影像穩定雙筒鏡 Canon L IS 10X 42mm WP 與雙筒望遠鏡畸變現象

影像穩定式雙筒鏡 (Image Stabilizer) 一直是雙筒天文玩家們津津樂道的配備之一, 其中又以 Canon 最受青睞. Sky and Telescope 的資深編輯 Gary Seronik 就有一篇專文在介紹 Canon 各 IS 雙筒鏡特色比較. 不過在介紹這隻拍賣場拍來的第一隻 IS 雙筒鏡前, 想先筆記一下雙筒鏡常見的畸變 (Distortion) 現象, 主要是閱讀 Holger Merlitz 先生的 "Distortion and globe effect in binoculars", 這篇不但經典而且很容易了解. 在這之前為了加深自己記憶, 又重複囉嗦一下 (很粗略簡單的) 常常混一起不容易分清楚的像散差 (Astigmatism) 與場曲 (Field curvature) 現象, 圖大多用 Amateur Telescope Optics 的資料, Vladimir Sacek 先生講理論很實在.

像散差基本上就是子午面 (Tangential Plane, 垂直面) 與弧矢面 (Sagittal Plane, 水平面) 的光, 個別的最佳聚焦處不在同一平面上. 如上圖, 垂直面的光聚焦在圖左邊 T 那條彎曲的面上; 水平面的光聚焦在 S, 其實最佳的聚焦平面應該是 M 那條藍線 (聚在那邊, 影像才會是正圓, 垂直等於水平), 否則不是水平比較長就是垂直比較長, 這麼一來圓就變成橢圓, 大致上這就是像散差的解釋.

問題是光通過透鏡, 各點最佳的聚焦成像處連起來本來就不可能是平面, 一定是曲的呀? 這些最佳的聚焦成像處連起來的平面叫作佩茲伐平面 (Petzval Surface), 人眼看還好, 大腦多少會修正這種視感, 不過攝影就逃不過敏銳的感光元件記錄了, 因此透過其它透鏡的組合補償, 降低 p 面的曲率, 盡量達到平坦的效果, 這就是做平場.

回到像散, 就算修到零像散, S 與 T 面都與 M 面結合為一, 不過仍然無法與 P 面貼齊, 這個差距就是場曲, 實務操作, 有場曲時會發現... 目鏡視野中心對焦清楚了, 邊邊卻糊糊的, 然後把邊邊糊糊的星點對焦對準, 結果中心剛剛準的又跑掉的現象.

那麼畸變呢? 為什麼幾乎所有的雙筒鏡看格子都會有向內縮的現象?

設計師有許多光學的特性需要調配, 但在畸變現象上不外乎幾種情形, Albrecht Koehler 先生 (曾在 Carl Zeiss Jena, 後來在 Doctor, Analytik Jena 設計雙筒鏡) 歸納出三條簡單的原理:

(1) tan (a) = m * tan (A)
(2) a = m * A
(3) tan (a/2) = m * tan (A/2)

m 是雙筒鏡的目鏡放大倍率, A 是目標 (假設一個星點) 與光軸的夾角, a 是目鏡成像後與視野中央的夾角.

貼圖幫忙了解:

先看點光源 P1 就好, 它沒標出 alpha 1, alpha 1 應該很小, 就是連著 P1 那束黃色光線中央光軸與 P1 位置的夾角, 也就是上面公式的 A; 而公式裏的 a 就是這張圖的  (alpha1)' 囉. 這張圖的意思是目標 P1 與 P2 的比例, 與透過目鏡成像後 (h1)' 與 (h2)' 的比例不同, 這就是畸變.

20 世紀的前半段, 雙筒鏡的畸變設計都是採用 (1)  tan (a) = m * tan (A), 這個可以推演到 1827 年著名的英國天文學家 Airy 先生 (就是發現 Airy pattern 的 Airy) 的計算, 這是一種完全無畸變的設計. 不過這種 "完全無畸變" 設計出問題了, 來自兩次世界大戰的戰場, 當時精密的雙筒望遠鏡可是戰場上重要的武器之一. 士兵們發現, 拿這種 "完全無畸變" 的雙筒鏡掃描戰場, 會有畫面在球上滾動的現象, 看久一定頭暈, 而且容易漏掉敵蹤, 這對生死交關的戰場而言可是致命危機.

因此早在一次世界大戰時期就有光學設計師建議採取 (2) a = m * A 帶有畸變的理論, 1946 年 Zeiss 設計師 Hermann Slevogt 首度引用較為折衷的 (3)  tan (a/2) = m * tan (A/2) 設計, 隔年 1947, Zeiss 正式摒棄 (1) 的 tangent 設計, 導入某種程度的枕狀畸變, 從此之後世界各地其它光學公司紛紛仿效, 迄今幾乎所有雙筒鏡都採用相同的理論.


回到戰場, 為什麼 "完全無畸變" 雙筒鏡會出現畫面在球上滾動的現象呢? 其實這是人眼先天的缺陷, 程度因人而異, 你可以試試看靠近一面長牆走路, 閉一隻眼, 用另一隻眼 (裸眼, 別帶眼鏡) 看著牆, 沿著牆往前走, 會發現牆往內凹還是往外凸? 程度會因人而異, 這就是所謂的 Globe effect 或叫作 Rolling ball effect. 人眼天生就有桶狀畸變 , 因此最自然, 可以消除掉 Globe effect 的雙筒鏡就是加入相同程度的枕狀畸變互補. 那麼問題又來了, 人眼畸變程度天生不同, 那要選擇哪種雙筒鏡還互補呢? 又不是配眼鏡. 不過聽說 Zeiss 還真的為其高階 Victory SF 系列設計購買前驗光的服務呢, 真的還假的? 太驚人了.

