赤道儀

赤道儀是為了改進地平式裝置的缺點而製作出來。要説赤道儀，應該先説一下地平式的裝置。地平式的裝置很常見，是一種具有兩根軸的支架，望遠鏡裝在上面，可以很方便地調整指向的方向和高度。初學者使用地平式裝置找星應該沒什麼問題：想看哪兒就指向哪兒好了！不知道要找的星的位置？看星圖好了，按圖索驥。

通過星圖找星其實不難。當然，前提就是你應該熟悉全天的一些亮星較多或有指向功能的星座。比如小熊、大熊、天鵝、人馬、天蠍、天鷹、天琴、獵户、飛馬、仙女、大犬、獅子通過已認識的星座再去認別的星座，難度會小很多。所以我建議，初學者在開始認星時最好找一個已經認識星座的朋友指導。

但用地平式的望遠鏡看星的時候，有一個明顯的缺點：本來對準了一顆星，可一會以後，這顆星就“跑偏”了，並且使用的放大倍率越高，這種現象越明顯。這是因為每天星星都在做週日視運動。在地平座標中，描述每顆星位置的兩個值——方位角和地平高度都是隨時間變化的。如果望遠鏡要一直指向某顆星，就必需同時調整望遠鏡的仰角和方位角。由於兩個方向變化的量完全不一樣，用這樣的裝置跟蹤一顆星會相當困難。

於是赤道儀就應運而生。大家知道，正是由於地球自轉，星星才產生東昇西落的現象。

知道了原因，要解決這個問題就不難了，地球不斷由西向東自轉，24小時轉360度，我們只要設計一個裝置，讓望遠鏡轉動的角速度和地球一樣，而方向正好相反（由東向西），就可以消除地球自轉的影響了。

從理論上説，赤道儀使用的座標系是赤道座標系。它相當於一個和星星一起旋轉運動的大網格。由於它和星星一起轉動，所以描述每顆星位置的兩個值——赤經和赤緯是不變的。通俗地説，赤道儀就是一個試圖讓望遠鏡和這個網格一起轉動的裝置。

這個速度就是每天360度（因為地球每天轉一圈嘛）。這就是所謂的自動跟蹤。當然，如果你使用的是手動的赤道儀，你就得每隔一定時間調整一下赤經（或時角）旋鈕，赤緯則無需調整（當然這是理想狀況，如果極軸對得不夠準，還要適當微調一下赤緯）。毋須同時調整兩個軸，便於跟蹤，這就是要使用赤道儀的根本原因

很多天文普及書籍會教大家通過計算時角來找星，而根據我的經驗，真正做業餘觀測時使用時角並不方便，因為得先算出恆星時，還要知道你想觀測天體的赤經赤緯值。加上時角盤的精度的問題，這樣找星遠不如用星圖直接找星方便。

所以，只有對於那種有固定底座、極軸已經對準的固定望遠鏡，以及對星座很不熟悉的人，它才有優勢另外，直接用天文望遠鏡找星的確是有點困難的，因為主鏡的視場往往很小。所以天文望遠鏡通常都有一個尋星鏡，它的視場比較大，用於輔助找星。當然，如果有一架雙筒鏡幫忙，會輕鬆很多。這就是很多有經驗的愛好者建議初學者先買雙筒望遠鏡的緣故。

赤道式裝置有許多不同類型，主要有：

①德國式

常用於安裝鏡筒較長的折射望遠鏡。赤緯軸的另一端裝有平衡錘。

②英國式

赤緯軸在極軸當中，鏡筒和平衡錘位於兩側，宜用於較低的地理緯度。

③軛式或搖籃式

其優點是兩軸在負荷下的變形不影響指向精度。缺點是不能觀測天極附近的區域。

④馬蹄式

常用於大望遠鏡。

⑤叉式

常用於鏡筒短的望遠鏡和赤緯變化小的太陽望遠鏡。

這一級別的赤道儀普遍用於稱呼自己自制的赤道儀，有着能讓一個軸於地球平行，一個軸一直對着星體運動並且沒有場旋的器材，比如自制門板赤道儀。

這一級別的赤道儀普遍指德式EQ1赤道儀，沒有電機掛鈎，離合器，同步齒輪這些東西，可以把極軸對準南北天極，赤經繞極軸轉動跟蹤星體，很常見的赤道儀，是最簡單的一種，只有一套蝸輪蝸桿機構，只能利用調節杆連續調整望遠鏡的經度。一般與普及型天文望遠鏡相配 ^[1]  。

