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想给孩子买天文望远镜,如何避坑

 

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(特别说明:1.全篇利益不相关,无广告软文2.个人观点,仅供参考)

五千多年前,古巴比伦人在美索不达米亚平原仰望星空,研究太阳和月亮的运行轨道;两千多年前,华夏祖先仰望星空,建立了精准的历法,开启了农耕文明的辉煌;21世纪的今天,我们依然喜欢仰望星空,并借助望远镜探索宇宙更深处的秘密。

很多家长询问如何选择合适的望远镜,今天我们就来聊一聊入门的天文望远镜的选择。关于如何选择天文望远镜网上有太多文章了,我们就简单介绍一下入门天文望远镜的选购,给小朋友看星星看月亮,增添一些生活中的惊喜。铁杆天文爱好者选购望远镜简直是一门专业,感兴趣的读者不妨搜搜看,如果读了此文后很久还没睡着,恭喜您,您很有天分!

天文望远镜由主镜和支架组成,一般有三类:折射式望远镜(Refractors),反射式望远镜(Reflectors),和折反射式望远镜(复合望远镜/Compound)。它们的区别在于镜子的工作原理,如下图:画成蓝色的镜片位于望远镜镜筒的不同部位,利用不同的光学原理收集光线成像。

图片源于网络

1、折射望远镜:镜筒前端物镜为一组透镜,一般的双筒望远镜都是这个类型的,易维护。不过,随着透镜直径加大,造价上升特别快,大的就很贵了。而且普通折射式望远镜有难以消除的色差。复消色差(APO)折射望远镜没有色差,但是市面上能买到的最大口径也只有mm,且价格高达几万元。

折射式望远镜的致命缺点——色差

2、反射式望远镜:主要由反射镜和副镜组成,反射镜在镜筒后端,通常是球面或抛物面镜。缺点是镜片是暴露在镜筒里,要注意用完了盖好盖子,尽量不要让灰尘掉进去……需要经常校准光轴,不过不难。中等和大型口径望远镜,同一口径的反射式望远镜通常造价比折射望远镜低很多。最常见的使用最广泛的是牛顿式反射望远镜(NewtonianReflector)。

反射望远镜的缺点——球面主镜片产生的球差和彗差

球差

彗差

3、折反射式望远镜:综合了折射和反射式的优点,光路复杂,通常镜筒更小,便携。

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家长们给孩子购买天文望远镜,最关键要看两个参数:口径(Aperture)和焦距(focallength)。这两个至关重要的参数,几乎完全决定了望远镜的成像品质。

选择天文望远镜的一个最重要的指标,就是物镜(objective)的直径,也称为通光口径(Aperture)。这个数值经常标记在盒子,镜头旁边,或网购的时候常在名字里标出。我们的眼睛孔直径最大仅7毫米,而一台10厘米口径的望远镜,比眼睛的分辨率提高了10倍还多。这个数值一般来说是越大越好,最起码应该有70mm。物镜的大小决定了光线收集能力,所以通光口径越大微弱的细节看的越清楚。大物镜可以观测到行星更多细节,可以分辨双星,和发光微弱的星体(比如小行星和彗星)。同样的星体,通常在大望远镜中比小的看起来更棒!

我们再看焦距,其中两个部件有焦距的概念,一个长筒主镜本身的焦距,叫做主镜焦距对于折射镜而言,可以类比一块凸透镜的焦距。另一个部件是望远镜后端的目镜的焦距。这两个焦距组合,主镜焦距除以目镜焦距,就得到望远镜的放大倍数(magnificationpower)。倍数=物镜焦距÷目镜焦距

放大倍数起的作用就是放大但并不增加集光能力,并不是越大越好。过大的倍数使影像更大,但同时变得更暗,大气抖动也放大了,使影像更模糊。

为什么要自己计算放大倍数呢?因为后端的目镜是可以随自己的喜好自由更换的,不同的目镜能够带来不同的放大倍数,可以根据天体的大小选择合适的目镜来观测。

我们以牛顿式反射望远镜为例,介绍一下不同大小的望远镜,使用得当,能看到什么。

粗略的牛顿式反射望远镜大小区分:

小型(70-80mm):元左右

中型(-mm):元-元

大型(-mm):元-0元

如果不差钱那么请随意!

望远镜,又称为千里镜,如果想看月亮,那就使用天文望远镜,一般20倍可以看到环形山,40倍就可以清晰的看到月球表面,70倍或以上,可以看到月球表面的坑洼。很多人买来天文望远镜,第一个看的就是月亮。月亮是离我们最近的地外天体,所以第一次使用天文望远镜的朋友,不至于在天空中找不到它。在小型天文望远镜能看到的如下画面:

作者提供

怎么样?已经挺不错了吧?小朋友可以找找有没有玉兔和嫦娥姐姐。

如果用大型天文望远镜观察月亮,能看到的细节部分:

是不是更棒?

