【镜头背后】专题讲座之星空摄影背后的天文知识

【镜头背后】专题讲座之星空摄影背后的天文知识自我介绍下，我是叶梓颐。从高中起就是一名天文爱好者，大学时开始接触天文摄影。而真正把星空摄影作为一个职业来做，也是近一年的事情。星空摄影近几年来变的越来越热门，群里很多的大神也拍摄了非常多的好作品。今天跟大家更多的分享的是天文的知识，以便大家能更好的拍摄到满意的作品。与其他风景照不同，星空有他自己的规律，如果乱安很可能会闹笑话。比如之前把南半球银河安到北半球，把夏天的银河ps到冬天的天空都是常犯的错误。所以下面我就从比较基础的知识来和大家讲述天文摄影的一些知识和技巧。我自己关于天文摄影的定义首先分为天体摄影（其中包括月亮，太阳，行星，深空天体摄影），星野摄影（我们最常见的星轨，银河），还有特殊天象摄影（流星雨，日月食，凌日，合月，内行星东大距西大距）。可能在开始的时候会有点无聊和枯燥，我尽量讲解的生动一些吧。1认识天球我们的地球在宇宙中只是一颗不发光的渺小行星，月亮围绕着我们公转，我们围绕着太阳公转，而整个太阳系又围绕着银河系公转。整个宇宙中有成千上万个银河系一样的星系，按照引力的驱使有规律的运动着。这张图比较清晰的展示了我们所在的位置，中间的银河就是我们在夏季星空中经常看到的密集的，犹如大理石纹理般的银河中心啦。从地球望向宇宙，除了卫星和行星，每一个星点都是一颗恒星或恒星群。这样的星点我们肉眼可见到的大约有6000颗。为了便于理解，我们假设了天球这个概念，把这些星星的亮光投影在这上面。上面这张图就是所谓的“天球”。天球是一个想象的旋转的球，理论上具有无限大的半径，与地球同心。天空中所有的物体都想象成是在天球上。简单来说，天球就是在地球上看来所有星星都放在一个二维球面上。这些星点只是投影，因为距离地球有百万甚至数亿光年，所以也许早已经毁灭，我们看到的只是他们之前的样子。而看上去相邻很近的星，有可能在三维距离上相差甚远。我们在地球上的一切观测都是以这个天球为基准，也就是以我们人类的视野看上去宇宙的样子。太阳在天球上走的轨迹叫做黄道，月亮在天球上走过的轨迹叫白道。天赤道与黄道的交角叫做黄赤交角……而群星为了更好的观测，西方天文学家将他们划分成88个星座。所以，星座并不真实存在，和国界一样，是我们人为定义为方便观测而划分的“天空上的国界”。2星野天体摄影因为地球自转的原因，我们看到太阳群星都有规律多东升西落。我们称之为周日视运动。地球的地轴指向北极星，所以在我们看来只有北极星不会落下，而其他星都绕着北极星旋转。每个季节的星空是指晚上9点所看到的星空，实际上如果你在一个纬度站一整宿，是可以看到那个纬度能看到的所有星星的。在赤道是能够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。有机会大家可以去体会下高纬度的星空，感受一把北极星在头顶的感觉，挺cool的。也正因为地球的自转，我们在拍摄星空时如果曝光时间长于30秒，往往会看到星星“脱线”而产生星轨，对此我们有两种拍摄方式。拍摄星轨第一：拍摄星轨，第二：赤道仪追踪拍摄广域银河或深空天体。拍摄星轨非常简单，主要有两种方式。第一种是比较传统的胶片时代的方式，就是降低ISO用B门长曝，出错率高，不推荐使用。第二种就是我们最常用的方法，利用后期堆栈合成。比如拍摄200张每单张30s的照片，后期利用startrails等软件合成。