如何挑选天文用双筒望远镜

如何挑选天文用双筒望远镜

前言

什么样的双筒适合观天？我个人的观点是，没有绝对不变的指导标准，在不同环境、不同观测对象的前提下，对望远镜的要求、对各个元素重要性的要求是不同的。

举个例子，手持状态下看星云、星团，佳能18×50IS肯定最佳；如果上架，则18×50IS不如尼康18×70SP或者富士龙16×70FMT或者高桥/蔡司20×60，因为口径小，分辨率和亮度不及；如果巡天，则佳能18×50IS不及尼康8×30E2，因为视场太小，没有临场感。

因此，跳出实际场合和目标的需求来谈选择没有太大的价值。这篇帖子致力于把影响双筒镜观天性能的各种因素分析到位，以期给不同要求、不同用途、不同环境下的观测者们足够的挑选依据。

一、关于系数、指数

双筒望远镜最重要的指标是口径和倍率，因此，长久以来人们都在寻找一种简便的方法，使用口径和倍率为变量，通过函数运算，来确认望远镜的性能，这样的方法大概有3种。

1、可见度系数“ Visibility factor” ，由加拿大天文学家 Roy L Bishop 提出，加拿大皇家天文学会的观察者手册 Observer' s Handbook 发表，算法是口径和倍率的乘积；

2、黄昏系数“Twilight Factor”，由德国蔡司光学公司发表，算法口径和倍率的乘积的平方根；

3、天文指数“Astro Index”，由Alan Adler根据多年使用双筒的经验提出，并在天文和望远镜上发表 Sky & Telescope，算法是口径的平方根乘以倍率。天文指数被俄罗斯人采用，并标注在贝戈士望远镜的宣传网页上，但使用了twilight“黄昏”一词。

实际上，我认为以上说的只有2种方法，因为可见度系数和黄昏系数其实是一套系统，它们只有数字的区别而没有指向性差异——倍率和口径等同重要；天文指数则认为，倍率比口径重要。

对传统天文爱好者来说，天文指数简直大逆不道，明明“望远镜的分辨率由物镜口径决定”的嘛，你倒好，还要开平方根？“望远镜的分辨率由物镜口径决定”这话其实是有前提的“在放大倍率足够和稳持性可以保障的情况下”，单筒天望基本上可以满足条件，但对手持双筒来说这个前提就成大问题了。

所以，倍率变量是该加的，关键是取哪个函数的问题。以我个人的经验看，天文指数相对准确，但是也有适用范围，在不同观测环境下需要修正。比如说施华洛世奇HABICHT 10×40W的指数是63.25、SLC 8×56是59.87，在市区仔细进行比较，确实是HABICHT小胜；而到了观测环境很好（6等以上）的郊外，则是SLC胜（当然也并非完胜）。而在可见度系数和黄昏系数下，结论是完全相反的。

我做了张表，引入了25种常用规格，计算出3种系数。大家比较关注的7×50规格在可见度系数和黄昏系数系统里面排第16位，但是在天文系数下，它只排到18位。有意思的是，不管怎么算，10×40排名都比7×50靠前，不瞒大家说，我当年在选HABICHT规格的时候算过这个数。





二、观测者的眼睛

1、瞳孔。说到眼睛，我先强烈建议观测者去测量一下瞳孔最大孔径，因为人的瞳孔直径随着年龄的增长而缩小，成年人一般最大是7mm，30岁以后会逐渐下降到5mm上下，这也是为什么常见双筒最大出瞳只有7mm的缘故，当然这个规律不是绝对的。如果瞳孔最大只有5mm，那么7×50就不能给你带来比10×50更大的亮度，只是舒适度好一些。所以，对观测者来说，先要根据自己的瞳孔大小选择规格，出瞳大过自己瞳孔大小的规格就不要考虑了。测量方法，可以参考funder的帖子：http://www.bggd.com/bbs/viewthread.php?tid=8383，实在不行就学老王，去医院检查一下。

2、散光。近视、弱视只要不超过补偿极限，对观天一般没有什么影响。散光就不一样，散光影响到星点的收敛，导致找不到“焦点”的情况。2004年北京镜友聚会的时候，我和姜晓军博士聊到眼睛问题，他就有散光，要戴着眼镜观测，好惨！据我所知，本坛镜友也出现过因为散光眼，对望远镜表现不能正确评价的先例。

3、观测经验/眼力。对目视观测来说，观测经验至关重要。训练有素的观测者的眼力大大超过常人的水准，同在一个场合看彗星，有人一抬眼就看到了，有的人操着望远镜半天都找不到在哪，这种差距不可以里计！据我所知，观测眼力真正很好的观测者其实凤毛麟角，我见过最好的人要数北京巡天会的何景阳先生（他在北京郊区有一片农庄，常年可以观测）。我的天文观测经验达不到顶级，但是对于亮度和分辨率的感受是超一流的，因为我的瞳孔有8mm。据周兴明介绍，人眼实际观测的灵敏度还会受到情绪的影响，情绪不佳时注意力就容易涣散，观测到的极限星等比最好状态下要低1到1.5个星等。观测经验除了辨识目标外，还对寻找、比对目标的能力有重大影响。遗憾的是，观测经验没有什么捷径可循，只有常年不断观测进行累积。

