攝影術

達蓋爾的攝影術可謂家喻戶曉，在此講述其原理似乎顯得多此一舉，因此我們將僅關注與我們感興趣的問題有關的攝影術的各種使用方法。如果隻從總體上考慮攝影術之於天空研究的用途，我們必須首先承認攝影術有一項神奇的能力，它為人類提供了極其寶貴的服務。事實上，攝像機的感光乳劑可以積聚光能，而人眼卻不具備這一天賦，因此那些光芒暗淡而無法為人類視網膜所感知的天體就有可能通過相應的長時間曝光而被記錄下來。光是這樣我們就很容易感受到天文攝影的重要性——它能夠比直接用視覺更加深入地探測宇宙深空，展現那些遙遠的可能不曾為人所知的天體。

要進行這樣的探索，我們優先使用能提供盡可能多亮度的物鏡或鏡頭，亮度是由物鏡或鏡頭的尺寸與聚焦比決定的，但嚴格來說，這隻是用於風景拍攝設備的成比例放大。這些機器可觀測到的天空的表麵積有大有小，它們瞄準天空隻為記錄千千萬萬顆繁星，由於天體的數量是數不清的，即使我們付出極大的耐心去觀察，也是心有餘而力不足。

日落一小時後的暮色弧圈攝影

月球與金星（左上角）、木星視直徑的比較

通過這些方法，我們在星球、恒星以及星雲的分布研究方麵取得了不可估量的進展，我們的研究能夠觸及的宇宙空間形成了我們眼中的宇宙，但不管這些精妙的探索具有多少價值，它們都不是我們此處所要著墨的對象，更具體地說，在本書中我們僅僅關注太陽係內與我們相鄰的星球的知識。

攝影術也為我們提供了關於隔壁星球的確鑿資料；但我們必須認識到，在有新的突破之前，這些資料通常顯示不出發現的驚人之處。我們會嚐試讓大家理解其中的原因。

對於或明或暗的單純星點和光暈模糊的星雲，它們的攝製方法是不同的，或者說，表麵積微小而細節複雜的清晰圖像的獲取方式各有不同。就第一種情況而言，星點的圖像來自延續幾小時的曝光所積聚的光能，但為了凸顯行星表麵的特殊細節，我們必須引入性能強大的光學器件——借助天文望遠鏡的力量，以便在感光板上首先獲得目標天體具有研究價值的各種尺寸的圖像。現在，讓我們來探討這些方法的原理吧。

最簡單的操作方法便是將普通相機的感光板直接置於物鏡或鏡頭的焦點處，圖像在感光板上成形，其最大亮度和最大銳度與儀器的功率成正比，但即使物鏡焦距很長，所獲取的圖像的線性尺寸依然相對較小；誠然，對於觀測視直徑很長的太陽或者月球來說，這一尺寸足夠滿足我們的需要，但如果是非常小的行星，所得圖像的尺寸則往往縮減得過分，因此在攝製行星圖像時，我們不得不添加合適的目鏡，將圖像再一次放大。需要指出的是，大畫幅相機從此取代了人眼的位置。

雲彩晃動的樣子體現了大氣層的攪動。

一般而言，特別是當圖像的亮度因放大而減弱時，拍攝需要很長時間的曝光，且曝光時間還會根據情況有所延長，隻有拍攝光輝燦爛的太陽例外。天文儀器在動力機械的驅動下勻速運動，精確補償了由於地球旋轉而造成的天空的持續位移——目標天體相對於人眼或感光板的位置保持固定不變，不單是為了給視覺觀察提供便利與精確性，對於所有攝影操作均同理。如果大氣不再從中作梗，我們就可以毫無障礙地攝製完美的圖像了。如果目標天體光線暗淡或表麵麵積急需放大，我們就必須花費更長的時間來曝光那些難以處理的攝影圖像，如此一來，大氣的影響就更加顯著了，因為空氣裏無數細微的波動**漾會造成各種各樣的障礙，這些障礙在曝光的持續時間裏被累計攝入，最終導致了一定銳度的缺乏。我們還要考慮到感光乳劑的結構，感光乳劑的顆粒對於攝製圖像的細節清晰度而言至關重要，因此我們可以看到，當我們致力於細節元素的再現時要翻越多少障礙，而細節再現在行星表麵研究中又是何等重要。我們還未到達不能跨越的絕對極限，卻發現已置身於隱身敵人設下的陷阱地帶，因此我們不斷改進儀器，善加利用，在情況有利的時候穩步向前。要像連續躍進的戰士一樣，天文學家們應當抓住有利時機不斷前進，不斷收集和積累資料。

