十年宇宙探索

作者: 王海俨

千百年来,人类目睹繁星,探究日月,一直在追问宇宙和生命的起源。

被星空的壮丽所吸引,摄影师王海俨不断探索天文摄影,在严寒酷暑中追月逐日,在自己搭建的天文台记录深空……只为将宇宙的浪漫尽数展现在世人眼前。

左页,苏州尹山湖夜景,入夜后,摄影师时常在此观测星空。右页上图为2011年12月10日月全食;下图为LRGB彩月技术所呈现的真彩色月球图像。天文摄影涉及的知识面很广泛,需知天文,懂物理,涉猎光学原理,还要熟悉天文器材、摄影技术、图像处理、计算机技术等。

当我抱着女儿在小区里看星星的时候,她兴奋地指着天上说:“这有一颗,那里还有一颗,哇!好漂亮啊!”我看着天上寥寥无几的恒星,突然想到曾经的星空可不是现在这个样子。

儿时,数不清的晴夜里,繁星满天,我躺在屋顶看银河数星星。夜空的深邃神秘,深深地烙印在我的脑海里。我发现,自己不知从何时开始爱上了宇宙星空。如今看来,我如此热衷于天文摄影,正是源于童年美好的记忆。

热爱是最强大的内驱,我开始着手购买望远镜、相机、赤道仪,然后把看到的星星一一记录下来,不断学习摸索,已持续了十年有余。

“彩月”,兼顾月球色彩和细节“拼接”,模拟宇航员近距离看月球

就像大众摄影可以分成风光、人像、人文、微距等类型,天文摄影也可按照拍摄对象,分成日月行星、星野、深空三大类。我常拍摄的领域是日月行星和深空。

日月行星,顾名思义,就是拍摄月球、太阳和行星。而月球摄影是其中最基础的领域,因为月球是晚上最容易找到的天体,又大又明亮,用一个小小的望远镜就能捕捉到,所以拍摄门槛低,容易上手。

拍摄月球最简单的设备,就是单反相机加长焦镜头,进行单张拍摄,最好有一个三脚架来稳定相机。更为专业的,就需要使用天文望远镜、赤道仪和专业的行星相机(俗称行星三件套)。

天体不像地球上的花朵有各种色彩,它们的颜色都暗淡且单一,所以拍摄时须强力增加饱和度才能达到赏心悦目的效果。拍摄月球也是如此,天文摄影师往往会用“LRGB彩月”技术来进行拍摄。摄影师普遍知道,任何图片都可以拆分成RGB(红绿蓝三原色)三个色彩通道,“LRGB彩月”便是基于三原色的逆向原理。

拍摄时,我会借助两个辅助器材:LRGB滤镜和滤镜轮。LRGB滤镜包括明度滤镜、红色滤镜、绿色滤镜、蓝色滤镜,明度滤镜与三种颜色滤镜不同,它只是去掉了色彩,仅保留明暗的通道。滤镜轮则是自动更换滤镜的装置。我通过滤镜分别拍出不同颜色下的月球,最终合成一张真彩色的月球图像,它兼顾了细节和色彩,相比其他技术拍出的月球形象,更为大众熟知。

除了彩月,月球马赛克拼接也是常用的技术,简单来说,就是拍摄月球的不同区域得到图像,然后拼接成一张完整的月球照。去年,我难得遇到一个非常稳定的天气——大气抖动的幅度较小,非常利于对焦。于是我用C11HD望远镜、AZEQ6赤道仪和Neptune-M相机,把月球划分成27个区域进行拍摄,完成了十年来最清晰的一次月球马赛克作品。拼接的画面中,月球表面的环形山(圆形凹坑)和月海(低洼平原)得以清晰展现。看到照片,便能想象宇航员透过宇宙飞船,近距离看到的月球样貌。

月球上有一些奇异的地形,如果有254mm或者更大口径的望远镜,就可以把它们拍得很清楚,细细研究一番。比如伽桑狄环形山,较为古老,中心部分已经裂开很多条缝隙;第谷环形山非常值得拍摄,它是整个月面最璀璨的环形山,满月之际,其辐射纹(被小行星撞击扬起的灰尘落下形成条带)可绵延数千公里。

右页图二为盈凸月27张马赛克拼接,由C11HD望远镜、AZEQ6赤道仪、Neptune-M相机拍摄。左页大图为盈凸月马赛克局部图像,右页图一为月球表面的哥白尼环形山,由16寸DOB+2.5x+Neptune-M拍摄。

就我看来,月球摄影中最好看的是月全食,它平均一两年会有一次,但受限于地区、气候、设备等因素,较难观测到,就算地利人和,也须恰好遇到晴空才能拍到。所以在拍摄天文的十年中,我仅拍过3次月全食。其中一次拍摄经历,我至今难忘。那是2011年12月10日,上海天气寒冷,我裹着被子在家里的阳台上瑟瑟发抖,架在身旁的望远镜冻得像冰疙瘩,手摸一下就感觉冰冷刺骨。就在这样的环境下,我坚持了4个小时,用望远镜和单反相机这种最“原始”的方法,记录了月全食的全程。