至於畸變又分線性 (Rectilinear Dsitortion) 或角距型 (Angular Magnification Distortion) 的, 前一篇有稍稍提到, 就不再複述. Holger 先生的文裏有動畫, 可以更生動的了解不同參數調整對於 globe effect 與畸變現象的關係.



亂寫了半天, 主角終於要上場...

第一個感覺是... 好重喔, 以 10X 42mm 的標準而言. 我還是第一次用 Canon 產品, 不過聽說其實高橋的鏡片也都是 Canon 工廠生產的. Canon 一系列 IS 雙筒鏡賣最好的應該是 15X50mm, 但只有這隻有紅圈圈, 也就是所謂的 L 鏡, 每筒各用 2 片 Canon UD 玻璃, 據說不但無色差, 像場也平得不得了... 而且也是唯一有作防水的, 我看說明書寫, 鏡片髒時先拿去洗一洗, 還真的畫了一張在水龍頭下淋浴的圖.

前主人保管得還可以啦, 還送了兩片 52mm 的保護鏡... 一整個相機鏡頭概念. 不過我覺得保護鏡很透明呀? 所以也沒拆下, 而且這個設計倒讓自己不用傷腦筋作濾鏡框, 買個 M52 轉 M48 的轉接環就好.

買 IS 最大的理由就是不用腳架, 腳架雖不太費事, 不過如果能夠只背著一台雙筒趴趴走還是很吸引人. 比如說旅行, 外出旅行, 萬一難得又去南半球... 當然主要不是為了觀星, 這時手上剛好有隻 IS... 這不是太完美了嗎? 這個神奇的按鈕按下, 綠燈亮起, 畫面還真的就穩定下來; 我拿給四年級小女孩試, 小女生也是一直點頭, 可見防震的功能十分有感.

不過畢竟 1 公斤的東西, 想懸空長時間手持還是會吃力, 所以最好還是背後有牆壁或柱子可靠, 或著手肘有地方可以長時間支撐. 至於光學品質如何? 剛好可以跟我最愛的 Leica Trinovid 10X 42mm 比比, 首先是白天:

Canon 這個平場真的沒唬爛, 實在有夠平, 我看屋頂磚瓦, 樹葉... 幾乎完全沒有失焦的現象, Leica 就不再說了, 75% 之後糊糊一片. 色彩飽和度與銳利感還是 Leica 厲害, 不過 Canon 並沒有遜色多少, 不會有之前試 Nikon 與 Leica 那種差距. 至於枕狀畸變兩隻差不多, 我稍稍對了近距離的牆壁磁磚, 不過沒仔細測量.


夜景也測過好幾次了, 亮星會有星茫 (Leica 不會), 離軸時也會有色差 (Leica 比較小), 視野邊緣星點的變形程度則大大優於 Leica. 昨晚月亮很亮我用 ultrablock 看 NGC 7000 連墨西哥灣的黑凹都很清楚, 清晰程度還贏過前晚用 FC-100DC + XW40 + 1000 OAKS LP3 (O-III), 不過大視野作出的對比一定贏小視野... 這是最近反覆測試的心得.

這幾天夜空常常短暫露空, 然後一下子又烏雲滿天, 最常用的就是這把 Canon IS 10X 42mm 了, 至少可以享受到片刻珍貴的美麗星空, 而且沒有負擔, 好帶好收. 如果有人把大隻望遠鏡形容是巨砲, 大砲... 那麼這隻小 IS 絕對是 007 特務級的致命隨身武器了.

中焦段目鏡 Doctor UWA 12.5mm 的簡單比較

在自己粗淺的概念裏, 20 幾 mm 以上焦段目鏡算 "長焦", 可以尋星, 製造廣視野, 作大出瞳... 10mm 以下算 "短焦", 主要針對細節觀察, 拆雙星, 作對比... 那麼, 夾在中間的就是 "中焦段" 囉. 想想這範圍內, 早期 WO 不算, 用過高橋 LE 18mm, Pentax XF 12mm, Nagler T6 11mm... 除此之外, 沒有了? 好像這個焦段不是那麼實用. 這麼說也不對, 隨著主鏡更新, 這個焦段反而變成辨識深空目標相當關鍵的範圍, Leica ASPH 變焦 (8.9mm~17.8mm) 這顆目鏡就幫忙找過好多困難目標, 這麼多功能的目鏡在手, 幹嘛還圖謀一顆定焦 12.5mm?

其實想買這顆已經很久了, 但通常最後都理智的打消念頭, 這次不曉得發什麼神經... 是因為 Agena 降價 100 的關係嗎? 總之一大盒東西就送來了, 好大一盒, 有個像在非洲打獵用的皮套, 拭鏡布, 說明書, 聽說原廠沒有鏡頭蓋, 不過 Agena 配了一組, 真體貼, 其實個人覺得小公司像 Agena 購物經驗比 OPT 好多了.

這顆目鏡真的是大名鼎鼎, 草草讀了 Doctor 這家德國公司的簡介... 其實它現在也已經被 Analytic Jena 併購. 二戰前 Doctor 幫 Zeiss Jena 廠作一些組裝, 不曉得有包括光學部分嗎? 後來在經濟蕭條時代買下 CZ Jena 的工廠, 也接收了員工, 當然包括技術. Doctor 聞名的是雙筒鏡還有狙擊鏡, 所以也有設計與生產配合雙筒鏡的目鏡, 都是變焦目鏡, 只有一支定焦, 就是 UWA 視野 84 度 12.5mm 這顆. 這隻目鏡應該從 2001 年開始賣, 賣到現在也快 15 年, 只賣這一顆, 而且還能繼續賣, 真是神奇. 國外論壇許多人把它形容成像什麼神器一般, 搞得自己好想弄一隻來看看.

