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19世纪30年代摄影术发明以后，很快就被应用到天文学上。1840年3月23日，美籍英国化学家J·W·德雷帕用口径76mm的单片凸透镜将月亮影象聚焦在感光底版上，跟踪曝光了20分钟，得到了一幅清晰的月球照片，这就是人类历史上第一张天文摄影作品。1851年以后，随着火棉胶摄影法的出现，感光材料灵敏度大大提高，摄影法进入了天文学研究的领域，逐渐形成了独特的门类。直至今天，摄影依然是天文学家探索、研究宇宙的一个重要手段。
中国改革开放以前，国内从事业余天文摄影的人很少，直到20世纪90年代初，在《天文爱好者》杂志上刊登的作品，基本上都是国外或港台地区的。近十年来，中国大陆的经济迅速发展，业余天文摄影爱好者的队伍也不断壮大，尤其是特别近几年数码相机和数字图像处理的普及应用，为天文摄影提供了全新的手段，使爱好者也能拍出很专业的优秀摄影图片，享受到天文摄影的巨大乐趣。
一 天文摄影的对象
天文摄影是以天体为主要拍摄对象，艺术地再现天体自然现象和运动规律，它的拍摄对象大致有以下几种：
1、太阳黑子、月面。
2、金、火、木、土等大行星。
3、星座、银河、星云、星团、星系等。
4、特殊天象：彗星、流星雨、日月食、超新星爆发、凌日、掩星等。
二 天文摄影的常用方法
1、 跟踪摄影：由于地球自转，实际上的天体运动是以北天极为中心，做弧形运动。赤道仪根据这一原理设计，它有一个与地球自转轴（地轴）平行的极轴，将该轴指向北天极，摄影镜头和照相机就安装在这条轴上，通过赤道仪使此轴与地球同速旋转，用这种方法可以将望远镜头对准天体目标进行长期曝光。适合于拍摄行星、美丽无垠的银河和多彩的星云、星团等天体。
2、固定摄影:就是将照相机和镜头（或望远镜）固定在三脚架上，对准天体直接进行拍摄。它适合拍摄周日运动、流星雨等题材，用广角或标准镜头拍摄较好。
绝大部分摄影爱好者没有条件使用赤道仪，可以试用固定法拍摄星空，最易入门的题材是拍摄星辰的周日运动。您可以结合各种地面景物构图，进行艺术创作。图2采用固定摄影法，也可以拍好明亮的银河。使用50mm的标准镜头，F2光圈，ISO 800胶卷，在夏夜的郊外，对着银河固定曝光20秒，可得到灿烂的星光照片。如使用20mm广角镜头，曝光50秒，可将大部分银河收入镜头中，十分壮观。如图1、图2、图3、图4、图5。
图2 浩瀚星空
三 天文摄影的基本装备
1、照相机：135型、120型、单反型或平视取景型相机都可以使用。单反相机可以更换各种镜头，还能够连接到望远镜上进行拍摄，是首选的设备。
注：相机镜头在对焦到无穷远处时，焦平面位置要非常准确。
相机的B（T）门功能一定要完好，最好具有自拍、多次曝光、电子快门和自动过片等功能。
2、镜头：根据被摄对象的大小选择不同焦距的镜头，拍摄流星雨、银河、周日运动应选用小于35mm的广角镜头；拍摄大的星座可使用50mm的标准镜头；拍摄较大的星云、星团可选用100-300mm的中长焦镜头；拍摄小型的深空天体、日月表面和行星最好使用500-1000mm的望远镜头，或接用天文望远镜拍摄。
3、附件和工具：
快门线；
镜头遮光罩；
特效滤镜、减光镜；
三脚架；
加温设备（防止镜头结露用）；
时间控制器（配合电子快门实现自动定时曝光，创作各种艺术效果）。
图4
周日运动尹相东摄固定摄影法
华中牌相机
ISO 100 彩色负片 19mm 1∶11镜头
曝光8小时。
四 使用天文望远镜拍摄
1、直焦法
