天文观测实验 第1页 总42页 实验目录： 实验一：月面结构观测 …2 实验二：太阳黑子的投影观测 …4 实验三：日冕日珥观测 …9 实验四：邻近行星图象观测（土星、金星、木星、火星等）…10 实验五：恒星的光谱观测处理…11 实验六：目视双星的CCD观测 ……18 实验七：变星的CCD测光 …24 实验八：邻近星团、星云和星系的CCD成像观测 …30 实验九：恒星的多色测光 ……33 实验十：大气消光的CCD观测 …39
天文观测实验 第 1 页 总 42 页 实验目录： 实验一：月面结构观测 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 实验二：太阳黑子的投影观测 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 实验三：日冕日珥观测 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 实验四：邻近行星图象观测（土星、金星、木星、火星等） „„„„„„„„„10 实验五：恒星的光谱观测处理 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 实验六：目视双星的 CCD 观测 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18 实验七：变星的 CCD 测光 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24 实验八：邻近星团、星云和星系的 CCD 成像观测 „„„„„„„„„„„„„30 实验九：恒星的多色测光 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„33 实验十：大气消光的 CCD 观测 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„39
天文观测实验 第2页 总42页 实验一月面结构观测 一、实验目的 拍摄月球的白光像，掌握天体照相的方法，熟悉月面结构 二、实验仪器 KP400折反射望远镜和Nikon4500照相机 把照相机的机身通过一个带螺纹接口的目镜连接到望远镜上，拍摄月面结构。 三、实验指导 1.月球的大小 当望远镜物镜的焦距为F(以mm为单位)时，月面像的直径d(以m为单位)为： d=2Ftan(8/2), 式中，日为月球的视角直径，平均为31'，故月球像的直径d=0.009F若使400/4800的 折射望远镜，可以得到的月像直径为43.2mm。 2.拍摄清晰的月面像 调焦利用照相机上的取景器反复调焦，直到月像清楚为止。 曝光时间曝光时间无严格标准，它取决于望远镜的光力、月相、月球的地平高度等。 可经过反复多次试验后，确定曝光时间。一般情况下，当望远镜的光力为1/15，使用IS0100 底片拍满月像时，曝光时间约为1/15s。在上、下弦月时拍照，曝光时间为满月时的4倍。 在新月残月时拍照，曝光时间为满月时的12倍。 四、实验步骤及要求 1.在教师指导下，熟悉望远镜和照相机的结构。 2.将照相机连接在望远镜上，调节望远镜的平衡装置，使其达到平衡。 3.将望远镜对准月球，使望远镜自动跟踪。 4.认真调焦，使取景器中的月像达到最清楚为止。 5.把月像位置调至视场中央，选定曝光时间，进行拍照。 6.将数码照片从照相机存储卡内导出到计算机上。 在月球照片上，熟悉月球的主要结构，并标出主要环形山和月海的名称