圖剪自: Holger merlitz 的網站

這隻目鏡用 8 片鏡片, 不知道分幾群安排? 用到非球面研磨, 這可能是貴的理由之一. 84 度這個規格很容易讓人聯想到 TeleVue 的 82 度 Nagler, Nagler 的專利大約在 1979 年... 雖然很多人相信這個設計是受到 Zeiss 的啟發, 不管如何 Nagler 依舊是廣角目鏡的經典, 後世各廠牌所有 80 幾度設計的目鏡幾乎都抄 Nagler, 不過我猜 Doctor 的設計應該是原創.

Doctor UWA 重量頗沉, 大約有半公斤出頭, 有個很特殊不太軟的軟眼罩, 試用了幾次覺得還不錯, 撐得住觀測時眼睛靠上去的力量, 收納時又能折起節省空間. 底部作的是 1.25" 與 2" 雙用底座, 不過用 2" 有點恐怖, 深怕戳碎了天頂鏡. 至於塗裝的那隻貓頭鷹越看就越有趣, 總覺得帶著點冷戰蘇聯, 東德的味道.

說明書很驕傲的說零像散差 (後來測試也幾乎察覺不到),  畸變 v = 17%, 說明書沒寫, 不過我猜應該是指 "正" 的 Rectilinear Dsitortion, 也就是 Pincushion Distortion (枕狀畸變); ("負" 的 Rectilinear Dsitortion 是 barrel distortion (桶狀畸變)).

畸變 (Distortion) 可能是目鏡最容易看到一種像差, 把星點往視野邊邊推幾乎都能發現, 而且通常會跟像散或場曲混在一塊. 目鏡的畸變有兩種形式, 一個是 Angular Magnification Distortion, 星點往邊邊移, 形狀開始變成橢圓型, 離軸越遠越嚴重; 另一個就是 Rectilinear Dsitortion, 白天看直線就會發現變曲線, 向內曲的是枕狀, 往外曲像魚眼鏡頭效果的是桶狀, 這個晚上比較難發覺 (晚上都是星 "點", 沒有很多 "線條" 可以比較). 設計時可以針對某種特定畸變做矯正, 但不可能同時把兩種都消除.

所以啦, 如果要設計給白天專用目鏡, 怕的就是直線變歪線, 因此就要設計降低 Rectilinear Dsitortion 的目鏡 (也不一定, 本段最後幾句會提到...); 而晚上比較沒這個困擾, 怕的反而是目標大小或相對位置變形, 比如說圓月變橢圓月, 雙星角距在視野中央與視野邊邊不同... 所以要設計降低 Angular Magnification Dsitortion 的目鏡, 比較厲害的設計, 像 TeleVue 就說它 100 度的 Ethos Angular Magnification Dsitortion < 1%; 不過代價是 Rectilinear Dsitortion 變大. 但 Rectilinear Dsitortion 在白天就一定不好嗎? 也未必喔, 視覺上有種 Globe 效應 (或叫 Rolling Ball effect), 這是天生的, Zeiss 很久以前就靠正的 Rectilinear Dsitortion 作補償, 也因此目前市上的雙筒望遠鏡, 尤其是廣角的, 幾乎都有枕狀畸變的現象, 有得就有失, 至於所謂的 "甜蜜點" 在哪裡? 網路找得到很多看法.

回到測試, 手上湊得到 12mm 左右的目鏡, 一個是 Pentax XF 12mm, 另一個是 Leica 變焦, 不過它顯示的是 25X ~ 50X, 得大概把倍率調到中間左右.

其實我的測試方法... 喔, 不不不... "方法" 抬不上檯面, 只是好玩而已.

白天有稍微比較過一下近距離週邊視野的品質,

圖好像看不太清楚, Leica 的週邊品質最好, 磁磚上的小黑點都很清楚沒變形, 相片是用 iPhone 拍的, 拍不清楚眼睛實際看到的. Doctor 也還可以, 不過很邊邊的小黑點有些失焦 (場曲), XF 就差多了, 糊成一片.


晚上首先來測消光, 我把亮星 (拿大角星測) 還有遠方路燈 (怕大角星不夠亮) 慢慢移出目鏡視野, 觀察有多少餘暉殘留? 這個測試, 三隻同分, 幾乎是完全無殘留, 消光消得還真徹底, XF 那隻便宜歸便宜, 消光還是一流.

然後觀察亮星 (用大角星與織女星測) 在視野中央的表現, 這個原因我就搞不太清楚了, Leica 的亮星會有星茫? 而且倍率才 60X (Exit Pupil: 1.7mm)左右, 看大角星居然有 Airy pattern? XF 也是, 光芒四射; Doctor 可就乾淨得很. 色差都有一點點, 所以我猜是主鏡的關係 (FC-100DC + Baader 2" Click-Lock 天頂鏡), 不過 XF 的色差又多一些, 明顯可查覺.

接下來試著數數看月光下 (SQM: 17.2) M6 中心部的星點能看到幾顆? 總共各數三遍, Doctor 最厲害 52 顆, Leica 45, XF 37. 會不會越後面測的因為適黑時間較久, 所以看到比較多? 有可能, 所以才把 "可能" 較差的 XF 排最後.

