赤道仪

赤道仪 （equatorial instrument），是一种天文专用设备，其主要目的是克服地球自转对观星的影响。 它可以按照 地球 的自转速度，与地球同步但反方向地慢慢转动，自动跟踪 天体 ，使它们始终保持在一个固定的位置上。

赤道仪的标准配置由地平轴、极轴镜、 赤经 轴和 赤纬 轴等部件组成。赤经轴一般附有电机，以按地球自转速度匀速绕轴旋转。将赤道仪的极轴对准北天极后，赤纬无需调整，只需让望远镜在赤经方向匀速转动即可。高级的赤道仪，即支持双电跟的赤道仪，其赤经轴也附有电机，可以通过 导星 系统和控制系统来控制赤道仪转动的方向和持续转动的时间。

常用的赤道仪有德式赤道仪（GEM）和中式赤道仪（CEM）。较小众的赤道仪有叉式赤道仪，天文台常用的是英式（轭式）赤道仪、马蹄式赤道仪和十字轴架台赤道仪。

历史沿革

最早的赤道仪发明于17世纪时的 德国 ，其目的是为了能够方便观测天上的星体。我国的 天文学 研究具有悠久的历史， 天文现象 的观测由来已久。随着我国天文事业及航天事业的蓬勃发展，天文普及程度也越来越高，天文热正在兴起，尤其是青少年天文爱好者越来越多。但是在我国，天文爱好者观星大都是手动调节天文望远镜，这样操作起来复杂并且不精确，同时对操作者的天文专业知识也有较高的要求，给一些星空爱好者设置了比较高的门槛。因此，经过不断的发展，赤道仪应运而生。

主要组成部分

赤道仪是一种天文专用设备，用于支撑望远镜并使其能够瞄准 天体 。赤道仪可以按照 地球 的自转速度，与地球同步但反方向地慢慢转动，自动跟踪天体。在赤道仪的台架上，把 赤经 轴指向北天极（也就是地球的自转轴在天空中假象的位置，这个位置离 天罡星 非常近），就能简单地追踪星星的移动。德式赤道仪是天文爱好者最常用的望远镜（观测或天文摄影用）赤道仪，从6厘米（2.4寸）的折射镜到35厘米（14寸）史密特-卡赛格林式折反射望远镜都多采用这类赤道仪；叉式赤道仪，英式（轭式）赤道仪、马蹄式赤道仪则用在天文台和大型天文望远镜。

地平轴

地平轴为手动调整，观测者在观测时需要将赤道仪的朝向指北，就可以让赤道仪绕此轴转动。

赤经轴

赤经轴装有电机，电机转动 速率 和 地球自转 速率相同。用来跟踪星体，保证星体在观测画面中的位置不动。

赤纬轴

赤纬轴的一端安装有望远镜，使用时赤纬轴转动轴与 地球 自转轴平行。为了在转动天文望远镜时不会受到重力 力矩 的影响，保证转动平稳，一般在赤纬轴的另一侧安装了平衡望远镜用的重锤，其重力距与望远镜的重力距相抵消可以减轻转动望远镜的电机压力。赤纬轴的转动可以实时修复 赤经 轴的偏移。

极轴镜

用于精确对准 北极星 或 南极星 ，以确保赤道仪的极轴与地球自转轴平行。

导星系统

高端赤道仪配备自动导星系统，通过导星镜和摄像头实时校正望远镜的指向误差。主要目的就是将 天文观测 的目标星体固定在观测视野中，不让星体随 地球自转 而 漂移 ，以便支持长时间曝光拍摄以及后续的图像叠加等数据处理分析工作。

控制系统

现代赤道仪通常配备 计算机 化控制系统，实现 导星 的方法是能够迅速的处理观测到的图像数据，并进行相应的测量和计算，然后控制赤道仪进行指定的补偿转动。这个过程需要使用 计算机程序 来实现。计算机程序有两大核心，即数据结构与算法。数据由天文相机拍摄的观测图像来提供，而相应的 导星 算法则需要进行仔细的研究和设计，以便能够准确、高效率的完成导星任务。

分类

①德式赤道仪

德式赤道仪（GEM），结构是一个T字型， 赤经 轴架在垂直于地面的基座上，并依据地理 纬度 倾斜，是位于较低处的短棒 （在图的低处 对角线 轴）；较高的棒是赤纬轴 （在图上方的对角线轴），望远镜安置在赤纬轴的一端（图的左上方），在另一端是配重的重锤（右下方）用来保持平衡，防止追踪装置的损坏。赤经轴在T字的接合处下端装有轴承，使赤经轴易于转动。此处，它亦支撑上方的赤纬轴。

