【天文科普】太陽觀測四大神器之四:日珥鏡,到底有多神奇?

誕生緣由

日珥是太陽色球層的一種劇烈活動,是一束束噴湧而出的火焰,頗為壯觀。在日珥鏡發明之前,天文學家往往只能通過日全食來拍攝日珥。

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日全食拍攝日珥

因為,日珥的亮度相比太陽光球層實在太低了,平時,日珥的光輝都淹沒在太陽光球所發射的強光之中。

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天文學家苦苦思索,怎麼才能在平日裡來觀測日珥呢?

天文學家發現太陽會發射連續光譜,由於色球光譜中波長為6562.8埃的氫線 Hα 在亮度上佔絕對優勢,所以只要鎖定Ha譜線就可以讓觀測太陽色球層和日珥變成可能。

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H-α譜線,在天文學和物理學上是氫的一條具體可見的紅色發射譜線,波長為6562.8Å,也就是656.281納米。

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天文學家找到了突破口,新的問題也伴隨而來。如何讓太陽光的H-α波段通過,而阻隔其他所有的其他波段光線呢?

聰明的人類經過一番嘗試,發明了H-α窄帶濾鏡,這種專門觀測太陽日珥的濾鏡。簡單說,H-α窄帶濾鏡就是一種過濾器,它可以阻擋其他所有波長的光線(包括可見光和紅外線、紫外線),唯獨只讓656.28這種波長的紅光通過。

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與深空用的H-α窄帶濾鏡相比,太陽H-α窄帶濾鏡的帶寬更窄。深空H-α濾鏡帶寬通常在7nm左右,有些高級的可以做到3nm。但太陽H-α窄帶需要在1Å以內,1Å也就是0.1納米,甚至0.3Å。整整高了一百倍。

需要說明一點,為什麼窄帶越做越窄。原因是帶寬越窄,太陽色球層的細節對比度就越強,呈現效果就越好。

下圖是0.8A-0.3A的拍攝效果圖。

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太陽H-α窄帶的工藝要求是非常高的,價格也是貴的離譜。50mm的雙濾鏡組就要賣到7000人民幣。而50mm的深空H-α濾鏡7nm帶寬版本,只需要1000多元出頭。而且目前,掌握日珥濾鏡核心部件生產工藝的廠家全球寥寥無幾,國內連一家都沒有。

要觀測太陽日珥,光有H-α窄帶濾鏡還是不夠的,它只是一個配件。需要把它裝在天文望遠鏡上才能夠成為日珥觀測的工具。所以聰明的廠家乾脆一不做二不休,發明了加裝了H-α濾鏡的折射望遠鏡-日珥鏡。

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Lunt 152mm口徑日珥鏡

上圖是Lunt公司的旗艦機日珥鏡,Lunt 152mm的巨無霸日珥鏡,售價9000多美金。不管別人怎麼想,反正我是買不起的。去年,美國NEAF展會上,我有幸認識了美國愛好者TJ,他正好帶到展會現場一臺Lunt 152日珥鏡,讓我沒花錢就過足了眼癮。

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日珥鏡中的太陽

說到日珥鏡的觀測體驗,和巴德膜或者赫歇爾稜鏡的感受完全不同。巴德膜看到的太陽,就是平時你看到的太陽,和黃昏時肉眼可見的太陽並無本質差別。但日珥鏡完全不同,你將會看到一個火紅的燃燒著的巨大火球,還有掛在上面的噴發的日珥!這才是真正的吸引人的地方。真的就像《太陽浩劫》中的一般:

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電影《太陽浩劫》截圖

下面是日珥鏡真實拍攝效果:

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日珥鏡的原理

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專用的窄帶太陽望遠鏡有三個主要部分:

1.ERF (Energy Rejection Filters)前置減光濾鏡

2.ETALON 光學共振腔/光譜標準器(太陽望遠鏡的心臟)

3.BLOCKING FILITER 後端截止濾鏡

玩法介紹

日珥鏡目視的樂趣,遠遠超過巴德膜或者赫歇爾稜鏡,太陽是紅色的,看到的細節非常壯觀,像一個燃燒的火球。

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據說第一次使用日珥鏡,可以看一整天。:D

當然,目視的樂趣只有觀測的人一個人能夠體會。所以,我們更傾向於拍攝日珥,這樣就可以分享出精彩的照片,和大家一起分享。

使用日珥鏡拍攝大致分為兩種拍攝技巧。

一是全日面拍攝,或全日面拼接。總之,這種玩法的核心思想就是要拍全,拍到整個日面。如果有足夠大畫幅的天文相機,當然一口氣裝下整個太陽是完全沒問題的。尤其是現在大畫幅的黑白天文相機問世以後,像ASI1600這樣的高速相機,完全可以支持Lunt152拍全日面。

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第二種玩法就是拍日珥,更進一步的玩法是拍日珥動畫。這就需要等待時機,當日面邊緣爆發了大型日珥的時候,就是拍攝的最佳時機。

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拍攝電腦使用專業天文軟件

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ASI174MM相機,配合日珥鏡進行高速攝影

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後期處理得到日面細節和日珥

日珥鏡拍攝的方法和後期處理技術,我們改天專門開個系列帖子細講。

日珥鏡的創新

Daystar發明了目鏡端日珥鏡組。由於大口徑的日珥鏡,對應著更大的光學共振腔,所以價格也是成倍飆升,讓大眾愛好者難以接受。Daystar公司看到了這塊市場,並推出了目鏡端日珥鏡組件Quark。和赫歇爾稜鏡類似,Quark不管主鏡口徑多少,都可以通用,所以相當經濟划算。目前售價在6000人民幣左右。

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【天文科普】太阳观测四大神器之四:日珥镜,到底有多神奇?

大口徑施卡改造為大口徑日珥鏡的服務。HaTAiryLab別出心裁,給施卡的改正鏡鍍膜,變成ERF濾鏡。然後再後端增加Ha濾鏡光學組件。讓大口徑低價格的日珥鏡成為新的可能。

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日珥鏡打開了太陽觀測的另一道大門-特殊譜線觀測。著名的SOHO太陽觀測衛星,便是使用了多種太陽窄帶濾鏡,對太陽進行多波段的觀測的。

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這麼多太陽觀測特殊波段,大家能認得幾個?

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至此,太陽觀測的四大神器全部介紹完畢。謝謝大家觀看!

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