視野週邊表現, 我拿亮星擺中央, 50%, 75%, 90% 四個位置比較, 1~5 分, 5 分最好, 結果:
中心: Leica 5 分; Doctor 5+ 好了, 因為比 Leica 好一點點, 至少沒星茫; XF 5-.
50% 處: Leica 4.5 分; Doctor 5 分; XF 4.5 分.
75% 處: Leica 4 分; Doctor 3 分; XF 2 分, 場曲出現, 因為在此對好焦, 中心就會微微失焦.
90% 處: Leica 4 分; Docotr 2 分 (帶彗差); XF 1 分 (各種差, 綜合); 令人驚訝不已的是 Leica 這隻變焦目鏡, 星點移到這麼邊緣, 居然完全沒變形? 這是什麼怪物啊?

接下來比較了雙星, 位在牧夫的 Izar 60X 是不可能拆出啦, 不過 Doctor 經暗示後 (先用 Nagler Zoom 6mm, 123X 穩穩拆過) 居然略略分得出? 雖然不客觀, 不過其星點的乾淨程度真是令人印象深刻. Leica 慢慢把它調焦到 8.9mm 才有點分出來, XF 完全沒機會. 天琴 epsilon 的雙雙星, Doctor 與 Leica 都拆得出其中一組, airy disk 分得沒很乾淨, 不過還足以認出. Leica 與 XF 看這組雙星 (雙雙星) 還是有點星茫, 怪了? Leica 還比 XF 嚴重, Doctor 依舊是乾乾淨淨的針點. Leica 大致要把星點移至 95% 以上快貼到邊才出現場曲, Doctor 大約是 90%, XF 差不多是 75%.

最後是看 M57, Doctor 與 Leica 都很清楚, 包括環, 環還能看出環的兩邊緣較中心濃, M57 的藍紫色也很清楚. XF 就有點差距了, 環會閃爍, 不是穩穩的在那兒, 環的邊緣也沒有兩隻德國來的銳利, 當然啦 XF 又不是 XW, 拿 2A 球隊跟大聯盟比.

最最後一定要提到 Nagler 的經典廣告詞 "太空漫步". 說實在的, 除了雙目視外, 從沒體會過什麼 "太空漫步", 即便也用過好幾隻 Nagler, 包括手上的 Nagler 31mm. 不過那天用 Doctor UWA 畫 M16/M17 時還真的有嚇到, M16/M17 附近星點很多, 操作著經緯儀, 視野移動, 繁密閃爍的星點慢慢從眼前滑過, 84 度的超廣角讓人覺得正在低空俯瞰車水馬龍的夜景, 一望無際, 當時腦海第一個出現的想法就是: "太空漫步"

哈哈... 是真的, 不騙你.

最密與最疏的梅西爾球狀星團以及天鵝與老鷹星雲 -- M75, M55, M17, M16

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陰雨了快一禮拜, 眼見月亮又要長大, 急急急... 沒想到昨晚就露了個大晴夜, 機不可失立即架好裝備. 陰雨天沒閒著, 上禮拜不知不覺又多了兩個東西, 直接上戰場, 心得等陰雨天閒閒時再寫...

Canon IS L 10x 42mm WP

Doctor UWA 12.5mm

第一個目標是上次飲恨的 M55, 上次扛 5.5" 大折沒找到真是丟臉死了, 結果今天 10X 42mm 雙筒就看到, 換到尋星鏡也 OK, 所以天況多重要啊, 鳥天氣用再好的器材也一樣.

M55 目視下有夠大顆, 沒用 196X (XW 5mm) 畫圖是因為實在裝太滿, 可能還有點裝不下; 另外一個印象是超疏, 疏到會以為是疏散星團; 還有就是形狀不規則, 這樣一來就更像疏散星團了.

Messier 55

M55 的球狀星團分類是 Class 11 (其實正確應該用羅馬數字 XI), 這是梅西爾目錄裏分類最疏的球狀星團; 它是那位專攻南天的法國天文學家(也是第一個發現 M83 的人), 尼可拉·路易·德·拉凱葉 (Nicolas-Louis de Lacaille) 在南非先發現的, 梅西爾先生看完後收進自己的目錄. 星點疏反而難畫, 因為不能亂點一通, 還是得耐心的把比較亮的星點標好, 然後再觀察其星點多或少形成視感雲氣的濃或淡來加強, 所以花了不少時間在這個目標.


剛剛是最疏, 下個目標 M75 卻是最密, 真巧.
M75 分類是 Class 1, 第一名的密, 而且離我們好遠喔, 估計有 67500 光年遠, M4 只有它的零頭 7200 光年遠. 梅西爾目錄裏星系不算, 也只有一個從其它星系撈過來的 M54 (88700 光年遠) 比它遠而已. 梅尚是先發現它的人, 他形容的跟梅西爾的口頭禪差不多 "Nebula without star..."; 威廉赫歇爾說 "迷你版的 M3"... ㄟ, 那不就跟前幾天的 M69 一樣?

Messier 75

因為用到快 200X, 附近一些星點也看得見. 看得出密實的核心, 也看得到圍繞核心略淡的邊緣, 相當整齊, 不過真的很小.


畫完這個應該可以下樓洗碗, 洗澡睡覺了, 可是一看到天頂微微的夏銀河, 怎麼下得了樓呢? 所以決定來完成一直想留作壓箱寶畫的 M16/M17.

我還是習慣從 M8/M20 一路往北走, 經過 M24, M18 抵達 M17. M17 的雲氣相當明顯, 套上 UHC 濾鏡後雲氣範圍更見寬廣, 試了好幾個不同目鏡視野, 最後決定用新朋友 Doctor UWA 12.5mm 來畫... 不是我亂扯, 這顆目鏡的畫面實在是讚到不像話, 以前常看到 Nagler 的經典廣告詞 "太空漫步"... 我也用過好幾隻 Nagler, 還好而已, 這隻 84度 Doctor 才是貨真價實的 "太空漫步", 你甚至會懷疑這是不是雙目視看到的視野啊?