②中式赤道仪

中式赤道仪（CEM）， 学名 为“中央平衡式赤道仪”（Central-balanced Equatorial Mount），是德式赤道仪的一个变种。它的结构与德式赤道仪类似，但是把 赤纬 轴上端连接望远镜的部分放到了 赤经 轴后端或中间。特点是在相同自重下具有比德式赤道仪更高的载重，并且在对极轴过程中，调整赤道仪的 仰角 更为省力。但是同样，它也需要中天翻转，而且要求比德式赤道仪更加严格。

③英式（轭式）赤道仪

赤纬轴在极轴当中，镜筒和平衡锤位于两侧，宜用于较低的地理纬度，用于固定天文台的小型太阳望远镜，如 意大利 伽利略天文台的122厘米望远镜。 其优点是两轴在负荷下的变形不影响指向精度。缺点是不能观测天极附近的区域。

④马蹄式赤道仪

马蹄式赤道仪将极轴的轴承改为开放式的马蹄型结构，使便于观测极点附近的 天体 ，常用于大型天文望远镜，如 海尔望远镜 就是用的马蹄式赤道仪。 马蹄式赤道仪的特点是载重高，通常根据望远镜定制，可以承载很大的望远镜，同时体积很大，不便移动。

⑤叉式赤道仪

叉式赤道仪架台有一个叉子连接到作为 地基 的 赤经 轴，望远镜安装在 分叉 的另一端，因此它可以在 赤纬 轴上转动。大部分现代化量产的大型 折反射望远镜 和反射望远镜（200mm或更大的口径） 往往都是这一类型。这种架台类似于 经纬仪 架台，但是 方位角 的轴以一个契形的硬件使倾斜与 地球 的自转轴吻合。

分级

赤道仪分级中，EQ是Equatorial （赤道仪）的缩写字母，代表的是采用赤道仪驱动。各厂商的赤道仪（包括代工贴牌）型号较多，大多沿用EQ系列，也有厂商使用不同的命名法。厂商型号数据大都不全，且各厂商对同一型号都有不同的改动与添加功能，各种改进版众多。以下分级采用的是Sky-Watcher的分级标准，根据机械结构、承重和精度分级。

EQ1级别

这一级别的赤道仪普遍指德式EQ1赤道仪，没有电机挂钩， 离合器 ，同步 齿轮 这些东西，可以把极轴对准南北天极， 赤经 绕极轴转动跟踪星体，很常见的赤道仪，是最简单的一种，只有一套蜗轮 蜗杆 机构，只能利用调节杆连续调整望远镜的经度。一般与普及型天文望远镜相配。

EQ2级别

这一级别的赤道仪也很常见，在EQ1的基础上又增加了一套蜗轮蜗杆机构，这样就能在 赤经 赤纬 两个方向上都能通过调节机构进行连续调整。基本上满足了调节之要求。实际上网上没有怎么提及 EQ2 ，按照描述跟图片一对照感觉EQ2跟EQ1的图片是一个东西。

EQ3级别

EQ3赤道仪是Sky-Watcher推出的一款中级赤道仪，在EQ2的基础上把 赤经 赤纬的 齿轮 用铁皮什么的给包了起来，也是很常见的赤道仪，适用于更大尺寸的望远镜和更复杂的 天文观测 需求。EQ3赤道仪提供了更高的稳定性和精度，不仅满足在赤经赤纬两个方向上都能调节的需要，结构和精度以及稳定性上都远远好于EQ1、EQ2赤道仪，重量上也大的多，可加装自动跟踪 同步电机 ，实现赤经自动跟踪，一般与中档以上的望远镜相配。

EQ4级别

EQ4赤道仪仿制自 日本 MIZAR赤道仪，是在EQ3赤道仪的基础上加了极轴水平微调螺丝，并且拥有的极轴镜，单跟，没有装自动寻星系统的能力，增加了极轴望远镜使极轴与 地球 自转轴平行的调整更加容易。一般与大口径高档次产品相配。从该型号开始更高级的都配极轴望远镜了。比EQ3更粗壮了，玩具到偏向仪器的 分水岭 。

EQ5级别

Sky-Watcher EQ5赤道仪是一款非常坚固和精确的赤道仪，适合严肃的 天文观测 和 天体 摄影 。该赤道仪提供了高稳定性和多种实用功能，拥有自动寻星系统的能力。极轴、 赤纬 轴都装有 同步电机 ，实现了 双轴 自动跟踪。

