在陽明山拍攝/觀賞彗星
就彗星的軌跡而言,它像是從異鄉來的遊子,而若從外形顏色來看,我覺得大部份情況它則似太空中的浮萍更甚於掃帚(除了,像NEOWISE這樣的掠日彗星的確像掃帚。)。
追彗星是件很有趣的事,尤其是在陽明山(郊山)追逐、觀賞彗星。彗星並不像其他恆星或深空天體在短時間來看是幾乎是固定在天球上的某一位置,彗星有它自己的軌道與移動速度,雖然天上的彗星很多(可從電子星圖找),但它們多是距離很遠,通常都超過十幾等以上,不要說用一般的小望遠鏡已經很難拍攝了用眼睛觀看更困難,所以基於興趣個人一般觀測與拍攝都只會注意接近太陽/地球的、亮度預期會亮到七等以內的彗星,最終達到這樣亮度的彗星並不少(2)。但需注意因總總特性彗星的亮度預測僅是一種評估,它有極大的不確定性,尤其是第一次(經常也是最後一次)造訪的非週期/長週期彗星,然則不確定性也是樂趣之一,它有可能比預期還暗也可能突然爆發。
表一、 2013~2024 在陽明山追逐/拍攝的彗星 (可點選連結至各篇網誌)
*綠色字體為拍攝時的彗星亮度
21P
(Giacobini–Zinner) 週期6.6年 |
41P
(Tuttle–Giacobini–Kresák) 週期
5.4年 |
45P
(Honda-Mrkos-Pajdusakova) |
46P
(Wirtanen) 週期
5.4年 |
252P
(LINEAR) 週期
5.3年 |
C/2012
K1 (PanSTARRS) |
C/2012
S1 (ISON) |
C/2013
R1 (Lovejoy) 、其二 /2013 |
C/2013
UQ4 (Catalina) |
C/2013
US10 (Catalina) |
C/2013
V5 (Oukaimeden) |
C/2013
X1 (PanSTARRS) |
C/2014 E2 (Jacques)、 其二 |
C/2014 Q2(Lovejoy)、其二 |
C/2015
V2 (Johnson) |
C/2019
Y4 (ATLAS) |
C/2020
F8(SWAN) |
C/2020 F3(NEOWISE) 曙光篇、暮色篇 |
C/2021
A1(Leonard) |
C/2022
E3 (ZTF) |
C/2023 H2 (Lemmon) |
62P (Tsuchinshan) |
12P (Pons-Brooks) |
C/2023 A3(Tsuchinshan–ATLAS) /2024 +1.9~ S-O-T 18.8° 亦拍攝於市區 |
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暮光中的NEOWISE 彗星 (2020/07/21 七星山主峰 ),綠色彗髮、藍色離子尾,以及橘黃、白色的塵埃尾相當分明。照片中涵蓋的離子尾長度約 9°42'。Pentax K3II FA77 ASTROTRACER 30" x32 stacked , 全幅等效116mm
利用包括手機星圖在內的電子星圖軟體 (譬如Skysafari, Stellarium等)或JPL的近地目標資料庫網站 可以查詢一顆彗星的預測軌道、亮度等參數(每日在天空中的位置與亮度等資訊)(3) ,我們就依據它來做觀測與拍攝日期的選擇與計劃,但要注意不一定是最亮的時刻就是最佳的拍攝日期,太接近太陽反而可能變得很難觀測與拍攝,尤其是朝著太陽而去的掠日、射日彗星。因此選擇觀測日期除了看亮度以外還要注意它與太陽的離角,以及從觀測地所見的仰角。
C/2022E3(ZTF) 局部放大。左圖以恆星為導星追蹤曝光,右圖以彗核做為導星曝光。曝光時間同樣為五十秒。ZFT在接近時視速度相當大,即使僅曝光五十秒即可看出恆星或彗星在影像上的相對移動。
