Question

用天文望远镜的日食目视观测的是什么？

Answer 1

就光学系统来说，天文望远镜也是双筒望远镜，只是一大、一小的两个用途不同的望远镜光轴平行地并装在一起。小望远镜是“寻星镜”，它的放大倍率低、但可见到的范围——“视场”大，容易寻找到观测对象。大望远镜的物镜大，聚光能力强，可以呈出很亮的天体像；分辨本领高，可以分辨出细节（很近的双星，日轮及月球表面的细节）；有焦距不同的几个目镜可供选用。

为了更好地配备和使用天文望远镜，应熟知其几个主要光学性能。

物镜是望远镜的最主要部件，一般说，物镜总是因某些条件限制而有缺陷或像差的，在尽量做到较理想的光学成像质量条件下，物镜的性能就由其“口径”（直径）D和焦距F决定；聚光能力跟物镜面积（πD2／4）成正比；目视观测分辨角为θ（角秒）=140／D（毫米）。因此，要想看清楚1角秒的太阳小黑子或日全食时的日珥或日冕射线，就需要物镜口径14厘米以上的望远镜。实际上，地球大气扰动常使分辨角达2角秒以上，日食观测用物镜8厘米的小型望远镜也还是相当好的。

用望远镜进行目视观测的放大倍率等于物镜焦距与目镜焦距之比。应指出，在天文观测或光学中，一般用角度，确切地说，放大倍率是指“角放大倍数”。望远镜目视观测的有效放大倍率就是眼睛分辨角与看到天体像细节的角大小之比。例如，取眼睛分辨角为2角分，看到天体像细节的角直径为1角秒，那么，放大倍率就是120倍。实际上，天文观测很少用到放大倍率200倍以上的，有些销售望远镜的广告上说什么500倍、1000倍，那是虚假说辞！用很高的放大倍率并不能看到更小的细节，反而天体像是模糊和抖动的，而且，还有视场太小及像的视亮度不足之弊。

由于物镜及目镜总有像差等缺点，仅其光轴附近区域成像良好，此区域对应的星空角径称为“工作视场”。目视望远镜仅观测到星空的小部分区域，若目镜的工作视场角半径为ω′，放大倍率为G时，实际视场2ω可用tanω=tanω′／G计算。显然，放大倍率越大，视场越小，二者难以完全兼顾。

望远镜常按照物镜类型分为3类：①折射望远镜。物镜由2块或多块不同型号玻璃透镜组成，一般焦距较长、相对口径较小的，工作视场大。②反射望远镜。物镜是凹面（常为抛物面，且表面镀铝或银）反光镜，还常加较小的副镜来改变光路，一般口径可以很大，但视场小。③折反射望远镜。物镜由改正透镜和球面反射镜组合，相对口径和视场都很大。日食观测用马克苏托夫-卡塞格林式的折反射望远镜较好，折射望远镜也好，反射望远镜虽然良好视场不够大，但也可用。

为了便于望远镜灵活地对向天体，望远镜安装在机械装置上。机械装置包括基座（如基墩、稳定的三脚支架）及其上面两个相互垂直的转轴、刻度盘与指标、止动和微动旋钮。机械装置按转轴方向的不同常用地平式和赤道式两类。

地平装置的两个轴是垂直轴和水平轴。望远镜随垂直轴转动可对向天体的地平经度（方位角），随水平轴转动可对向天体的地平高度角或天顶距。因为天体周日运动，其地平坐标（方位角和高度角）随时间变化，为跟踪观测天体则需望远镜同时且不均匀地绕两轴转动，虽然可以由电脑程序控制两种转动，但地平式装置有一个缺点——星像会绕望远镜光轴旋转，尤其是对有视面天体（如太阳、月球、行星、星云等）长时间照相观测不利，因此，一般普及型望远镜不采用地平装置，而用赤道式装置。

赤道装置的两个轴是极轴和赤纬轴。极轴平行于地球自转轴，而赤纬轴平行于赤道面。望远镜随赤纬轴转动可对向天体的赤纬。望远镜随极轴转动可对向天体的赤经。多数望远镜采用赤道式机械装置，常称为赤道仪，只需一个直流微电机驱动就可以自动跟踪天体的周日运动。赤道仪的具体机械装置又有几种，叉式装置是较便捷的。关于望远镜的安置使用技术，可参阅《星空观测指南》（南京大学出版社，2003）的有关章节。

在日全食观测中，可用低倍率看全貌，再换高倍率看细节。然而，日全食的食延很短暂，应事先筹划并熟练操作。需指出，一般望远镜换目镜后，常需要重新调焦，应当事先弄好设备，以免临时慌张出错，耽误时间，影响观测效果。或者采取折中办法，只用适中倍率的一个目镜。

物镜所成日轮像的视亮度与物镜口径D的平方成正比，与其焦距F的平方成反正比，或者说，与相对口径——“光力”（D／F）的平方成正比；而F／D称为“焦比”。照相机常用“光圈”控制物镜旁的光栏大小来改变通光口径，光圈数（N）实际就是焦比，但又惯用F／N表示，称N值小的为强光力。人眼通过目镜观测该像的视亮度与放大倍率的平方成反比，如果放大倍率过大，像的视亮度就很暗淡了，若低于眼睛的敏度下限则就看不见了。

虽然日全食的机会难得，无法进行实际观测试验；但也可以根据以往的日全食资料，用月球或实验室灯箱做模拟试验，总结出几套好的方案备用。熟能生巧，在试验探索中，可能有很好的发现和体会，提高能力，得到启迪和乐趣！而在实际日食观测中取得丰硕成果。眼睛对某些特征还是很敏锐的，可以把观测到的奇观素描和记载下来。