Messier 17

M17 的別名很多, 天鵝, Omaga, 馬蹄... 南天還有人叫它龍蝦星雲咧. 我是先入為主覺得它像天鵝... 應該把圖倒過來才對. 天鵝的頭, 脖子, 身體, 尾巴, 80X 左右幾乎就能清晰辨別. 比較過 UHC 與 O-III, 對天鵝本體形狀範圍的辨識沒什麼差別, 不過平地光害下 UHC 用得比較輕鬆. 附近星點很多, 星點密集處也溢泡在淡淡的雲氣裏, 整個視野層次繁複, 真是美啊.

M17 位在我們往銀河核心方向看進去, 碰到的第一條旋臂 (Scutum-Centaurus 旋臂) 上, 當然, 那邊也是一區生機勃勃的恆星誕生區, 大量的氣體塵埃, 被附近年輕高能量的恆星激發, 游離, 形成天文相片裏紅色, 粉紅色的發射星雲樣貌. M17 有點不同的地方在於, 如果仔細多看幾張別人拍的相片會發現都有集中一區白白的, 這不是過曝喔, 而是混合發射星雲與新生恆星直接照射塵埃反射星雲的結果, 再加上前景絲絲縷縷黑暗塵埃的遮蔽, 造就此艷麗如幻的景致. 這邊沉厚的氣體質量大約是太陽的 800 倍, 足以形成一個星團了, 更勝 M42 的實力.


畫完驚奇不已的 M17, 再往北移動一些就是 M16, 很多人初看見時很疑惑: 沒有雲氣呀? 老鷹在哪? 尤其相較於重口味的 M17. 這也不能怪我們, 當年連偉大的威廉赫歇爾都沒注意到, 梅西爾的描述是: "陷在微弱的光暈下..." 似乎有暗示到雲氣, 不過威廉赫歇爾當時的 NGC 目錄卻把 NGC 6611 給了 M16 中央的疏散星團, 要到 1908 年的目錄補遺 IC-II 才把星雲部分給了 IC 4703.

Messier 16

我用觀察 M17 相同的規格畫 M16, 最顯眼的當然是上圖正中央那團 NGC 6611. 雲氣最濃厚的部分也在此, 仔細看可以清楚勾勒出雲氣凹陷處的輪廓, 下面跟著一層淡一點的雲氣, 再外側是片片塊塊更淡的雲氣, 加上窄頻的濾鏡會清楚很多.

那... "創生之柱" 在哪? 上圖 "最中央" "最亮" 那區, 右下角有兩顆亮星,  "創生之柱" 就在下面那顆的下面... 我當然沒看到啦, 不過並非不可能喔, 只要有可能都會很想試, 這也是看星星迷人的地方之一.

M16 是 M17 的鄰居, 同在 Scutum-Centaurus 旋臂上, 也是混合著發射與反射的瀰漫星雲, 並交織前景暗黑星際塵埃. NGC 6611 的疏散星團 Shapley 分類 (a~g, a 最疏, g 最密) 為 "c" (Very loose and irregular clusters); Trumpler 分類為 II, 3, m, n (I~IV, I 最集中最密; 1~3, 1 小範圍亮, 3 大範圍亮; m: 星點數量為中等; n 代表星團裏有雲氣), 雲氣其實延伸得非常廣大.


梅西爾目錄 110 個居然就這樣畫完了? 真高興, 接下來可以好好來畫面紗了.

茶壺底的三個球狀星團 -- M69, M70, M54

上周四天氣更差了, 差到我還是首次看 M 字輩目標槓龜... 印象裏有幾次在很刻苦的情況下, 好像是 M106, 還有一次是 M98 差點看不到, 但最後還是搞得定; 不過這次居然死在 M55 手上, 本想一舉把剩下 5 個球狀星團畫完, 結果只完成茶壺底的三個, 果然越接近終點越需要耐心呀.


看星圖找目標是有 "位置感" 的一種方式, 這是 2D 的感覺; 如果能知道正在看的目標位在銀河系的位置, 那可是 3D 的立體感. "Where is M13" 這個網站 就有這個神奇的功能.

先把所有梅西爾目錄的球狀星團標出來, 今天看的 M69 與 M70 幾乎就在銀河核心的正上方. 而 M54 與之前介紹的 M79 一樣, 離開群聚在銀河核心上下方的其它球狀星團很遠, 很遠.

M4 離我們很近, 所以星點容易拆; 看左圖 M3 好像更近? 不過看右圖可以發現 M3 與我們的距離可比 M4 遠多了, 兩張不同角度的圖片對照下來就更好理解.

 

 

把圖放大來看, 可以更清楚理解 M69, M70 與銀河核心的相對位置



 

M69 位在 1.8 等亮的射手 Epsilon 星旁, 尋星出發點當然也是它, 不過天氣爛到整個茶壺形狀都模模糊糊, 還真只剩這顆好認. 還好, 彽倍搜尋下 (30X, Nagler 31mm) 就找到了, 旁邊有個 8 等的 "亮" 星貼著, 我用 200X 左右觀察, 核心密, 拆不開星點; 亮度由中心向四周遞減, 週邊不太規則, 可拆出一些週邊星點.

目標大小一向是自己不曾認真量測的, 今天有花比較久的時間比一下與其它 "兩星距離" 的比例, 再依目鏡視野大小比例來判斷目標大小. 所以呢, 大致上我量出來的目標大小約 4.2 arcmin, 比較亮的核心部分約 2 arcmin; 實際上查到的資料核心是 3 arcmin, 目視大小可能是 7 arcmin... 這個結果還可以啦, 天況好一點應該就能再準一些.

