天體攝影中的曝光
“快門速度應該多少?”這是每一個天體攝影者每次進行天體拍照時所面臨的一個重要問題。曝光過度會使得底片太黑而無法使用，曝光過少，底片上也不會形成清晰的圖像，如果能夠正確地曝光的話，則能夠拍攝出黑白反差恰好的圖像。那麼，何謂天體攝影的“正確曝光”呢?
這一術語常常會引起誤解，因為所謂“正確的曝光”‘是因不同目的而有所區別的。大體攝影不同于普通的攝影，它所表現的通常是黑暗的背景之上襯托著明亮的天體，或是其它行星上凹凸不平的地貌和雲層，你的目標應該是通過恰當的曝光在底片上如實反映出你所需要的細節。
舉一個例子︰如果你攝制一張位于天鵝座中心天津四的照片，用一架普通相機和望遠鏡配合，怎樣掌據正確的曝光時間呢?至少有三種答案，如果你僅想留下亮星和星座的倩影，那麼正確的曝光時間應是較短的，即10秒。如果你想攝下陪至10等的星，曝光時間則要延長到25分鐘，如果你想攝下銀河中的星雲和星團，則需要45分鐘或更長的曝光時間。
對應每一張幻燈片所要追求的效果都有相應的曝光時間。
怎樣才能摸索到合適的曝光時間?兩條實際的經驗告訴我們，首先要區分是底片(負片)還是幻燈片(反轉片)。對于幻燈片，當你把所攝得的天體照片放入幻燈機，在天體周圍沒有輪廓，這就是正確的曝光。對于底片(負片)，如果能從一英寸大小的照片上(在最暗的區域)辯認出你所需要的細節，這就是成功的曝光。較黑的幻燈片投影出來後，比我們預想的要漂亮得多，較黑的底片(負片)能夠印出非常好的效果。曝光過度的幻燈片一般體現不出原有顏色，沒有陰影的底片(即沒有我們感興趣的黑色細節)是曝光不足造成的。
設想你已經照了兩張木星的底片和幻燈片，焦距皆很清楚，但由于曝光時間不同，一張過亮，一張過黑，你怎樣才能找到最好的曝光?首先將幻燈片放入幻燈機投影出來，距10∼14英寸觀察，然後自問︰哪一張最黑並且所要看的部分又最亮，這張就是最佳的曝光。通過幻燈機觀察，雖然那些較黑的畫面看起來很好，但實際是曝光不足，並沒有表現出原圖像的最佳效果。
現在檢查一下你的負片，你可以通過背景的清晰度來檢查曝光是否正確，但這並不是你所需要的細節部分。如果底片上木星部位剛好亮得能夠看出所有細節，並且畫面輪廓清晰得足以表現出雲帶和大紅斑，那麼，這就是一張可以反映出木星的真實色調以及它表面各個精細部分的成功的照片。
當然，如果你在同樣的照片上還要攝上木星的“小月亮”，那麼還應加長曝光時間。這時底片上的木星像將會變得更黑，但這時木星的照片不僅具有清晰的結構，還有若干小月亮。
同樣的曝光標準適用于恆星、銀河、月亮、彗星等照片，對于這些照片選擇1.0∼1.5中密度的膠片為最好。
正確的曝光歸結起來說，就是讓適量的光到達膠片，曝光時間有很寬的範圍。在天體攝影中，曝光時間可以在1/1000秒到1000分之間做出選擇。快門開啟的時間長短，可以控制光子到達膠片的數量，然而這是有一定限度的，因為你所拍攝的天體總是在移動著，如果望遠鏡沒有跟蹤裝置，被攝物像變得模糊不清；或在你進行長時間曝光尚未完結時，黎明即已到來。在天體攝影中少于1/1000秒的曝光是不常用的，只有極少數的照相機快門具有1/1000秒的裝置，而同時也只有極少數的天體容許使用這樣短的曝光。利用曝光時間能夠控制進入快門的光子的數量範圍為60,000,000到1。
除了曝光時間外，你在拍攝天體照片的時候還應考慮望遠鏡光學系統本身的特性，這個特性通常用焦比來表示，即f/D(f︰望遠鏡焦距，D︰物鏡孔徑)。高質量的鏡頭f/D的值可以達到1，這類鏡頭在較短的曝光時間內，能夠允許大量的光線到達膠片。你也許並不想要一個這樣的鏡頭，因為你用一個長焦距鏡頭可以拍到一張特寫畫面，望遠鏡的焦距一般是其口徑的4．5到15倍之間，當你需要更大的物像時，你可以用“目鏡”將焦距增加到其口徑的100倍，由于底片上像的亮度取決于焦比平方的倒數，則焦比在f/1一f/100之間，像的亮度變化在l一10,000範圍之間。