把天文望远镜的物镜在焦点处形成的影像直接拍摄记录下来的方法，叫做直接焦点摄影法。实际上就是用望远镜的物镜代替照相机的长焦镜头，通过一个适配器将相机和望远镜连接起来拍摄，参见图6。
2、投影法
这种方法也称放大摄影法，是在相机附加器内加入一个目镜，把物镜在焦点处形成的影像放大几倍至十几倍的摄影方法。计算公式为：
放大倍率=L/F2-1，
等效焦距F=(L/F2-1)F1
注：L=目镜到胶片的距离；
F1=望远镜物镜的焦距；
F2=目镜的焦距。
可见F2愈短，L愈长，等效焦距F愈长，参见图7、图8、图9。
3、直接法
直接法就是将天文望远镜的目镜后面的成像面调至无穷远，再用照相机镜头（焦距也调至无穷远）直接对准目镜进行摄影。这种方法的优点是可以使用旁轴取景照相机（如傻瓜相机）拍摄，缺点是光学环节多，像质损失较大，参见图10、图11
月食
图6
图8
图10
图12
双子座流星雨 王炎摄
固定摄影法
理光单反相机
富士ISO 800 彩色负片16mm 1∶3.5镜头
曝光20分钟
地点∶密云不老屯射电电文台。
图14
银河中心寇文摄
跟踪摄影法
尼康D70
威信赤道仪自动跟踪
16mm 1∶4镜头
IOS 200 曝光10分钟
地点∶澳大利亚。
七 曝光时间的确定
天文摄影的曝光时间大多在几十秒以上，倒易率已严重失效。所以需要大量增加曝光的时间，才能得到合适的曝光值。以下几种常见的天体拍摄时间大致为：
太阳 在镜头前安上合适的减光镜片，采用1/2000-1/4000秒的速度拍摄。
月亮 满月时亮度很大，曝光时间一般在1/125秒左右，即使使用2000mm的镜头，图像也不会产生移动，可以得到清晰的照片。拍摄上下弦月或月食时，曝光时间一般在1/2秒以上
周日运动 最好使用标准镜头或广角镜头，在冬季时对准北极做长时间的拍摄，连续曝光20分钟，可拍出周日运动的轨迹；连续曝光8-10小时，可拍出精美的图像。
流星雨 使用ISO800以上的胶卷和大光圈拍摄，每张曝光20分钟以上。
银河及星座
使用ISO800胶卷跟踪拍摄：
曝光5分钟就可初现端倪
曝光10分钟大大超过人眼的感受
曝光15分钟就可表现出璀璨的画面
使用ISO100胶卷，曝光30多分钟，可获得好的反差和细节。
深空天体（包括星云、星团、彗星、小行星等）这类天体是天文摄影中最难的对象，由于它们的体积和亮度的差异较大，在拍摄时一般选用较长焦距的镜头，跟踪精度也要求很高，曝光时间应尽可能地长，至少在30分钟以上，这样才能表现出更多的细节，特别是许多深空天体多姿多彩的旋涡、悬臂、象形结构和斑斓的色彩，这是许多天文摄影爱好者努力追求的目标。
八 使用数码相机
近几年，数码照相机大量普及，给天文摄影带来了更广阔的前景，不少摄影爱好者可以拍出更加专业的图片。相对胶片相机，数码相机有以下优点：
1、 曝光时间缩短。使用数码相机对较暗的天体摄影时，曝光时间比胶片相机缩短了许多。根据实际拍摄经验，原来需曝光30分钟的照片，用数码相机拍摄，只需五六分钟就能达到同样的效果，从而大大提高了拍摄的效率。
2、 可随时看到拍摄效果。数码相机立拍立现，如果发现对焦不准、跟踪失败或曝光不合适，马上就能重拍。
3、 可方便地对图像进行计算机数字后期处理，弥补缺陷，完善画面效果。
但是，数码相机用于天文摄影时也有一些缺点，如不少轻便型相机没有B门，最长曝光时间很短，镜头口径较小，长时间曝光时会产生严重噪点现象等，这是必须要注意的问题。
注1、叠加电脑处理方法：
使用数码相机对准天空中拍摄目标，连拍数张（或数十张），将图像传入电脑中；通过专门的处理软件，就可以得到一张更加清晰的影像图片。
图16
日全食曹军摄
固定摄影法
