Я хотів почати астрофотографію.

Припустимо, що я хочу сфотографувати планети, коли вони найближчі до планети Земля, яка планета виглядала б найбільшою думкою телеоб'єктива? Деякі планети менші, але ближче до планети Земля (Марс), деякі - далеко, але набагато більші (як Юпітер), тому я не знаю, яку планету найпростіше сфотографувати. Я знаю, що 800-мм об'єктива з камерою APS-C достатньо, щоб побачити невеликі деталі Юпітера, а як щодо інших планет?

Оскільки відстань від Землі до кожної з інших планет змінюється завдяки орбітальній механіці, розмір кожної планети, що видно із Землі, може істотно відрізнятися. Яка планета найбільша і порядок відносних розмірів часто змінюється.

Наприклад, зараз на 1 квітня 2018 р. Наведені нижче кутові розміри планет, поглянути на Землю:

• Юпітер - 42,69 "(арксекунд)
• Сатурн - 16,68 "
• Ртуть - 11,27 "
• Венера - 10,59 "
• Марс - 8,49
• Уран - 3,38 "
• Нептун - 3,21

12 квітня 2018 року Венера перейде до розміру Меркурія.
Марс перейде Меркурій розміром 19 квітня 2018 року.
Марс виросте більше, ніж Венера 7 травня 2018 року.
Марс виросте більше, ніж Сатурн 18 червня 2018 року.
Венера буде перегнати Сатурна за розміром 20 липня 2018 року. Вересень
знову буде більше, ніж Марс 15 серпня 2018 р.
Венера 12 вересня 2018 року зросте більшою, ніж Юпітер.
Марс скоротиться до Сатурна менше, ніж 26 вересня 2018 року.
Венера досягне пікового кутового розміру в 1'1,33 "(одна арсцинута та 1,33 дуги секунди) 27 жовтня 2018 року.

До 27 жовтня 2018 року (менше ніж через сім місяців) список виглядатиме так:

• Венера - 1'1,33 "
• Юпітер - 31,44 "
• Сатурн - 15,79 "
• Марс - 12,28 "
• Ртуть - 5,70 "
• Уран - 3,73 "
• Нептун - 2,33 "

До середини грудня 2018 року Венера знову стане меншою, ніж Юпітер.

Наприкінці липня 2019 року наказ про вигляд буде виглядати приблизно так:

• Юпітер - 42,68 "
• Сатурн - 18.25 "
• Ртуть - 9,68 "
• Венера - 9,66 "
• Уран - 3,56 "
• Марс - 3,53 "
• Нептун - 2,34 "

Коли вона знаходиться найближче до Землі, Венера має найбільший кутовий розмір будь-якої з планет, як видно із Землі. На максимумі Венера шириною 0,01658 градусів. Це дуже близько до однієї армсинуту, що становить 1/60 градусів. Венера на кілька тижнів лише більша, ніж Юпітер (приблизно 13-14 тижнів з середини вересня до середини грудня 2018 року) один раз на півтора року або близько того. Решту часу Юпітер більший за інші планети.

На жаль, коли Венера знаходиться найближче до Землі і має найбільший кутовий розмір, це означає, що Венера також знаходиться майже безпосередньо між Землею та Сонцем, і більша частина сторони Венери, що звернена до Землі, темна, тоді як яскраве сонце майже безпосередньо за нею . У дуже рідкісних випадках орбіта Венери і Землі вирівнюється прямо вправо, і Венера проходить прямо перед Сонцем, як видно із Землі. Ми називаємо цю подію транзитом . Останній транзит Венери стався 5 червня 2012 року. Наступний буде не до грудня 2117 року, а інший - у грудні 2125 року. Вони трапляються парами близько 8 років один від одного, тоді існує розрив, який чергується між 121,5 року і 105,5 років до наступної пари.

_{Велика крапка біля правого верхнього кута - Венера. Менші точки в середині - сонячні плями. Внизу сонячного диска є кілька тонких хмар.}

Оскільки Венера і Земля обидві внутрішні планети, їх відносна відстань сильно змінюється. Під час сполучення вони відстають лише 41,4 мільйона кілометрів. У протистоянні (коли Венера знаходиться безпосередньо на іншій стороні Сонця від Землі), вони відстають 257,757 мільйонів кілометрів. На цій відстані Венера трохи менше 10 арсекунд (.16 арсмiнут або 0,00278 градусів в ширину).