此外,观察月亮建议不要在满月的时候去观测月亮。否则太亮,睁不开眼;如果看太阳黑子,一定一定一定要买正规厂家生产的巴德膜覆盖在镜头前。还可以配一个手机支架,月亮上的环形山、太阳黑子应该都可以用手机拍到清晰的照片。熟悉了观察月亮,接下来,就可以观察行星了。

木星(从小到大):

小型(xpower)中型(xpower)大型(xpower)

土星

小型(xpower)中型(xpower)大型(xpower)

感觉怎么样?好像都还不错吧?

其实,影响你的观测结果的另一个要素是环境。如果你在光污染严重的城市里,再加上点儿雾霾,再好的望远镜都没用。不过,如果在天气晴朗的夜晚能带着你的望远镜去郊外地广人稀的地方,那您就可以进行深空观测,看见一个完全不同的天空了!

仙女座星云风车星系

另外,天文望远镜的支架也是会被初购者忽略的一个很重要的部分。常见的有两种:经纬式(AZ)和赤道式(EQ)。经纬式(AZ)可以上下左右动,操作简单,轻便。赤道式有一个固定转轴,指向北天极(北极星),所以转轴是和地球自转轴平行的,对准星体后绕固定轴转动就可以跟踪拍摄星体运行了。但操作复杂,移动起来很笨重,不方便携带。

左:经纬式;右:赤道式,注意其中转轴指向北极星仅适用于北半球

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还有一点可以考虑的,就是有没有连接手机或者相机的接口(cellphoneadaptor)。如果想拍个漂亮的照片发发朋友圈,可以选择自带手机连接配件的天文望远镜。没有的话其实也可以自己把手机摄像头对准目镜拍照,不过你得保证自己的手不抖,高倍放大的时候很难......连接手机的另一个好处是手机也可以放大图像,拍照了之后还可以修修图......

至于品牌,常见的牌子有很多,国产的很多品牌口碑不错,逢年过节的也经常打折。

很多朋友可能会说:“能不能不要再科普我了,直接推送一个链接给我买了行不行?”对此非常无奈。直接推送一个链接确实很难,不同人想要的实在差太多了。就像你不能直接要别人推荐一台钢琴或一套房给你一样。不过我可以贡献一个给小朋友的第一个天文望远镜的购买思路,帮大家抛砖引玉:

1.假如您要买一个能看见月球环形山,木星卫星,和土星大草帽的:别以为这是望远镜里能带给你震撼最大的观测。大多数恒星,业余天文望远镜看起来都是一个或大或小的点。满足这一点,对比上文,基本中型就可以了。

2.如果您要买一个便于操作的:毕竟孩子小,要教会了她,免得不停的找大人帮忙......太复杂,孩子搞不定失去了兴趣。大人万一也搞不定那就悲剧了。

3.不想买太大太贵:买那么大,搬来搬去很累,都得大人搬。而且,给小孩子用的,安全易携带是要考虑的范畴。每个城市其实都有很多免费观测的资源和机会,有专业人员帮助你,指导你,用最好的设备去发现有趣的东西。小朋友感兴趣的话,不妨先参加一些这样的活动。

好了,如果你已经想好了想买啥样的和预算,现在网络购物这么发达了,看看这个类型的网上哪个型号买的人最多,评价最好,就差不多了。如果看到了远低于正常价位的折扣,那还犹豫什么,赶紧下手吧!毕竟,不管你买哪种,都已经超越了当年的伽利略,会让孩子非常高兴,因为你为他们打开了一片不一样的天空!

如果是DIY的热爱者,可以考虑购买自制天文望远镜所需的物镜和目镜。.

基本上,大家都知道,制作一具简单望远镜的话,需要物镜和目镜,外加用一节镜筒拼凑就可以。

伽利略当年的做法就是,使用一片凸透镜做物镜,一片凹透镜做目镜,就组成了一具最原始的天文望远镜了。

但是!这已经是多年前的事情了。那时候中国还是处于明朝啊!单独一凸一凹做望远镜,不是不可以,但是效果非常的不好。即使当年伽利略赫赫有名那个连木星云带土星光环都看不见,可观看视野非常狭小,色差极其严重。附图,单片式物镜结构和色差效果

所以,大家如果想自己DIY制作望远镜,就不要再想着学伽利略了,别想着一凸一凹就想组合望远镜了。

时间在流逝,科技也在进步,望远镜也同样在进化:

物镜:

年前那时候望远镜的物镜只是单片的一片凸透镜玻璃,结构很简单,但是成像效果非常差。现在的天文望远镜物镜,最基础是2片不同材质的玻璃组合,这样可以获得更好的成像效果。在高端的天文望远镜上,物镜甚至是3片镜片甚至4片镜片组合。