圍繞彗星的彗核的那圈氣體、塵埃我們稱之為彗髮,而當彗星越來越接近太陽時,會開始長出彗尾(視彗星的組成,也有彗尾很不明顯的),彗尾因組成而分成兩種,一個是由彗星噴出落在軌道上或被太陽輻射壓吹離的塵埃,由塵埃反射陽光而成為塵埃尾。另一種是因為太陽的紫外輻射使得彗星在其太陽的相反方向形成離子尾(相較下,塵埃尾視彗星的軌跡以及相對於太陽與我們的角度,在視覺上它會呈現出不同方向與型態),離子尾因為成分的關係一般呈現藍色(離子尾輻射出的能量大部分在420nm波長)、淡藍或接近透明。因為離子尾的光線集中在特定的波段上,所以我們可以利用相關的濾鏡來觀看或拍攝它,然則因為塵埃尾是反射陽光,是屬於連續光譜,如果使用光害濾鏡就會同時濾掉一些塵埃尾的光線,所以即使要使用濾鏡,應盡可能以濾掉最少的光至足以拍攝的條件為目標選擇濾鏡(4)。
偶爾幸運的那一年,夜空裡會同時出現兩顆亮彗星,譬如這張 Oukaimeden 彗星通過玫瑰星雲時(上圖),賈奎斯 Jacques 彗星正通過心星雲(下圖)(2014)
要在夜空裡找到彗星的位置,除了用星圖比對尋星裝置或望遠鏡所見的星空,利用較明亮的參考星一步步靠近彗星的牽星法(star hopping) 以外,使用參考星與彗星的座標差來位移的刻度偏移法(建議找與彗星同一經度或緯度的參考星,這樣就僅需移一軸);或利用與彗星相同赤緯座標(或在可接受誤差的視角內)但時角超前的參考星來預先構圖固定然後便可藉地球自轉來等待彗星自行升起(或落下)至構圖中的時角等待法。後者在掌握、拍攝從地景後升起的彗星的片刻十分好用。
利用等待時角法提前約一小時構圖好,然後等待X1彗星與螺旋星雲一同升起拍攝下的有趣畫面,彗星彷彿是正朝向手套飛去的火球, "catch it!"。(2016)30sec.
對於可見參考星有限的市區,利用相近緯度的亮星來做預先構圖等待落後時角的彗星升起的方式會很方便,無論是對已熟悉自己搜尋天體的資深同好或對於剛開始學習認識星空的入門者都非常實用,提早在天體升起時就掌握其位置可爭取更充裕的觀測時間。(10)
一旦彗星距離太陽太近,便只會在暮光或曙光的範圍內才出現在地平之上,這時要拍攝或觀看都會變得較不容易,因為太陽本身就成為大光害(它雖然照亮彗星也照亮了天空),再則,天體會因為仰角非常低而受到嚴重的大氣消光影響顯得黯淡許多,第三,因為彗星的位置在地平上也要在地形遮蔽以上我們才看得到,所以即使在地平上能夠拍攝的窗口時間也會很短。
曙光裡的 ISON彗星(一分鐘單張曝光)。曾一度被寄與厚望成為耀眼的世紀彗星,可惜在隨後的近日點時被太陽的引力扯碎了(請參考在滿月下的 LoveJoy 與在曙光裡的 ISON 彗星)。
因此,在做觀測或拍攝計畫時並不見得是最亮的那一天就是最佳的拍攝日期,如果彗星軌道條件允許,最好先選擇彗星仍距離太陽三十度以上,地平仰角尚在二十度以上是比較容易拍攝的狀態(個人經驗),再視亮度與地形、天候狀況繼續在往後更低的仰角拍攝。根據筆者在陽明山的經驗,若進入天文曙光裡在東方地平約十五度高、 距離太陽約35 °的一顆六等彗星,從天文曙光開始可以拍攝的窗口大約僅三十分鐘左右,相較下,即使滿月只要離月亮稍遠的高仰角處的六等彗星容易拍攝許多,因為可以累積以數小時的曝光。
有些掠日彗星過近日點時非常靠近太陽,如果想在這段期間觀測它,必需要在曙光或暮光裡非常低的仰角才有機會,譬如 C/2020 F8 (SWAN) 。拍攝當日SWAN約六等,位在東方偏北離太陽只有23.4 °,升起的仰角尚不足十五度時便已進入航海曙光,因此要挑選視野能看到低仰角的地方,加上連日多雲天氣,拍攝條件相當嚴苛。
曙光裡的SWAN彗星與擎天崗的石板道(多張曝光共六分鐘疊合)。大氣消光與曙光的影響使得它拍攝起來比預報的五等多要來得黯淡許多(肉眼不可見)。Pentax K5(Mod.) , FA31, LPS-D1 filter, O-GPS1 ASTROTRACER 25sec(疊圖六分鐘) NE67° Alt11.6°