Юпітер коливається в діапазоні приблизно від 32 дугових секунд при протиставленні до 49 дугових секунд (0,817 арс. Секунд або 0,0136 градусів) при сполученні. Більшу частину часу Юпітер перевищує 40 дуг. Оскільки Юпітер - це зовнішня планета і знаходиться в п’ять разів далі від Сонця, ніж Земля, відстань між Землею та Юпітером набагато менша, ніж у інших внутрішніх планет. Це також означає, що коли Юпітер і Земля розташовані найближче, Сонце знаходиться на 180 ° з іншого боку Землі, і майже вся частина Юпітера, що видно з Землі, освітлена сонячним світлом, а Юпітер також є найяскравішим, коли на своєму найбільшому.

_{Юпітер, як спостерігали 21 січня 2013 року. Це було приблизно 44 дуги в секунду. Canon 7D + Kenko 2X Teleplus Pro 300 DGX + EF 70-200mm f / 2.8 L IS II. Зображення - це 100% урожай.}

Марс коливається від приблизно 25 дугових секунд (0,00694 градусів) при сполученні до 3,5 дугових секунд (менше 0,001 градуса) при протистоянні. Це іноді означає, що Марс менший, ніж Уран у протистоянні. Оскільки орбіта Марса знаходиться за межами орбіти Землі, вона майже повністю освітлена, як видно із Землі, коли вона найбільша і прихована позаду Сонця або зовсім поруч із нею.

Середній показник Сатурна становить приблизно 16-20 дуг (не враховуючи ширшого кутового розміру кільцевої системи Сатурна), як видно із Землі. Оскільки його орбіта майже вдвічі більша, ніж у Юпітера, різниця в розмірах між сполучником та опозицією навіть менша, ніж у Юпітера.

Інші планети значно менші за середні розміри перелічених вище за кутовим розміром, як видно із Землі. Меркурій (максимум близько 10 дугових секунд) і Уран (максимум трохи більше 3,5 арсекунд) можуть бути більшими за Марс у моменти, коли Марс знаходиться на самому віддаленому (трохи менше 3,5 дугових секунд). Юпітер ніколи не опускається нижче другого місця, тоді як Венера може змінюватися в будь-якому місці від найбільшої до п’ятої за величиною (хоча вона падає лише на четверте місце за великими поодинокими випадками, коли і Меркурій, і Марс одночасно більше Венери). Марс може бути десь від другого до сьомого за величиною. Зауважте, що найбільш мінливі планети - це ті, орбіти яких найближчі до орбіти Землі, а найменш мінливі планети - орбіти, значно більші за орбіту Землі.

На противагу цьому Сонце і Місяць мають приблизно 0,5 градуса, або 30 арсмiнут, або 1800 дугових секунд, як видно з поверхні Землi. Це в 30 разів більше ширини Венери на її найближчому (і найменший відсоток освітленості) і в 36 разів ширше, ніж Юпітер у його найближчих і найяскравіших.

_{Юпітер зліва і Місяць праворуч. Зверніть увагу на порівняльні розміри. Пізніше ввечері, коли це зображення було зроблено 21 січня 2013 року, вони пройшли менше ніж один градус один від одного. Юпітер був шириною близько 44 арсекунд.}

Звичайно, якщо хтось стоїть на плоскому шматку Землі, він має кутовий розмір 180 градусів (10 800 арсмiнут або 648000 дугових секунд), що на 360 разів більше, ніж Сонце та Місяць!

Зазвичай Юпітер легко найбільший з Землі, але залежно від орбіт, іноді це може бути Венера (наступного разу у вересні, а потім наступного у 2020 році).

Цей сайт відповість про деталі щодо точної дати: https://www.timeanddate.com/astronomy/planets/distance

Хоча кутовий розмір Венери на земному небі більший, ніж будь-яка інша планета, тому що Венера - це нижча планета , але найбільший кутовий розмір відбувається лише тоді, коли Венера у напрямку до Сонця. Юпітер має наступний за величиною кутовий розмір, і він виникає, коли Юпітер перебуває в опозиції, таким чином, він також знаходиться в його найбільш добре освітленому стані (для спостерігача на Землі). Крім того, кутовий розмір Венери змінюється на порядок, як вона, так і Земля навколо орбіти Сонця, тоді як набагато далі Юпітер має більш тонкі зміни від великого до найменшого діаметра. Це дуже очевидно в телескопах і камерах.