佳能 20D高桥EM11赤道仪FS78望远镜IOS 200 630mm 1:8/镜头 曝光1/30秒
图18
月亮王炎摄
固定摄影法
理光单反相机
富士ISO 800 彩色负片用电子时间控制器自动多次曝光拍摄
16mm 1:4镜头
每次曝光1秒，间隔10分钟，共曝光45次，历时7.5小时。
中国改革开放以前，国内从事业余天文摄影的人很少，直到20世纪90年代初，在《天文爱好者》杂志上刊登的作品，基本上都是国外或港台地区的。近十年来，中国大陆的经济迅速发展，业余天文摄影爱好者的队伍也不断壮大，尤其是特别近几年数码相机和数字图像处理的普及应用，为天文摄影提供了全新的手段，使爱好者也能拍出很专业的优秀摄影图片，享受到天文摄影的巨大乐趣。
一 天文摄影的对象
天文摄影是以天体为主要拍摄对象，艺术地再现天体自然现象和运动规律，它的拍摄对象大致有以下几种：
1、太阳黑子、月面。
2、金、火、木、土等大行星。
3、星座、银河、星云、星团、星系等。
4、特殊天象：彗星、流星雨、日月食、超新星爆发、凌日、掩星等。
二 天文摄影的常用方法
1、 跟踪摄影：由于地球自转，实际上的天体运动是以北天极为中心，做弧形运动。赤道仪根据这一原理设计，它有一个与地球自转轴（地轴）平行的极轴，将该轴指向北天极，摄影镜头和照相机就安装在这条轴上，通过赤道仪使此轴与地球同速旋转，用这种方法可以将望远镜头对准天体目标进行长期曝光。适合于拍摄行星、美丽无垠的银河和多彩的星云、星团等天体。
2、固定摄影:就是将照相机和镜头（或望远镜）固定在三脚架上，对准天体直接进行拍摄。它适合拍摄周日运动、流星雨等题材，用广角或标准镜头拍摄较好。
绝大部分摄影爱好者没有条件使用赤道仪，可以试用固定法拍摄星空，最易入门的题材是拍摄星辰的周日运动。您可以结合各种地面景物构图，进行艺术创作。图2采用固定摄影法，也可以拍好明亮的银河。使用50mm的标准镜头，F2光圈，ISO 800胶卷，在夏夜的郊外，对着银河固定曝光20秒，可得到灿烂的星光照片。如使用20mm广角镜头，曝光50秒，可将大部分银河收入镜头中，十分壮观。如图1、图2、图3、图4、图5。
图2 浩瀚星空
三 天文摄影的基本装备
1、照相机：135型、120型、单反型或平视取景型相机都可以使用。单反相机可以更换各种镜头，还能够连接到望远镜上进行拍摄，是首选的设备。
注：相机镜头在对焦到无穷远处时，焦平面位置要非常准确。
相机的B（T）门功能一定要完好，最好具有自拍、多次曝光、电子快门和自动过片等功能。
2、镜头：根据被摄对象的大小选择不同焦距的镜头，拍摄流星雨、银河、周日运动应选用小于35mm的广角镜头；拍摄大的星座可使用50mm的标准镜头；拍摄较大的星云、星团可选用100-300mm的中长焦镜头；拍摄小型的深空天体、日月表面和行星最好使用500-1000mm的望远镜头，或接用天文望远镜拍摄。
3、附件和工具：
快门线；
镜头遮光罩；
特效滤镜、减光镜；
三脚架；
加温设备（防止镜头结露用）；
时间控制器（配合电子快门实现自动定时曝光，创作各种艺术效果）。
图4
周日运动尹相东摄固定摄影法
华中牌相机
ISO 100 彩色负片 19mm 1∶11镜头
曝光8小时。
四 使用天文望远镜拍摄
1、直焦法
把天文望远镜的物镜在焦点处形成的影像直接拍摄记录下来的方法，叫做直接焦点摄影法。实际上就是用望远镜的物镜代替照相机的长焦镜头，通过一个适配器将相机和望远镜连接起来拍摄，参见图6。
2、投影法
这种方法也称放大摄影法，是在相机附加器内加入一个目镜，把物镜在焦点处形成的影像放大几倍至十几倍的摄影方法。计算公式为：
放大倍率=L/F2-1，