4、分辨率。人眼的分辨率有限，只有放大到60″以上的目标才能分辨，而且还受亮度的影响。作为器材而言，没有别的选择，只能适应眼睛的这个“缺陷”。望远镜物镜的分辨率有现成公式：116/D（角秒），D采用物镜的直径，以mm计。双筒镜的物镜采用短焦比设计，加上棱镜系统，难以达到衍射极限，而要得到高倍率则要求目镜焦距更短，这样做会立即带来设计、装配困难和像质下降。因此，双筒镜本身就是个矛盾体。

举个例子，40mm的双筒，物镜分辨率是116/40=2.9″，但是人眼分辨不出来2.9″的目标，至少需要放大60/2.9=20.7X人眼才可以分辨，所以对于双筒来说，大多数情况下肉眼观测的分辨率并不取决于物镜直径，而是取决于放大倍数。从这个角度上说，天文指数用于衡量双筒观星而言更为合理，因为影响双筒分辨率的“短板”是放大倍率，而不是物镜直径。


三、观测环境

康德的墓碑上写道：“世界上有两件东西能够深深地震撼人们的心灵，一件是我们心中崇高的道德准则，另一件是我们头顶上灿烂的星空。”可惜，对现代居住在城市里的人来说，这两件东西都似乎消逝殆尽了。

如果小时候不是因为在自家楼顶上就能看到满天繁星和银河，我不可能成为一名天文爱好者。反过来说，如何让现在大城市里的小孩喜欢天文是个严肃的课题。

12岁的时候，我拣了一个月废铁，攒了40来块钱，通过《天文爱好者》刊登的地址从河北邮寄买了一架哈雷HP1型天文望远镜。从此，一有时间我就在自家楼顶用望远镜扫射，累了就躺下来看看银河。那年暑假回了老家，吃完晚饭在半山腰观测，只看到山下星星点点的稀疏烛火，慢慢地全部熄灭了。我蓦地感受到一种前所未有的黑，这种黑是难以形容的，它仿佛把周边的一切抽离，你最倚赖的视觉感官完全失灵后完全失去了空间感，刚开始的时候你会感到一丝——恐惧！抬起头，满天繁星数不胜数，天上的星星是你唯一的视觉寄托，它们亮得耀眼，近得好像伸出手就可以抓到。在那样的星空之下，不用任何器材，你也能体验到来自星空的震撼！

对天文观测来说，观测地的好坏比器材更重要，找到一个合适的观测地点是一件值得庆祝的大事！所以，尽管很多时候可以搞搞庭院天文，但是真正想领略星空之美，还是寻觅一个合适的观测地点吧！

1、天空明亮度等级
第1级：
完全黑暗的天空。黄道光，黄道带，以及对日照都能看到。黄道光达到醒目的程度，而且黄道带延伸到整个天空。甚至仅使用肉眼，M33也是一个极为清晰的天体。天蝎座和人马座中的银河区域可以在地面上投下淡淡的影子。裸眼的极限星等可达到7.6至8.0等；天空中的木星或金星甚至会影响肉眼对黑暗的适应程度。气辉（一种一般出现在地平线上15°的天然辉光）也稳定可见。使用32cm的望远镜，经过努力可以看到暗至17.5等的恒星，使用50cm的望远镜在中等倍率下可以达到19等。如果你在由树木围绕的草地上观测，那你几乎无法看到你的望远镜、同伴和你的汽车。这里是观测者的天堂。

第2级：
典型的真正黑暗观测地。沿着地平线气辉微弱可见。M33可以被很容易的看到。夏季银河具有丰富的细节，在普通的双筒镜中其最亮的部分看起来接像有着纹路的大理石。在黎明前或黄昏后的黄道光仍很明亮，可以投下暗弱的影子，与蓝白色的银河比较它呈现很明显的黄色。任何在天空中出现的云就好像是星空中的一个空洞。除非在星空的照耀下，你仅能模糊的看到你的望远镜和周围的事物。梅西耶天体中许多球状星团都是用肉眼就能直接看到的目标。裸眼的极限星等可达到7.1至7.5等，32cm望远镜则可达到16至17等。

第3级：
乡村的星空。在地平线方向有一些光污染的迹象。云在地平线处会被微微的照亮，但在头顶方向则是暗的。银河仍然富有结构，M4、M5、M15和M22等球状星团仍是肉眼明显可见的目标。M33也很容易被看到。黄道光在春季和秋季很明显，但它的颜色已难以辨别。距离你6到9米的望远镜已变得模糊。裸眼的极限星等可达到6.6至7.0等，32cm反射望远镜则可达到16等。