拍摄星轨时，需要脑中先有个清晰的构图。比如想拍以北极星为中心的圆圈的话，就要先找到北极星。现在有很多星图app可以找到北极星，在这里我还是要教大家一个传统的找北极星的方法。那就是找到我们的勺子星，北斗七星后，链接勺子口的两颗星。他们的距离延长五倍就是北极星了。如果不知道北极星在那里的话，很可能会出现堆栈后发现与构图不太和谐的奇怪星轨。上图比较清晰的绘制出了如何找北极星，如果看不到北斗七星，用仙后座找北极星也可以的哦。冬季非常适合拍星轨特别是城市星轨，因为没有银河（银河如果最后做成星轨因为太密集了所以有点奇怪）。天气也很晴朗，在市内就可以看到一些亮星。拍摄星轨的时候可以把焦点放在建筑物或者地面景色上，这样星点会虚，但是后期星轨看起来比较粗更明显一点。具体拍摄的方法，我后面在拍摄银河的部分会一起讲到。赤道仪追踪第二种，赤道仪追踪拍摄广域银河或深空天体。深空天体是一种统称，一般来说，深空天体指的是天上除太阳系天体（行星、彗星、小行星）和恒星之外的天体。这些星云和星团一般肉眼不可见（当然也有些比如猎户座大星云和M31可以在观测条件很好的情况下目视）。需要望远镜才能看到，所以如果要拍摄这些深空天体需要超过30s的曝光怎么办捏？于是出现了赤道仪这种东西，简单来说这玩意儿就是用来抵消地球自转的。所以他会模拟星星的运动，跟着星星一块转，这样曝光的时间可以增加到数小时甚至几天。用来架设望远镜的赤道仪一般来说比较庞大（如上图），但是几年前发明的星野赤道仪改变了这一局面。比如像这种，还有信达的小红，都是重量不足2kg的星野赤道仪。有了星野赤道仪，拍摄深空广域的门槛又降低了许多。通过该机，后期分别堆栈拍摄的方式，我们就能拍摄到既有暗星云，又有清晰地景的星空照片啦。说到这里关于星空的基础知识大家应该都有了解了，请在脑中脑补一个会转的天球复习一下。关于银河下面我来回答一个大家经常问到的问题，关于银河。请大家把脑中脑补的画面换成太阳和地球系统。刚才也说到了，我们之所以能看到银河系密集的核心是因为我们在银河系的外延。这里就要讲到为什么冬天的银河和夏天的银河不一样了。很多照片的问题也出在此。为什么在夏天的夜里抬头就能看到银河的银心，而冬天只能看到淡淡的银河悬臂？是银河跑了吗？我们先来看看冬季银河和夏季银河的差别（如下两图）第一张贴的是南半球的，我再补一张北半球的夏季银河。实际上，不是银河变了。只不过是地球相对于太阳的位置出现了变化。在冬季，地球公转的位置正好让太阳和银心在一条线上，这意味着银心随着太阳的生起而升起，随着太阳的落下而落下。因为太阳光太亮，所以我们自然就在冬天的夜里看不到银河了。这样看上去是不是一目了然呢？有些摄影师因为嫌弃冬季银河不够明显，张冠李戴，随便找个银河素材蒙板擦一下ps在一起。或将南半球银河ps到北半球银河上，比如著名的“火腿肠”银河，都是这些都是天文摄影所不允许的。因为除去美感，天文摄影还有一定的科学价值和客观性。拍摄银河接下来我们进入到如何拍摄银河的环节。拍摄银河有很多技法，群里的很多大师拍的比我牛逼很多。比如超焦距法，还有刚才说到的星空和地景分别堆栈的方法。这里因为时间的原因先与大家讲下最简单的拍摄技法（大师们可以略过休息下喝杯茶了）那么如何才能在夏季的京郊拍到犹如牛奶带一般的银河呢？首先，我们要抓住“天时地利人和”。所谓“天时”，指是的天气情况和月亮与银河升起的时间。月亮对于星空摄影来说是把双刃剑，她柔和的光芒是照亮地景最好的光源，但是对于拍摄银河来说，明亮的月光会让银河变得暗淡。