经纬仪及赤道仪

支持天文望远镜的镜筒,可以对准天空任何方向,使它把天体引导入视野之中,这是台架的任务。其型式有经纬仪式和赤道仪式二种。经纬仪

经纬仪是可把镜筒向水平和上下两个方向自由自在移动的型式。构造和用法都很简单,只是对因日周运动而移动的星星之追踪比较困难,顶操作两支微动杆,否则星星会由视野中跑掉。 经纬仪的使用法与赤道仪不一样, 没有极轴调整的必要,至于星星的追踪方面,把上下、水平微动杆不断地转动, 或者是把天体移至视野边缘,不用微动,让天体本身在视野中移动时紧盯着观测。因为视野在旋转, 所以星野照相不能做长时间曝光。

除了小型望远镜喜欢选用经纬仪外，很多天文爱好者也为他们的大型反射望远镜配上经纬仪。我们称呼这种望远镜为「杜布苏尼安」(Dobsonian)式望远镜。 「杜布苏尼安」式望远镜的重量赤道仪的望远镜轻，方便携带到郊外进行观察，而且价钱便宜及可以自己制造。适宜配合广角目镜来进行深空天体观察。

赤道仪

追踪因日周运动而移动的天体,最简单的方法是使用赤道仪式台架,确实比经纬仪方便得多。只要明白了使用的要领,作目视观则或照相均会产生很好的效果。晚间的星空, 以北天极和南天极联机的自转轴为中心,每日旋转一次,称为日周运动。在赤道仪的台架上,把极轴(或称赤经轴)向北天极延长(在南半球时向南天极),就能简单地追踪星星的移动。换句话说,让赤道仪的极轴和地球的地轴平行,这个作业称为极轴调整,使用赤道仪时绝不能忘记,事先要与极轴对准平。

赤道仪的台架分为附有赤经、赤纬微动杆的, 以及附装极轴马达追踪式两种。附有微动杆的比经纬台的星星追踪方便, 但须连续手动以便继续追踪, 如果预算许可,最好是采用马达追踪式,会方便得多。必须调整赤道仪赤纬轴和极轴全体的平衡。如果平衡状态调节良好,固定螺丝放松时镜筒会静止,赤道仪的运转就会很圆滑,使用起来很平稳。 近年生产商在高级的赤道仪加进了GOTO功能，使用者可以指令望远镜自动指向观察目标。但耗电量大，野外观星时要携带大型蓄电池。

德国式赤道仪

赤道仪的种类有很多。业余天文爱好者最常用的赤道仪有两种：分别是德国式及叉式赤道仪。德国式赤道仪适合折射、反射及折反射望远镜。而叉式赤道仪一般配合折反射望远镜使用。叉式赤道仪比德国式优胜的是不须要平衡锤，减轻仪器重量，方便野外观星。但是业余级数的叉式赤道仪稳定性不及德国式赤道仪。

德国式赤纬轴平衡的调整
赤纬轴固定螺丝放松后，镜筒向前后移动调整平衡，这时目镜部份及天顶棱镜不必取掉，放手后镜筒不动，一切就OK了。
德国式极轴平衡的调整
极轴(赤经轴)固定螺丝放松，平衡锤向左右移动，注意镜筒的平衡再予以调整。
计算机控制经纬仪

由计算机控制水平和上下两个方向的移动来追踪星星。和传统经纬仪一样,没有极轴调整的必要,使用者只须在每次观察前，手动导入2颗参考星，之后你就可以轻松地命令望远镜指向观察目标。使用方便但耗电量大，野外观星时要携带大型蓄电池。 因为视场在旋转, 要用它来作长时间曝光的天文摄影，必须配合视场旋转器度(field de-rotater)使用。

Meade LX200 计算机控制经纬仪与折反射望远镜

望远镜的选择原则

在未购置一支望远镜前，必须先考虑以下因素，才能作出最合乎自己条件与要求的选择。

一般没有固定观察地点的天文爱好者,为了方便野外观星摄影起见,多以机动性为前提。很多都选用80-100mm口径的折射镜,或150mm(6英寸)以下的反射,或200mm(8英寸)以下的折反射镜。如用汽车搬运,可考虑购置较大的仪器,但若以一个人搬运,则100mm的折射镜或150mm的反射镜或200mm的折反射镜似乎已是体力的极限了。

光学镀膜

影响一面平面透镜的透光度有许多成因。镜面的粗糙度会造成入射光的漫射，降低镜片的透光率。此外材质的吸旋光性，也会造成某些入射光源的其中部分频率消散的特别严重。例如会吸收红色光的材质看起来就呈现绿色。不过这些加工不良的因素都可以尽可能地去除。

