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日全食观测总结

 

一 设备

这次带的器材,以便携为原则。赤道仪决定不带,而是用照相机的曼浮图三脚架和金钟云台来架设望远镜。因为本次日食全食时太阳刚过中天不久,在食甚前后的10分钟内太阳的高度角只变化了不到三分之一度,因此,地平式的云台基本上只要在水平方向上调整就可以补偿太阳的周日运动了。

架设三脚架时略微向西倾斜一点,最后东西方向基本沿着照片的长边。在全食过程中调整这个云台还是有些忙乱,感觉仰角调整锁紧后一松手就移动,因此取景稍微靠下了些。下次如果仍使用三脚架,需要配一个带微动的云台,会从容、可靠很多。

曾经想是不是用尼康的300毫米镜头,这样视场有保障。为此三月初连续两次专门使用这个镜头去麻峪房观测,从拍摄的月亮和深空天体的照片来看,解像力还是不如望远镜。因此最终就选择平常观测时用的FS78和EOS20D。但是FS78的镜身较长,所幸把遮光罩和调焦筒后面的接圈都卸下来后刚好可以塞进随身的拉杆包中。

FS78让我觉得非常满意。在生光前拍摄到的色球层上的红色喷流成像很实,反映出这架望远镜出色的像质。在20年里,我的3厘米,5厘米和这个7.8厘米三架小望远镜分别留下了独特的日食照片,也是一个很有趣的事情。

EOS20D的表现还不错。它的快门震动是比较大的,经过试验,把最慢的快门速度定为0.3秒——望远镜和三脚架这套组合拍照不模糊的速度下限。走之前买了两波段开关,做了2个快门线,虽然土点,还算顶用,没出什么纰漏。日食中一直打开反光镜预升功能,并设定为单张拍摄。在食既后拍摄日珥时连拍速度较快,间隔为1秒,出现了CF故障,估计是和写入缓存有关,而非反光镜预升、或者开关时序的缘故。

很想看一下自己在这种时刻是一种什么样的形象。所以在这次日食中只是把摄像机架在旁边,固定拍摄四周的环境。因为角度在人的侧面,所以前景杂乱一些。如果向南会拍到很漂亮的地景,但人又会变成背影了。

CF卡原有一块sandisk512M的,又去买了一块sandisk1G,不知为何我总对当时市面上更大容量的卡不放心,觉得相机不会很好地支持。另外还带了一块kinston1G,最后救了急。

带的爱国者数码伴侣电池比较差,好在坚持到了日食前。它同20D之间的文件传输经常中断,严重怀疑是usb接口部分电压不够。

 

二 计划

深知自己在全食过去之后肯定会心猿意马,绝对没有心思再按部就班地去拍摄复圆的过程,所以没打算拍摄整个过程,观测全部集中在全食阶段。

主要的观测目的是食既和生光阶段的动画,以及合成日冕照片。还有一个是月球的灰光。上次给傅建平写文章提到全食时月亮阴影的部分朝向地球,想到按理说日全食时候的地球照应该比新月时还要亮,但是不知为何拍摄的人却不多。这次正好可以尝试一下。

经过练习和折中取舍,最后的计划把整个观测分成四个部分来安排:

食既阶段 -5:00 12:33:00 检查设置:ISO100,1/500s,raw,single shoot,mirror lock, 1/2step
至0.5min 检查位置:略偏上,偏左小半个直径(1分钟移动量)
30-40张 检查快门线:固定,试拍
检查三脚架:垂直锁紧
检查备用CF卡位置
-4:30 12:33:30 拍摄
-4:00 12:34:00 拍摄
-3:30 12:34:30 拍摄
-3:00 12:35:00 拍摄
-2:30 12:35:30 拍摄
-2:00 12:36:00 拍摄
开倒数计时
-1:30 12:36:30 拍摄
-1:00 12:37:00 拍摄
-0:30 12:37:30 拍摄
-0:20 12:37:40 检查位置:略偏上,偏左小半个直径(1分钟移动量)
观察约剩60度弧,锁紧水平,去减光膜
连续拍摄
0:00 12:38:00 在取景器中观察日面,直到日珥消失。
0:10 12:38:10 停止。快速浏览,确认调焦是否有大失误,曝光是否合适
食甚阶段 0:30 12:38:30 调整快门:1/30sec,向左8下
I:至2min 调整ISO:200按第三个钮,向右调大拨盘一下
注意日冕形状,酌情调整相机角度。
调整位置:偏左小半个直径
1:00 12:39:00 连拍10张
调整快门:1/8sec,向左拨4下
连拍10张
调整快门:0.3sec,向左拨3下
II:至3min 2:00 12:40:00 调整ISO:400 按第三个钮,向右调大拨盘1下
调整位置:偏左小半个直径,偏上一点
连拍15张
调整ISO:1600 按第三个钮,向右调大拨盘2下
连拍10张
40-60张 调整快门:1/500向右拨15下
调整ISO:100按第三个钮,向左调大拨盘4下
生光阶段 3:00 12:41:00 关机
至4min 换CF卡
开机,至第二档
调整位置在偏左小半个直径
3:30 12:41:30 试拍
观察是否有日珥出现,
+0:00 12:42:00 连拍
+0:20 12:42:20 加减光膜
+0:30 12:42:30 拍摄
+1:00 12:43:00 拍摄
+1:30 12:43:30 拍摄
+2:00 12:44:00 拍摄
+2:30 12:44:30 拍摄
+3:00 12:45:00 拍摄
+3:30 12:45:30 拍摄
+4:00 12:46:00 拍摄
+4:30 12:46:30 拍摄
+5:00 12:47:00 拍摄平场,收工

