【鏡頭背后】專題講座之星空攝影背后的天文知識(shí)

【鏡頭背后】專題講座之星空攝影背后的天文知識(shí)自我介紹下，我是葉梓頤。從高中起就是一名天文愛好者，大學(xué)時(shí)開始接觸天文攝影。而真正把星空攝影作為一個(gè)職業(yè)來做，也是近一年的事情。星空攝影近幾年來變的越來越熱門，群里很多的大神也拍攝了非常多的好作品。今天跟大家更多的分享的是天文的知識(shí)，以便大家能更好的拍攝到滿意的作品。與其他風(fēng)景照不同，星空有他自己的規(guī)律，如果亂安很可能會(huì)鬧笑話。比如之前把南半球銀河安到北半球，把夏天的銀河ps到冬天的天空都是常犯的錯(cuò)誤。所以下面我就從比較基礎(chǔ)的知識(shí)來和大家講述天文攝影的一些知識(shí)和技巧。我自己關(guān)于天文攝影的定義首先分為天體攝影（其中包括月亮，太陽，行星，深空天體攝影），星野攝影（我們最常見的星軌，銀河），還有特殊天象攝影（流星雨，日月食，凌日，合月，內(nèi)行星東大距西大距）?？赡茉陂_始的時(shí)候會(huì)有點(diǎn)無聊和枯燥，我盡量講解的生動(dòng)一些吧。1認(rèn)識(shí)天球我們的地球在宇宙中只是一顆不發(fā)光的渺小行星，月亮圍繞著我們公轉(zhuǎn)，我們圍繞著太陽公轉(zhuǎn)，而整個(gè)太陽系又圍繞著銀河系公轉(zhuǎn)。整個(gè)宇宙中有成千上萬個(gè)銀河系一樣的星系，按照引力的驅(qū)使有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)著。這張圖比較清晰的展示了我們所在的位置，中間的銀河就是我們?cè)谙募拘强罩薪?jīng)?？吹降拿芗?，猶如大理石紋理般的銀河中心啦。從地球望向宇宙，除了衛(wèi)星和行星，每一個(gè)星點(diǎn)都是一顆恒星或恒星群。這樣的星點(diǎn)我們?nèi)庋劭梢姷降拇蠹s有6000顆。為了便于理解，我們假設(shè)了天球這個(gè)概念，把這些星星的亮光投影在這上面。上面這張圖就是所謂的“天球”。天球是一個(gè)想象的旋轉(zhuǎn)的球，理論上具有無限大的半徑，與地球同心。天空中所有的物體都想象成是在天球上。簡(jiǎn)單來說，天球就是在地球上看來所有星星都放在一個(gè)二維球面上。這些星點(diǎn)只是投影，因?yàn)榫嚯x地球有百萬甚至數(shù)億光年，所以也許早已經(jīng)毀滅，我們看到的只是他們之前的樣子。而看上去相鄰很近的星，有可能在三維距離上相差甚遠(yuǎn)。我們?cè)诘厍蛏系囊磺杏^測(cè)都是以這個(gè)天球?yàn)榛鶞?zhǔn)，也就是以我們?nèi)祟惖囊曇翱瓷先ビ钪娴臉幼印Ｌ栐谔烨蛏献叩能壽E叫做黃道，月亮在天球上走過的軌跡叫白道。天赤道與黃道的交角叫做黃赤交角……而群星為了更好的觀測(cè)，西方天文學(xué)家將他們劃分成88個(gè)星座。所以，星座并不真實(shí)存在，和國界一樣，是我們?nèi)藶槎x為方便觀測(cè)而劃分的“天空上的國界”。2星野天體攝影因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)的原因，我們看到太陽群星都有規(guī)律多東升西落。我們稱之為周日視運(yùn)動(dòng)。地球的地軸指向北極星，所以在我們看來只有北極星不會(huì)落下，而其他星都繞著北極星旋轉(zhuǎn)。