附图

目镜:

如同物镜,几百年前那时候的目镜也只是单片玻璃的,同样效果非常差。经过几百年的发展,逐渐的从1片玻璃,变成2片玻璃,变成3片玻璃,4片玻璃……现在普及型的目镜一般是4-6片玻璃组成,3片以下结构的基本都是最低端的小朋友玩具级别,至于高端的,结构就更复杂。也因为目镜玻璃多,结构太复杂,所以都是以购买成品的目镜为主,基本没有买镜片自己组装的。那么复杂,普通人基本没可能搞定。

好了,现在再回过头来看一下现代正规望远镜的结构图。

现在估计大家应该对望远镜的结构有个大概印象了。

现在我们来划重点介绍:

A:物镜的选择:

a:不要再想着弄单片凸透镜了,那种效果不好,最低需要两片式玻璃做物镜。

b:两片式物镜价格不贵的,如果只是做个小点的玩玩,售价也就几十块钱。

c:镜片有大有小,不要买太小的,最小也得需直径50mm(毫米)以上的镜片。

d:两片式物镜有双分离和双胶合两种结构,胶合的制作简单,分离的效果好。

e:正规物镜有镀膜的,分别为蓝膜或绿膜。在几十块钱低端镜片上没区别,买便宜的就好。

f:物镜的焦距最好是在镜片直径的6倍以上,才会有较好效果。比如60mm直径物镜,焦距最低6倍mm(毫米)以上。一般推荐是7-12倍长。

物镜总结:

两片式物镜(分离结构),蓝膜或绿膜都可以,物镜直径最低50毫米以上,焦距最低是物镜直径的6倍以上。

B:目镜的选择:

目镜和物镜一样,有2个参数:尺寸大小和焦距。

尺寸大小:

尺寸大小(接口的尺寸)有三种,分别为0.95寸(24.5mm)和1.25寸(31.7mm)以及2寸(50.8mm)。

1:0.95寸是玩具镜的尺寸,很便宜(十几块二十块钱),但效果很差,很难通用,不要购买。

2:1.25寸是目镜正规望远镜的标准通用尺寸,兼容性强,效果不错,性价比高,选择性多。(便宜的三五十块钱,贵的三五千块钱)

3:2寸目镜是目前高端天文望远镜的配置,效果好,当然价格也贵,最低都是几百元起步,如果不差钱那么请随意。

焦距:

目镜焦距规格就繁多了,从最短的3mm焦距,到长的50mm焦距,几乎每一个毫米都有相应的目镜。

1:焦距越长(比如50mm焦距目镜),组合倍数会越低,但画面清晰度明亮度越高。

2:焦距越短(比如3mm焦距目镜),组合倍数越高,但画面清晰度越低,可见范围越小,抖动影响也会越大。

先做目镜总结:

要购买1.25寸标准规格的目镜,价格最低50元以上的,如果只买1个目镜,焦距推荐15mm~30mm之间的。

关于望远镜的倍数计算:

倍数=物镜焦距÷目镜焦距

举例:

如果物镜规格是80F规格,即物镜直径80mm,焦距mm。

如果使用25mm焦距的目镜,那么倍数=物镜的÷目镜的25即:倍数=÷25=36倍

同理可得,如果换使用10mm焦距目镜,倍数=÷10=90倍。

备注2:关于望远镜的倍数和效果:

望远镜的倍数越高,成像亮度和清晰度会越低,可见画面越小。倍数越高对抖动也更明显,稍微一点的晃动就会受不了,对三脚架支撑的要求也高得多,所以并不是倍数越高越好。

简单比喻就像汽车,并不是开的越快越好,越快越容易出事,差不多一个意思。

对于天文望远镜,最佳常用倍数是20-40倍,成像清晰度较佳,且适合大多数天体观测,比如清晰观看月亮环形山(非满月时),太阳黑子,个梅西耶天体(星云星系)都可以在20-40倍即可观测到。

对于业余级别小望远镜而言,如倍以上,适合观测的天体就只剩下月球表面细节,木星云带和大红斑观测,和土星光环及卡西尼缝的观测,火星表面山脉、峡谷、极冠的观测和金星月缺变化的观测。

但倍以上,对三脚架的要求非常高,稍微一丁点的晃动就会无法观看。且画面亮度,视角和清晰度也都比低倍时候要暗淡的多。所以我们一再强调,选择配件的时候,搭配20-40倍的目镜和高倍目镜各一组就足够入门使用了。

暑假来了,小朋友们不妨同家人一起走进天文世界,便理解,人类之渺小,宇宙之浩渺,时空之迥异,天地之同源,当领略此番风景后,心中便豁然开明。

文字编辑:数字科普科黄桂花

排版:展览教育科胡朝明

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