EQ6级别

Sky-Watcher EQ6-R Pro 是一款具有 GoTo 功能的 计算机 化 赤道仪，EQ6赤道仪能够精确跟踪夜空，适合长时间曝光 天文摄影 。EQ6赤道仪的核心规格包括内置 ST-4 自动 导星 端口、采用坚固的全金属结构、可提供44 磅的有效载荷能力以及带有大量物体数据库的 SynScan 计算机手动控制器。EQ6赤道仪配备皮带驱动 步进电机 ，可提供比EQ5赤道仪更高的精度和准确度。

EQ7级别

EQ7赤道仪，一般指Sky-Watcher CQ350，是一款介于EQ6和EQ8之间的平衡赤道仪。是一款EQ2的小改赤道仪，拥有比EQ6更高的精度。

EQ8级别

EQ8赤道仪是高性能的德式赤道仪，具有全金属内部结构、RA 和 DEC 轴上的皮带传动装置、内置 USB 3.0 集线器 和大量电源和串行端口、集成 电缆 管理系统、SynScan 计算机 化 GoTo 系统等功能。EQ8赤道仪主要针对 天文观测 和深空摄影爱好者，是一款天文台级 天文摄影 支架，最大承重能力达 110 磅。EQ8赤道仪有两个版本：Sky-Watcher EQ8-R和带编码器的 Sky-Watcher EQ8-Rh 型号。

使用方法

正确使用一台赤道仪需要经历至少三个步骤：安装、调平衡、对极轴。带有goto功能的赤道仪还要进行goto设置。

安装

赤道仪安装时从下至上依次安装，不同赤道仪可能会有不同的安装方式，对照对应的赤道仪 产品说明书 都可以解决。需要注意的细节：很多赤道仪的 三脚架 上会有一个凸起，这个凸起要冲向北方放置（ 南半球 冲向南方）；有水平泡的赤道仪要保证水平泡水平；不需要全部拧下来的螺丝不要完全拧下来，防止螺丝丢失；赤道仪 仰角 调节到当地地理 纬度 。

调平衡

自动赤道仪还是手动赤道仪都需要调平衡。调平衡时，分别松开望远镜 赤经 轴和 赤纬 轴的两个主动 螺栓 ，利用 杠杆原理 ，观察望远镜的偏转。分别通过调整重锤位置来调整赤经轴的平衡，调整望远镜相对于鸠尾槽的前后位置来调整赤纬轴的平衡，达到镜随手动，镜随手停的效果即可。平衡调好后，将望远镜恢复到原来位置，之后再次松开主动螺栓，检查平衡。若没问题，望远镜就平衡了。

第一步：极轴调整。使望远镜极轴和 地球 自转轴平行，指向北天极（ 南半球 指向南天极）。

第二步：计算被观测天体观测时刻的时角（t）。

第三步：操作望远镜对准 天体 。

对极轴的常用方法

赤道仪对极轴分为粗对和精对，使用中焦以下的镜头拍摄星野，跟踪时间在几分钟内的，粗对极轴就可以（市面的星野赤道仪基本都能达到这个标准）。跟踪更长时间或者使用长焦拍摄，就需要通过使用极轴镜精对。 找到 北极星 是对极轴第一步，要找到北极星，用手机 星图 软件配合、寻找。如果北斗可见的话，利用 北斗七星 定位 天罡星 比较容易。

对准步骤

第一步：极轴调整。使望远镜极轴和 地球 自转轴平行，指向北天极。

1． 主镜与赤道仪、三角架连接好，把有“N”标志的一条腿摆在正北方。调整三角架高度，使三角架台水平。

2． 松开极轴（ 赤经 轴）制紧螺钉，把主镜旋转到左边或右边。松开平衡锤制紧螺钉，移动平衡锤，使望远镜与锤平衡。把望远镜旋回上方，制紧螺钉。

3． 松开极轴与地平轴连接制紧螺钉，上下扳动极轴，使指针对准观测地点的地理纬度（例： 济南市 地理纬度为+36.6°，即北纬+36.6°），制紧螺钉。

4． 松开 赤纬 轴制紧螺钉，转动望远镜使其与极轴平行（亦即与当地 经线圈 平行），制紧螺钉。

5． 从望远镜（或调好 光轴 的寻星镜）中观看 北极星 是否在视场中央，如有偏差，则需对极轴的地平 方位角 ，地平高度角作精细调整，直至北极星在视场中央不再移动。