每個(gè)季節(jié)的星空是指晚上9點(diǎn)所看到的星空，實(shí)際上如果你在一個(gè)緯度站一整宿，是可以看到那個(gè)緯度能看到的所有星星的。在赤道是能夠看到全天所有星座的，但是越往北走，能看到的南天星空越少，越往南走能看到的北天星空越少。有機(jī)會(huì)大家可以去體會(huì)下高緯度的星空，感受一把北極星在頭頂?shù)母杏X，挺cool的。也正因?yàn)榈厍虻淖赞D(zhuǎn)，我們?cè)谂臄z星空時(shí)如果曝光時(shí)間長(zhǎng)于30秒，往往會(huì)看到星星“脫線”而產(chǎn)生星軌，對(duì)此我們有兩種拍攝方式。拍攝星軌第一：拍攝星軌，第二：赤道儀追蹤拍攝廣域銀河或深空天體。拍攝星軌非常簡(jiǎn)單，主要有兩種方式。第一種是比較傳統(tǒng)的膠片時(shí)代的方式，就是降低ISO用B門長(zhǎng)曝，出錯(cuò)率高，不推薦使用。第二種就是我們最常用的方法，利用后期堆棧合成。比如拍攝200張每單張30s的照片，后期利用startrails等軟件合成。拍攝星軌時(shí)，需要腦中先有個(gè)清晰的構(gòu)圖。比如想拍以北極星為中心的圓圈的話，就要先找到北極星?，F(xiàn)在有很多星圖app可以找到北極星，在這里我還是要教大家一個(gè)傳統(tǒng)的找北極星的方法。那就是找到我們的勺子星，北斗七星后，鏈接勺子口的兩顆星。他們的距離延長(zhǎng)五倍就是北極星了。如果不知道北極星在那里的話，很可能會(huì)出現(xiàn)堆棧后發(fā)現(xiàn)與構(gòu)圖不太和諧的奇怪星軌。上圖比較清晰的繪制出了如何找北極星，如果看不到北斗七星，用仙后座找北極星也可以的哦。冬季非常適合拍星軌特別是城市星軌，因?yàn)闆]有銀河（銀河如果最后做成星軌因?yàn)樘芗怂杂悬c(diǎn)奇怪）。天氣也很晴朗，在市內(nèi)就可以看到一些亮星。拍攝星軌的時(shí)候可以把焦點(diǎn)放在建筑物或者地面景色上，這樣星點(diǎn)會(huì)虛，但是后期星軌看起來比較粗更明顯一點(diǎn)。具體拍攝的方法，我后面在拍攝銀河的部分會(huì)一起講到。赤道儀追蹤第二種，赤道儀追蹤拍攝廣域銀河或深空天體。深空天體是一種統(tǒng)稱，一般來說，深空天體指的是天上除太陽系天體（行星、彗星、小行星）和恒星之外的天體。這些星云和星團(tuán)一般肉眼不可見（當(dāng)然也有些比如獵戶座大星云和M31可以在觀測(cè)條件很好的情況下目視）。需要望遠(yuǎn)鏡才能看到，所以如果要拍攝這些深空天體需要超過30s的曝光怎么辦捏？于是出現(xiàn)了赤道儀這種東西，簡(jiǎn)單來說這玩意兒就是用來抵消地球自轉(zhuǎn)的。所以他會(huì)模擬星星的運(yùn)動(dòng)，跟著星星一塊轉(zhuǎn)，這樣曝光的時(shí)間可以增加到數(shù)小時(shí)甚至幾天。用來架設(shè)望遠(yuǎn)鏡的赤道儀一般來說比較龐大（如上圖），但是幾年前發(fā)明的星野赤道儀改變了這一局面。比如像這種，還有信達(dá)的小紅，都是重量不足2kg的星野赤道儀。有了星野赤道儀，拍攝深空廣域的門檻又降低了許多。通過該機(jī)，后期分別堆棧拍攝的方式，我們就能拍攝到既有暗星云，又有清晰地景的星空照片啦。說到這里關(guān)于星空的基礎(chǔ)知識(shí)大家應(yīng)該都有了解了，請(qǐng)?jiān)谀X中腦補(bǔ)一個(gè)會(huì)轉(zhuǎn)的天球復(fù)習(xí)一下。