观测行星的轨迹站在地球上看土木相合、火星冲日

比月球更难的是行星摄影,首先确认行星的位置就是一道躲不过的坎儿,但就算确定好了位置,拍摄依然困难重重。因为相比月球和地球的距离,行星太过遥远,用肉眼望去仅仅是天上的一个星点。想要把一个星点拍出明显的圆盘状,并且呈现表面细节,就像在高空走钢丝一样需要讲究技巧。

设备是最为重要的,一台大口径望远镜必不可少。我现在常用的两台望远镜,一台为C11HD施密特-卡塞格林望远镜,口径280MM;另一台是牛顿反射望远镜,口径400MM,分别搭配电动跟踪赤道仪、经纬仪。其次还需要很多配件,比如巴罗增倍镜,用于进一步放大目标;ADC用来校准大气色散问题;黑白行星相机用来记录图像等等,此外,还需要笔记本电脑用以操作相机和记录拍摄数据。

有了基础设备,还需根据每颗行星的表面特征,确定不同的拍摄方法。比如木星,它的自转速度是太阳系所有行星中最快的,所以在拍摄时,就需要不断用设备去修正自转带来的影响;还有最特殊的金星,它被厚厚的大气层包裹,在可见光波段毫无细节,所以我们要利用它的大气层,拍摄红外和紫外波段呈现的云带特征。

我拍摄过单独的行星,将它们放在同一张照片中作为合集,颇为壮观,我也拍摄过行星的特殊天象,它们几十年甚至几百年一遇。2020年冬至时分,我有幸记录了一次“土木相合”。土星木星相互吸引着靠近,最终几乎完全重叠,这是近400年来距离最近的一次。虽然照片中两者相隔一段距离,但我们身处地球,很难用肉眼区分。

相比行星相合,“行星冲日”就较为常见,这是行星与太阳在黄道经度上相差180度时的天象,彼时,行星和太阳分别位于地球两侧,所以整夜都可以观测到某一颗行星的轨迹。2018年恰逢火星冲日,而且还是“大冲”,即近地点(这里指火星在绕地球运行的轨道上,距地球最近的一点)冲日,我观测到火星距离地球只有5000多万公里,而远地点冲日时足有1亿公里。从地球上看去,火星比平时足足大了一倍。

右页上图为2018年观测到的火星“大冲”,彼时太阳、地球、火星位于一条直线上,火星距离地球约5000万公里;下图为行星合集,从下至上分别为金星、火星、木星、土星、天王星,由左页下图C11HD望远镜、Mars-M(IMX290)相机拍摄。

毛茸茸的火苗和升腾的日珥1200公里,只为追逐两分钟的日食

在天文摄影的领域里,“研究”太阳摄影的摄影师相对较少。其中既有设备昂贵的原因,也由于前几年太阳活动处于低谷期,值得一拍的内容非常少。然而,从2020年4月开始,太阳活动进入了第25个活动周期,甚至出现了横贯赤道带的爆发式太阳活动,这足以掀起一次拍摄太阳的浪潮。

我常用一台折射望远镜,加上巴德膜或者赫歇尔棱镜,“安全”地观测太阳光球层,即我们肉眼所见的太阳表面。之所以说“安全”,是因为太阳光极其刺眼,巴德膜和赫歇尔棱镜的减光效果,比墨镜强上千倍,有了它们,阳光才能被减弱到人眼和相机可以安全接受的范围。

拍光球层时,太阳表层的特征一览无遗,比如太阳黑子,白色的耀斑,以及像细胞一样的太阳米粒组织。遥望太阳的我,颇有种用显微镜观测某种生物的感觉,在日常所见的景色中,其实蕴藏着一个全新又奇妙的世界。

光球层更外层的太阳大气,被称作色球层。拍摄色球层,是太阳摄影中最有意思的。因为它时刻变化着,哪怕相差半个小时,同一片区域都会有明显的不同。太阳本身发出的光是黑白的,但只要借助日珥镜,便能将它拍成一个熊熊燃烧的大火球,处处喷发着等离子物质,如果拉近它的某一块区域,还能看到毛茸茸的火苗和升腾的巨大日珥。

2020年,我追逐过日食。6月的一天,我带着重达50公斤的器材,开车17个小时,从苏州奔向厦门,行径1200公里,只为拍摄日食。当天,厦门酷热难耐,我在民宿的院子里等待着,几乎快要中暑。然而,当我看到金环闪耀在厦门上空的那一刻,突然觉得一切的付出都是值得的,哪怕金环仅仅持续了2分钟。

左页上图为太阳色球层,由右页第一张设备LXY80APO折射镜、AZEQ6赤道仪、QUARK日珥镜、Apollo-M MAX相机拍摄;下图为光球层的太阳黑子群和太阳米粒组织,由右页第二张设备ES127APO望远镜、赫歇尔棱镜、Apollo-M MINI相机拍摄。右页上图,金色光环为2020年日环食集锦;下图,在日珥镜下,太阳如同燃烧的大火球。

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