等效焦距F=(L/F2-1)F1
注：L=目镜到胶片的距离；
F1=望远镜物镜的焦距；
F2=目镜的焦距。
可见F2愈短，L愈长，等效焦距F愈长，参见图7、图8、图9。
3、直接法
直接法就是将天文望远镜的目镜后面的成像面调至无穷远，再用照相机镜头（焦距也调至无穷远）直接对准目镜进行摄影。这种方法的优点是可以使用旁轴取景照相机（如傻瓜相机）拍摄，缺点是光学环节多，像质损失较大，参见图10、图11
月食
图6
图8
图10
图12
双子座流星雨 王炎摄
固定摄影法
理光单反相机
富士ISO 800 彩色负片16mm 1∶3.5镜头
曝光20分钟
地点∶密云不老屯射电电文台。
图14
银河中心寇文摄
跟踪摄影法
尼康D70
威信赤道仪自动跟踪
16mm 1∶4镜头
IOS 200 曝光10分钟
地点∶澳大利亚。
七 曝光时间的确定
天文摄影的曝光时间大多在几十秒以上，倒易率已严重失效。所以需要大量增加曝光的时间，才能得到合适的曝光值。以下几种常见的天体拍摄时间大致为：
太阳 在镜头前安上合适的减光镜片，采用1/2000-1/4000秒的速度拍摄。
月亮 满月时亮度很大，曝光时间一般在1/125秒左右，即使使用2000mm的镜头，图像也不会产生移动，可以得到清晰的照片。拍摄上下弦月或月食时，曝光时间一般在1/2秒以上
周日运动 最好使用标准镜头或广角镜头，在冬季时对准北极做长时间的拍摄，连续曝光20分钟，可拍出周日运动的轨迹；连续曝光8-10小时，可拍出精美的图像。
流星雨 使用ISO800以上的胶卷和大光圈拍摄，每张曝光20分钟以上。
银河及星座
使用ISO800胶卷跟踪拍摄：
曝光5分钟就可初现端倪
曝光10分钟大大超过人眼的感受
曝光15分钟就可表现出璀璨的画面
使用ISO100胶卷，曝光30多分钟，可获得好的反差和细节。
深空天体（包括星云、星团、彗星、小行星等）这类天体是天文摄影中最难的对象，由于它们的体积和亮度的差异较大，在拍摄时一般选用较长焦距的镜头，跟踪精度也要求很高，曝光时间应尽可能地长，至少在30分钟以上，这样才能表现出更多的细节，特别是许多深空天体多姿多彩的旋涡、悬臂、象形结构和斑斓的色彩，这是许多天文摄影爱好者努力追求的目标。
八 使用数码相机
近几年，数码照相机大量普及，给天文摄影带来了更广阔的前景，不少摄影爱好者可以拍出更加专业的图片。相对胶片相机，数码相机有以下优点：
1、 曝光时间缩短。使用数码相机对较暗的天体摄影时，曝光时间比胶片相机缩短了许多。根据实际拍摄经验，原来需曝光30分钟的照片，用数码相机拍摄，只需五六分钟就能达到同样的效果，从而大大提高了拍摄的效率。
2、 可随时看到拍摄效果。数码相机立拍立现，如果发现对焦不准、跟踪失败或曝光不合适，马上就能重拍。
3、 可方便地对图像进行计算机数字后期处理，弥补缺陷，完善画面效果。
但是，数码相机用于天文摄影时也有一些缺点，如不少轻便型相机没有B门，最长曝光时间很短，镜头口径较小，长时间曝光时会产生严重噪点现象等，这是必须要注意的问题。
注1、叠加电脑处理方法：
使用数码相机对准天空中拍摄目标，连拍数张（或数十张），将图像传入电脑中；通过专门的处理软件，就可以得到一张更加清晰的影像图片。
图16
日全食曹军摄
固定摄影法
佳能 20D高桥EM11赤道仪FS78望远镜IOS 200 630mm 1:8/镜头 曝光1/30秒
图18
月亮王炎摄
固定摄影法
理光单反相机
富士ISO 800 彩色负片用电子时间控制器自动多次曝光拍摄
16mm 1:4镜头
每次曝光1秒，间隔10分钟，共曝光45次，历时7.5小时。