望远镜真正能显示什么
哈勃和韦布的图片让人产生了任何后院仪器都无法满足的期待。这里讲的是你的眼睛、双筒望远镜和几种主要的望远镜实际能看到什么——在城市阳台上和在暗夜的野外——好让你第一个夜晚出门是一种享受，而不是失望。
你实际会看到什么
这张表假定夜晚晴朗，你有一点耐心，眼睛已经适应了二十分钟的黑暗。城市灯光主要影响下面几行中暗弱、模糊的天体。月亮、行星、双星和明亮的星团，在市中心看起来几乎和在乡村一样好。
| 天体 | 肉眼 | 7×50 或 10×50 双筒望远镜 | 小型望远镜，70–90 毫米 | 6–8 英寸多布森望远镜 | 智能望远镜（在屏幕上看） |
|---|---|---|---|---|---|
| 月球 | 月相、暗色的“月海”、细月时的地球反照。 | 昼夜分界线上的大环形山、山的阴影、明亮的辐射纹。 | 数百个环形山、山脉和山谷——足够看好几年。 | 环形山里的环形山、蜿蜒的月溪、穹丘；在稳定的夜晚，能分辨两公里左右的细节。 | 整个月面的清晰照片；精细细节受小镜头所限。 |
| 木星 | 一颗明亮而稳定的“星”。 | 一个小圆面，若拿稳的话，可见最多四颗卫星排成一线。 | 两条暗色云带；四颗大卫星每夜都变换位置。 | 几条云带和旋涡，大红斑正对着我们时可见（是淡鲑鱼色而不是红色），卫星的影子掠过圆面。 | 一个小而略显模糊的圆面，带着云带；卫星是小点。 |
| 土星 | 一颗发黄的“星”，闪烁不太明显。 | 一个椭圆，或在 10 倍下是一颗带“耳朵”的星。 | 从大约 30 倍起，土星环清晰可辨；土卫六在行星旁边。 | 土星环向我们倾斜时可见卡西尼环缝，行星在环上的影子，以及它的几颗卫星。 | 一个带环的小影像。 |
| 火星 | 一颗橙色的星，每两年有几个月很亮。 | 只有颜色。 | 接近冲日时，是一个小小的橙色圆面，也许还有白色极冠。其余时间，只是一个点。 | 在火星近距冲日前后，稳定的夜晚可见极冠和暗色斑纹。否则是一个小而平淡的圆面。 | 一个小小的橙色点。 |
| 猎户座大星云和其他明亮星云 | 在暗夜天空下，猎户座佩剑中一颗模糊的“星”。 | 几颗星周围一小团灰色的光。 | 一团灰绿色的云，里面有四颗小星，即猎户座四边形星团。 | 灰色的翼，带一点绿意，有暗带和褶皱。仍然不是粉红色。 | 叠加几分钟后出现红色和粉红色——是你的眼睛看不到的颜色。 |
| 星系 | 在暗夜地点，仙女座星系是一团淡淡的椭圆形模糊斑；在城市里什么也看不到。 | 仙女座明亮的核心位于一条长长的光晕中；在暗夜天空下，另有几个是微小的模糊斑。 | 最亮的十来个，是小小的灰色斑块。 | 几十个甚至几百个，是灰色的斑块；在暗夜天空下，最好的几个能看到尘埃带和一点旋臂的影子。在城市里，只有最亮的。 | 明亮的星系，在 20–60 分钟后能看到旋臂和颜色。 |
| 星团 | 昴星团：六七颗星，在暗夜地点更多。 | 绝佳：昴星团、双星团、蜂巢星团。 | 疏散星团闪闪发光；像 M13 这样的球状星团看起来像模糊的球。 | 球状星团分解成数百颗星。 | 很好看的图片，不过没有目镜里那样闪烁。 |
为什么照片看起来不一样
- 曝光。你的眼睛像一台每次只拍几分之一秒快照的相机。相机可以收集光线几分钟或几小时，并把各帧叠加起来。