2020/07/12 凌晨3:56 NEOWISE 彗核從磺嘴山後方、金山海平面上的雲縫裡探頭,此時仰角僅1.7度 (NE42.3 Alt1.7)。
拍攝當日彗星亮度約2等左右,太陽離角22度(此時太陽位在-15.7度),當日天文曙光始為 3:43, 航海曙光始 4:15,民用曙光始 4:46。
當NEOWISE彗星出現在曙光裡的那幾日(7/12 當日亮度約為二等上下)自地平升起後使用相機以固定攝影曝光兩三秒即可看到,不需使用任何光害濾鏡,且一直持續到進入航海曙光後十五分鐘時仍能拍到。(7)
從 NEOWISE得到的經驗,大致上可以確定3~4等的彗星,只要太陽離角達到三十度以上,即使仰角很低,在航海暮、曙光內拍攝到應不困難。而亮度2等時則可在離角約25度左右輕鬆拍攝如擎天崗拍攝Neowise的例子,但是彗星受到很強的曙暮光的影響,要拍攝彗星的近寫時要在可觀測的有限的時間裡得到較好的訊噪比並不容易。
拍攝時焦段的使用大致以帶景以及單獨拍攝( 另類近拍)兩種構圖來選擇,單獨拍攝彗星時建議依據它彗尾的長度來選擇適合的焦段,譬如本文開頭的NEOWISE特寫使用全幅等效116mm的鏡頭,足以拍到絕大部分的彗尾,若使用三百以上望遠鏡將只能拍到假核附近的局部影像。所以當此類可遇不可求的大彗星到來前即應做足準備,包括帶景的拍攝的地景與焦距的選擇,以及單獨特寫的焦距選擇,可參考那些領先看到彗星的國度的人們在觀測條件良好時拍攝的影像來選擇焦段(觀測條件的好壞拍到的影像差異很大,尤其彗尾的可見長度),此外,當彗星尚在二、三等時不要錯過如此千載難逢的容易帶景拍攝的彗星的機會。
在陽明山(郊山)拍彗星有許多優點,一是地利之便,即使是平日下班後隨時都可以上山,天氣不好也可馬上下山回家睡覺。所以像陽明山的光害對於觀賞拍攝亮彗星在可接受的範圍內的這樣的郊山來說,是很便於拍攝彗星的(5),比較不用擇日到高山然後去碰運氣,出勤機率高,視野也還算不錯所以很容易拍到(雖然想要拍好需要更長的曝光時間,拍攝其他天體亦是,相較於高山至少要六倍曝光時間,影像處理上也要更努力)。
46P彗星與加州星雲、七姊妹星團(昴星團) ,攝於陽明山鞍部(2019) 。
仰德大道浸信會教堂上方的46P彗星與七姊妹星團。尖塔恰似金牛的頸部,教堂成了身體。(2019)
在七等內的明亮的彗星有機會在自宅陽台或樓頂輕鬆觀賞拍攝,是很不錯的親子娛樂C/2013 R1 (LoveJoy,5等)。
C/2021 A1(Leonard) 彗星與M3星團攝於於市區自宅,用10x56雙筒眼視可見。Pentax 75SDHF + smc 0.72x 減焦鏡 , K3II , MS-3z 自由追蹤單張 30秒無濾鏡 ISO1600 ,縮時100張
3)JPL近地目標的彗星參數表的幾個關鍵字:
T-mag:彗星總亮度。此亮度包括彗星彗核及部分範圍的彗髮彗尾等,以眼睛觀看時候暗淡的部分看不到所以會感覺較暗一些。要特別注意的是,在彗星離地球尚有1甚至2AU以上距離時就預測的未來亮度僅供參考,因為包括不清楚的彗星內部結構等因素,在彗星接近後的實際發展的亮度經常與預測有不小落差,請隨時注意更新資訊。然則,軌道、座標預測倒是在彗星被發現不久後,尚離我們很遠的距離便已經被計算的很精確了。
S-O-T : 太陽-觀測者-目標形所成的角度。這個角度越小,受到暮、曙光的影響就會越大,通常在三十度以內就影響很大。斜線/ 後方的 「L」 表示 Lead,目標在太陽之前(會先於太陽升起與落下)。
上表是JPL網站當年對ISON彗星的預測參數,表中的彗星的位置是以赤道座標(請參考星圖與使用)R.A., DEC標記,使用者可以依此座標在星圖上標示出彗星的位置。然而今日許多電子星圖都已經具有自動顯示彗星位置的功能,不需要使用者再自行對照座標來找了,非常方便 。