天文观测实验 第 2 页 总 42 页 实验一 月面结构观测 一、实验目的 拍摄月球的白光像，掌握天体照相的方法，熟悉月面结构 二、实验仪器 KP400 折反射望远镜和 Nikon4500 照相机 把照相机的机身通过一个带螺纹接口的目镜连接到望远镜上，拍摄月面结构。 三、实验指导 1.月球的大小 当望远镜物镜的焦距为 F(以 mm 为单位)时，月面像的直径 d(以 mm 为单位)为： d = 2F tan(θ /2), 式中，θ 为月球的视角直径，平均为 31′，故月球像的直径 d = 0.009F,若使 400/4800 的 折射望远镜，可以得到的月像直径为 43.2mm。 2．拍摄清晰的月面像 调焦 利用照相机上的取景器反复调焦，直到月像清楚为止。 曝光时间 曝光时间无严格标准，它取决于望远镜的光力、月相、月球的地平高度等。 可经过反复多次试验后，确定曝光时间。一般情况下，当望远镜的光力为 1/15，使用 ISO100 底片拍满月像时，曝光时间约为 1/15s。在上、下弦月时拍照，曝光时间为满月时的 4 倍。 在新月残月时拍照，曝光时间为满月时的 12 倍。 四、实验步骤及要求 1． 在教师指导下，熟悉望远镜和照相机的结构。 2． 将照相机连接在望远镜上，调节望远镜的平衡装置，使其达到平衡。 3． 将望远镜对准月球，使望远镜自动跟踪。 4． 认真调焦，使取景器中的月像达到最清楚为止。 5． 把月像位置调至视场中央，选定曝光时间，进行拍照。 6． 将数码照片从照相机存储卡内导出到计算机上。 在月球照片上，熟悉月球的主要结构，并标出主要环形山和月海的名称
天文观测实验 第3页 总42页 【月球地图】一正面 图shl.1月面的正面结构图 图shl.2 月面 签名： 日期：
天文观测实验 第 3 页 总 42 页 图 sh1.1 月面的正面结构图 图 sh1.2 月面 签名： 日期：
天文观测实验 第4页 总42页 实验二太阳黑子的投影观测 一、实验目的 1.学会太阳黑子的投影观测方法： 2.运用太阳球面坐标，黑子分型的相关知识，学会太阳黑子相应观测资料的处理方法。 二、实验仪器 天文望远镜附加太阳投影屏，黑子观测记录纸（图s2.1) 编号 P: 日 B0: 北京时间 时 N Lo: 世界时 分 90 80 70 69高和88 tAt .on 0 一W oE_ O之 06 观测者： 090L 08乙 天气状况： 能见度： 备注： 图sh2.1黑子观测记录纸 三、太阳黑子的投影观测 1.调节望远镜，使日面像进入视场，并按要求把记录纸固定在投影屏上，启动跟踪。 2.调节望远镜的焦距，使日像最清楚。 3.调整投影屏的前后位置，使日像大小与观测纪录纸上的圆重合。 4.确定投影屏上图纸的东西方向：调节望远镜，使其沿着赤经方向来回微动（利用电钮 控制来实现)，移动图纸，使黑子移动方向严格地沿图纸上的东西方向运动（即图纸上的东 西线与黑子移动方向一致)。 5.描绘黑子时要求大小、形状尽可能一致，位置要准确。下笔时先轻描，当位置准确后 再重描。先描本影，后描半影，全部描完后，再检查一遍，看是否有遗漏的小黑子 6.最后记录观测完毕的时刻及观测当日世界时为0的P(日轴方位角)、B,(日面中心纬 度)、L(日面中心经度)和天气状况等。 四、观测资料的分析处理 太阳黑子投影观测每日数据处理包括：
天文观测实验 第 4 页 总 42 页 实验二 太阳黑子的投影观测 一、实验目的 1．学会太阳黑子的投影观测方法； 2．运用太阳球面坐标，黑子分型的相关知识，学会太阳黑子相应观测资料的处理方法。 二、实验仪器 天文望远镜附加太阳投影屏，黑子观测记录纸（图 sh2.1） 图 sh2.1 黑子观测记录纸 三、太阳黑子的投影观测 1.调节望远镜，使日面像进入视场，并按要求把记录纸固定在投影屏上，启动跟踪。 2.调节望远镜的焦距，使日像最清楚。 3.调整投影屏的前后位置，使日像大小与观测纪录纸上的圆重合。 4.确定投影屏上图纸的东西方向：调节望远镜，使其沿着赤经方向来回微动（利用电钮 控制来实现），移动图纸，使黑子移动方向严格地沿图纸上的东西方向运动（即图纸上的东 西线与黑子移动方向一致）。 5.描绘黑子时要求大小、形状尽可能一致，位置要准确。下笔时先轻描，当位置准确后 再重描。先描本影，后描半影，全部描完后，再检查一遍，看是否有遗漏的小黑子 6.最后记录观测完毕的时刻及观测当日世界时为 0 h的 P(日轴方位角)、B0（日面中心纬 度）、L0(日面中心经度)和天气状况等。 四、观测资料的分析处理 太阳黑子投影观测每日数据处理包括:
天文观测实验 第5页 总42页 1.黑子的分群、编号、分型 一般相距极近的几个黑子常属于同一群，但也有仅一个单独黑子而相当于一群的。分群 后，按黑子出现的先后，自西向东给黑子群一个顺序编号（见图s8.2)。依据黑子的分型标 准，给各群黑子标出所属类型。 5 6】 7 4 图s2.2太阳黑子图 黑子群有好几种分类方法，在此我们只介绍苏黎世天文台的分类法：按照黑子群演变的 发展阶段分为A、B、C、D、E、F、G、H、J共9种类型。演变到最强是E型和F型，演变到 最末是J型。 A类：没有半影的黑子或者单极小黑子群。 B类：没有半影的双极黑子群。 C类：同B类相似，但其中一个主要黑子有半影。 D类：双极群，两个主要黑子都有半影，其中一个黑子是简单结构：东西方向延伸不小 于10°。 E类：大的双极群，结构复杂，两个主要黑子都有半影，在两个主要黑子之间有些小黑 子：东西方向延伸不小于10°。 F类：很大的双极群或者很复杂的黑子群：东西方向延伸不小于15°。 G类：大的双极群，只有几个较大的黑子：东西延伸不小于10°。 H类：有半影的单极黑子或者黑子群，有时也具有复杂的结构：直径大于2.5°。 J类：有半影的单极黑子或者黑子群：直径小于2.5°（见图sh8.3)
天文观测实验 第 5 页 总 42 页 1. 黑子的分群、编号、分型 一般相距极近的几个黑子常属于同一群，但也有仅一个单独黑子而相当于一群的。分群 后，按黑子出现的先后，自西向东给黑子群一个顺序编号(见图 sh8.2)。依据黑子的分型标 准，给各群黑子标出所属类型。 图 sh2.2 太阳黑子图 黑子群有好几种分类方法，在此我们只介绍苏黎世天文台的分类法：按照黑子群演变的 发展阶段分为 A、B、C、D、E、F、G、H、J 共 9 种类型。演变到最强是 E 型和 F 型，演变到 最末是 J 型。 A 类：没有半影的黑子或者单极小黑子群。 B 类：没有半影的双极黑子群。 C 类：同 B 类相似，但其中一个主要黑子有半影。 D 类：双极群，两个主要黑子都有半影，其中一个黑子是简单结构；东西方向延伸不小 于 10°。 E 类：大的双极群，结构复杂，两个主要黑子都有半影，在两个主要黑子之间有些小黑 子；东西方向延伸不小于 10°。 F 类：很大的双极群或者很复杂的黑子群；东西方向延伸不小于 15°。 G 类：大的双极群，只有几个较大的黑子；东西延伸不小于 10°。 H 类：有半影的单极黑子或者黑子群，有时也具有复杂的结构；直径大于 2.5°。 J 类：有半影的单极黑子或者黑子群；直径小于 2.5°（见图 sh8.3）
天文观测实验 第6页 总42页 A … B 绿 :·e 色… D PCe “· 便 时。 E 1.0 ©房 等 3.@ g G @ @· H d @ 型 ” e 0°10°20°30 图sh2.3太阳黑子分型图 由于太阳是个球体，黑子群在日面边缘时形状会发生很大的变化，东西长度会大大缩短。 因此对于刚从东面转出来的黑子群，等过两三天看到全貌后再确定类型比较妥当。 确定类型还要注意连续性，如果前后好几天都是E类，另有中间一天是C类，那么这一 天也应记E类。当然，黑子群的类型有小的反复也是可能的，如从C类变到D类再回到C 类等。 2.黑子和黑子群日面位置的测定 (1)日面坐标 日面经度L:从本初子午圈向西计量(0°-360°)。 日面纬度B从太阳赤道分别向南北两极量度士90°。 日轴方位角P太阳自转轴与地球自转轴夹角的投影，由P值可确定日面坐标的北点。 范围：±26.30。 (2)日面位置的测定 查天文年历中的太阳表，记录下观测日世界时为0的B(日面中心纬度)，L(日面中心 经度)，P(日轴方位角)。因B、P值一天内变化不大，不必做改正，而在一天内变化较 大，要用线性内插法进行改正，求出观测时刻的日面中心经度L值。 (3)根据P值，在黑子投影图上画出日期日轴，P>0时，日轴偏于北点之东。 (4)根据值选出合适的日面经纬网格图（见图sh8.4,日面经纬网格图从0°-±7°， 每隔±0.5°一张，共15张，光盘中只给出日面中心纬度B=±1.5°，±5°，±7°的日面 经纬网格图，其他纬度的日面经纬网格图请自查相关资料)，将其按日面坐标套在描迹的黑 子观测记录纸上。在黑子网格图上，读出黑子和黑子群的日面纬度、日面经度（先读出中经 距，再加上日心经圈的经度)。测量日面经纬度时，对黑子群应选取其面积重心度量