關(guān)于銀河下面我來回答一個(gè)大家經(jīng)常問到的問題，關(guān)于銀河。請(qǐng)大家把腦中腦補(bǔ)的畫面換成太陽和地球系統(tǒng)。剛才也說到了，我們之所以能看到銀河系密集的核心是因?yàn)槲覀冊(cè)阢y河系的外延。這里就要講到為什么冬天的銀河和夏天的銀河不一樣了。很多照片的問題也出在此。為什么在夏天的夜里抬頭就能看到銀河的銀心，而冬天只能看到淡淡的銀河懸臂？是銀河跑了嗎？我們先來看看冬季銀河和夏季銀河的差別（如下兩圖）第一張貼的是南半球的，我再補(bǔ)一張北半球的夏季銀河。實(shí)際上，不是銀河變了。只不過是地球相對(duì)于太陽的位置出現(xiàn)了變化。在冬季，地球公轉(zhuǎn)的位置正好讓太陽和銀心在一條線上，這意味著銀心隨著太陽的生起而升起，隨著太陽的落下而落下。因?yàn)樘柟馓?，所以我們自然就在冬天的夜里看不到銀河了。這樣看上去是不是一目了然呢？有些攝影師因?yàn)橄訔壎俱y河不夠明顯，張冠李戴，隨便找個(gè)銀河素材蒙板擦一下ps在一起?；?qū)⒛习肭蜚y河ps到北半球銀河上，比如著名的“火腿腸”銀河，都是這些都是天文攝影所不允許的。因?yàn)槌ッ栏?，天文攝影還有一定的科學(xué)價(jià)值和客觀性。拍攝銀河接下來我們進(jìn)入到如何拍攝銀河的環(huán)節(jié)。拍攝銀河有很多技法，群里的很多大師拍的比我牛逼很多。比如超焦距法，還有剛才說到的星空和地景分別堆棧的方法。這里因?yàn)闀r(shí)間的原因先與大家講下最簡(jiǎn)單的拍攝技法（大師們可以略過休息下喝杯茶了）那么如何才能在夏季的京郊拍到猶如牛奶帶一般的銀河呢？首先，我們要抓住“天時(shí)地利人和”。所謂“天時(shí)”，指是的天氣情況和月亮與銀河升起的時(shí)間。月亮對(duì)于星空攝影來說是把雙刃劍，她柔和的光芒是照亮地景最好的光源，但是對(duì)于拍攝銀河來說，明亮的月光會(huì)讓銀河變得暗淡。所以我們?cè)跊Q定外出拍攝銀河時(shí)，最好先去相關(guān)的網(wǎng)站查詢下天氣情況和月相情況。盡量選擇無月夜或者新月殘?jiān)碌臅r(shí)間出發(fā)拍攝。再來說“地利”，如果你在一個(gè)附近有山的大城市生活，那么恭喜你，你拍到銀河要走的路會(huì)比三角洲地區(qū)的觀星者少很多。以筆者所居住的北京為例，往北開大約100公里，不到兩個(gè)小時(shí)就可以到達(dá)山區(qū)躲避部分光害和污染，用肉眼觀賞到美麗的銀河?！叭撕汀笔俏彝祿Q了“人暖和”的概念。即便是在炎炎夏日，北京郊區(qū)的夜間溫度也是在10度左右徘徊。所以吃飽穿暖也是夜間拍攝的必要條件。首先一臺(tái)能夠手動(dòng)操控快門的相機(jī)是必不可少的，如果能配上一枚大光圈的廣角定焦頭是再好不過的了。筆者一般選擇的是佳能的6D單反相機(jī)，20mmf1.4或者24mm1.4定焦頭。其次，一款穩(wěn)定的三腳架也是我們拍攝星空必不可少的必備配件。長(zhǎng)時(shí)間曝光如果沒有一款穩(wěn)定的腳架，拍攝出來的星點(diǎn)會(huì)搖搖晃晃。其他配件包括快門線，頭燈，一塊備用電池。如果你想在銀河下拍攝的一些小物品和花花草草，筆者強(qiáng)烈推薦除了頭燈外，再帶一個(gè)發(fā)光面積比較大的光源使補(bǔ)光看起來更柔和，例如iPad，帳篷燈。以6D為例，首先將相機(jī)模式放在全手動(dòng)的M檔，關(guān)閉自動(dòng)對(duì)焦，高ISO降噪功能和防抖功能。