),会显示出要将极轴的方位角调向那一个边。
 
在子午线的修正,如果星点漂移十字线的南方,意谓着极轴的方向角太偏向东方。此时就要将赤道仪的极轴移向逆时针方向,即让赤道仪的极轴移回西方。
如果星点漂移向北方,意谓着赤道仪极轴的方位角 是太偏向西边,此时就必需将赤道仪的方位角顺时针转向东方。
最后,将星点移回目镜视野中央,再重复以上的步骤,直到5分钟后,星点没有任何南北方向的偏移为止。
如果赤道仪极轴偏差很大,一开始做漂移法时,就会花上很长的一段时间来调整赤道仪,使得星点在五分钟内的漂移量保持为0。所以,要有耐心,且一开始学习漂移法时,就要有花一段不少的时间来练习,并且从中不断精进这个技巧。
即使对漂移法很有经验,即使也经过使用赤道仪上的极望来对(一开始已经相当接近天极)也通常会花上一个小时来得到完美的极轴校准。
注意,在赤经上的漂移可以完全被忽略。任何在赤经上的漂移,严格上来说,是与赤道上的马达、周期误差有关,而非极望的校准。
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步骤2.极轴高度的修正
此时找一颗在东方高于地平在线约15-20度的星星,位于天球赤道与距离天球赤道北边20度附近的星星。如果你有一个较宽广视野的地平面,你甚至就不用改变你用来校准方位角星星的赤纬度,就简单的转动赤经,然后找一颗位于东方地平面某处的星星。
太接近于地平线的星星将会因着不同的大气折射与不良视相,而对极轴校准有不良的影响。
在西方地平线的星星也可以使用,但是以下所给的方向就必须反向。
 
再一次校准十字线目镜的东西与南北方向,并且将星星放在东西方向,并观察偏向南或北方的移动。
在用地平在线的星星来修正极轴的高度,如果 极轴高度太低就必需将它调高。
如果星星漂向北边,表示极轴太高就必需将它调低。
再次将星星导入视野中央并观察它的漂移,重复此步骤直到5分钟内都没有任何的漂移。
在完成用子午线附近的星星与水平线附近的星星检验完极轴后,就再度回到子午线附近的星星再检验一次。
(注意:如果东方与西方地平线被景物遮住,也是可以藉由与北极星距离正东或正西方10-20度的星星做高度的调整)

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简略记法
结合这些修正为一个简单的口诀
"S - E", 与 "S - L".
即 "South - East", 与 "South - Low".
如果子午线附近的星星漂向SOUTH南 (极轴太偏向) EAST东
And, 如果东方地平线附近的星漂向SOUTH (极轴太)LOW低.
所以我们可以将以上缩短为 "S - E - L",因为以上的两个情况都是偏移向南方的情形。
这个已经结合了对赤道仪的方位角与高度的修正。在两个情况中,你必须记住的就只是星点漂向南方的情况。明显地,如果星点漂向北向,就往反向修正。

 
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