Зауважте, що Юпітер має дуже великі функції (смуги, Велика Червона пляма ), яких не вистачає Венері, тому, якщо вам цікаво побачити деталі на відміну від порожнього кола, то Юпітер може надати цю деталь. Однак Венера покаже півмісяць, аналогічний фазам Місяця, тоді як Юпітер цього не зробить.

Зауважте також, що у Юпітера є чотири дуже великі місяці , і їх дуже легко сфотографувати. Тож хоч ви і не зможете розв’язати групи або Great Red Spot на Юпітері, ви, швидше за все, зможете сфотографувати луни і побачити, як їх положення змінюється з ночі на ніч. Вам навіть не потрібно, щоб Юпітер був в опозиції, щоб сфотографувати їх, вони добре видно по всій орбіті Юпітера.

Наприклад, ось фотографії Юпітера, зроблені зі складеними зображеннями, зробленими через веб-камеру Logitech, прикріплену до телескопа:

Джерело зображення Включає інші фотографії Юпітера, зняті за допомогою звичайних камер DSLR від Nikon та Canon.

Коротка відповідь: Венера піддає найбільшому куту, за нею йде Юпітер.

Відповідь середньої довжини: Рендалл Манро надає наступну корисну візуалізацію (витягнуту з більшої візуалізації на https://xkcd.com/1276/ ):

Довга відповідь: є певна різниця через відносні положення на орбітах. Дивіться відповідь Уейна на анімацію, яка показує, як змінюються відносні розміри з часом.

Не купуйте ще 800 мм f / 5.6

Астрофотографія з DSLR зазвичай робиться:

• з швидкою ширококутною лінзою, щоб уникнути зіркових слідів .
• або встановлений на телескопі з перехідником.

Перший метод чудовий для зйомки великих структур на небі (наприклад, Чумацький шлях, Галактика Андромеди, скупчення або туманності ...)

Другий можна використовувати для планет.

800мм насправді не дуже довгий для телескопа, а відповідна діафрагма при f / 5,6 становить приблизно 145 мм, що також не дуже велике. 800 мм f / 5.6 величезний, дорогий і його важко використовувати для астрофотографії.

Насолоджуйтесь спочатку візуальною астрономією

З вашого запитання я розумію, що у вас не так багато досвіду, як дивитися на планети. Візуальна астрономія може дати вам досвід, необхідний для отримання хороших знімків.

Астрофотографія - важка і вимагає багато грошей, досвіду та терпіння. Потрібно знати, куди вказувати, в який час та в яких умовах неба.

Є чудові, доступні аматорські телескопи за 250 доларів (наприклад, цей маленький добсоніан , 900 мм f / 8). Багато адаптерів для астрофотографії коштують набагато дорожче. Ви можете побачити з нею всю планету, поділ Кассіні на кільцях Сатурна , велику червону пляму на Юпітері, а також місяці Ювіана або МКС . З гідним небом ви можете побачити чудові об'єкти глибокого неба (наприклад, галактика Андромеди, туманність Оріона, подвійне скупчення ...).

Щоб змінити збільшення, вам просто потрібен інший окуляр, який набагато доступніший, ніж лінзи DSLR.

Перейти до астрофотографії.

Ви навіть можете використовувати веб-камеру або DSLR для фотографування через телескоп. Ось приклад Юпітера з великими червоними плямами, двома місячними переходами та Іо:

Це було сприйнято як одиничне опромінення з Fuji X100s через $ 600 досоніан (1250 мм f / 5). 1 / 50s, f / 4, ISO 1600. Мені довелося:

• вручну відстежувати телескоп
• вручну фокусувати окуляр (6,7 мм)
• утримуйте камеру, щоб вона вказувала окуляр
• фокусуйте камеру
• відпустіть затвор.

Деяким астрофотографам-любителям вдається зробити неймовірні фотографії планет. Ось кілька прикладів .

Так само, як немає "найкращої" камери чи "найкращого" об'єктива ... немає і "найкращого" телескопа - є просто телескопи, які краще підходять для певних завдань, ніж інші.

