Itse asiassa anturit, joiden reunanpituus on muutamia millimetrejä, riittävät täysin kattamaan planeetan kokonaan vielä järkevillä kuvanottovälimatkoilla. Pikselien määrällä ei ole merkitystä, yksinkertainen VGA-resoluutio, jossa on 640x480 kuvapistettä, riittää! Tärkeämpää on kameran kyky tallentaa 10, 20, 30 tai jopa enemmän kuvia sekunnissa videona. Optimaaliset kamerat planeettojen valokuvaamiseen ovat siis web-kamerat (webcam) ja digitaaliset videokameramoduulit (ei videokameroita).
Aurinkokuntamme planeetat ovat taivaalla verrattain pieniä, mutta kirkkaita kohteita. Kuvanottotekniikka eroaa perustavanlaatuisesti himmeitä Deep-Sky-motiiveja varten tehtävistä pitkäaikaisvalotuksista. Tässä kannessa oleva kuva on kuvamontaasi.
Osa 14: Planeettojen kuvaaminen web-kameralla
Maan lisäksi aurinkoa kiertää seitsemän muuta planeettaa. Alkaen aurinkoläheisimmästä järjestyksessä ovat: Merkurius, Venus, Maa, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus. Merkurius ja Venus ovat siis sisäisiä planeettoja, joiden kiertorata on pienempi kuin Maan. Kaikki muut ovat vielä kauempana auringosta kuin Maa.
Uranuksen ja Neptunuksen lisäksi kaikki planeetat ovat jo havaittavissa paljaalla silmällä taivaalla, mutta ne näyttävät tähdeltä. Vain tarkkaavaiset havainnoitsijat huomaavat, että planeetta heijastaa tasaisesti valoa, kun taas tähdet "välkkyy" enemmän tai vähemmän voimakkaasti. Kaukoputkessa planeetat näyttäytyvät pieninä levyinä sopivan suurennuksen kanssa, kun taas tähdet pysyvät pieninä valopisteinä suurimmissa teleskoopeissa suuren suurennuksenkin kanssa.
Tästä syystä on helppoa löytää taivaalta Merkurius, Saturnus mukaan lukien, planeettojen kirkkauden takia. On kuitenkin hyvä tietää, missä tähtikuviossa ne sijaitsevat tällä hetkellä. Sana "planeetta" tulee antiikin kreikan sanasta "planetes", joka tarkoittaa "kulkemista". Siitä johdettiin myös termi "vaeltaa tähtiä" planeettojen kuvailuun, sillä niiden liikkeet auringon ympärillä eivät ole aina samassa tähtikuviossa, vaan ne liikkuvat ajan myötä kaikkien eläinradan merkkien läpi.
Siksi niiden vuotuisia näkyvyysaikoja ei voida hahmottaa, koska niiden liikkeen nopeus riippuu planeettojen kierrosta auringon ympärillä. Ja tämä taas riippuu niiden etäisyydestä auringosta, kuten kertoo Kolmas Keppnerin laki: mitä lähempänä planeetta on aurinkoa, sitä lyhyempi on sen kiertokausi. Merkurius tarvitsee vain noin 88 päivää suorittaakseen "Merkurinvuoden", kun taas aurinkoon kauempana oleva Saturnus tarvitsee siihen noin 29,5 vuotta!
Saadaksesi tietoa planeettojen nykyisistä sijainneista ja näkyvyydestä on erilaisia mahdollisuuksia. Yksi niistä on astronomian vuosikirja, kuten "Tähtivuosi" Kosmos-kustantamolta. Se ilmestyy vuosittain ja kuvaa planeettojen näkyvyyden jokaiselle kuukaudelle. Toinen vaihtoehto on online-portaali, kuten www.calsky.de.
Voi myös käyttää planetaario-ohjelmistoa, kuten "Opas" (www.projectpluto.com) tai freeware "Cartes du Ciel" (http://www.stargazing.net/astropc/).
