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漂移法对极轴详细图解 赤道仪用法

本帖最后由 secrets 于 2018-3-9 17:04 编辑

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2018-3-6 21:05
漂移法对极轴详细图解

fayue2000

很多人对漂移法非常不理解,这主要是不明白其中原理,原理清楚了,其实很容易,虽然有些啰嗦,但很有必要。

一、
首先明确对极轴的目的

1. 由于地球自转,地面上观测者看见的星空是自东向西沿着圆弧运动,轨迹就是一个个同心圆,圆中心就是北天极


赤道仪功能就是让望远镜沿着这个圆弧运动,使目标始终保持在视野中。赤道仪上控制这个圆弧运动的就是赤经RA

(关于赤经和赤纬概念可看以前写的“赤道仪入门手册”),而赤经轴心就是赤道仪极轴位置,因此无论赤道仪如何转

动,极轴是不变化。明白上面的道理,就会理解为什么要对极轴了,主要目的是让赤经沿着星轨移动,不管是手动还

是电跟,目标始终会保持在视野中(当然手动需要微调赤经,来跟踪星体运动)。

2. 如果能看见北极星,那一切都相对变容易,有极轴镜对极轴,没有极轴镜用望远镜也可(前提是望远镜与极轴平行),

如果目视基本没有问题,但大部分时候,是看不见北极星,比如被遮挡、南阳台等,那如何对极轴呢?其实,赤道仪设计

上已经考虑到这个问题,

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先把极轴对准正北(有些赤道仪上腿上有“N”字),正北确定可以用指南针,然后调节“T”字螺杆,让上面的刻度对准

当地纬度(可通过GPS查询)。如果这两项全部做了,尤其正北对准了,那极轴大体也就确定了,如果目视化,完全足够了。

3. 那么为什么还要漂移法对极轴呢?其实就是精确对极轴!即使能看见北极星,也很难精确对准,主要是因为北极星与北天极

事实上并不重合,相反,北极星是围绕北天极在做圆周运动,换句话,就是北极星并不固定,始终在运动。因此,漂移法对极

轴很有意义,可以对极轴进行校准和验证,尤其是看不见北极星,成为精确对极轴非常重要的手段。(如果看见北极星,当然

可以用极轴镜上时间刻度盘和日期刻度盘来精准对极轴)

4. 为什么要精确对极轴呢?深空长期曝光,如果是目视化,粗对极轴就可以,当然不是说精确对极轴后,就可以长时间曝光了,

由于周期性误差等等其他原因,还需要其他辅助手段,比如软件导星等。

二、
需要理解几个概念

1.北天极

2.地平圈

3.天顶

4.子午线

5.天赤道

这些概念看起来非常陌生,好像很复杂,其实看看下面图中标注,就会非常清楚了,这是想象的一个模型。

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红点就是赤道仪的位置,极轴镜对着北天极,过红点垂直极轴面就是天赤道,正上方就是天顶,从北到南过天顶的半圆就是子午线

为什么这些概念要弄清楚?因为下面还会提到。

三、
熟悉赤道仪

这里仅仅介绍与对极轴有关的部位。

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对极轴需要调节就个部位,一个是方位角,一个是仰角,方位角是调节赤道仪东西方向水平移动的部件,而仰角是调节赤道仪极轴

高低仰角的部件,也是极轴与地平圈的夹角。仰角上有刻度,对应当地纬度(可通过GPS查阅),方位角依靠三角支架上“N”对准磁北(

可通过指南针粗定,此处尽量对准,后面相对容易些),由于当地纬度确定,仰角可调范围不大,但方位角相对问题比较多,偏差太大

可能还需要移动支架,因此这就是为什么很多漂移法提醒大家要先调整方位角,再调整仰角,这样成功率相对要高的原因。

四、
粗调极轴

1. 熟悉赤道仪后,下面粗调极轴,最好在地下划一个“十字”,用罗盘标明方向,然后把带有“N”支架或极轴镜对准“正北”,然后调整

极轴、望远镜、重锤杆所有与地面投影线都指向北,并在一条线上(其实望远镜和重锤杆的位置,单对于调极轴没有任何影响,只是养成

好习惯,以后GOTO有用)。还有一个容易忽视的,就是其他两个支架腿,这两个腿的连线一定要在东西方向上!如果斜了,那极轴可能指

向西北或东北了,再如何漂移法对极轴都没有任何意义。(我曾经没有注意这两条腿,极轴怎么也调不好,郁闷死了!)

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(有的赤道仪极轴与支架不在一条线上,但道理是一样,具体情况具体分析)

2. 按当地纬度调整好仰角(上面有刻度),全部就绪。

3. 其实这一步非常非常重要,叫“粗对”很不合适,应该是精确对“正北”!大家可以想象一下:仰角,由于纬度确定了,其实可调整仅仅是

很小的范围;而方位角,就10厘米左右螺杆,东西移动距离也就几厘米,所有可调节范围都很小,因此如果极轴没有对准这个很小的范围,

偏差比较大,可以想象怎么去调?如果“北都没有对准,上来就漂移法,可以想象结果是什么?