Хоча ви, безумовно, можете прикріпити камеру, навести телескоп у бік планети та зробити знімок, якість цього зображення залежатиме від цілого ряду інших факторів (деякі з яких поза вашим контролем).

Атмосферні умови бачення

Завдяки дуже крихітним розмірам іншої планети, які видно з Землі, якість зображення дуже чутлива до атмосферної стабільності тут, на Землі. Астрономи називають це "умовами бачення". Аналогія, яку я вважаю за краще використовувати, - це уявити собі монету, що лежить на дні басейну чистої води. Якщо вода все ще є, ви можете побачити монету. Якщо хтось почне створювати хвилі (або невеликі пульсації, або великі хвилі), погляд монети почне спотворюватися і коливатися. Це ж питання трапляється з нашою атмосферою під час перегляду планет.

Щоб створити стабільну атмосферу, ви хочете переконатися, що ви не знаходитесь в кількох сотнях миль від струменя струменя, теплого фронту або холодного фронту. Ви також хочете знаходитись там, де географія рівна (а краще водна), щоб забезпечити плавний ламінарний потік повітря. Гаряча земля створить терміки ... тому прохолодна земля (високо в горах) або перегляд прохолодної води будуть корисними. Також оптичні поверхні телескопа повинні встигнути адаптуватися до температури навколишнього середовища. Інакше зображення не буде стійким ... воно буде коливатися і спотворювати якість зображення.

Теорема вибірки

Існує також питання збільшення, і для цього є трохи науки ... на основі теоретичної вибірки теорії Найкіста-Шеннона.

Телескоп буде обмежений у своїй роздільній потужності залежно від розміру діафрагми. Датчик камери має пікселі, і вони також мають розмір. Коротка версія теореми вибірки полягає в тому, що датчик повинен мати подвійне дозвіл максимальної роздільної здатності, яку може запропонувати телескоп. Ще один спосіб подумати про це - це те, що, виходячи з хвильового характеру світла, "точка" світла насправді фокусується на чомусь, що називається Ефірний диск. Розмір пікселя датчика камери повинен бути 1/2 діаметра Ефірного диска. Для досягнення потрібного масштабу зображення ви використовуєте певну форму збільшення зображення (наприклад, проекцію окуляра або барлову лінзу (бажано телецентричну барлову)).

Ця теорема вибірки допомагає вам найкраще використати дані, які ваш обсяг здатний збирати без недостатньої вибірки (втрачає інформацію) або надмірної вибірки (марно пікселів, які насправді не в змозі вирішити більше деталей.)

Приклад

Я виберу як приклад комбінацію камери та телескопа.

ZWO ASI290MC - популярна планетарна камера зображень. Він має 2,9 мкм пікселів.

Формула така:

f / D ≥ 3,44 xp

Де:

f = фокусна відстань інструменту (у мм)

D = Діаметр інструменту (також у мм, щоб одиниці були однаковими)

p = крок пікселя в мкм.

В основному f / D - фокусне співвідношення телескопа - якщо це простіший спосіб подумати про це. Ця формула говорить, що фокусне співвідношення вашого приладу повинно бути більшим або рівним піксельному кроку датчика вашої камери (як вимірюється в мікронах), помноженому на постійні 3,44.

Якщо ви підключите цифри телескопа 14 "f / 10 за допомогою камери з 2,9 мкм пікселів, ви отримаєте:

3556/356 ≥ 3,44 х 2,9

Що зводиться до:

10 ≥ 9,976

Гаразд, це працює, тому що 10 більше або дорівнює 9,976. Отже, це, мабуть, буде нормальним поєднанням.

Виявляється, моя фактична камера не має 2,9 мкм пікселів ... вона має 5,86 мкм. Коли я підключаю ці цифри

3556/356 ≥ 3,44 х 5,86 отримуємо 10 ≥ 20,158

Це не добре ... це означає, що мені потрібно збільшити масштаб зображення на телескопі. Якщо я використовував тут 2х барло, це вдвічі збільшує фокусну відстань і фокусне співвідношення ... доводячи це до 20 ≥ 20,158. Якщо я не надто переживаю за ".158", то я це спрацює. Але пам’ятайте, що символ між лівою та правою сторонами є ≥ ... це означає, що я міг би піднятися вище. Якби я використовував 2,5-кратну барлову, то це збільшило фокусне співвідношення до f / 25, а з 25 ≥ 20,158 це все-таки дійсна комбінація.