所以我们在决定外出拍摄银河时，最好先去相关的网站查询下天气情况和月相情况。尽量选择无月夜或者新月残月的时间出发拍摄。再来说“地利”，如果你在一个附近有山的大城市生活，那么恭喜你，你拍到银河要走的路会比三角洲地区的观星者少很多。以笔者所居住的北京为例，往北开大约100公里，不到两个小时就可以到达山区躲避部分光害和污染，用肉眼观赏到美丽的银河。“人和”是我偷换了“人暖和”的概念。即便是在炎炎夏日，北京郊区的夜间温度也是在10度左右徘徊。所以吃饱穿暖也是夜间拍摄的必要条件。首先一台能够手动操控快门的相机是必不可少的，如果能配上一枚大光圈的广角定焦头是再好不过的了。笔者一般选择的是佳能的6D单反相机，20mmf1.4或者24mm1.4定焦头。其次，一款稳定的三脚架也是我们拍摄星空必不可少的必备配件。长时间曝光如果没有一款稳定的脚架，拍摄出来的星点会摇摇晃晃。其他配件包括快门线，头灯，一块备用电池。如果你想在银河下拍摄的一些小物品和花花草草，笔者强烈推荐除了头灯外，再带一个发光面积比较大的光源使补光看起来更柔和，例如iPad，帐篷灯。以6D为例，首先将相机模式放在全手动的M档，关闭自动对焦，高ISO降噪功能和防抖功能。至于具体的参数设定，还需要根据当地具体情况而定。在此我给出一组基础曝光参数，大家可以以此为基准适当加减参数。光圈开到最大，感光度设在3200，20秒曝光。此外，拍摄时尽量选择RAW格式可为后期处理留有余地。超过20秒的曝光会让星点脱线，而过高的感光度会让图片躁点过高。下面我们来说说对焦。在暗光情况下手动对焦可谓是星空摄影的一个难点，很多星空摄影初学者都反应说：明明什么都看不见如何手动对焦？怎么样才能算对上了焦？让我们一起来打开相机的实时取景功能看个究竟。如果你的视野范围里有比较明亮的星或者灯光，可以将他锁定为你的对焦参照物。在实时取景功能里使用放大功能找到对焦参照物，这时候他们看起来可能是个横截面积很大的圆点。这时候移动对焦环，直到圆点的横截面看起来最小的时候，基本上就对实了焦了。这时候我们就可以拍一两张照片试一试，再进行细调。下图是拍摄的两张对比照，图一是对实焦点后拍摄的银河，图二是没有对实焦点的银河。这样我们就可以拍到清晰的银河了，是不是好简单！除了这种一次曝光的，我们还可以利用二次曝光，超焦距等方法让前景和星空都是实的，画面看上去也更干净一些。因为时间的原因就不在这里细说了。有兴趣的朋友可以找我详聊。3特殊天象摄影除了星空外，还有一些事情更令人着迷。这就是特殊天象，如果要让我给一个人最诚挚的祝福，那一定是‘祝你有生以来能看一场完整的日全食’。特殊天象我一般分为两类，一类是因为和地球真的产生了交集，一类是因为和地球的位置关系。第一种，比如流星雨。是因为彗星在走过的轨迹中留下的碎渣渣和地球的公转轨道重合，碎渣渣与大气层发生的反应。还比如极光，是太阳抛射出的高能粒子束与地球大气发生的化学反应。第二种，和地球的位置关系。比如日月食，内行星（金星水星）东大距或凌日。凌日说实在没啥好看的，看上去就是个小黑点从太阳的一边走到另一边。但是日月食就不同了，特别是日全食，是我目前来说看到的最为壮美最难形容的天文现象。没有之一！简单的说来，日食就是月球挡住了太阳。（请再自行脑补下地月日系统）但是因为月球公转的轨迹（白道）和地球绕太阳公转的轨道（黄道）有一个5度左右的夹角，所以不是每次月亮经过太阳