- 颜色。在昏暗的光线下，眼睛会切换到视杆细胞，它们很灵敏，但是色盲的。这就是星云看起来是灰色的原因。相机还会记录氢的深红色辉光，而我们的夜视几乎察觉不到它。
- 处理。天体照片会经过拉伸，使暗弱的部分亮上数百倍。空间望远镜的图像往往包含红外或紫外光，并给它们指定了颜色。
好消息是：你在目镜里看到的是来自天体本身的真实光线——就仙女座星系而言，是两百五十万年前出发的光——落进你自己的眼睛。许多观测者觉得这比任何照片都更令人感动。
逐一介绍各种仪器
你的眼睛
在黑暗中待二十到三十分钟之后，你的瞳孔会张开到约 7 毫米（四十岁左右之后是 5–6 毫米），眼睛的化学反应也会适应微弱的光线。这时，暗夜的乡村天空能显示到 6 等的恒星和银河；城市天空只能显示 3 或 4 等——从几十颗到两百颗左右。看一眼明亮的手机屏幕就会抵消其中很多，所以请调暗它，或使用红色的夜视模式（每个页面顶部的眼睛按钮）。用肉眼认识星座是最好的第一步，而且不花钱——我们的星座指南会告诉你从哪里开始。
双筒望远镜：7×50 和 10×50
“7×50”表示七倍放大和前镜片直径 50 毫米。光线以约 50 ÷ 7 ≈ 7 毫米宽的光束离开目镜，适合年轻的、已适应黑暗的眼睛，视场约 7°——十四个满月宽。10×50 以 5 毫米的光束和 5–6.5° 的视场显示出稍多一点的细节，但手里晃得更厉害。
双筒望远镜能显示的星星远多于你数得过来的，还有月球的环形山、木星的卫星、昴星团、仙女座星系和路过的彗星。把它们靠在墙上稳住，躺在花园椅里，或者用转接器装在相机三脚架上。不要买变焦双筒望远镜，也不要买镜片只有 21–25 毫米的小型袖珍款。许多经验丰富的观测者给出同样的建议：如果你还不熟悉星空，就从双筒望远镜开始。你会一辈子都用到它。
小型折射望远镜（60–90 毫米）
前面一块透镜，后面一个目镜，什么都不用调。一架架在稳固支架上的 70–80 毫米折射望远镜，能显示土星环、木星的云带和卫星、金星的相位、数百个月球环形山、像辇道增七这样色彩鲜艳的双星以及明亮的星团。暗弱的星系和星云不是它的强项。最常见的失望不是来自光学，而是来自支架：三脚架不牢，一碰影像就乱跳。稳固的支架比镜片多出的那几毫米更重要。
6–8 英寸多布森望远镜（150–200 毫米）
一台牛顿反射镜，装在一个简单的木盒里，可以左右转动、上下俯仰。你像瞄准大炮一样对准目标。就价钱而言，它在所有设计中能给出最大的口径，所以是经典的第一架“真正的”望远镜。200 毫米的镜面收集的光线约是你适应了黑暗的眼睛的 800 倍：球状星团分解成一颗颗星，在暗夜天空下星系成打地出现，行星在稳定的夜晚能显示出真正的细节。
缺点是体积——8 英寸的镜筒约 1.2 米长，整套约重 20 公斤，分成两部分——以及没有跟踪功能：随着天空转动，你得一点点推着镜筒跟上。在 150 倍下，行星一两分钟就会飘过视场。镜面需要不时对准（准直），大口径镜面还要在户外冷却 30–60 分钟才能给出清晰的视野。
施密特-卡塞格林和马克苏托夫