除了反射連續光譜以外,彗星常見的發射譜線有:CN (氰基自由基)387*, CH(次甲基自由基) 388.9, C3 406*, CH 431.5*, C2(雙原子碳) 473.7, C2 516.5*, OI 557.7*, C2 558.5, OI 630nm(*是一般比較強的幾條),CO+ 420nm*(離子尾主要藍色)。
最近有趣的發現,NEOWISE(C/2020 F3) 與當年的世紀彗星 Hale-Bopp的光譜中都有鈉發射線且NEOWISE的發射線相當強(光害濾鏡會濾掉鈉的波段,不建議使用)。
三種裝設濾鏡的方式,一是使用在鏡前,二是內置於機身,而倘若你使用的鏡頭鏡尾有內凹處(如照面所示Pentax DA*200)則可以有第三種方式,便是DIY將濾鏡(1.25")固定於鏡尾使用(注意不要干涉到機身內的機構)
5) 無需特地想要在近郊找“沒有光害”或“最暗的地點”的地區而浪費不必要的時間,以巴拉卡公路沿線的光害,或者類似的郊區,兩個地點的天空背景亮度值的差異若是在 0.5星等左右,可以選擇其中自己舒適喜歡的地點即可,因為差0.5轉換成曝光時間來說,僅有1.6倍左右的差距,也就是兩地的差異大不了只是1.6倍的總曝光時間差異,並不像與高山的差距到六倍以上的曝光時間,依個人經驗在鞍部拍攝五等左右的彗星為了達到較好的訊噪比建議曝光至少兩~三小時,三等彗星至少半小時。筆者年少時相信都市傳說,輕易聽信陽明山光害太嚴重沒辦法進行觀星拍星的傳言,結果花了很多時間在陽明山以外的近郊譬如五指山等想要找一個「比陽明山光害小」的地點,白白浪費了不必要的體力與時間,反而沒能好好地悠閒的觀賞彗星。所以筆者在寫這系列文章的目的之一,多少也是要解除這個都市傳說的魔咒,與星友們分享,只要有心並且具備正確的觀星與攝星觀念,以基本的設備就能夠進行很豐富的目視觀星與星景或天文攝影。
如果彗星亮度達到六等內,即使在都市中,只要該方向天空沒被遮蔽,也有機會觀賞到。
6)把拍過的有地景的照片找出來,只要知道拍攝的正確時間,比對照片上剛好在地形輪廓上方的星點與電子星圖當時的地平座標(電子星圖需具備地平座標與查詢任何日期時刻的星圖的功能),就可以知道各地形輪廓的方位高度了。譬如筆者從過去拍過的星景照片挑出一張(見下圖),比對當時的星圖,得到並標記鞍部西北方的輪廓大概方位仰角,便可以依C/2019 Y4彗星的軌道預測,大致知道其未來所在位置,以及適合的拍攝窗口(因為鏡頭變形或地形輪廓經年變化會使輪廓標記有稍許誤差,所以訂計畫時要稍微留些餘裕)。
7)就目前已有的經驗,在拍攝曙光中升起的彗星時,盡可能的在彗星升起之前就將設置準備完成,如果受限於地形也不要放棄,在剛進入航海曙光(Nautical Dawn) 的前幾分鐘仍有機會拍到。反過來若是要拍攝薄暮中正在西沈的彗星,最好在民用暮光(Civil Dusk) 結束前就將一切準備完成。當NEOWISE彗星繞到暮光中的西北方時,在進入航海暮光至結束前大約一半的時刻即已可曝出(07/21 彗星約3至3.5等)
如果您使用SkySafari 可以點擊或搜尋太陽,觀看它的 info,側欄中就會有顯示當日的曙暮光時間(關於曙暮光的定義可查詢wiki)。另外亦可從氣象局的每日天文現象查得。
8)有關彗星的影像處理請參考 疊合彗星的最佳流程探究,以及 使用 SiriL 疊合彗星(ZTF彗星)/或使用SiriL 搭配 Starnet++ 進階處理(目前個人處理的標準流程)
9)想找最近有什麼彗星可觀賞可參考 吉田誠一 Visual Comets in the Future 未來可見的明亮彗星整理,個人認為他的彗星亮度預測曲線較可信賴(不會誇張)。
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