這一級別的赤道儀也很常見，在EQ1的基礎上又增加了一套蝸輪蝸桿機構，這樣就能在赤經赤緯兩個方向上都能通過調節機構進行連續調整。基本上滿足了調節之要求。實際上網上沒有怎麼提及EQ2，按照描述跟圖片一對照感覺EQ2跟EQ1的圖片是一個東西。

在EQ2的基礎上把赤經赤緯的齒輪用鐵皮什麼的給包了起來，也是很常見的赤道儀，不僅滿足在赤經赤緯兩個方向上都能調節的需要，結構和精度以及穩定性上都遠遠好於以上兩款赤道儀，重量上也大的多，可加裝自動跟蹤同步電機，實現赤經自動跟蹤，一般與中檔以上的望遠鏡相配。

在EQ3的基礎上加了極軸水平微調螺絲，並且擁有的極軸鏡，單跟，沒有裝自動尋星系統的能力，增加了極軸望遠鏡使極軸與地球自轉軸平行的調整更加容易。一般與大口徑高檔次產品相配。從該型號開始更高級的都配極軸望遠鏡了。比EQ3更粗壯了，玩具到偏向儀器的分水嶺。

擁有了裝自動尋星系統的能力，可雙軸電跟。極軸、赤緯軸都裝有同步電機，實現了雙軸自動跟蹤。

又一分水嶺，擁有比EQ5級別更高的精度，以及載重。

是一款EQ2的小改赤道儀，擁有比EQ6更高的精度。

更高的精度，巨大的載重

量產後將使小型赤道儀水準提升一個檔次。

一般的赤道儀馬達均只利用恆星速來進行追蹤；一些較高檔的赤道儀會包括月球速、太陽速及甚至帝王速來達更理想的追蹤效果。恆星速：根據地球自轉速度（每日1,436.5分鐘）來追蹤，是一般赤道儀的標準追蹤速度。

月球速：根據月球的公轉及地球自轉、配合月球在天空上移動的速度作追蹤。

太陽速：根據地球的公轉及自轉、配合太陽在天空上移動的速度作追蹤。

帝王速：根據一位叫King的天文學家的發現，把地球大氣所造成的視覺追蹤誤差引入的追蹤速度；適合長時間追蹤及拍攝深空天體。

圖為台北市立天文科學教育館內公眾大廳展出之德式赤道儀。按照不同需要，赤道儀有多種設計，每種設計皆有其優缺點。

英式赤道儀的系統像一個十字架。赤經軸（極軸）的兩端由支架支撐着，“赤緯軸”被安裝在接近中央的位置。望遠鏡就安裝在赤緯軸的一個末端上，而另外一端則裝上適當的配重來維持平衡。

德式赤道儀原始型態像一個巨大的T字型，赤經軸架在垂直於地面的基座上，並依據地理緯度的傾斜，以內置之極軸望遠鏡對準天極。在T字的結合處有軸承使赤經軸與基座結合並轉動。赤緯軸則被垂直安置在赤經軸接近中心的位置上。改良的德式赤道儀則將赤緯軸由接近中心的位置移至赤緯軸另一端。

望遠鏡固定在赤緯軸的一個末端上，另一端則裝上適當重量的平衡錘（或其他東西如沙包等）來保持平衡，防止追蹤裝置的損壞。德式赤道儀是天文愛好者最常用之望遠鏡（觀測或天文攝影用）赤道儀，從6釐米（2.4寸）的折射鏡到35釐米（14寸）史密特-卡賽格林式折反射望遠鏡都多采用這類赤道儀。

軛式赤道儀將赤經軸做成一個框架的形式，在兩端以支架支撐住，赤緯軸就安裝在框架內接近中心的位置。望遠鏡完全被安置在框架內，並且包覆住赤緯軸（有些沒有，例如威爾遜山天文台2.5米反射望遠鏡）。跟德式赤道儀不同，軛式赤道儀不需額外配件平衡。

由於原始的“軛式赤道儀”其望遠鏡被安置在框架內，不利於觀測天極附近天體。例如，海爾望遠鏡的叉式赤道儀就將北端改成巨大的馬蹄形，以便能觀察北天極附近的天體。

赤道儀很少不是用電力來做為自動追蹤的動力來源，日本賣過上發條的產品。手動的方式，因為那可以讓 用轉動把手的轉數來確定移動的角度有約略有多大，那在找一些暗星格外好用。