这些“折反式”望远镜用两面镜子和一块校正透镜，把很长的光路折叠进短短的镜筒。90–127 毫米的马克苏托夫是一款紧凑、拿起就走的望远镜，能清晰地看月球、行星和双星；6–11 英寸的施密特-卡塞格林，常配电脑化支架，就其大小而言是一款多功能、相当便携的仪器。长焦距很容易得到高倍率，但视场狭窄：昴星团和其他大星团放不下。它们冷却较慢，潮湿的夜晚前端玻璃会结露，而且比同口径的多布森望远镜更贵。
智能望远镜
Seestar、Dwarf 和 Vaonis 等类似的仪器是装在电动支架上的小镜头相机，用手机或平板操控。你不用通过它们去看。它们自己找到目标，跟踪它，并把几十张乃至几百张短曝光叠加成一张图，你看着它越来越好。少数型号还加了电子目镜，但那也是一块小屏幕。
它们擅长照片所擅长的东西：星云和星系的彩色图像——星云甚至在光污染的城镇也行，只要配上合适的滤镜——不需要任何星空知识，而且图片很容易分享。它们口径小，行星又小又软，而且你得依赖应用、电池和软件更新。有些人很喜欢它们；想用自己的眼睛看宇宙的人常常会失望。选择之前先弄清自己是哪一种人。
望远镜如何工作：折射镜、反射镜和折反镜
每台望远镜都做两件事。前面的大透镜或镜面收集光线并把它汇聚到焦点，形成一个小的像。然后目镜把这个像放大给你的眼睛看。三大类望远镜的区别在于它们如何完成第一件事。
折射镜：消色差和复消色差
擅长
- 没有镜子要对准；几分钟就能用，冷却也快。
- 密封的镜筒：里面没有灰尘，没有气流。
- 月球、行星和双星清晰、高对比度的视野。
需要注意
- 按每毫米口径计算，是最贵的设计。
- 消色差镜（两片普通玻璃透镜）会在明亮天体周围出现紫色边缘，在短而“快”的镜筒中最严重。
- 复消色差镜（ED 或萤石玻璃）几乎可以消除它，价格却高得多。
牛顿反射镜和多布森望远镜
擅长
- 同样的钱口径最大，所以光线最多、细节最多。
- 没有假色：镜子对所有颜色一视同仁。
- 装在多布森底座上，极其容易使用。
需要注意
- 需要准直，做过两次就容易了。
- 开放的镜筒会进灰尘和气流。
- 小镜子及其支架会挡住一点光线，并给亮星添上衍射尖角。
折反镜：施密特-卡塞格林和马克苏托夫-卡塞格林
擅长
- 就其口径而言紧凑便携。
- 长焦距：对月球、行星和小天体可用高倍率。
- 目镜位置在后面，舒适；与电脑化支架搭配得很好。
需要注意
- 视场狭窄。
- 冷却慢；前端玻璃会结露——要用防露罩。
- 比同样大小的牛顿式更贵。
支架：每台望远镜的一半
望远镜放大天空多少倍，就把每一次晃动放大多少倍。好的支架决定了一个夜晚是愉快还是令人沮丧。
- 地平式支架可以上下、左右移动，就像相机三脚架的云台。它们简单直观。多布森底座和大多数小型折射镜的支架都属于这一类。
- 赤道式支架把一根轴倾斜到指向天极。架好之后，转动一个旋钮就能跟踪一颗星，或者由马达替你完成——这对长曝光摄影必不可少。它们更重，需要配重和“极轴校准”，还会让目镜处于别扭的位置。许多初学者一开始觉得它们令人困惑。
- GoTo 支架带有马达和一台小型计算机。你把两三颗亮星对中之后（或者由支架自己完成），它们能找到成千上万个天体并保持在视野中。它们在城市天空下是福音，因为你用来找东西的引导星都被淹没了，但它们需要电源，要花几分钟校准，而你认识星空的速度会慢一些。“推到”（Push-to）系统和手机应用——包括我们的星图——能帮你不用马达也能找到东西。
目镜和巴罗镜