天文观测实验 第 6 页 总 42 页 图 sh2.3 太阳黑子分型图 由于太阳是个球体，黑子群在日面边缘时形状会发生很大的变化，东西长度会大大缩短。 因此对于刚从东面转出来的黑子群，等过两三天看到全貌后再确定类型比较妥当。 确定类型还要注意连续性，如果前后好几天都是 E 类，另有中间一天是 C 类，那么这一 天也应记 E 类。当然，黑子群的类型有小的反复也是可能的，如从 C 类变到 D 类再回到 C 类等。 2．黑子和黑子群日面位置的测定 ⑴ 日面坐标 日面经度 L：从本初子午圈向西计量（0°– 360°）。 日面纬度 B：从太阳赤道分别向南北两极量度±90°。 日轴方位角 P：太阳自转轴与地球自转轴夹角的投影，由 P 值可确定日面坐标的北点。 范围：±26.30。 ⑵ 日面位置的测定 查天文年历中的太阳表，记录下观测日世界时为 0 h的 B0（日面中心纬度），L0(日面中心 经度)，P(日轴方位角)。因 B0、P 值一天内变化不大，不必做改正，而 L0 在一天内变化较 大，要用线性内插法进行改正，求出观测时刻的日面中心经度 L 值。 ⑶ 根据 P 值，在黑子投影图上画出日期日轴，P ＞ 0 时，日轴偏于北点之东。 ⑷ 根据 B0值选出合适的日面经纬网格图(见图 sh8.4，日面经纬网格图从 0°-±7°， 每隔±0.5°一张，共 15 张，光盘中只给出日面中心纬度 B0 =±1.5°,±5°,±7°的日面 经纬网格图，其他纬度的日面经纬网格图请自查相关资料)，将其按日面坐标套在描迹的黑 子观测记录纸上。在黑子网格图上，读出黑子和黑子群的日面纬度、日面经度（先读出中经 距，再加上日心经圈的经度）。测量日面经纬度时，对黑子群应选取其面积重心度量
天文观测实验 第7页 总42页 B,(日面中心韩度)=50 图sh2.4日面经纬网格图(B。=±5°.0) 3.黑子面积的测定 (1)用毫米直尺量出黑子或黑子群至日面中心的距离r(m)。 (2)用特制的毫米方格纸，数出黑子和黑子群的毫米方格数A(mm),计算出日面上 的黑子面积Sd=AX10/(TR R:为日面半径(m),Sd以太阳半球面积的百万分之一为单位。 (3)考虑日面的投影效应，应对Sd进行改正， 使其归化到球面面积SP=Sd sec[arc sin(/](太阳半球面的百万分之一)。 (4)对各黑子、黑子群分别归算，最后进行累计。 图sh2.5毫米方格示意图 4.求太阳黑子相对数R 可按公式朵(10g)计算太阳黑子相对数。 式中，g为观测到的黑子总群数，f为黑子的总个数，K为台站转换系数，一般可取作1。 注意：一个半影中有5个本影黑点，黑子个数应为5。只有一个本影点算一个黑子
天文观测实验 第 7 页 总 42 页 图 sh2.4 日面经纬网格图(B。=±5º.0) 3．黑子面积的测定 (1) 用毫米直尺量出黑子或黑子群至日面中心的距离 r（mm）。 (2) 用特制的毫米方格纸，数出黑子和黑子群的毫米方格数 A（mm 2），计算出日面上 的黑子面积 Sd = A³106 /(π R 2 ) R：为日面半径（mm），Sd 以太阳半球面积的百万分之一为单位。 (3) 考虑日面的投影效应，应对 Sd 进行改正， 使其归化到球面面积 SP = Sd sec[arc sin(r/R)](太阳半球面的百万分之一)。 (4) 对各黑子、黑子群分别归算，最后进行累计。 图 sh2.5 毫米方格示意图 4．求太阳黑子相对数 R 可按公式 R= K(10g+f) 计算太阳黑子相对数。 式中，g 为观测到的黑子总群数，f 为黑子的总个数，K 为台站转换系数，一般可取 K=1。 注意:一个半影中有 5 个本影黑点，黑子个数应为 5。只有一个本影点算一个黑子
天文观测实验 第8页 总42页 5.将计算结果填入表格 200年 月日 世界时： Bo: L: 坐 标 方格数 Sd Sp 编 纬 经 中经 全群 最大 全 最大 全 最大 r/R 度 度 距 黑子 群 黑子 群 黑子 r 分型 号 相对数：S: 一一 总： 面积S: 总： N: N: 2000/03/2216:18UT 图sh2.6太阳黑子待测图 签名： 日期：