Messier 69

M69 的分類是 Class 5, 與大家比較熟的 M13, M5 一樣. 當年梅西爾先生照著另一位專攻南天的法國天文學家, 也是第一個發現 M83 的人, 尼可拉·路易·德·拉凱葉 (Nicolas-Louis de Lacaille) 的目錄觀察, 信心滿滿的認為他看到的 M69 就是尼可拉目錄裏的 LI.11 (現在的 NGC 6634). 其實完全不對, 因為看看尼可拉當年的描述就知道不一樣, 依照尼可拉的描述, 他的 LI.11 大小有 1.2 度, 而且有三顆 7~8 等亮的星星群聚, 還有... 尼可拉用的望遠鏡是 0.5" (1.3 cm) 的折射鏡, 不太可能看得見正宗 M69. 不知道是不是因為很靠近銀河核心 (6200 光年)? 外圍星點應該容易被強大的重力潮汐拉扯散開, 造就了看到那種週邊不規則, 面積比例大, 甚至容易拆出一些週邊星點的觀察? 另外 M69 與 M70 距離很近, 差不多才距 1800 光年遠而已, 真的可以說是鄰居了.


畫完 M69 也不必用到尋星器, 換回 Nagler 31 走沒兩步就抵達 M70, 更亮點, 也大一些些, 不難辨識. 梅西爾先生找到它時寫下 "nebula without star", 哈哈~ 乾脆刻個印章好了, 這可能是我看梅西爾筆記最常見的一句話. 威廉赫歇爾先生的描述則比較具體: "一個縮小版的 M3".

Messier 70

這個只用 140X 來畫, 主要因為透明度實在太差, 如果不多抓幾個星點在畫面, 認錯目標都不知道. M70 分類跟鄰居 M69 一樣, 也是 Class 5, 我覺得較亮且密的核心大約也佔整體面積的 50%, 正中心好像看得出一兩點星光在閃爍, 週邊也有些星點可以分解出來. 週邊部分沒問題, 不過核心的閃爍星點可能有問題, 因為查到的資料說 M70 核心相當密實, 甚至已經像 M15, M30 或 M62, M79, 密到往內核心進行重力坍塌. 這個等天氣好一點再用 mewlon-210 檢查看看.


最後是 M54, 與我們之間的距離足足比 M69/M70 哥倆好遠上 3 倍多, 不過卻是今晚最容易認出的. 核心很密且亮, 佔整體面積的比例比前兩者更小, 相對的, 邊緣面積較大也不規則. 對照 SEDS 查到的資料, 核心約 1~2 arcmin, 整體目視大小約為 6 arcmin, 還頗為符合.

M54 的分類是 Class 3, 比大家較熟分類為 Class 2 的 M80, M2 疏一級而已. 最有趣的是 M54 應該不是我們銀河系原生的球狀星團, 大家可以回頭看看前面 "where is M13" 的球狀星團分佈圖, M54 幾乎位在銀河系範圍外, 科學家推測應該是從最近才發現的一個矮星系 SagDEG (人馬座矮橢球星系) 拉扯過來的客人, 就像另一側邊邊的 M79 也是從另一個本地星系群的矮星系, 大犬座矮星系挖過來的一樣.



接下來就剩最後兩個分類最極端的球狀星團, 一個是 M 字頭分類最密 Class 1 的 M75; 另一個是最疏 Class 11 的 M55 了.

茶壺蓋旁的兩個球狀星團 -- M22, M28, NGC 6302, NGC 6572

上次看星星是兩禮拜前... 怎麼感覺已經好久了? 夏夜熱氣氤氳中總算有點雲散空檔，搶時間看了兩個球狀星團與兩個行星狀星團 (NGC 6572 是前一天)。


常被形容成 "茶壺" 形狀的射手座... 說實在還真像. 壺頂有組三角形壺蓋, 蓋頂那顆 2.8 等亮星是射手 Lambda 星, 雖不算太亮但顯眼得很, 兩旁各有一個 M 字輩球狀星團, M22 是其中最壯觀的那個.

講到球狀星團, 很多人會先想到 M13, 或南天偉大的 NGC 5139, 不過千萬別忘了這個人類歷史第一個被發現, 而且有記錄的球狀星團 M22. M22 離我們相當近 (以球狀星團的標準), 大約 10000 光年出頭而已, 分類為 Class 7, 算鬆散.  8 吋鏡下 "感覺" 似乎可以解開每顆星點, 這種情形如果搭配雙目視，整個視野真是迫力十足的壯觀啊.

由於昨天把鏡子架上赤道儀, 所以畫得算悠閒, 主鏡口徑大, 許多暗星跑出來, 花不少時間在定位星點. 有時候想想... 其實一個晚上專心畫一個目標就好, 這才是悠閒的觀星啊. 只不過每次觀星依然還是像餓死鬼般, 一個匆匆畫完又趕下一個, 貪心不已.

Messier 22

Mewlon 210 下的 M22 與傳統球狀星團的感覺截然不同, 反而像很密的疏散星團... 比如說放大版的 M11. 星團內的亮星足以清楚定位, 其它密集暗星的分佈還散落成濃淡不一的區塊 (英文常用 "Patch" 這個字, 好貼切喔, 感覺用 "區塊", "紋路"... 好像都搔不到癢處?). 除了核心區域有密集的星點形成的雲氣外, 周遭也有類似的淡雲氣視感.