这样安排后,每两个阶段之间有30秒左右用来调整望远镜指向和照相机快门,万一出现什么差错,也还有时间可以补救一下。日冕时曝光量的调整安排是每次只调快门或感光度一个参数。

实际观测中,食既阶段提前开始拍摄,停止过早;食甚阶段所有曝光组合均完成,但受CF卡故障影响拍摄数量减少;增加了一段日珥的连拍;生光阶段提前开始拍摄,停止略早。无减光膜状态下总共拍摄96张。

三 食既

根据食既前后的系列照片(第三张)按相机时钟的食既时刻为10:38:07。

日珥的曝光时间确定参考了1997年用胶片拍摄的日全食。当时用的是400的胶卷,望远镜的焦比为12。在1/125秒下贝利珠照片曝光稍有过度,因为旁边的日珥已经变白了。所以这次减小一档,用1/500秒(ISO100,F8)拍摄贝利珠和日珥。另外还参考了NASA网站上关于此次日食的介绍文章,上面的各类现象的曝光时间表,相对而言快门速度稍高。

从照片上量出色球层约8角秒厚,在本次日食中食既后约20秒被完全遮住。此前没有什么概念,所以拍摄停止过早。

这一阶段有风,而且手扶着打开的减光膜所以望远镜有抖动,东西方向的确定误差大些。基本上按下图所示,上面的斜线为55度位置角,下面的斜线是太阳赤道的位置。

对照NASA的资料中月轮边缘曲线图(地理位置和时间有所不同),最后的三个“小珠子”分别是标为1,2,3的三个凹陷所致。

选自NASA/TP—2004–212762Total Solar Eclipse of 2006 March 29

下图日冕部分经过叠加处理。比较吸引人的是赤道附近弯弯曲曲的细丝状的红色喷发物。

日珥至少于食既前40秒,即太阳光球宽度尚有16角秒时即可看见。这次上方的大日珥顶端距离色球层面65角秒。

四 日冕

日冕比事前想象的要亮。因为发现日珥很漂亮所以临时增加了1/500秒ISO100的连拍。这组照片和拍日冕的最高速度1/32秒ISO200差了32倍,如果中间再有一组曝光就更好了。从处理过程中看,数码相机的线性很好。

内冕:1/512s@ISO100+1/32s@ISO200。

外冕:1/32s@ISO200+1/8@ISO200+1/2.83s@ISO400+1/2.83s@ISO1600。


太阳的自转轴是在向右倾斜26度的方向,也就是在日冕较为稀疏的地方。

在放大的照片上,月轮左边可见7.47等的恒星TYC 13-1304-1,左上另有8.9等的TYC 13-895-1。

 

五 地球照

地球照其实是很容易拍到的。在以0.3秒(ISO400)拍摄的照片上就可以隐约看出月面的模样,而把感光度提高到ISO1600则可以清楚地分辨出第谷环形山和辐射纹。

根据照片测量,在F8,ISO1600下,2秒曝光的地球照达到饱和亮度。

 

六 生光

在生光前20秒,玫瑰色的色球层开始露出。

对日冕部分做叠加处理。在这张照片上可以看到像桥一样拱起的日珥,以及从色球层向外喷出的红色“麦芒”。内部的箭头指向太阳赤道。有趣的是上面的喷流不是在径向。

生光过程。相机时间为10:42:00。根据四个贝利珠的位置角可以判断出对应月轮的“缺口”。

 

七 照片处理

虽然前一天下午在阿拉曼酒店里清洁了一下CMOS,但晚上出去拍照和白天安装望远镜又在不知不觉中有灰尘吸在了CMOS上。

在照片上可以看到右下方的日冕区域正好有一个较大的灰尘。

按计划全食结束后对着天空拍了5张平场照片,很起作用。经过平场处理,这些暗斑都消失了。

色球层的底部还是比较亮的。本次拍照除了色球层刚出现的几张外色球的主体均过曝。在生光后曾将快门调至1/2000s,但也没有很大改善,可见鱼和熊掌不可得兼也。

下图是合成照片的日冕等亮度线,相邻的“等高线”亮度相差一倍。标注了饱和曝光量。

 


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