美國超級日全食即將 這裡有一份觀看拍攝指南

2020-12-04 愛活網

近幾年觀看天文現象成了外出旅遊一大源動力,不少人為了璀璨星空跑上西藏高原,更有甚者不遠萬裡跑到芬蘭、俄羅斯看極光大潮。可與即將橫跨美國全境、全程持續超四小時的超級日食相比(Great American Eclipse),星空、極光簡直是小巫見大巫。如果你現在仍不清楚此次超級日全食,那不要錯過這份日食觀看、拍攝指南。

99年一遇的超級日全食

根據NASA預測,此次日全食將於太平洋夏令時21日上午9:05率先降臨在俄勒岡洲的林肯海灘,到了太平洋夏令時10:16在俄勒岡州完全展開,依次通過、愛達荷州、懷俄明州、蒙大拿州、內布拉斯加州、愛荷華州、堪薩斯、密蘇裡州、伊利諾州、肯塔基州、田納西州、喬治亞、北卡羅萊納州、南卡羅來納州,形成一條寬度約70英裡的「日全食帶」,塞勒姆市、堪薩斯城、哥倫比亞市等大城市都能看到日全食。到了東部夏令時下午2:48日全食在南卡羅來納州查爾斯頓附近結束陸地觀看窗口,完全結束時間為東部夏令時下午4:09。

黃色的是日全食帶

日全食持續時間最長是在伊利諾州卡本代爾附近,持續時間將達到兩分四十秒鐘。根據早前香港天文學會網站的博客文章稱,以觀測機會計算,最佳的觀賞地點首選俄勒岡州的馬德拉斯(Madras, Oregon),全食時間為2分4秒;其次是愛達荷州的涉河河谷(Snake River Valley, Idaho),全食時間為2分18秒;第三選擇為懷俄明州的卡斯珀(Casper, Wyoming),全食時間是2分26秒。如果你想知道日全食帶中某一位置日全食何時開始、何時結束,可以。

若是說2016年裡11年一遇極光大潮已是難得的天文現象,那美國超級日全食簡直是拼盡美國人民的RP值、天佑川皇,這是99年來第一個橫跨美國全境的日全食。同時日全食出現時機非常好,夏季雷雨即將結束並轉為南下,北美季風(亞利桑那季風)暫停,容易產生風暴的高速氣流還沒從加拿大南下,迎接日全食是少雲、乾燥的天氣,非常適合觀看日全食。

觀看指南

如果你身在美國或即將前往美國旅行、公幹,那千萬不要錯過此次超級日全食,在看日全食前更要做好準備。美國愛達荷州應急管理辦公室為了應對此次日全食,推薦了觀看日全食所需裝備,包括日食眼鏡,每人每天兩加侖的水,不易腐爛的兩天份食品,能接收NOAA(美國國家海洋和大氣管理局)廣播的收音機,毛巾,手電筒及備用電池,急救包,垃圾袋、地圖、手機等等。

如果你是在城市裡觀看日全食自然不需要如此多裝備,一副日食眼鏡與一條毛巾(日全食時天氣會突變)足以,但必須注意的是不能用普通太陽眼鏡代替日食眼鏡。日食眼鏡是採用專業減光片或減光膜製成的,其可見光透光率不超過3/10000,並能有效過濾紫外線與紅外線。太陽眼鏡透光率遠遠高於日食眼鏡,佩戴太陽眼鏡觀看日食損害眼鏡。

為「Great American Eclipse」準備的一次性日食眼鏡

使用望遠鏡觀測日全食前,必須在望遠鏡前端鏡片上安裝上巴德膜。巴德膜正式名字是「AstroSolar」,生產商「Baader Planetarium」公司音譯為「巴德」,所以被天文愛好者稱為巴德膜。常見的巴德膜擁有ND 3.8和OD 5.0兩種密度,ND 3.8用於攝影用途,透光率為16/10000,OD 5.0多用於製作日食眼鏡,也可用於攝影,透光率可低至1/10000。

如此難得日全食觀測機會NASA自然不會錯過,做法也更為高大上,直接派飛機上天。在NASA資助下,來自西南研究院的Amir Caspi及其團隊改裝了兩架WB-57F噴氣飛機,在機鼻上加裝了30FPS速率的高解析度攝像機,以及銀色的反射隔溫層。屆時WB-57F將會在德克薩斯州休斯頓的詹森航天中心起飛,沿著月亮造成的陰影,以50000英寸飛行高度穿越密蘇裡州、伊利諾斯州、田納西州,記錄約三分半鐘的日全食過程。相比在地面拍攝,高空拍攝的環境亮度更低,僅為前者二十或三十分之一,避開了底層大氣的亂流,非常利用觀測太陽運動。

改裝後的WB-57F

WB-57F觀測日全食想像圖

拍攝指南

與日暈、日華相比日全食是一個低概率自然現象,古人看見日食會驚訝到以為是天狗食日,即使是坐著飛機滿世界旅行的今天,一生中能看到日全食的機會仍是少之又少,更別說拍攝日全食了。那在日全食來臨時如何把它記錄下來,用手機可以麼?