五、
漂移法

1.
首先还需要准备一个带十字丝的目镜,为什么一定要呢?主要用于定位,并方便观测移动,当然也可以借助软件或其他工具,但带十字丝

的目镜的确非常方便。

2.
调节方位角,为什么要先调方位角?前面已经解释了,其实仰角可调范围很小(纬度限制),主要是方位角调整。

a.
先转动望远镜的赤纬和赤经(转动方法不同赤道仪各不相同,怎么方便怎么操作),千万不要动三角架,在正南方天赤道子午线的交叉

位置寻找一个亮星(这里用到上面介绍的概念,可再看看),很多人不明白,为什么选这里?因为这个点非常特别!首先,在天赤道上

的星轨最长,换句话说,天赤道上的星星移动最快!其次,由北到南的子午线,可粗略认为是正好穿过北天极,因此赤道仪仰角对其影

响最小。简单地说,就是这个位置星体,位移大,而且不受仰角影响(仰角此时还没有调整),当然,也不是一定要在这个交叉点上,

仅仅理论如此,如果想精确对极轴,越接近越好吧,明白原理,就没有必要很教条了。

b.
安装十字丝目镜,用微调把亮星移动到十字交叉点上,然后微调赤经或赤纬(这里需要锁死两个轴了,下面仅仅微调),并调整旋转目镜,

让星点沿着十字臂移动,并记住赤经和赤纬代表的十字线,如果这里调整不好,容易误判。


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c.
打开跟踪,单跟、双跟都可以,其实都仅仅是赤经在转动,没有跟踪就不要漂移了。为什么要打开跟踪呢?前面介绍过,星体是沿着圆弧自

东向西运动的,而赤经就是跟踪这个圆弧,如果极轴有偏差,会体现在上下方向,也就是赤纬线上,而赤经方向由于电机跟踪,不会出现

左右位移,非常方便观察和判断。如果不打开跟踪,上下左右都有偏移,判定难度会加大。

d.
用微调把亮星放置在十字交叉点上,等待并观察,偏移越大,移动的速度就越快。

e.
现在出现偏移,那应该怎么调呢?不急,先解释一下,为什么会出现偏移,什么影响了偏移,如果原理明白了,就不用记繁琐口诀,向东

调还是向西调,都不重要,结果最重要。


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如上图,假设星体在子午线和天赤道交叉点上,如果极轴精准,星体会沿着红色2号星轨向西移动,而赤道仪赤经也是这个轨迹跟踪,所以在十字丝目镜里面,上下左右都没有偏移,可长时间保持在中心位置,如下图所示:

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如果赤道仪极轴偏东(记住,无论如何转望远镜,赤道仪极轴都不动,始终对着正北),星体依旧沿着红色2号星轨向西移动(星体移动轨迹是不变),但赤道仪赤经却是沿这粉红色1号轨迹跟踪,在十字丝目镜里面,星点左右没有变化,却向上在移动,如下图所示:


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同样的道理,如果赤道仪极轴偏西,赤道仪赤经却是沿这蓝色3号轨迹跟踪,在十字丝目镜里面,星点左右没有变化,却向下在移动,如下图所示:


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f.
了解偏移原理了,那怎么调整呢?其实还是那句话,过程并不重要,结果最重要!调整的目的是让星点长时间保持在十字丝中心位置,没有上下移动。因此,不要关心往东还是往西调整,边调边观察,自己去感觉,每个设备都不同,千万不要教条!

    3. 调整仰角,前面说过,仰角由于当地纬度限制,可调节范围很小,因此相对容易些。

a. 先转动望远镜的赤纬和赤经,同样不要动三角架,在正东方(也可以是正西方)接近地平线的位置寻找一个亮星,为什么要在这位置呢?同样这个位置比较特别!首先,这颗星也在天赤道上,道理同上;其次,因为在正东方(或正西方),其星点移动不受方位角变化的影响(这个可以想一想,方位角调节螺杆正好是东西方向)。当然,由于地平线位置气流干扰、光害影响,很难观察,因此在正东方向往上找,合适就行,理论明白就行,千万不要教条。

b. 找到星体后,同样按2.a-2.b-2.c进行操作。

c. 虽然漂移原理都是一样,但还是再介绍一边,加深一下印象。



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先看上图正东的星轨,直线部位就是天赤道。



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如上图所示,星点按星轨运动,如果极轴精准,赤道仪赤经跟踪也是沿这个轨迹,假设是图上2号红线。如果赤道仪仰角高了,赤道仪赤经按蓝色1号轨迹跟踪,由于赤经跟踪,星点左右没有移动,而目镜中星点轨迹向下移动,如下图:



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如果赤道仪仰角低了,赤道仪赤经按绿色3号轨迹跟踪,由于赤经跟踪,星点左右没有移动,而目镜中星点轨迹向上移动,如下图:


  
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d. 出现偏移如何调整呢?还是那句话:过程并不重要,结果最重要!调整的目的是让星点长时间保持在十字丝中心位置,没有上下移动。大家再看看那张正东的星轨照片了,是否能发现星点在天赤道左边和右边,轨迹是有变化的,调整的方向也不同。

六、
注意事项

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先方位角,再仰角。

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调整方位角的时候,千万不要去动仰角。

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调整的幅度从大到小,第一次可以调过,再往回调,观测时间可不断延长。

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微调一下方位角/仰角后,用赤经/赤纬的微调把星点移动到十字中心(一定不要用方位/仰角螺杆把星点移到中心),然后再等待并观察。

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切记漂移法仅仅是精确对极轴,如果调到头依旧出现偏移,那就要考虑移动三角支架了,重新找正北。(这仅仅是指调整方位角而言)

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有经验后,再自己总结口诀,不建议直接借用其他人的口诀,不要教条地去模仿。

七、
后记

这些文字整理一周多,同时也是一个自我学习的过程,其中错误一定不少,我喜欢刨根问底,喜欢去了解深层的原理。希望大家给予指正,再次感谢!




下载: 漂移法对极轴详细图解.doc (418.5 KB)

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