Erittäin harvinainen näkymä avautui 30. huhtikuuta 2002 iltana, kun kaikki viisi paljain silmin näkyvää planeettaa olivat yhtä aikaa näkyvillä länsitaivaalla.
Sisäisten ja ulkoisten planeettojen näkyvyyden mahdollisuudet ovat periaatteessa erilaiset. "Sisäiset" (Merkurius ja Venus) kiertävät aurinkoa Maan radalla, eli katsomme radalle ulkopuolelta. Tämä tarkoittaa sitä, että nämä planeetat ovat aina suhteellisen lähellä aurinkoa ja ne voivat poiketa maksimissaan tietyllä kulmamäärällä siitä. Merkuriuksen tapauksessa tämä maksimietäisyys on 28 astetta ja Venuksen tapauksessa peräti 48 astetta. Asento, jossa tämä maksimaalinen kulmalähtöisyys saavutetaan, on "Elongaatio". Sisäiset planeetat ovat illalla auringonlaskun jälkeen nähtävissä itäisessä elongaatiossa ja aamuhämärässä läntisessä elongaatiossa. Valaistusolosuhteiden ansiosta sisäiset planeetat näyttävät kaukoputkessa vaiheilta, samanlaisilta kuin kuun vaiheet. Toiset äärimmäiset asemat tapahtuvat, kun sisäiset planeetat ovat auringon takana ("yläkonjunktio" ) tai auringon ja Maan välissä ("alakonjunktio"). Itse asiassa voi käydä niinkin, että Merkurius tai Venus näyttäytyvät tummana levynä auringon edessä, mutta tämä tapahtuu hyvin harvoin niiden radan aurinkotasoon nähden incline planehaja geneen.
Ulkoisten planeettojen kohdalla tilanne on täysin toinen. Niiden kiertorata on Maan kiertorataa suurempi, joten tiettynä ajankohtana ne ovat vastakkain auringon kanssa. Silloin niitä on erittäin hyvä havainnoida, sillä ne nousevat auringonlaskun aikaan ja laskeutuvat auringonnousun aikaan, joten ne ovat koko yön taivaalla nähtävillä.
Samaan aikaan ne ovat Maahan erityisen lähellä, joten niiden näennäinen koko kaukoputkessa ja niiden kirkkaus saavuttavat maksimiarvonsa. Tämä optimaalinen asento tunnetaan nimellä "Oppositiota". Vastine on "Konjunktio", kun ne ovat ikään kuin aurinkoa vastapäätä ja näkymättömissä.
Kuvio esittää tärkeimpiä planeettakonstellaatioiden malleja. Keskiössä on aurinko, Maa (1) on merkitty sinisenä planeettana. Ulkoiselle planeetalle (punainen) oppositiossa (3) on erittäin edulliset havainnointiolosuhteet, kun taas se on täydellisen konjunktion tilassa (2) ole havaittavissa. Sisäinen planeetta (vihreä) on parhaiten nähtävissä, kun se on maksimissaan elongaatiossa (6), silloin sen kulmaetäisyys aurinkoon on erityisen suuri. "Yläkonjunktiossa" (4) sitä ei voi havaita, "alakonjunktiossa" (5) vain silloin, kun se kulkee aivan auringon eteen, mikä on tapahtuma, jota kutsutaan "transitiksi".
Planeetat näyttävät Maasta käsin tarkasteltuna suurista etäisyyksistä johtuen pieninä levyinä, joiden näennäisdiametri on annettu kaarisekunteina ("Abkürzung"). Aste jaetaan 60 kaariminuuttiin, ja yksi kaariminuutti jaetaan 60 kaarisekuntiin. Täysikuu näyttäytyy meille noin puolen asteen kulmassa, mikä vastaa 30 kaariminuuttia tai 1800 kaarisekuntia. Yksi planet ei ylitä 63 kaarisekuntia. Pieni Euro-mutta 240 metrin päässä näyttäytyy meiltä noin 20 kaarisekuntia. Tämä vastaa suurin piirtein Saturnuksen planeetan pallon arvoa!