放大倍数是望远镜的焦距除以目镜的焦距：1200 毫米的望远镜配 25 毫米的目镜，得到 1200 ÷ 25 = 48 倍。你通过更换目镜来改变放大倍数；望远镜本身不变。一套实用的入门组合是：一个低倍（25–32 毫米）用来找东西和看大星团，一个中倍（10–15 毫米）用来看星系和月球，一个高倍（5–8 毫米）用来在稳定的夜晚看行星。
- 视场角。普罗素目镜显示的圆约 50° 宽，广角设计 60–70°，超广角 82° 以上。在同样的放大倍数下，视场越宽能看到的天空越多，所以你推动望远镜的次数就越少。
- 出瞳距离。如果你因为散光需要戴眼镜，请选择出瞳距离 15–20 毫米或更长的目镜，这样戴着眼镜也能看到整个视场。否则就摘下眼镜重新对焦。
- 巴罗镜。装在目镜之前，它会把焦距乘以一个倍数，通常是二：一个 2 倍巴罗镜加两个目镜，可得到四种放大倍数。要当心小望远镜附赠的 3 倍巴罗镜——它们主要是把你推向望远镜用不上的放大倍数。
- 接口尺寸。1.25 英寸的目镜是标准的；2 英寸的能给出最宽的视野。0.965 英寸（24.5 毫米）的目镜是玩具望远镜的标志。
口径、放大倍数和其他误区
- “放大 600 倍！”任何望远镜都可以做到任意放大倍数。它能用上的受限于口径——约为口径毫米数的两倍，或每英寸 50 倍——也受限于空气的稳定程度。一台以“675 倍”为卖点的 60 毫米望远镜，超过约 120 倍后，给出的只是一团暗淡、晃动的模糊。
- “倍率越高越好。”在大多数夜晚，大气（天文学家称之为“视宁度”）会把任何望远镜限制在约 150–250 倍。大多数时候你会用低倍和中倍观测，而暗弱的星系通常在低倍下看起来最好。
- “口径只是一个数字。”它就是那个数字。望远镜收集的光量与它直径的平方成正比：200 毫米的镜面收集的光是 100 毫米的四倍。锐度——它能分辨的最精细的细节——也随直径增大。
- “越大越好。”最好的望远镜是你真正会搬到外面去的那一台。一台 10 英寸的多布森望远镜放在没有电梯的四楼公寓里，往往最后成了家具。
- “你能看到月球上的旗子。”地球上没有任何望远镜能做到。大型业余望远镜在月球上能显示的最精细的细节，宽约一两公里；即使是哈勃，在那里的极限也约为 100 米。阿波罗着陆器是从月球轨道上拍到的，而不是从地球。
- “你得有望远镜才能入门。”双筒望远镜、一张星图和几个晴朗的傍晚，比一台你还不会瞄准的昂贵望远镜教给你的更多。
望远镜计算器
选一台望远镜和一个目镜，或者输入你自己的数字。计算方式：放大倍数 M = F ÷ f · 真实视场 ≈ 视场角÷ M · 出瞳 = D ÷ M · 最高有效放大倍数 ≈ 2 × D · 能看到的最暗恒星 ≈ 2 + 5·log₁₀ D（暗夜天空，有经验的眼睛）· 最精细的细节（道斯极限）= 116″ ÷ D，其中 D、F 和 f 以毫米为单位。行星大小按典型的冲日计算：木星 44″，土星环宽 42″；满月是 31′。
预算，用文字说
价格会变，各国也不同，所以这里给出的是钱通常最值得花的顺序。
什么都不用买
你的眼睛、一张像我们这样的星图、一支红光手电和一把躺椅。学会十个星座，并用一个月的时间追踪月亮。
双筒望远镜
一副像样的 7×50 或 10×50 双筒望远镜，之后再配一个三脚架转接器。不管你接下来买什么，它们都有用。
