✨ 星轨

星轨要曝光多久

一圈圈同心的星轨在盐沼与沙漠地平线上方旋转
Photo: Marcos Barbero

星轨曝光多久不靠运气,是一道算术题。夜空以稳定、可算的速度转动,所以每颗星画出多长的弧,只取决于相机开了多久。把“总时长”当成那个可以拧的旋钮,按下快门之前,成片的样子心里就已经有了。

一张星轨照片,把夜空缓慢的转动变成了看得见的东西:一条条光带绕着一个固定点划出弧线。最要紧的一件事是:这些光带有多长,由自己说了算,而说了算的只有一个数字——总曝光时长。其余全是细节。把这层关系刻进脑子里,第一次按快门之前,成片就已经在脑海里了。

夜空以固定的速度转动

地球一天自转一圈,所以站在地面上看,星星每小时稳定地扫过约 15 度。(更精确是 15.04 度,因为夜空转完一圈用的是 23 小时 56 分钟的恒星日,不是钟面上的一天——但规划时按 15 算就够了。)

这个速度从不变,所以一颗星画出的弧长,和记录它的时间成正比。时间翻倍,弧线也翻倍。于是就有了一张简单的规划表:

总时长 大致效果
约 15 分钟 短短的、逗号般的短线(约 4°)——细微的动感
约 30 分钟 清晰的短弧(约 7.5°),仍然比较克制
约 1 小时 一段干净、优雅的弧线(约 15°)
约 6 小时 四分之一圆的弧线(约 90°)——大胆而有戏剧感
约 12 小时(对准天极) 接近完整或完全闭合的圆圈

这些是诚实的估算,不是承诺——大气状况、构图、每颗星本身的亮度,都会左右最终的观感。但正比关系是稳的:总时长就是设定星轨长度的那个主旋钮。顺带留意一下这道算术——真正的四分之一圆(90°)要拍一整晚,不是一小时的活;一小时换来的是一段干净的 15° 弧,看着已经相当漂亮。

第一次接触这项技巧的话,先看如何拍摄星轨的总览,再把这一篇当作专攻时长问题的进阶篇。

为什么有些星星拖出的轨迹比别的更长

还有第二个因素值得弄懂,虽然它不是能控制的那一项。同样的时间里,每颗星扫过的弧线并不一样长。一颗星的赤纬——它离天球赤道(正对着地球赤道上方的那条假想线)的角距离——决定了它能走多宽。

  • 靠近天极(整片夜空看起来围绕旋转的那个点)的星星几乎不动,画出的是又小又紧的圆圈。
  • 靠近天球赤道的星星,扫过的弧线最宽、最长。

用公式表示,轨迹的长度与赤纬的余弦值成正比:

星轨弧长 = (15.04°/小时 × 小时数) × cos(赤纬)

位于天球赤道上的星星赤纬为 0,cos(0) = 1,所以它走完整个旋转角度。正好压在天极上的星星,余弦接近 0,几乎不动。这正是星轨绕着天极弯的原因——把构图对准天极,得到的就是一圈圈同心圆,画面边缘那几圈弧线最长。

不过规划时不必逐星去算。定下一个总时长就行,赤纬解释的只是画面里会出现的形状。时长是杠杆,赤纬是纹理。

找到要对准的天极

北半球占便宜:北极星离北天极只差大约一度,几乎就是一个现成的靶心。找它的办法是沿北斗七星勺口外沿的两颗指极星连线,往外延伸大约五倍于它们的间距,正好落在北极星上。有个好用的核对办法:北极星在地平线上方的高度角,大致等于当地纬度——在北纬 50°,它就挂在北方天空的半空中。

南半球没有一颗明亮的极星。南天极是一片又暗又空的天区,只能靠延长线去推:沿南十字座的长轴,越过十字的底端,朝地平线方向延伸大约四倍半它自身的长度。把构图对准那片空白,南天的星星照样绕着它转。

每张单帧的设置保持不变

这里有个常常出人意料的点:星轨并不是一张照片曝光一小时拍出来的。拍的是一整串时长相同的短曝光——通常每张约 30 秒,光圈 f/2.8 到 f/4,ISO 取中等——星轨最终有多长,是事后用堆栈几张来定的。

这正是现代工作流程真正强大的地方。一张持续数小时的单次曝光,会把天空烧成一片死灰,一辆经过的汽车或一架飞机就能毁掉整张照片。三十秒一张的照片能同时避开这两个问题,还留下一个后期可以调节的旋钮:留 30 张就是 15 分钟的星轨,留 120 张就是一小时的星轨。单张的曝光设置从不改变——变的只是张数。堆栈时用变亮(最大值)混合模式把它们合成到一起,每个位置只保留最亮的那个像素——也就是星光——于是每一张的轨迹都接续上一张,而它们之间的黑暗夜空依旧保持黑暗。完整的方法参见星轨堆栈。

于是,规划问题变成了两个相互关联的数字:想要的总时长,以及能实现它的照片张数。

拍不下去的几道现实限制

既然拍得越久越有戏剧性,为什么不干脆拍通宵?现实里有几道限制会拖后腿,一份靠谱的计划得把它们算进去:

  • 电池撑不住。连续拍几个小时,天一冷电量掉得飞快。超过一两个小时,就得带备用电池或外接电源。
  • 镜头结露。拍上几个小时,水汽会悄悄凝在前镜片上,画面一点点起雾。一条除雾加热带、或者绑一贴暖宝宝,都很值。
  • 天空辉光会累积。光污染和任何一点月光都会一张张叠上去。20 分钟还挺干净的画面,拍满两个小时就可能整片泛白。
  • 飞机和卫星划的线。拍得越久,天上乱窜的直线就越多。堆栈时可以把最扎眼的几张剔掉,但心里要有数。

这些都拦不住人——它们只是说明,时长该是一个想清楚的选择,而不是“能拍多久拍多久”。

双向都能规划

时间和弧线的关系是固定的,所以从哪一头算都行——一个称职的规划工具本来就该这样。给一个时长,读出对应的弧线;或者定好想要的弧线,读出相机要开多久。Viewpoint 的计算器把两头都打通了,还顺手给出照片张数,在外面要待多久一目了然。完整的工具在摄影计算器页面,规划交给数字,整个夜晚就能用来看星星,而不是在黑暗里做算术。

快速上手清单

  • 先定想要的效果:约 15 分钟是短线,约 1 小时是干净的弧,几个小时是大开大合的弧形,一整晚才是闭合的圆。
  • 锁死单张的设置:约 30 秒、f/2.8–f/4、中等 ISO——整组拍完都别动。
  • 按目标总时长算出张数,用定时快门线一张接一张连拍。
  • 对准天极拍同心圆(北半球对北极星,南半球对南十字座延长线上的那片空白);对准天球赤道,弧线最宽。
  • 给限制留出余量:备用电池、防结露的装备,以及一片够黑、不会积起辉光的天空。
  • 事后再堆栈,用变亮混合模式定下最终的星轨长度,顺手剔掉被飞机或磕碰毁掉的那几张。
Viewpoint 应用中的“星轨计算器”界面
Viewpoint 中的星轨计算器:设定总时长和单张曝光时间,就能看到需要拍多少张,以及天空会转过多少度。