Näin pieniä kohteita tarkasti kuvata, ja vieläpä näkyvin yksityiskohdin, on valokuvaajalle todellinen haaste. Ei pelkästään tarvita hyvin pitkiä polttovälejä. Vaikein tehtävä on kompensoida tarkennuksen menetys, joka aiheutuu Maan ilmakehän turbulensseista ja jonka astronomit sanovat "Seeing", ja joka on myös tähtien pisteiden "välkettä".
Joka on joskus katsonut planeettaa suurennoksella kaukoputken läpi tietää tämän ilmiön: Välillä kuva näkyy terävästi, sitten taas epäselvästi ja sumeana. Huonolla näkyvyydellä ei synny käypää kuvaa ja silloin ei ole järkevää harjoitaa planeettojen valokuvausta. Mutta hyvällä näkyvyydelläkaan olosuhteet eivät ole vakaat, vaan ne tarjoavat lyhyitä hetkiä erityisen yksityiskohtaiseen näkymään.
Hyvin onnistunut tapa, jota käytetään näistä syistä, on käyttää web-kameraa tai videokameraa, jotka pystyvät ottamaan lyhyessä ajassa satoja tai jopa tuhansia yksittäiskuvia. Erityisen ohjelmiston avulla valikoidaan terävimmät yksittäiskuvat tästä kuvatulvasta ja ne asetetaan päällekkäin. Valitut kuvat lasketaan keskiarvoksi, minkä jälkeen tapahtuu jälkisäätö. Tällä tavoin luodaan erittäin yksityiskohtainen valokuva planeetasta, joka parhaassa tapauksessa näyttää vähintäänkin ne yksityiskohdat, jotka kokenut havainnoitsija voisi nähdä katsellessaan okulaarin läpi.
Planeettakuvaukset ovat kannattavia myös suhteellisen pienillä kaukoputkilla. Tässä tapauksessa yli 30 vuotta vanha refraktori, jossa on vain 75 millimetrin aukko ja ilman moottorinohjausta, varustettiin DMK-Firewire-videokameralla:
Kuva planeetoista Saturnus (vasemmalla) ja Venus, jotka on otettu yllä näytetyllä laitteistolla.
Ennen kuin kuvantamistekniikkaa käsitellään, kaikki planeetat esitellään ensin yksi kerrallaan.
Merkurius on aurinkokunnan planeetoista aurinkoon lähimpänä eikä sillä ole kuuta. Sen taivaalla näkyvä koko on vain hieman alle 5-12 ". Merkuriuksella ei ole ilmakehää, joten näemme sen pinnan, mutta pintadetaljeja on kuitenkin vaikea erottaa, korkeintaan suurempia, tummempia alueita. Valokuvaamisen tavoitteena onkin kuvata sen vaihteleva vaihe.
Kaksi kuvaa Merkuriuksesta 18. kesäkuuta 2005 (vasemmalla) ja 15. huhtikuuta 2003. Kuva näyttää planeetan vaiheen sekä heikosti esitettyjä pintarakenteita. Molempien tapausten kamera oli Philips ToUCam 740K -webkamera, vasemmalla 8 tuuman refraktori ja oikealla 10 tuuman Maksutow-Cassegrain-teleskooppi kuvaukseen.
7. toukokuuta 2003 tapahtui Merkuriuksen transitio: Aurinkoon lähin planeetta kulki pienenä täplänä (nuoli) auringon edessä.
Tilannetta vaikeuttaa se, että Merkurius on aina suhteellisen lähellä aurinkoa ja korkeintaan 28 astetta siitä. Tämä tarkoittaa, että se näkyy horisontin lähellä vain noin tunti auringonlaskun jälkeen tai tunti ennen auringonnousua. Vaihtoehtoisesti voit yrittää havaita sen päivän taivaalla, mutta äärimmäinen varovaisuus on tarpeen, jotta aurinko ei pääse näkökenttään.