月球半球——威爾遜山天文台攝（加利福尼亞）

火星的兩種形貌展現了不同望遠鏡觀察模式下精確度與清晰度之間的差異，上圖為肉眼觀察下的天文圖像，下圖為望遠鏡攝製的圖像。

盡管有以上列出的種種原因，照片上麵積大幅縮水的行星細節仍多少保留了一些明確的特征。總之，如果要仔細觀察行星表麵那些可識別的特征，我們必須承認，直到現在，視覺觀察仍然具有優越性。天文觀察者可以耐心地等待並不斷選擇有利的觀察時機（通常隻有幾秒鍾的時間）——此時，目標圖像在波動**漾的空氣裏瞬時變得清晰穩定。

盡管如此，攝影術提供的服務依然非常重要。確實如此。有時這些表象非常微妙以致肉眼難以分辨，攝影術至少帶來了一種公正的檢驗，這種檢驗擺脫了依賴某雙眼睛的能力而做出任何理解或闡釋。

如果是拍攝月球的圖像，行星攝影領域中的這幾種限製的影響就減弱了。一方麵，由於月球的視直徑很大，我們很容易直接用儀器將其攝製下來，且圖像包含的所有細節規模都令人滿意；另一方麵，月球的亮度幾乎可以立即成像。總之，即使這些細節不算非常清晰，也是可以分辨出來的。盡管肉眼在這一點上仍然保留一些優勢，即可以確定圖像上的某些微小的特征，但在忠實且無可爭議地記錄凹凸不平的月球表麵方麵，攝影術卻是更勝一籌，因為攝像機花一秒鍾就攝製出的圖像要一個製圖老手花上好幾個小時。此外，製圖員也不敢誇口在再現這樣錯綜複雜的圖像時沒有錯漏任何細節。因此，攝影術明顯顯露出了它的優越性，有了它，人們就有了更多閑暇時間去研究所攝製的圖像資料。當我們進行整體研究時，細看那些可涵蓋廣袤空間的攝影圖像是不可或缺的，因為攝影圖像有著我們非常重視的可靠性和公正性，屆時將為我們進一步揭曉月球表麵的詳細細節。

我們剛剛提到的所有觀察模式都涉及各個可研究天體的外形特征的確定。一般來說，這些觀察模式所獲得的都是地形或製圖資料，但這些數據並不是唯一需要考慮的，我們還需圍繞各個行星的大氣所造成的物理條件來加以補充。大氣層是維持生命不可或缺的因素，因此確定行星大氣層的存在與否、質量大小及其重要性，從而判斷它所產生的影響，是非常重要的。

因為感光板可以使人眼看不見的輻射感光，而輻射能夠使圖像上各種我們無法識別的特征得到突出顯示，所以它在許多方麵都勝過人類的雙眼。某些觀點認為，感光問題與光譜分析問題類似，而為了便於理解，我們首先著重使用光譜分析。這兩種光線用途協同提供了有關行星大氣變化固有現象的信息，這些信息正是我們最關心的。事實上，一些視覺觀察已然可以告訴我們一些事實，比如由於陽光漫射或折射而顯出的行星大氣的形狀以及大氣中某些攪動的形成——這些攪動經常或多或少遮住了地表的形貌，但在這一方麵，那些令我們感激不盡的、最令人信服的數據則是由現代物理學方法所提供的。

在這些方法中最有成效的便是光譜分析，我們不可能在此講述它的發展曆程，但至少有必要說明它的工作原理，讓光譜分析的應用更容易理解。在這裏，我們將隻關注與本書相關的光譜分析所提供的服務。

Lumière blanche：白光 Rouge：紅 Orange：橙 Jaune：黃 Vert：綠 Bleu：藍 Indigo：靛青 Violet：紫 白光穿過棱鏡後的分解與分散。