极轴偏差对星空摄影的影响

玩天文深空摄影的同好都知道，在具备良好、通透天气条件下进行星空摄影，首先需要有一架稳定的高精度赤道仪，然后，要仔细调整极轴对准天球北极。这样就成功了一半。

然而任何工作都会产生误差，如果由于种种原因使得极轴产生偏差，那么会发生怎样的情况？本文作了如下的分析。

假如赤道仪的跟踪精度非常高。但极轴对准的是天球北极附近1度的北极星，那么，由于地球自转，在赤道仪的相机画面中，真正的天球北极将会围绕北极星作圆周运动，在24小时内画出一个完整的园，该圆周的半径为1度。至于整个天球其他部分的星体，都会画出一个直径为2度的圆圈。（道理自己去想）与之比较，月亮直径只有半度。

但是因为不可能将一张照片曝光24小时，对于数码高感相机，通常曝光都只有几分钟就会过曝。所以极轴误差导致的星象仅会有少量的拉线，这拉线就是前述圆周的一小段弧线。弧线的长度与镜头焦距和曝光时间成正比。

举例来说，如果镜头焦距为200毫米，曝光时间为3分钟，那么星像拉线会有多长？

200毫米镜头对直径2度园在CMOS上的成像直径为6.98毫米，其圆周长21.93毫米。

而3分钟是24小时的1/480；    21.93/480=0.0457毫米；

也就是说，这种情况下拉线长度不到0.05毫米。对于一般的星野摄影应当是可以容忍的。

如果用0.05毫米作为容许误差，那么采用50毫米镜头曝光3分钟，就可以容忍极轴偏差达到4度。

用20毫米的广角镜头曝光三分钟，就允许极轴偏离10度！

不算不知道，一算吓一跳！

看来普通星野摄影对极轴的精度要求其实并不高。

此文并非贬低对极轴的重要性，而是使大家做到心中有数，何时需要精对，何时可以粗对。

当然影响星点拉线的不仅仅是极轴、还有跟踪不稳定、大气蒙气差、人员走动干扰等等。对于那些搞小面积星云、星团摄影的要用长焦镜和长时间曝光。那就必须认真地对好极轴，并采用导星装置，才会出好片。

对于星野摄影，作者描述很好！作者最好也能计算一下对深空摄影的影响，毕竟200mm镜头太短了。

说实在的我就没看懂{:soso_e134:}

2度的圆圈怎么算出来的？没想明白，赤纬0度的星体也是2度圆吗？感觉不对啊

不知道0.05毫米有几个像素，完美星点占几个？

哥现在大都是目视打恒星

这么说我用18mm的狗头拍星野的话极轴可以偏离10°咯……

角速度=[极轴误差*（90-目标纬度）]/[（90-目标纬度）^2-极轴误差^2]
盲跟时间=（4536*底片误差）/（底片长度*镜头焦距）

不知道对不对

shangql 发表于 2013-9-3 22:21

                               
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角速度=[极轴误差*（90-目标纬度）]/[（90-目标纬度）^2-极轴误差^2]
盲跟时间=（4536*底片误差）/（底片长 ...

好像不是这样的，在第一式中，如果目标纬度是90的北极点，那么角速度岂不是等于零？再者，与误差是一次方的反比，何来的平方关系？
第二式的4536是个什么常数，画幅水平像素吗？应当与像素无关。

我推出的式子应为
L=(6.283*R*F/57.297)*(T/86164)=1.2727E-6*R*F*T
于是T=785736*L/(R*F)
前提是赤道仪严格按恒星日周期运转，这样就不用考虑周日运动的影响。
L——相机感光元件上允许的拉线长度，单位 毫米
R——对极轴的偏差，单位 度
F——镜头焦距，单位 毫米
T——曝光时长，单位 秒
几个常数应很清楚：
6.283是2PI；
57.297是1弧度的度数；
86164是1恒星日秒数。

学习了，不过不懂那些数字是如何计算的= =

结论没问题，推导的过程感觉有问题，精度要求偏低了。网上有个在线计算公式 http://celestialwonders.com/tools/timeMaxErrorCalc.html
注意这个是带导星的，不带导星的话注意guide star angle和declination是垂直的，也就是说，如果dec为0，guide star angle为90。
此外，盲跟不拉线的时间和天体的dec位置相关。
根据这个工具，200MM盲跟不拉线3分钟，极轴精度需要10角分左右。我用小小白200mm在哈雷星野赤道仪上测试，结论比较相符。

同意！楼上说的很专业{:soso_e179:}，我就直白了，200的镜头你拍猎户的腰带超过三分钟肯定拖线，你再拍北极星试试？另北极星到北天极不到42分，何来2度的圆圈？

用机器翻译的结果，有的还是看不明白。“指南明星”是指北极星吗？只知道考虑了场旋的影响。

说明：
这个计算器可用于确定最长的曝光时间，可以使用与给定的极地对齐错误同时保持场旋转指定的公差范围内。后面这个计算器的数学模型的详细信息请参阅关于这个问题的我的文章。

对齐错误： 在 arcminutes 中输入总的极地对齐错误。如果你知道此值在 arcminutes 和达到毫米作为输入。SS，然后单击"转换毫米。SS"。
指南星角度： 输入近似最糟糕案例角度从指南明星到最远边缘的中度的字段的视图。如果你知道这个角度在 arcminutes 中的，输入值，然后单击"转换 MM"。如果你知道以度为单位的角度，arcminutes 和达到输入为 D.MMSS 或 D.MM，然后单击"转换 D.MMSS"。
焦距长度: 以毫米输入光学焦距长度。
偏差： 以十进制度为单位输入衰微的目标。如果您知道度，arcminutes 和达到它在输入窗体 DDD。MMSS 或 dd.MM 和单击"转换 DDD。MMSS"。
场旋转： 输入在微米可容忍的最大星级径长度。经验法则： 1/3 的最小的明星大小由您光学生产或只是使用你的相机的像素大小。如果你知道以度为单位的角度，arcminutes 和达到 D.MMSS 作为输入，然后单击"转换 D.MMSS"。
计算： 当您输入并转换所有你投入到适当的单位时，请单击"计算"。最大曝光时间会计算并显示在下面的字段中。