第4级：
乡村/郊区的过渡。在人口聚集区的方向光污染可见。黄道光较清晰，但延伸的范围很小。银河仍能给人留下深刻的印象，但是缺少大部分的细节。M33已难以看到，只有在地平高度大于50°时才勉强可见。云在光污染的方向被轻度照亮，在头顶方向仍是暗的。你能在一距离内辨认出你的望远镜。肉眼的极限星等可达到5.5等，32cm望远镜在中等放大倍率下可以达到15.5等。

第5级：
郊区的天空。仅在春秋季节最好的晚上才能看到黄道光。银河非常的暗弱，在地平向方向不可见。光源在大部分方向都比较明显，在大部分天空，云比天空背景要亮。肉眼的极限星等为5.5至6.0等，32cm反射望远镜则为14.5至15等。

第6级：
明亮郊区的天空。甚至在最好的夜晚，黄道光也无法被看到。仅在天顶方向的银河才能看见。天空中的地平高度35°以下的范围都发出灰白的光。天空中的云在任何地方都比较亮。你可以毫不费力的看到桌上的目镜和一旁的望远镜。没有双筒镜M33已不可能看到，对于肉眼来说M31也仅仅是比较清晰的目标。肉眼极限星等5.5等，32cm望远镜在中等放大倍率下可以看到暗至14.0至14.5等的恒星。

第7级：
郊区/城市过渡。整个天空呈现模糊的灰白色。在各个方向强光源都很清晰。银河已完全不可见。M44或M31肉眼勉强可见且不十分明显。云比较亮。甚至使用中等大小的望远镜，最亮的梅西耶天体仍显得苍白。在真正的尝试之后，肉眼极限星等为5.0等，32cm反射望远镜勉强可以达到14.0等。

第8级：
城市天空。天空发出白色、灰色或橙色的光，你能毫不困难的阅读报纸。M31和M44只有在最好的夜晚才能被有经验的观测者用肉眼看到。用中等大小的望远镜仅能找到最亮的梅西耶天体。一些熟悉的星座已无法辨认或是整个消失。在最佳情况下，肉眼极限星等为4.5等，32cm反射望远镜则为13等。

第9级：
市中心的天空。整个天空被照的通亮，甚至在天顶方向也是如此。许多熟悉的星座已无法看见，巨蟹座、双子座等暗弱的星座根本看不到。也许除了昴星团，肉眼看不到任何的梅西耶天体。只有月亮、行星和一些明亮的星团才能给观星者带来一些乐趣（如果能观测到的话）。肉眼极限星等为4.0等或更小。

以我的经验看，北京的市区的星空比第9级还要差，一年里面少数几天可以达到8级。驱车80公里到山里面，可以得到第5级星空，再远一些到野鸭湖、坝上，可以达到第4级到第3级。我小时候在广西百色地区的一个县城，在自家楼顶上可以看到第4级，在乡下老家可以看到第3级到第2级。

2、优秀观测点的几个特征
（1）海拔高，最好3000以上；
（2）远离非自然光源；
（3）远离大面积水域（江、湖、海、沼泽）
（4）晴天多、干燥、风力适中、无风沙

3、优秀的星空好在哪里？
如果天文普及材料告诉你，全天的星星大概有5000颗上下，不要相信这个！随着星空等级的变化，你肉眼能看到的星星会好几倍的增长。如果到了4级以上的星空下，你就会感受到和城市里的星空那种巨大的差异，天上的星星多得让你一下子找不着北，这时候掏出望远镜，你会有很多新奇的“发现”。记得当年从家里来北京上学，天上的星星少得我无法辨识星座，后来熟悉了北京的天空，回去又要花时间适应。

当然，有了好的天空，你的眼睛也需要一定的时间去适应黑暗，通常的说法是30分钟，实质上，要两个小时左右。这时候，如果有足够高等级的星空和黑暗适应度，你的眼睛会比白天敏感上百万倍，掏出望远镜，你能看到的目标又多了许多。我个人觉得当人眼的敏感度达到极限以后，由于有视觉残留，可认为也具有一定的光线累积的作用。2001年看狮子座流星雨的时候，有颗火流星的余迹历时20多分钟仍能清楚看到，如果没有足够黑的天空和灵敏的眼睛是不可想象的。

我们知道，人眼需要一定的反差才能辨识目标，这就是为什么在白天用高倍天文镜也能看到星星的缘故。等级越高的天空，“本底亮度”越黑，能显示出来的星等就越暗；等级越低的天空，“本底亮度”越亮，“淹没”的星等就越高。像北京的天空，基本上只能看到1等以上的亮星。对摄影来说，本底亮度高非常致命，它决定了你的曝光时间，而不是被摄对象决定曝光时间，而且拍出来的照片发灰、反差小，背景星星的数量也很少，和高等级星空下拍摄的照片比起来是“见光死”。如果运用望远镜，情况会比裸眼好一点，视野里的星星大幅度增加，但是仍然不能达到令人满意的结果，本底亮度对望远镜的极限星等有明显影响，这个在星空分级表里面已经说得很清楚。

我在最后附了3张尼特彗星在不同等级（根据照片估计）星空下的摄影作品，供大家参考。