聽説政治大學天文社的反射赤道儀也做了改裝手動把手的工作，以社團的發展來説，真是慧眼獨具。雖然我不懂這些馬達、 電子的，但是仍然有些心得可以提出。有些用赤道儀的同好會忽然發現它不能調整轉速了，就要先看一下是否轉軸（含極軸、赤緯軸）沒鎖上；另外其中齒輪組之間的遊隙也會有很大的影響，主要是在“延遲動作”等現象。有人曾以減少齒輪間的距離來減少遊隙的影響，雖 然這樣的做法不會影響它的平均速度，但是磨損和瞬間最高、低速乖離可能會改變，是值得高中生做研究的題目。當然這些日本小工廠的產品是否真的值得我們如此考究，那就不得而知了。

赤道儀的轉軸鎖位置不盡相同，有些是不動的，有些是會動的，要找一台順手的赤道儀，這方面的考量是極重要的。倍率若達七十倍以上，找個人幫您鎖定赤道儀是個好主意，因為等您找到目標再去鎖，可能又逸出視野了。有些赤道儀的馬達與VOLVO 960同級，會有和暴衝類似的“續衝”現象，據熟悉電機的同好的做法，是重做一個更精緻的控制盒，不但有數字顯示，也在高速煞停時，迅速的一步步的降下速度， 像汽車的ABS一樣。

“續衝”的現象與控制盒、齒輪組關聯較大， 與步進馬達的關聯較少。不深究了，反正不專業的人知道有這件事就 好，只是“會續衝”的赤道儀不見得是中、低層次的，高級品也有些會有，是否全部都有就不得而知，各位只要好好的瞭解一下自己的赤 道儀在何種高速轉動下會續衝，適當的避免那樣的狀況 ^[2]  。

赤道儀最大特點在於其中一條轉軸（赤經軸）與地球自轉軸平行，當赤道儀令望遠鏡沿此軸以一恆星日一週的速度自東向西轉動時，便可抵銷地球自轉的影響，令目標天體的影像固定於視場內，以方便觀測及拍攝。由於赤經軸在使用前一定要對準北天極（以北極星為指標），所以赤經軸亦稱為極軸。

由於以赤道儀追蹤恆星，望遠鏡亦跟着星空“繞目標天體轉動”，視場與視場內的天體不會有相對運動（包括轉動），而利用經緯儀追蹤時，只有單純把目標天體固定，視場中其他恆星會以目標星旋轉，對拍攝造成影響；這也是赤道儀不能被經緯儀取代的一個重要功能。

推動裝置

在電力發明前，赤道儀通常人手操作、利用水力轉鍾或發條轉鍾等機械裝置推動。在電力發明後則採用馬達。由於太陽、月球、彗星皆相對於背景恆星運動，故此現代的赤道儀能調校馬達轉速，使赤道儀能調校速度（加速或減速）以鎖定這些天體。

不能用電跟來修正赤緯的漂移，這時對操作者精確對極軸的要求就大大提高了。

在對極軸時，如果你稍微有點偏，沒對準，那麼在跟蹤過程中，理想情況下，赤經的偏移量是很小的（忽略蝸桿形狀誤差等造成的週期誤差）。 不過在高倍目視導星或者長時間曝光時，很容易可以發現，星點往南或者往北漂移。 這個時候就要用赤緯軸電跟來修正。

單軸是隻能赤經跟蹤，用於抵消地球自轉，跟蹤天體，不能調節赤緯（可以手動微調赤緯）因為對極軸有誤差，所以要時不時的微調赤緯軸，就有了雙軸電跟，但是要用雙軸電跟就要配導星鏡，導星鏡配合軟件自動調節赤經軸和赤緯軸，達到長時間跟蹤天體不出現誤差的目的。通俗點就是單軸只能橫着跟蹤，豎着的要自己手動調，雙軸加導星鏡就可以橫着豎着都自動跟蹤。

追蹤因日周運動而移動的天體,最簡單的方法是使用赤道儀式台架，確實比經緯儀方便得多。只要明白了使用的要領,作目視觀則或照相均會產生很好的效果。晚間的星空，以北天極和南天極聯機的自轉軸為中心,每日旋轉一次，稱為日周運動。