天文观测实验 第 8 页 总 42 页 5. 将计算结果填入表格 200 年 月 日 世界时： P： B。： L： 编 号 坐 标 r / R 方格数 Sd Sp r 分型 纬 度 经 度 中 经 距 全群 最大 黑子 全 群 最大 黑子 全 群 最大 黑子 相对数：S： —— 总：—— 面积 S：—— 总：—— N： —— N：—— 图 sh2.6 太阳黑子待测图 签名： 日期：
天文观测实验 第9页 总42页 实验三日冕日珥观测 一、实验目的 拍摄日冕日珥，掌握天体照相的方法。 二、实验仪器 KP400折反射望远镜、Ha太阳滤镜、Nikon4500照相机 把照相机的机身通过一个带螺纹接口的目镜连接到望远镜上，拍摄日冕日珥。、、 三、实验步骤及要求 1.在教师指导下，熟悉望远镜和照相机的结构。 2.把Ha太阳滤镜装到望远镜寻星镜上。Ha太阳滤镜由镜筒前置滤镜组及后群滤镜组 所构成，使用时需同时搭配使用，分别安装于望远镜的前端与后端。 3.调节望远镜，使日面像进入视场，启动跟踪。 4.调节望远镜的焦距，使取景器中的日冕日珥像达到最清楚为止。 5.把太阳位置调至视场中央，选定曝光时间，进行拍照。 6.将数码照片从照相机存储卡内导出到计算机上。 图sh3.1 日珥照片 四、观测资料的分析处理 签名： 日期：
天文观测实验 第 9 页 总 42 页 实验三 日冕日珥观测 一、实验目的 拍摄日冕日珥，掌握天体照相的方法。 二、实验仪器 KP400 折反射望远镜、Hα 太阳滤镜、Nikon4500 照相机 把照相机的机身通过一个带螺纹接口的目镜连接到望远镜上，拍摄日冕日珥。、、 三、实验步骤及要求 1.在教师指导下，熟悉望远镜和照相机的结构。 2.把 Hα 太阳滤镜装到望远镜寻星镜上。Hα 太阳滤镜由镜筒前置滤镜组及后群滤镜组 所构成，使用时需同时搭配使用，分别安装于望远镜的前端与后端。 3.调节望远镜，使日面像进入视场，启动跟踪。 4.调节望远镜的焦距，使取景器中的日冕日珥像达到最清楚为止。 5.把太阳位置调至视场中央，选定曝光时间，进行拍照。 6.将数码照片从照相机存储卡内导出到计算机上。 图 sh3.1 日珥照片 四、观测资料的分析处理 签名： 日期：
天文观测实验 第10页 总42页 实验四邻近行星图象观测（土星、金星、木星、火星等） 一、实验目的 拍摄邻近行星图象，掌握天体照相的方法，熟悉邻近行星 二、实验仪器 KPW400折反射望远镜和Nikon4500照相机 把照相机的机身通过一个带螺纹接口的目镜连接到望远镜上，拍摄邻近行星。 三、实验指导 拍摄清晰的月面像 调焦利用照相机上的取景器反复调焦，直到图像清楚为止。 曝光时间曝光时间无严格标准，它取决于望远镜的光力、行星的地平高度等。可经过 反复多次试验后，确定曝光时间。 四、实验步骤及要求 1.在教师指导下，熟悉望远镜和照相机的结构。 2.将照相机连接在望远镜上，调节望远镜的平衡装置，使其达到平衡。 3,将望远镜对准要观测的行星，使望远镜自动跟踪。 4.认真调焦，使取景器中的图像达到最清楚为止。 5.把图像位置调至视场中央，选定曝光时间，进行拍照。 6.将数码照片从照相机存储卡内导出到计算机上。 在行星照片上，熟悉各行星的主要结构。 图sh4.1土星 签名： 日期：
天文观测实验 第 10 页 总 42 页 实验四 邻近行星图象观测（土星、金星、木星、火星等） 一、实验目的 拍摄邻近行星图象，掌握天体照相的方法，熟悉邻近行星 二、实验仪器 KPW400 折反射望远镜和 Nikon4500 照相机 把照相机的机身通过一个带螺纹接口的目镜连接到望远镜上，拍摄邻近行星。 三、实验指导 拍摄清晰的月面像 调焦 利用照相机上的取景器反复调焦，直到图像清楚为止。 曝光时间 曝光时间无严格标准，它取决于望远镜的光力、行星的地平高度等。可经过 反复多次试验后，确定曝光时间。 四、实验步骤及要求 1． 在教师指导下，熟悉望远镜和照相机的结构。 2． 将照相机连接在望远镜上，调节望远镜的平衡装置，使其达到平衡。 3． 将望远镜对准要观测的行星，使望远镜自动跟踪。 4． 认真调焦，使取景器中的图像达到最清楚为止。 5． 把图像位置调至视场中央，选定曝光时间，进行拍照。 6． 将数码照片从照相机存储卡内导出到计算机上。 在行星照片上，熟悉各行星的主要结构。 图 sh4.1 土星 签名： 日期：