看完 M22 再看 M28 會有不小的期望落差, 因為 M22 根本就是一個王者嘛. 把 B27 的 OCS 拉到 2.3 倍, 作大約 230X 的觀察, 星團本身是變很大啦, 可是星點依然解不開. 觀察時間久一點, 外圍星點逐漸露出, 不過隱隱晦晦閃爍著, 猜得出距離應該比 M22 遠上許多 (大約 18000 光年遠). 核心似乎不在中央, 偏西側, 因此有帶點橢圓的感覺.

Messier 28

M28 分類為 Class 4, 跟 M92 一樣, 算蠻緊緻的, 而且兩者附近都有個耀眼巨星... M28 碰到 M22; M92 碰到 M13.


兩個行星狀星雲是初次拜訪, 不難喔, 應該可以算小口徑目標.

看 NGC 6572 那晚天況非常糟, 整個晚上也只有看見這個目標而已. 它位在古時候的南天牛, 蛇夫 Beta 星附近的顯眼疏散星團 IC 4665 附近. 這個行星狀星雲的罩門在 "小", 亮度沒問題, 甚至可以用到 280X 放大來探索細節.

NGC 6572

行星狀星雲如果很小的話, 辨識的關鍵在 "經驗"... 看過越多, 辨識力就越敏銳.  我自己 32X (Nagler 31mm) 左右就認出了, 因為直視會閃爍. 如果還懷疑的話套上 O-III 濾鏡, 其它星點會暗淡下去, 而行星狀星雲會留在視野, 一小丁點糊糊的盤面. 如果目標夠亮的話, 就盡可能的把倍率拉上去, 盤面特徵會更明顯.

NGC 6572 的亮度不需要靠濾鏡幫忙, 星雲帶很亮的藍綠色調, 中心部很亮沒問題, 星雲外圍似乎有環的感覺, 環南南西側比較深色, 拖曳整個星雲呈長條狀. 網路上有人叫它 "綠寶石星雲", 也有人叫它 "壁球拍星雲"... 怪了, 怎麼取都行嗎?


NGC 6302 比較多人稱它為 "蟲星雲" (Bug Nebula), 也有人叫它 "蝴蝶星雲", 相片裏的 NGC 6302 從中央朝兩端點對稱噴發, 看起來 "宇宙感" 十足. 什麼是  "宇宙感" ? 我也不知道, 就腦海裏突然浮出來的一句, 哈哈~



NGC 6302 Bug Nebula

這個行星狀星雲很明顯就是長條狀, 兩端點不是像一般星系般的收斂, 而是粗曠的散開, 中心比較亮, 亮亮的核心看起來也是長條形. 同樣試過濾鏡, 效果不怎麼樣, 沒想到這麼容易看見? 還以為只能看天文相片流口水呢.

不專業的星雲濾鏡比較 -- 用在雙筒望遠鏡上

很多星雲目標的面積都很大，此時擁有大視野優勢的雙筒望遠鏡就很好用了。不過面積大，往往也意味亮度被稀釋，而大部分雙筒鏡的倍率又都有限，難以單靠放大來創造更高的對比 (正確說應該是降低人眼識別對比的門檻)，幸好星雲目標常具有特別的光頻譜，所以如果能夠濾掉其它雜光, 只留下星雲目標本身特殊光譜，"邏輯上" 我們就能看見奇妙的星雲。不過星雲本身的光也很微弱，所以目標可不會像變魔術般的冒出來，仍然得小心翼翼的辨識。另外，出瞳徑 (實際進眼睛的光大小) 也要足夠，這樣看見的機率會更高，相對大出瞳的雙筒望遠鏡同樣符合這個條件，這就是為什麼我老是在想辦法把濾鏡套上雙筒的原因了。

天文濾鏡百百種，功能各異，有濾一般光害的，對付重光害的，針對 O-III, H-Beta, H-Alpha, S-II... 的，後面那幾種針對性很強的有人就叫它們作 "Line" filter... 針對某種特定的光譜 "線"; 至於其它類型, 劃分標準就有點不一致。比較常聽到的分類是 "輕光害" 與 "重光害"，前者還好，主要濾掉常見的人工光源光害；但後者差異就大了，過濾範圍有多有少，選擇波段也各有差異，因為這類的濾鏡通常過濾掉很多雜光，很多人就叫這類濾鏡 "UHC" (Ultra High Contrast) ，留下常見的星雲目標光譜波段，也有廠商索性就叫自己這類產品 "星雲濾鏡"。

不管是 UHC 或星雲濾鏡，設計方向雖大致雷同，但詳細規格還是相差許多，有些很認真在玩濾鏡的同好就以它們允許通過光譜波段的多少 (或說寬窄) 來細分為 "寬頻" 或 "窄頻" (broad band, narrow band), 甚至還有人分出一類 "中頻"。雖然沒人說出來啦，不過總覺得玩家們在暗示，"窄才好，因為純"⋯ 這個如果常逛國外論壇的人就會發現。其實太簡化整個下結論的過程，因為目視濾鏡使用至少與器材，出瞳徑，放大倍率，SQM 值⋯ 都交互影響，無法以單一因素定論。

我現在手上有 Orion 的 UltraBlock 與 Thousand OAKS LP2 兩種 UHC (以前用過 TeleVue 的 NebuStar, Denkmiere Hi-Def UHC)，因緣際會下又跟宇隆光學買了兩片 77mm 的大片 UHC, 也終於等到濾鏡環作好，所以就不管月光啦，找幾個經典的夏夜星雲目標比較看看⋯ 當然方法很土, 結果很主觀也不專業，僅為個人經驗喔。