膠片對于光的靈敏度(感應)是不一樣的，感光最快的膠片要比最慢的對光的靈敏度高1,000倍。然而，感光慢的膠片也有它的優點。這就是顆粒較少。影像更富有輪廓。。膠片的感光速率由“ISO”來表示，這是由生產、膠片的廠家根據因際標準組織的規定而確定的，感光最快的膠片為IS01600，最慢的為ISO1或ISO2。選擇膠片應該首先考慮基本輪廓的表現力。然而；在實際攝影過程中，當不允許使用感光較慢的膠片時(相對顆粒較少)，你必須使用快速膠片。
決定你應該怎樣拍攝天體照片的因素，還有一個，這就是天體的亮度。天空中最明亮的天體是太陽，它比野外同樣大小的漆黑天空要亮10兆倍，它的極高的亮度迫使你選擇一種合適的膠片，一個合適的照比和一個合適的曝光時間，以便得到一張曝光正確的照計。
很明顯，膠片感光速度、焦比和曝光時間之間是關聯著的，它們都對底片的效果產生重大影響。倒如，你可以通過增加焦比(選擇不同的望遠鏡、照相機鏡頭、目鏡)來增加曝光量，但最經常的還是靠增加曝光時間來補償，在拍攝月亮和行願的照片時，改變照比通常是很困難的，因為你必須采用長焦鏡頭拍出足夠大的畫面，以顯示你感興趣的細節。如果你要拍攝局部的星空，則應采用最小焦比的望遠鏡或照相機鏡頭，大多數天體攝影都采用感光速度快的膠片，當然太陽除外。
與照相室內的情景不同，天體的亮度是無法改變的，只有改變曝光時間。對天文學家來說，幸運的是可以通過個簡單的數學式子得到所需要的曝光時間︰
E=F2/S×B
這個等式左邊的E是曝光時間。以秒為單位；右邊的S是膠片感光速度，以ISO為單位；F是望遠鏡光學系統的焦比，B是天體的亮度，我們在最後的附表中給大家列出了各種常見天體的亮度(B)值。
下面讓我們通過幾個例子來理解等式中幾個量的關系。現在我們使用一架NF-80望遠鏡(福建中天科教儀器公司生產)，焦距f＝500mm，口徑D︰Φ80mm，焦比F＝f/D＝6.25，用感光度ISO100的膠片，攝制一張上弦月的照片，從表中查得上弦月的B值為40，將各量代入等式︰
E＝6.252/(40×100)　1/100秒
在用1/100秒檔照完之後，不妨再用1/60秒和1/125秒各照一張，以便相互比較。
有對我們也許並不知道望遠鏡的F數，肢片的感光速度以及天體的確切亮度，天體的光線在通過大氣層時還要損失25％的亮度。另外，如果膠片放在較熱的地方，它的感光速度有時會變化兩倍。所有這些因素都要求我們多進行幾次曝光，並且都應該加以記錄，以積累實際經驗。
讓我們再做另一個實驗，假設你用28mm廣角鏡頭拍攝銀河的照片，鏡頭為f/2.5，膠片是Ektachrome200，從表申查出銀河的亮度值為10-5，代入公式︰
E＝2.52/(200×10-5)＝3125秒
曝光時間為52分鐘，這時照出的結果如果要比理想的黑，則事實上可能15-29分鐘的曝光時間會使你得到更滿意的結果。為此應該將鏡頭換成50mmf/1.4，Ektacllrome400的膠片，這時公式為︰
E＝1.42/400×10-5＝490秒
這一次曝光時間縮短到約8分鐘，但顯得曝光不足。那麼將鏡頭更換成f/2，曝光時間為17分鐘，則獲得滿意的結果。
你也許听說過，膠片在長時間曝光時，反映遲緩，上述公式中的B值包括一個膠片反映遲綴的自動修正。在你進行幾次拍照之後，如果你發現實際的曝光時間比公式計算中的數值長或短，那麼即應該調整相應的曝光時間。
一旦通過你的實際拍攝得出滿意的結果，你就可以得出適合于你所使用的特定設備的更精確的B值，將公式B＝F2/(S×E)代入你的實際曝光時間計算，即可得到適合于自己望遠鏡的精確的B值。
即使你發現你所計算的B值與表中給出的數值不一致也並不是不可以理解，由設備和膠片等因素所造成的差異是合理的和普遍的，一旦你通過計算得到了自己的B值，即可用它確定曝光時間。
現在你就可以回答文章開始所提出的問題“曝光時間應該多長”了。

附表︰一些常見天體的表面亮度“B”