书城科普奇妙的日食与月食现象
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第12章 日全食的摄影观测(1)

社会的发展与进步真是令人感叹。就在十几年或更早以前,看摄影还是很稀奇的事情,经历黑白片摄影、彩色摄影到如今普及数码摄影和电脑图像处理,留下无数精彩的客观实时纪念,心旷神怡,意境升腾。现今,人们的志趣又从大自然风物转向天象奇观。当看到很多爱好者甚至初学的小朋友都成功地拍摄日食的精彩照片,都不令精彩,其中一些不仅可长久观赏,而且有一定研究意义。当然,还会有更多人希望多了解和掌握一些日食摄影的技巧,以便有成效地抓住难得的日全食机遇,获得好而多的日食奇观照片。这方面的内容和资料实在丰富,举不胜举,这里只能提纲挈领地谈些要点。总地说来,入门不难,只要多练习思考。可以很快地掌握技巧,达到较高水平。

首先,日食摄影与一般摄影的原理和技巧是类似的,但日食摄影还有一些特殊之处。这些特点在前面目视观测也谈及。在日全食过程中,日偏食阶段的日轮是极其亮的,直接用照相机拍摄是不安全的,会烧毁底片或数码照相机的电荷耦合器件(CCD),需要减光才可拍摄,而且还要针对偏食大小而定感光时间;在日全食阶段,色球尤其是日冕却是极其暗淡的,这就需要照相机的“光力(物镜口径/焦距)”大,底片感光度或CCD灵敏度足够高,感光时间较长(又涉及跟踪太阳的视运动)。

第二,根据意愿和条件来选择拍摄方案。对于一个日食观测小组,可以分工进行几项观测。

(1)拍摄日食全景和过程于一幅底片上。2008年8月1日的日食时,日轮的地平高度角较小,一般照相机可以同时拍到偏食的日轮和地面景物。采用三脚架固定照相机的方式,按照日食全过程估计日轮的高度角和方位角范围及地面景物,把照相机固定于日轮在日全食时的方向。在物镜前加减光片(透射“密度”大于4,即透射率小于万分之一),从偏食开始每隔一定时间(如10分钟)感光一次。从日全食开始(食既)到结束(生光)期间,拿掉减光片,拍摄色球和日冕。生光时,再加上减光片,间隔拍摄日偏食到日食全部结束,得到类似的效果。

需要指出,底片上日轮像的直径大约是物镜焦距的0.0093倍,例如,物镜焦距60毫米时,日轮像直径仅约0.56毫米,由于底片感光的颗粒大小约20微米,像的分辨解析度尚可。如果物镜焦距太短,就难看出日轮在偏食时的形状了。但焦距过大,偏食日轮像会大,而视场却可能不够了。

对于2009年7月22日的日全食,由于全食时日轮的地平高度角很大,甚至广角照相机也难以把地面景物与偏食的日轮同时拍摄到同幅内,那就只好放弃地面景色,而保证拍摄类似的日食过程。

这种在一张底片上拍摄日食全过程是很美妙的科学艺术欣赏品,尤其是彩色的。但也有缺点:①太阳像很小,“解析度”差,很难分辨细节特征(如,日轮上的黑子)。②仅摄一次日冕(若日全食期间多次感光,日冕像就重叠了)。具体的拍摄感光时间要根据底片的大小和感光度来估计。例如,用一般感光度21DIN(=ISO100/21°=ASA100)的“120”底片的8幅之一,加透射率1/10000减光,用光圈(数)16(即物镜有效通光口径与焦距之比为1/16),拍摄日偏食开始到食分1/2可感光1/500秒,食分1/2到1/4可感光1/250秒,食分1/4到食既可感光1/125秒;日全食阶段取掉减光片,拍摄日冕感光1/30或1/15秒或更长。其他条件下,可以用这样规则来换算感光时间:感光时间与减光片透射率成反比、与光圈(数)平方成反比、与底片感光度(ISO)成反比。

应当指出,拍摄感光时,应当用快门线按钮,而直接用照相机上的按钮容易造成抖动!

(2)每次感光拍一幅较大的像。因日轮像的直径d与物镜焦距F成正比(d=0.0093F),需要用长焦物镜才会得到较大范围的日冕像。例如,用焦距250毫米的长焦照相机,在底片上拍摄的日轮像直径也仅2.325毫米,这比“135”底片的短边(24毫米)小得多,底片上足以拍摄到10倍日轮半径的特长冕旒或物质抛射。采用照相机固定指向就不合适了(偏食的日轮进不了视场),需要在拍摄日食过程中及时调整指向。偏食和全食的拍摄感光时间可以按上面的规则来换算。由于太阳在视运动,感光时间应尽量短,所以采用感光度大的底片。可以充分利用日全食的食延期间,分别用不同感光时间多拍几幅日冕。观测之后,可以用暗室复制技术有序地把多幅像(截取主要部分)组合到一起,其效果用计算机扫描与图像处理的巧妙技术会得到更美妙的图像。

由于日轮和日冕的亮度相差太悬殊,可以使用两个照相机,一个照相机装感光度低的底片,物镜前面加减光片,专摄偏食的日轮。另一个照相机装感光度高的底片,不加减光片,专摄全食时的色球和日冕。