第一架望远镜
- 6 或 8 英寸的多布森望远镜，能看到的最多。
- 如果必须轻便，就选装在稳固支架上的 70–90 毫米折射镜。
- 适合看月球、行星，也便于携带出行：90–127 毫米的马克苏托夫。
然后配一两个好目镜和一个 2 倍巴罗镜。
进阶
- 10–12 英寸多布森望远镜，看暗弱的星系。
- 装在 GoTo 支架上的 8–11 英寸施密特-卡塞格林。
- 如果你想要不用学习就能得到的照片，就选智能望远镜。
拍摄天空
一台结实的赤道仪、一架小型复消色差折射镜和一台相机。支架通常比望远镜还贵，也理应如此。
主要靠放大倍数卖点的望远镜，以及任何三脚架摇晃的东西，无论预算多少都最好避开。当地的天文俱乐部或公共观星活动，是在做选择之前透过不同仪器看一看的最佳地方，而且同好们常常会转让保养得很好的二手设备。
在阳台或隔着窗户观测
- 打开窗户。双层或三层玻璃意味着有四到六个玻璃表面，没有一个是光学平整的。在任何实际的放大倍数下，影像都会模糊、重影；连双筒望远镜都会受影响。把窗户大开，或者更好的是，走到阳台上。
- 留意暖空气。从温暖的房间里流出的热气，或从被太阳晒热的墙壁或混凝土阳台上升起的热气，会像炎热路面上的空气一样在望远镜前闪烁。把身后的门关上，让望远镜避开房间的气流，并让它在户外冷却 20–60 分钟——大口径镜面还要更久。
- 与灯光抗争。用兜帽、帽子或头上盖一块深色布，把眼睛遮住，不让路灯照到，并关掉身后的灯。选择能穿透光污染的目标：月球、行星、双星和明亮的星团。星云滤镜对某些星云有帮助，但对星系几乎没有什么帮助。
- 了解你那片天空。窗户或阳台只能看到天空的一部分。我的视野会算出是哪一部分，然后 StarsMenu 的每个列表都可以只显示经过它的天体，以及时间。
- 保持不动。许多阳台在你移动重心时会晃动，望远镜也跟着抖。观看时站着别动，并使用适中的放大倍数。
- 知道什么时候双筒望远镜更好。透过狭窄的开口，大望远镜很难瞄准，常常对着一堵墙。三脚架上的双筒望远镜或小型折射镜，覆盖的天空更多、更快，受建筑物附近湍流的影响也更小。
- 绝不要看太阳，无论是通过双筒望远镜、望远镜还是它的寻星镜，除非前端牢固地装有经认证的太阳滤光片。它会立刻造成永久失明。还有，在高处的阳台上，要把一切可能掉下去的东西绑好。
第一个夜晚的清单
- 在室内组装望远镜，并在第一个夜晚之前趁白天练习一下。
- 把寻星镜与主望远镜对准远处的东西——几百米外的一根烟囱或一根桅杆。绝不要对准太阳。
- 提前把望远镜放到室外，在开始前 30–60 分钟，让它冷却。
- 从数字最大的目镜开始——倍率最低、视场最宽。
- 先从月球开始（除满月外的任何月相；昼夜分界线附近的阴影最能显出起伏）或一颗明亮的行星。
- 慢慢对焦，直到星星变成尽可能小的点。
- 提高放大倍数要等影像清晰之后，模糊了就退回来。
- 给眼睛二十分钟适应黑暗，并且只用红光；夜视模式会把本站变成红色。
- 看看天上有什么：打开今晚页面，查看你所在地点的月球、行星和云量预报。
- 穿得比你以为需要的更暖，再带一把椅子。
- 把你看到的写下来或画下来。它比任何别的办法都能更快地训练眼睛。
- 要有耐心。大多数人需要几个晚上才能摸到门道。天空还会在那里。