Alemman konjunktion aikana on joskus mahdollista nähdä planeetta tummana pisteenä auringonlevyn edessä. Tällöin on toteutettava kaikki toimenpiteet, jotka on kuvattu tämän ohjesarjan osassa 6 ("Varoitus valokuvauksessa auringosta"). Seuraavat Euroopasta nähtävät Merkuriuksen transitit tapahtuvat 9. toukokuuta 2016, 11. marraskuuta 2019 ja 13. marraskuuta 2032.
Merkurius numeroina:
Halkaisija: 4878 km
Keskimääräinen etäisyys auringosta: 57,9 miljoonaa km
Kiertorata-aika auringon ympäri: 88 päivää
Radan kaltevuus Maan ratatasoon: 7 astetta
Etäisyys maasta: 80–220 miljoonaa km
Kuun määrä: 0
Keskimääräinen tiheys: 5,4 g/cm³
Venus on myös sisäplaneetta, joka näyttää vaiheita. Sen pinta ei ole koskaan näkyvissä Maasta, koska Venus on tiheän, suljetun pilvipeitteen ympäröimä. Kuitenkin tämä heijastaa paljon niiden kohtaamaa aurinko valoa, joten Venus on auringon ja kuun jälkeen taivaan kolmanneksi kirkkain kappale ja heittää jopa varjoa pimeillä alueilla! Kirkkauden ansiosta sitä voidaan joskus havaita paljaalla silmällä kirkkaana päivänvalossa. Sen näennäinen halkaisija vaihtelee 10 " (‘Täysikuu’) ja 63 " (alempi konjunktio). Pilvipeitteen rakenteita ei odoteta, ellet havaitse ultraviolettisäteilyssä, mihin tarvitaan peiliteleskooppi, erikoissuodatin ja UV-herkkä kamera.
Planeetta Venusin vaiheet. Ihan vasemmalla "Täysikuu" lähellä yläosaa, oikealla ohut Venusin sirppi lähellä alempaa konjunktiota.
Jopa pienillä kaukoputkilla ja suhteellisen lyhyillä polttoväleillä voidaan havaita neljä Jupiterin galileista kuuta. Jos otetaan useita kuvia tuntien tai päivien aikana, niiden pyöriminen planeetan ympäri voidaan havaita.
Jupiter on taivaalla auringon, kuun ja Venuksen jälkeen neljänneksi kirkkain tähti. Harvoin Mars ylittää sen kirkkaudessaan. Sen näennäishalkaisija vaihtelee 30" ja 50" välillä. Sen litteys on selvästi nähtävissä, mikä johtuu sen valtavasta pyörimisnopeudesta, joka on alle kymmenen tuntia: Pohjoisnavan halkaisija on selvästi pienempi kuin päiväntasaajan halkaisija. Neljää suurinta sen kuuta voidaan tarkkailla erittäin hyvin, ne on nimetty löytäjänsä mukaan "galileisiksi kuiksi" ja niiden nimet ovat Ganymedes, Kallisto, Europa ja Io. Tunteja ja päiviä kestävien tarkkailujen avulla voidaan seurata niiden liikettä Jupiterin ympärillä. Keskiasteen kaukoputkilla voidaan jopa nähdä, kun jokin kuiden varjo vaikuttaa Jupiterin pilviin tai katoaa Jupiterin varjoon.
Kuten kaikkien ulkoisten planeettojen kohdalla, oppositioasema on paras aika Jupiterin havainnointiin. Se saavutetaan joka 399. päivä, jolloin Maan ja Jupiterin välinen etäisyys on pienin, näennäishalkaisija suurin ja kirkkaus maksimaalinen. On kuitenkin tarpeen käyttää suoraan oppositiota edeltäviä tai seuraavia viikkoja, koska näkyvyysolosuhteet ovat erittäin hyvät.
