什么是日全食的摄影观测？

2025-02-25 05:44:03

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回答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。

（3）用望远镜拍摄高分辨的日食像。因为日轮的角直径仅半度多，即使长焦照相机所成的像也不大，不能分辨出黑子、日珥、日冕射线等细节特征。例如，用“135”（长边35毫米）软片拍摄到5倍日轮直径范围的日冕特征，即日轮像直径6毫米，相应地选用F=6／0.0093毫米=645毫米≈0.6米的物镜，这是一般长焦照相机的物镜达不到的。而且，由于太阳在视运动，尤其是感光时间较长（1／10秒以上）时，需要跟踪太阳拍摄，才能得到高清晰像。因此，应当使用有跟踪驱动的望远镜作为照相仪。一种简单方法是把底片直接放在望远镜物镜的焦平面上拍摄。可以取下照相机的物镜，使用它的暗箱和快门以及取景器。按上面规则制定拍摄程序，一幅一幅依次拍摄。但是，望远镜物镜的焦距是固定的，如果过长，甚至日轮像也会超出底片范围，只是拍摄日轮边缘附近的日珥和日冕弧或极射线是很好的。而欲兼顾拍摄日冕全貌和局部，则可以采用照相机二次成像方法，把望远镜的物镜和照相机物镜组合为等效的“变焦”物镜。拿掉望远镜的目镜，把照相机（物镜的前焦点）装在望远镜物镜焦面之后距离d，则望远镜物镜（焦距Fe）与照相机物镜（焦距Fe）组合的等效焦距为Fe—Ff／d。照相机物镜把望远镜物镜焦面的像二次成像在底片上，底片离照相机物镜的距离为L=f（1+d）／d，像放大f／d倍。由此可见，若f／d＞1，则像放大，Fe／F＞1——相当于望远镜增焦；若f／d＜1，则像缩小，Fe／F＜1——相当于望远镜缩焦。因为Fe与f是一定的，改变距离d就相当于变焦。可以按照拍摄目的，估算出所需Fe，再估算出d后，实际操作时微调d来最后选定。用望远镜物镜的口径和等效焦距及底片来拟定观测计划方案，可以拍摄月球来练习技巧。由于照相机加在望远镜的目镜端可能过重和过长，需考虑望远镜的平衡。显然，用轻的短焦照相机为宜。

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