至于具體的參數(shù)設(shè)定，還需要根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況而定。在此我給出一組基礎(chǔ)曝光參數(shù)，大家可以以此為基準(zhǔn)適當(dāng)加減參數(shù)。光圈開到最大，感光度設(shè)在3200，20秒曝光。此外，拍攝時(shí)盡量選擇RAW格式可為后期處理留有余地。超過20秒的曝光會(huì)讓星點(diǎn)脫線，而過高的感光度會(huì)讓圖片躁點(diǎn)過高。下面我們來說說對(duì)焦。在暗光情況下手動(dòng)對(duì)焦可謂是星空攝影的一個(gè)難點(diǎn)，很多星空攝影初學(xué)者都反應(yīng)說：明明什么都看不見如何手動(dòng)對(duì)焦？怎么樣才能算對(duì)上了焦？讓我們一起來打開相機(jī)的實(shí)時(shí)取景功能看個(gè)究竟。如果你的視野范圍里有比較明亮的星或者燈光，可以將他鎖定為你的對(duì)焦參照物。在實(shí)時(shí)取景功能里使用放大功能找到對(duì)焦參照物，這時(shí)候他們看起來可能是個(gè)橫截面積很大的圓點(diǎn)。這時(shí)候移動(dòng)對(duì)焦環(huán)，直到圓點(diǎn)的橫截面看起來最小的時(shí)候，基本上就對(duì)實(shí)了焦了。這時(shí)候我們就可以拍一兩張照片試一試，再進(jìn)行細(xì)調(diào)。下圖是拍攝的兩張對(duì)比照，圖一是對(duì)實(shí)焦點(diǎn)后拍攝的銀河，圖二是沒有對(duì)實(shí)焦點(diǎn)的銀河。這樣我們就可以拍到清晰的銀河了，是不是好簡(jiǎn)單！除了這種一次曝光的，我們還可以利用二次曝光，超焦距等方法讓前景和星空都是實(shí)的，畫面看上去也更干凈一些。因?yàn)闀r(shí)間的原因就不在這里細(xì)說了。有興趣的朋友可以找我詳聊。3特殊天象攝影除了星空外，還有一些事情更令人著迷。這就是特殊天象，如果要讓我給一個(gè)人最誠摯的祝福，那一定是‘祝你有生以來能看一場(chǎng)完整的日全食’。特殊天象我一般分為兩類，一類是因?yàn)楹偷厍蛘娴漠a(chǎn)生了交集，一類是因?yàn)楹偷厍虻奈恢藐P(guān)系。第一種，比如流星雨。是因?yàn)殄缧窃谧哌^的軌跡中留下的碎渣渣和地球的公轉(zhuǎn)軌道重合，碎渣渣與大氣層發(fā)生的反應(yīng)。還比如極光，是太陽拋射出的高能粒子束與地球大氣發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。第二種，和地球的位置關(guān)系。比如日月食，內(nèi)行星（金星水星）東大距或凌日。凌日說實(shí)在沒啥好看的，看上去就是個(gè)小黑點(diǎn)從太陽的一邊走到另一邊。但是日月食就不同了，特別是日全食，是我目前來說看到的最為壯美最難形容的天文現(xiàn)象。沒有之一！簡(jiǎn)單的說來，日食就是月球擋住了太陽。（請(qǐng)?jiān)僮孕心X補(bǔ)下地月日系統(tǒng)）但是因?yàn)樵虑蚬D(zhuǎn)的軌跡（白道）和地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道（黃道）有一個(gè)5度左右的夾角，所以不是每次月亮經(jīng)過太陽