6． 拧动时角 刻度盘 ，零时（0h）对准指针；拧动赤纬刻度盘，90°对准指针（有的在出厂时已经固定好90°或0°）。至此，您的望远镜就与 地球 自转轴、观测点子午面完全平行。任凭地球转动，望远镜始终都对着 天罡星 。特别提示：极轴调整好后，三脚架、极轴方位角、高度角都不能有丝毫移动，否则要重新调整。北天极与 北极星 不完全重合，而是向 紫微星 偏1°。

第二步：计算出观测点观测时刻的地方恒星时。

1． 从当年天文年历（ 北京天文馆 每年出版一本）中查出2002年5月1日世界时0h格林尼治地方恒星时为：14h35m00s。

2． 从相关资料中查出 济南市 （观测点）地理经度为东经117°，化为时角为7h48m00s（15°=1h，1°=4m，1’=4s）。

3． 用下面公式计算 s=S°+（m北-8h+λ）+（m北-8h）*0.002738式中 s 地方 恒星 时，在观测点所测定的 春分点 γ的时角 S° 世界时0h格林尼治地方恒星时 m北 北京 地方平时 λ 观测点的地理经度（时角） 8h 北京时间是东八 时区 标准区时 0.002738 换算系数（1/365.2422）将已知数据代入公式 S=14h35m00s+（19h00m00s-8h+7h48m00s）+（19h00m00s-8h）*0.002738 =14h35m00s+18h48m00s+00h1 M48 s =33h24m48s 因为结果大于24h，所以要把其中的24h化为一天，减去24h。S=43h25 M13 s-24h=19h25m13s答：2002年5月1 日北京时间19h00m00s时的 济南市 地方 恒星 时是5月2日09h24 m48 s。

第三步：计算被观测天体观测时刻的时角（t）。 t：以本地 子午圈 为起点，由东向西将整个 圆周 分为24小时（每小时等于15°）。例： 狮子座 内的 m65 （ 河外星系 ）。

1． 查出该 天体 在 天球 上的坐标为： 赤经 α=11 h18 m00s； 赤纬 δ=13°13’。赤经α：天体在天球上的经度，以通过 春分点 γ的经纬为0点，由西向东将圆周分为24小时。赤纬δ：天体在天球上的 纬度 ，以 天赤道 为0°，向北正向南负，各分90°。

2． 用公式计算t=s-α t=09h24 M48 s-11 H18 m00s= -1h53m12s

第四步：操作望远镜对准天体。

1． 松开赤纬轴制紧螺钉，旋转主镜，先对准天赤道（赤纬度盘0°），然后向北旋转δ=13°13’，对准赤纬度盘指针，制紧螺钉。

2． 松开极轴制紧螺钉，绕极轴向东（时角t为负）旋转望远镜，将m65的时角-1h53m12s对准时角 刻度盘 指针，制紧螺钉。

3． 先用低倍镜观测 m65 ，如不在视场中央，可用 赤经 赤纬 微调 手轮 将 天体 调整到视场中央。由于 地球 转动，目标会渐渐移出视场，要不断用微调手轮跟踪。若为自动跟踪赤道仪，打开电门即可。

特别提示：第二天再观测该天体时，因 地球公转 ，该天体的时角将增加3m56s，变为-1h49m16s。

作用

赤道仪是为了改进望远镜的地平式装置而发明制作的，赤道仪的作用是克服 地球自转 对观星的影响。

初学者使用地平式装置找星时，熟悉常见的亮星和一些有指向功能的 星座 ，看 星图 通过认识的星座去认别的星座难度不大。但使用地平式望远镜看星时，由于 地球 的自转，所观察的星星会跑出视野外，随着放大倍率的增加这种现场越加明显。赤道仪的就是让望远镜转动的速度和地球一样，且方向和地球自转方向相反，以此来消除地球自转的影响。

赤道仪使用的坐标系是赤道坐标系，它相当于一个和星星一起旋转运动的大网格。由于它和星星一起转动，所以描述每颗星位置的两个值-- 赤经 和 赤纬 是不变的。赤道仪就是一个试图让望远镜和这个网格一起转动的装置。将赤道仪的极轴对准北天极（理想的情况下）完全对准后，赤纬不需要调整,让望远镜在赤经（或称时角）方向按星星的行进速度匀速转动，就可以让这颗星一直保持在望远镜视野内，这个速度是每天360°，此方法为自动跟踪。手动跟踪则需要每隔一段时间调整赤经旋钮。