77mm 濾鏡套 Nikon 18X 70mm 雙筒望遠鏡

2" 濾鏡套 Leica Trinovid 10X 42mm 雙筒望遠鏡

1.25" 濾鏡塞目鏡端, 使用後很難避免不被睫毛刷得油滋滋的

雙筒掛濾鏡的方法不外乎 "物鏡前" 或 "目鏡後", 我自己比較喜歡掛前面，因為濾鏡通常鍍得像鏡子般, 如果很靠近眼睛, 一點雜光跑進就反射得亂七八糟, 什麼也看不見; 另外是 "適眼距", eye relief distance 了不起就 10 幾 20 mm, 塞個濾鏡在中央, 眼睛都快貼上去了, 最後的結果往往是濾鏡被睫毛刷得油滋滋的, 而且塞濾鏡時還得當心不要刮傷目鏡呢. 還好 Nikon 這隻牛角眼罩遮光遮得密不透風, 所以還能把 1.25" 濾鏡擺後端沒問題。


第一夜拿宇隆 UHC (用 Nikon 18X 70mm) 跟 UltraBlock (用 Leica Trinovid 10X 42mm) 比, 出瞳徑差不多, 但放大倍率差很多, 所以其實沒有很公平.

宇隆 UHC 的規格類似濾鏡大廠 Astronomik UHC-E (Astronomik 有兩版 UHC, 規格差很多喔, 掛 E 代表 經濟型), 相較市面上其它目視用途 UHC 規格而言,其 FWHM 算相當寬, 可能有 450 埃 (45 nm), (Lumicon UHC 的 FWHM 是 27 nm; Orian UltraBlock 也是 27 nm; 用過的 TeleVue NebuStar 已經算很寬囉, 39.2 nm).

相信宇隆 UHC 並不是為目視設計的, 事實上, 日、台、中... 有哪家產品是為目視用? 另外 FWHM 寬也不是不好, TV 的 UHC 效果就挺好的, 雲氣能強調出來, 而且星點不會犧牲太多.

因為找不到全部擺在一起比的圖, 所以就各別比一下...

先是 Astronomik UHC-E (代表宇隆 UHC) 與 TeleVue UHC:

除了前面提到 FWHM 不同外, 比較明顯的不同 TV 把 H-Alpha 與 S-II 濾掉了, 反正人眼也看不到; 宇隆要顧攝影需求, 就不能濾掉這段很重要的波段.

再來是 Thousand OAKS LP2 與 Orion UltraBlock,
我沒仔細看原作者如何測試的啦, 不過依其測試結果, Lumicon 的透光率真好, 難怪賣這麼貴. LP2 跟 UltraBlock 的規格還真是接近.



資料來源: “Band‐Pass Filters For Visual & Video Astronomy”, Jim Thompson

另一張 Astronomil UHC-E 與 TeleVue UHC


資料來源: “Band‐Pass Filters For Visual & Video Astronomy”, Jim Thompson

目標先選很好找的 M8 與 M20... 由於天況不錯, 連一旁的 IC 4685 也可以看見; 然後是 M17 與 M16; 最後是北美洲 NGC 7000 與東西面紗, 雖然西面紗 NGC 6960 從頭到尾都看不見啦.

鍍膜的顏色就不太同了

大致上宇隆 UHC 對各目標都有幫助... 這很容易比較, 拿掉/裝上, 馬上看得見差異, 雖然幫助不是明顯得會嚇一跳那種, 不過一定能感受到. 比較意外的是 M20, 因為之前試過 UHC 對這種反射星雲完全無效果, 甚至更差; 不過我反覆比較了幾遍, 確定宇隆 UHC 有效, 我猜主因可能是濾掉光害, 然後因為它本身又不會窄到傷害原有微弱的反射光. 但是對於 O-III 反應較好的目標, 比如面紗與北美洲... 我相信行星狀星雲也是, 宇隆 UHC 的效果就遠不及其它較窄的 UHC 了... 相信楊偉兄會建議我用他們的 O-III 濾鏡再來比, 哈~

UltraBlock 的差異就很明顯, 不過 M20, IC 4685 反而看不見, M8 雲氣雖然濃顯, 但內部的星點消失許多. 粗略測試結果如下表:

第二夜月光更亮了, 這次用同支鏡子 (Nikon 18X 70mm) 比較宇隆 UHC 與 Thousand OAKS LP2, 宇隆 UHC 呈暗紅色, Thousand OAKS LP2 斜斜看也帶暗紅色.

原本以為月光這麼亮可能什麼都看不見, 結果除了面紗與北美洲星雲影響較大以外, 其它目標還好, 至少看得見, 也比較得出差異.

同樣的, 宇隆 UHC 對各目標都有幫助, 月光太亮下效果還是打了些折扣; M17 雲氣的強化蠻明顯的; 而 Thouand OAKS LP2 對大部分的目標增強對比還是比較厲害一點, 不過也有星點消失的 trade-off. 今天面紗看得很辛苦, 還得靠 avert vision 才行, 如果不用濾鏡的話則毫無機會. 粗略的比較結果如下:

還是要強調, 宇隆 UHC 的市場定位是攝影, 拿來跟這兩個清楚定位在目視用的 UHC 比較目視效果, 可能沒什麼意義... 也不能這麼說, 因為拿宇隆 UHC 來看星雲是 work 的, 有加強; 而且其機械加工不錯, 工整清爽也很細緻, 價錢更是便宜許多, (以 2" 而言: UltraBlock: 130 USD; Thouand OAKS LP2: 180 USD; 宇隆 UHC: 350 RMB), 一半都不到的價錢... 對目視同好而言也是可考慮的選項之一.