在赤道儀的台架上,把極軸(或稱赤經軸)向北天極延長(在南半球時向南天極),就能簡單地追蹤星星的移動。換句話説，讓赤道儀的極軸和地球的地軸平行,這個作業稱為極軸調整，使用赤道儀時絕不能忘記,事先要與極軸對準平。

赤道儀的台架分為附有赤經、赤緯微動杆的，以及附裝極軸馬達追蹤式兩種。附有微動杆的比經緯台的星星追蹤方便,但須連續手動以便繼續追蹤，如果預算許可,最好是採用馬達追蹤式，會方便得多。必須調整赤道儀赤緯軸和極軸全體的平衡。如果平衡狀態調節良好,固定螺絲放鬆時鏡筒會靜止，赤道儀的運轉就會很圓滑,使用起來很平穩。

近年生產商在高級的赤道儀加進了GOTO功能，使用者可以指令望遠鏡自動指向觀察目標。但耗電量大，野外觀星時要攜帶大型蓄電池。

赤道儀的種類有很多。業餘天文愛好者最常用的赤道儀有兩種：分別是德國式及叉式赤道儀。德國式赤道儀適合折射、反射及折反射望遠鏡。而叉式赤道儀一般配合折反射望遠鏡使用。叉式赤道儀比德國式優勝的是不須要平衡錘，減輕儀器重量，方便野外觀星。但是業餘級數的叉式赤道儀穩定性不及德國式赤道儀。博冠系列望遠鏡用的赤道儀是德國式的赤道儀。

肉眼可見的天體，用尋星鏡就可對準,赤道儀之作微調跟蹤之用。而深空天體就必須利用赤道儀的時角、赤緯度盤才能找到。

赤道儀有三個軸：

1． 地平軸。垂直於地平面，下端與三腳架台連接，上端與極軸連接，有地平高度刻度盤。繞地平軸旋轉可調整望遠鏡的地平方位角。

2． 極軸。一端與地平軸相連，上下扳動極軸可調整地平高度角。另一端與赤緯軸成90o角連接，裝有時角度盤，用於望遠鏡指向的時角（赤經）調整。

3． 赤緯軸。與極軸成90o相連，上端與主鏡筒成90o相連，以保證鏡筒與極軸平行。下端連接平衡錘，裝有赤緯度盤，用於望遠鏡指向的赤緯度調整 ^[3]  。

第一步：極軸調整。使望遠鏡極軸和地球自轉軸平行，指向北天極。

1． 主鏡與赤道儀、三角架連接好，把有“N”標誌的一條腿擺在正北方。調整三角架高度，使三角架台水平。2． 鬆開極軸（赤經軸）制緊螺釘，把主鏡旋轉到左邊或右邊。鬆開平衡錘制緊螺釘，移動平衡錘,使望遠鏡與錘平衡。把望遠鏡旋迴上方，制緊螺釘。

2． 鬆開地平制緊螺釘，轉動赤道儀，使極軸（望遠鏡）指向北方（指南針定向），制緊螺釘。

3． 鬆開極軸與地平軸連接制緊螺釘，上下扳動極軸，使指針對準觀測地點的地理緯度（例：濟南地理緯度為+36.6o,即北緯+36.6o），制緊螺釘。

4． 鬆開赤緯軸制緊螺釘，轉動望遠鏡使其與極軸平行（亦即與當地經線圈平行），制緊螺釘。

5． 從望遠鏡（或調好光軸的尋星鏡）中觀看北極星是否在視場中央，如有偏差，則需對極軸的地平方位角，地平高度角作精細調整，直至北極星在視場中央不再移動。

6． 擰動時角刻度盤，零時（0h）對準指針；擰動赤緯刻度盤，90o對準指針（有的在出廠時已經固定好90o或0o）。至此，您的望遠鏡就與地球自轉軸、觀測點子午面完全平行。任憑地球轉動，望遠鏡始終都對着北極星。特別提示：極軸調整好後，三腳架、極軸方位角、高度角都不能有絲毫移動，否則要重新調整。北天極與北極星不完全重合，而是向小熊座β星偏1o。

第二步：計算出觀測點觀測時刻的地方恆星時。例：計算2002年5月1日北京時間19時的濟南地方恆星時。 1． 從當年天文年曆（北京天文館每年出版一本）中查出2002年5月1日世界時0h格林尼治地方恆星時為：14h35m00s。