藍色焦距對應全副

上圖是一張不同焦段下太陽在畫面中大小參照表與示意圖,畫幅設定為全畫幅(36×24mm),智慧型手機鏡頭等效全副焦距26mm至38mm間,即使雙鏡頭長焦拍攝也不會超過60mm焦距,太陽尺寸最多只有0.3mm,畫面上一個小圓圈而已。在不使用附加鏡下手機拍攝日全食只有一種方式,畫面下方為地景、其餘為天空,間隔拍攝日全食過程,後期中把所有照片中的太陽合成到一張照片中,得到一張日全食串圖。由於日偏食時太陽亮度很高,超過手機曝光的上限值,攝像頭前必須安裝ND減光濾鏡,等到日全食時再摘下。手機拍攝日全食好比手機拍攝星空,能拍,但非常麻煩,效果不好,相機拍攝日全食才是正道。

D700+24-70 2.8G拍攝的日全食照片,焦距為35mm,該焦距下只能捕捉太陽的大致形態。採用手機拍攝日全食能獲得相似構圖、內容的照片,但畫質遜色很多。

相機拍攝日全食方式非常多,成本更是可高可低,但開始拍攝前必須了解日全食過程、日全食中有什麼可拍以及自己想拍攝什麼內容。日全食過程可分為初虧、食既、食甚、生光、復圓。初虧就是開始日食,此時太陽亮度非常高,相機鏡頭必須採用ND鏡或其它減光鏡才能捕捉到太陽細節;食既是日偏食(Partial)的過程,太陽保持在高亮度,同樣需要ND鏡拍攝。

食甚即日全食,在食既即將結束、食甚開始前進入拍攝日全食高峰,此時可以用長焦鏡頭捕捉貝利珠(Baily’s Beads)、鑽石環(Diamond Ring)。月球表面有著許多高山,因此月球邊緣是不齊整的,在食既進入食甚的瞬間陽光會從月邊的環行山凹空中噴薄而出,形成一個個亮點,猶如美麗的珍珠。在1836年弗朗西斯·貝利正確地解析了該現象的成因,所以稱為「貝利珠」。當貝利珠結合色球層(Chromosphere)時,會如一刻鑽石戒指掛在天空上,該現象倍稱為鑽石環。

貝利珠與鑽石環

在食既時太陽完全被月球遮擋,此時可以開始捕捉Corona(日冕)、日珥(Prominences)。日食結束後生光、復圓過程,拍攝內容反轉過來——鑽石環、色球層、貝利珠、日偏食。

日冕

如果你只想用相機捕捉日全食大致形態以及軌跡變化圖,你僅需要一臺入門套機、對應口徑的ND濾鏡以及一個足夠結實三腳架即可。可追求日全食細節,那你至少需要一枚300mm焦距(等效全副)的長焦鏡頭,最好是APO復消色差的鏡頭,因為相機直面的是光源本身,而不是地面反射的光線。除了長焦鏡頭以外,也可考慮轉接天文望遠鏡。無論是優質的長焦鏡頭與天文望遠鏡都是一個價格不菲。搭配長焦鏡頭拍攝日全食相機必須具有一定連拍能力,不能是拍攝4、5張RAW格式照片就要存儲10秒鐘的入門相機。如果你還有赤道儀,甚至可以來個HDR的日冕。

當你準備好器材,來到日全食拍攝地,只差拍攝臨門一腳了,可你既沒有拍攝日全食經驗,日全食持續時間更只有短短兩分多鐘,如何是好,總不能拍一張看一張回放吧。太陽是一個非常穩定的恆星,發光強度基本是一致的,因此人們很早前就製作了一張日全食拍攝參數表,上面指出了哪些拍攝內容需要ND,不同拍攝內容具體參數是多少,只要跟著這張表曝光就不會出現太大誤差(下圖)。

註:Partial日偏食,Baily’s beads貝利珠,Chromosphere色球,Prominences日珥,Corona日冕,Diamond Ring鑽石環

下一次日全食

現在距離美國超級日全食已經不到兩周時間,即使有心有力也未必能趕過去,辦美籤也是要時間的,錯過此次日全食朋友只能寄希望於下一次了:

2019年7月2日:日全食划過南太平洋後,將於傍晚時分抵達南美洲,智利、阿根廷將看到日落中日全食

2020年12月14日:日全食再次降臨智力與阿根廷(幸運值A+)。

2021年12月4日:南極洲(還是靠近智利、阿根廷的南極區域)

2023年4月20日:澳大利亞北面海洋,巴布亞紐幾內亞

2024年4月8日:墨西哥,美國

……

2034年3月20日:北非,西亞,中國青藏高原

2001至2020年日食出現地區,圖中藍色標記為日全食

在未來數年裡日全食依然會降臨地球,主要集中在南半球。在中國境內出現日全食最早也要2034年3月20日,不過屆時青藏高原大雪封山,難以進入。想要中國境內看到日全食最快也要到2035年9月2日,屆時日全食將會貫穿中國北部,酒泉、包頭、大同、北京、唐山、青皇島等城市都能看到。在2018年8月11日、2019年1月6日、2019年12月26日、2020年6月21日中國境內還會出現日偏食、日環食,想不出國看日食千萬不要錯過這些時間點。

2021至2040年日食出現地區

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