很可惜的是大自然里本来就存在的缺陷。当入射光穿过不同的介质时，就一定会发生反射与折射的问题。若是我们垂直入射材质的话，我们可以定义出反射率与穿透率。

很多人会好奇地问：

一片完美且无镀膜玻璃的透光度应该有多少？

既然无镀膜的玻璃透光度不好，那加上几层镀膜后，透光率应该更差才是？

镀膜的折射率

其实这两个问题是一致的。只要能了解第一个问题，其它的自然就迎刃而解了。

根据电磁学的基本理论里，提到对于不同介质的透射与反射。

若是由介质 n₁垂直入射至 n₂

反射率＝[ (n₂ －n₁) / (n₁+n₂) ]²

穿透率＝4n₁n₂ / (n₁+n₂)²

范例

若是空气的折射率是 1.0  ，镀膜的折射率 n_c (例如：1.5)  ，玻璃的折射率 n (例如：1.8)

（1）由空气直接进入玻璃

穿透率＝ 4×1.0×1.8 / ( 1+1.8 )²＝91.84%

（2）由空气进入镀膜后再进入玻璃

穿透率＝[ 4×1.0×1.5 / ( 1+1.5 )²] × [ 4×1.5×1.8 / ( 1.5+1.8 )²]＝95.2%

可见有镀膜的玻璃会增加透光度。此外由此公式，我们可以计算光线穿透镜片的两面，发现即使一片完美的透镜（折射率1.8），其透光度约为85%左右。若加上一层镀膜（折射率1.5），则透光度可达91%。可见光学镀膜的重要性。

镀膜的厚度

最后我们要探讨的是镀膜厚度的不同，会有什么影响？我们已经知道透光度与镀膜的折射率有关，但是却无关于它的厚度。可是我们若能在镀膜的厚度上下点功夫，会发现反射光A与反射光B相差 n_c×2D  的光程差。如果

n_c×2D＝（N+ 1/2）λ       其中 N= 0,1,2,3,4,5.....       λ为光在空气中的波长

则会造成该特定波长的反射光有相消的效应，因此反射光的颜色会改变。

例如，镀膜的厚度若造成绿色光的相消，则反射光会呈现红色的。市面上许多看似红色镜片的望远镜都是用这个原理制作的。尽管如此，透射光却没有偏红的现象。

在许多复杂的光学系统里，反射光的抑制是十分重要的功课。因此一组镜片之间，会利用不同的镀膜厚度来消去不同频率的反射光。所以越高级的光学系统，发现反射光的颜色也会越多。

像差的种类 

为了方便说明像差的成因，我们仅以平行的入射光来探讨他们在几何光学上的差异。其实天文观测的目标都是遥远的星体，基本上也符合平行光的假设。

球面像差（对称的像差）：当沿着光轴的平行入射光不能完全聚焦时，我们称为「球面像差」。

  透镜的球面像差

反射镜的球面像差

彗形像差（不对称的像差）：倾斜于光轴的平行入射光无法完全聚焦的情况，我们称为「彗形像差」。

色像差：若是不同的颜色光线有不同的聚焦点，我们称为「色像差」。通常红色光的焦距比蓝光大一些。 

弯曲的像场：即使光学系统能完美地聚焦，但是却常发生它们的聚焦平面与我们希望的成像平面不一致。因此透镜会有bending的设计。

Astigmatism：因为物体经由透镜成像时，常会发生X轴与Y轴的聚焦点不一致。

变形：基本上变形的发生不能看似完全的像差。它并不是因为影像的聚焦不良所致，相反的它是清晰的成像，但是却发生与原来的物体的外型不一致。

最完美的成像：抛物面镜

数学上的定义： y²＝ 4 F．x         F：镜面焦距长度

镜面特色：平行光轴的入射光线可以完美聚焦于焦点。同时因为是反射面成像，所以没有任何色像差。若是采用抛物面来作为天文望远镜的主镜是一个非常好的选择。不但能兼顾光学系统的重量与成像品质。很可惜的，若是非平行的入射光沿着主轴进来，会有对称的「球面像差」。若是平行入射光倾斜于主轴，会有不对称的「彗形像差」产生。因此抛物面镜最适合于长焦距的天文望远镜，而不适合于地面景物的观测。

不过抛物面的镜面不易制造，必须藉由许多球面镜的研磨方式逐渐逼近抛物面的曲度，因此价格自然也较为高昂。以一个口径8吋、 F/4镜面而言，中间的镜面与球面镜差距其实是非常微小的，只有数个波长之差。虽然这只是微小的差别，却可以改善影像的品质甚多。

为了获得高精度的抛物面，必须透过多次球面研磨。

由于抛物面镜是经过多次球面镜的研磨而成，因此抛物面镜可以看成是多个球面镜所构成。利用这个光学特性，可以成为检测抛物面镜的一个简易的方法，我们称为「刀口测试」。

结语：反射镜的制作成本比折射镜低廉非常多，因此大口镜的望远镜几乎都采用抛物面镜。若是用途仅止于天文摄影，采购该型望远镜算是不错的选择。尤其在星团与星云的拍摄，超大口径的抛物面镜几乎是唯一的选择。