2． 從相關資料中查出濟南（觀測點）地理經度為東經117o，化為時角為7h48m00s（15o=1h，1o=4m，1’=4s）。

3． 用下面公式計算 s=So+（m北-8h+λ）+(m北-8h)*0.002738式中 s 地方恆星時，在觀測點所測定的春分點γ的時角 So 世界時0h格林尼治地方恆星時 m北 北京地方平時 λ 觀測點的地理經度（時角） 8h 北京時間是東八時區標準區時 0.002738 換算係數（1/365.2422） 將已知數據代入公式 S=14h35m00s+(19h00m00s-8h+7h48m00s)+(19h00m00s-8h)*0.002738 =14h35m00s+18h48m00s+00h1m48s =33h24m48s 因為結果大於24h，所以要把其中的24h化為一天，減去24h。S=43h25m13s-24h=19h25m13s答：2002年5月1 日北京時間19h00m00s時的濟南地方恆星時是5月2日09h24m48s。

第三步：計算被觀測天體觀測時刻的時角（t）。 t：以本地子午圈為起點，由東向西將整個圓周分為24小時（每小時等於15o）。例：獅子座內的m65（河外星系）。

1． 查出該天體在天球上的座標為：赤經α=11h18m00s；赤緯δ=13o13’。赤經α：天體在天球上的經度，以通過春分點γ的經緯為0點，由西向東將圓周分為24小時。赤緯δ：天體在天球上的緯度，以天赤道為0o，向北正向南負，各分90o。

2． 用公式計算t=s-α t=09h24m48s-11h18m00s= -1h53m12s

第四步：操作望遠鏡對準天體。

1． 鬆開赤緯軸制緊螺釘，旋轉主鏡，先對準天赤道（赤緯度盤0o），然後向北旋轉δ=13o13’，對準赤緯度盤指針，制緊螺釘。

2． 鬆開極軸制緊螺釘，繞極軸向東（時角t為負）旋轉望遠鏡，將m65的時角-1h53m12s對準時角刻度盤指針，制緊螺釘。

3． 先用低倍鏡觀測m65，如不在視場中央，可用赤經赤緯微調手輪將天體調整到視場中央。由於地球轉動，目標會漸漸移出視場，要不斷用微調手輪跟蹤。若為自動跟蹤赤道儀，打開電門即可。

特別提示：第二天再觀測該天體時，因地球公轉，該天體的時角將增加3m56s，變為-1h49m16s。

赤道儀的作用，是相對於經緯儀來説的，雖然大家都應已瞭解，但是還是有一點值得大家共識的，那就是它是一種較經緯儀“更方便追蹤”的的架台，只要轉一個軸就可以了。但是這樣方便的追蹤 ，卻要付出相當的代價，同時要求得越多，代價也會變大。就陪着日據時代以來台灣許多老一輩同好度過大半生的德式赤道儀來説，它那不能用來看星星的重錘，就夠讓人麻煩了；雖説如此，叉式赤道儀沒有這樣的問題，卻仍不能受到台灣大部份同好的青睞，實在要説個清楚一些。

雖然叉式赤道儀在天球南、北極方面的死角是值得一提的，但是至少不影響赤道儀運轉，看看德式赤道儀轉一下就卡到鏡架，這豈不更致命。所以用“死角”一説來避免使用叉式赤道，好像不是絕佳的立論。説起來有些好笑，其實我的猜測這樣的現象主要是“對極軸” 所帶來的。在哈雷彗星迴歸之前，同好的數量是極少的，也不太有天文攝影的進行，在這些同好的眼中，用“刻度盤法”所對的極軸已經 相當準確。

自從高橋的P式赤道儀等的推出，極望逐年成為了德式赤道儀的 配備，連叉式赤道儀也不能免去這樣的選購配件。台灣早期的P－2 、TS－90、MARK－X等赤道儀進入台灣後幾年，哈雷彗星迴歸，那還會有人懂得“刻度盤法”之類的極軸修正法，就算有意要做，赤道 儀上也找不到需要的刻度也不一定，反正它也不是非常準。

説到對極軸，要知道“對準極軸”是攝影者必需的，德式赤道儀容易對極軸的原因除了它容易內裝極望之外 ，它可以容許較長的極軸部也是原因之一，相對而言，市售的叉式赤 道儀除了極望需裝在外面，相對增加可能的誤差外，它的極軸部很短 也是機械構造上的困難所在 ^[4]  。