Якщо ви використовуєте камеру APS-C (припустимо, ви використовуєте одну з безлічі моделей Canon з датчиком 18 Мп ... таких як T2i, T3i, 60D 7D і т.д. і т.д.), розмір пікселя становить 4,3 мкм.

Припустимо, ви використовуєте менший діапазон, наприклад 6-дюймовий SCT. Це діафрагма 150 мм і фокусна відстань 1500 мм (f / 10)

1500/150 ≥ 3,44 х 4,3

Це виходить

10 ≥ 14,792

Це не зовсім достатньо ... ви отримаєте кращі результати, використовуючи 1,5х або сильнішу барло.

Щасливий образ (використання відеокадрів)

АЛЕ ... перед тим, як ви закінчитесь і придбаєте барлові лінзи (а в ідеалі ... телецентричні барли, такі як TeleVue PowerMate), мабуть, краще розглянути іншу камеру і уникати використання традиційної камери з датчиком APS-C.

Планета крихітна. Він займе лише дуже маленьке місце в центрі камери. Тож більша частина розміру датчика витрачається даремно.

Але ще більше ... отримання ідеальних атмосферних умов трохи схоже на виграш у лотереї. Це не те, що ніколи не буває ... але це впевнено трапляється не дуже часто. Залежно від місця проживання, це може бути вкрай рідко. Звичайно, якщо у пустелі Атакама ви потрапляєте високо ... це може бути ваша повсякденна погода.

Більшість планетних зображень не захоплюють одні зображення. Натомість вони захоплюють близько 30 секунд кадри відео. Вони насправді не використовують усі кадри ... вони просто захоплюють невеликий відсоток найкращих кадрів, і вони використовуються для складання. Техніку іноді називають "щасливою томографією", оскільки ви в кінцевому підсумку відкидаєте більшість поганих даних ... але за часткові моменти часу ви отримуєте пару чітких кадрів.

DSLR, які можуть записувати відео, зазвичай використовують стиснуте відеосистему, яка є втратою. Це не добре, коли потрібно лише кілька хороших кадрів. Вам потрібні повні кадри без втрат (бажано відеозаписи RAW ... такі як .SER формат). Щоб це працювало, вам потрібна камера з досить швидкою частотою кадрів відео. Камери, які можуть робити відео за допомогою глобального електронного затвора, ідеальні ... але також трохи дорожчі.

Перш ніж продовжувати ... важлива примітка: я буду використовувати приклади конкретних моделей камер. ZWO ASI290MC є дуже популярною камерою для планетарних зображень на момент написання цього документа . Цілком ймовірно, що наступний чи наступний рік ... це буде щось інше. Будь ласка, не знімайте повідомлення про те, що вам потрібно придбати марку камери / модель _____. Замість цього зніміть ідеї, як опрацювати важливі функції, які роблять камеру найкраще придатною для планетарних зображень.

ASI120MC-S - бюджетна камера та здатна знімати кадри зі швидкістю 60 кадрів в секунду. Розмір пікселя - 3,75 мкм. 3,44 х 3,75 = 12,9 ... тож ви хочете отримати область із фокусним співвідношенням на рівні f / 13.

Це те, що робить ASI290MC таким хорошим вибором ... він має швидкість зйомки 170 кадрів в секунду (якщо припустити, що ваша USB-шина та сховище на комп’ютері може йти в ногу) та невеликий крок пікселів усього 2,9 мкм (3,44 х 2,9 = 9,976, так добре працює при f / 10)

Обробка

Захопивши кадри (а для Юпітера ви хочете утримати їх приблизно до 30 секунд), вам потрібно обробити кадри. Кадри, як правило, "складаються" за допомогою програмного забезпечення, такого як AutoStakkert. Вихід цього, як правило, вводиться в програмне забезпечення, яке може покращити зображення за допомогою вейвлетів, таких як Registax (btw, AutoStakkert і Registax - це обидва безкоштовні програми. Є також комерційні програми, які також можуть це зробити.)

Це виходить за рамки відповіді. Існує чимало підручників щодо обробки даних (і це стає трохи суб'єктивно - що насправді не є метою обміну стеками.)