没有彗形像差：球面镜

数学上的定义： y²＝ 4 F²－ x²         F：镜面焦距长度（R＝2F）

球面镜特色：球面镜的几何对称，因此沿着光轴或倾斜光轴的平行入射光都具有相同的「球面像差」。不过没有「彗形像差」则是它的优点。由于球面镜的制作成本低廉，因此大都制造成极大的口径来获得它的优势。不过同样属于反射镜的抛物面镜，因为镜面中间的完美成像品质，已经逐渐取代球面镜。

具有弹性的呈像矫正：折射镜

因为折射镜是由多个透镜组成，透镜的每一面都是球面镜。目前因为镜片的研磨技术进步，少数的镜片也能制造成非球面镜。为了能够消除「像差」与「色像差」，因此镜片的材质非常重要。一般由两片镜片构成的镜片组，我们称为「Achromatic」。

透镜的研磨成本高昂，加上镜片组的重量，因此非常不适合用于大口径的天文望远镜。不过由于折射镜可以透过不同材质与曲度的镜片搭配来消除色、像差，所以可以同时用于天文观测与地面景物观看等用途，算是一个全方位的望远镜。坊间许多称为「萤石镜」或是「ED镜」，是因为镜片组的第一片镜片采用高折射率、低色散的镜片制造，而第二片仍须使用高色散的镜片。一般的光学玻璃都是高折射率，同时也具有高色散的情形，所以「萤石镜」或是「ED镜」就显得珍贵了。由于天文望远镜的入射光几乎都是平行光（遥远的恒星），同时视野狭窄（高倍率），因此只要三片式透镜的主镜就已经十分足够了。当然若想用于地面观看，效果必须打一点折扣！

结语：若是你想添购一只可以用于地面景物观看，同时又想进行天文观测。那折射式望远镜是你的首选。

光学系统

在简易的反射式天文望远镜（牛顿式望远镜），由于安置斜镜之故，常会造成星光成＋字形。

彗形像差会发生在影像的边缘，它的形状会呈现椭圆形。若是所有星点都呈现椭圆形，那表示望远镜追踪摄影的误差，而非像差。

反射式望远镜的大口径优势，可以让暗星体完全呈现。这绝非一般的折射式望远镜所能达到。因此反射镜是星云摄影的必须工具。目前几乎所有的大型天文台都使用反射式望远镜来掠取最暗的星体，作为研究之用。

折射式望远镜会有明显的色差发生。为了避免小小的色差，往往必须付出高额的代价。

高价格且成像良好的折射式天文望远镜非常适合拍摄高倍率的星野摄影。

观星所需要的用品

观星并不需要昂贵的仪器。其实，只要你的眼睛正常（如果有近视就一定要戴相适当度数的眼镜），再加上一些小工具及到一个适合的观测地点便可以欣赏美丽的星空了。

对初学者一份旋转星图、一个指南针及电筒是最基本的工具。

由于，观星的地点都比较黑暗，电筒是必须的照明工具。如果有其它人在附近观星，你要小心你的电筒，不要乱照，这样会影响别人的观测活动。如果对方在进行天文摄影，你的电筒光线可能会破坏别人整晚的心血。

原来，我们的眼睛会随着周围环境光暗，把眼睛来的瞳孔收缩或扩张，以控制适量的光线走进我们的眼睛。当遇到强光时，瞳孔会收缩；反之，当在黑暗的环境时，瞳孔会扩张。另外，眼睛的视网膜神经细胞亦会相应作出调整，好让我们的视网膜神经细胞对光更加敏感，好让我们在黑暗环境内看得更加清楚。整个适应过程大约需时三十分钟。

因此，当进行观测是，我们必须花半小时左右习惯黑暗环境。而且，当眼睛习惯了黑暗的环境后，切勿望向强光；否则大家便需要再花时间去适应黑暗，浪费了观测时间。

若要在黑暗的环境查看星图或寻找对象，可以在电筒前加一至两层红色玻璃纸，来减少对人眼的影响。因为红色光线对人眼的刺激比较少，使我们用电筒看完星图或寻找对象后，还可以继续观察美丽的星空。

双筒望远镜是一个十分有用的观测工具，而且他的售价便宜，你只要花数百元，便可以把你的眼界大大扩阔。

郊外地方蚊虫多，最好带备蚊拍水，减少蚊虫的骚扰。还有，郊外的气温通常比市区低，在秋冬季节记更多带来一件外套。另外，最好携带一张地席，这样你便可以舒服在地躺在地上欣赏灿烂的星空。