Jupiter numeroina:
Halkaisija: 139548 km
Keskimääräinen etäisyys auringosta: 779 miljoonaa km
Kierrosaika auringon ympäri: 11,9 vuotta
Ratataso Maan rataan nähden: 1,3 astetta
Etäisyys Maasta: 558–967 miljoonaa km
Kuun lukumäärä: 63
Keskitiheys: 1,3 g/cm³
Saturnus on tunnettu erityisesti upeasta rengasjärjestelmästään, joka näkyy jo pienillä kaukoputkilla. Yksityiskohdat ovat kuitenkin näkyvissä vasta suuremmissa laitteissa, koska jopa parhaassa tapauksessa meitä erottaa noin 1,2 miljardia kilometriä – valokin tarvitsee 1 tunnin ja 24 minuuttia tämän etäisyyden kulkemiseen! Kuten Jupiter, Saturnus on kaasuplaneetta ilman kiinteää pintaa. Sen pyörimisnopeuden vuoksi sen maapallo on litistynyt: se pyörii oman akselinsa ympäri vain noin kymmenessä tunnissa, mutta Saturnuksen pyörimistä ei voi suoraan havaita, koska sen pilvien rakenteet eivät yleensä näytä selvästi erottuvia yksityiskohtia, vaan koostuvat vain hentoista, kontrastittomista raitoista, joilla on hieman erilainen väri.
Saturnus renkaillaan 2. tammikuuta 2004 (vasemmalla), 20. joulukuuta 2007 (keskellä) ja 21. maaliskuuta 2009. On selvästi nähtävissä, että näkökulma rengasjärjestelmään on vuosien varrella litistynyt. Kaksi nuolta osoittaa kahta aukkoa rengasjärjestelmässä, suhteellisen helposti havaittava "Cassini-jako" (oikea nuoli) ja ohut "Enke-jako" (vasen nuoli), jotka tulevat näkyviin vasta suuremmissa kaukoputkissa hyvällä ilmatilalla. Vasemmanpuoleiset kuvat ovat peräisin 10-tuumaisella Maksutov-Cassegrain -kaukoputkella ja oikea 90-senttisellä Cassegrain-reflektorilla. Käytettiin Philips ToUCam 740K -webbikameraa (vasen kuva) ja DMK-videokameraa värifiltteripyörällä (keskellä ja oikealla). Oikeanpuoleinen kuva koostuu 2000 yksittäiskuvasta!
Saturnuksen maapallo näyttäytyy noin 14" ja 20" kulmassa, ja rengasjärjestelmä 37" ja 46" välillä etäisyydestä riippuen. Se saavuttaa opposition aseman joka 378. päivä. Saturnuksen rengasjärjestelmä, joka tekee siitä monille planeettahavainnoijille kauneimman planeetan, koostuu lukuisista yksittäisistä kappaleista, jotka voivat olla niin pieniä kuin pölyhiukkanen ja niin suuria kuin yksikerroksinen omakotitalo. Rengasjärjestelmän halkaisijaan (272 000 km) verrattuna sen paksuus alle kilometri on huomattavan matala.
Rengasjärjestelmä jaetaan hyvin moniin yksittäisiin, kerrostettuihin renkaisiin, jotka osittain erotetaan toisistaan aukoilla. Keskiasteen kaukoputket näyttävät jo "Cassini-jako" -jaon, suuret lisäksi "Enke-jako" -jaon. Rengasebene on noin 27 asteen kulmassa kiertoradasta, joten Maasta katsottuna Saturnuksen täyden kiertoajan aikana, joka kestää 29,5 vuotta, rengas voidaan nähdä kaksi kertaa täysin reunasta ja kaksi kertaa maksimaalisella katselukulmalla. Reunan sijainti saavutetaan vuosina 2009, 2025 ja 2038, niiden välissä on erityisen edullinen näkymä pohjoiselle tai eteläiselle rengaspinnalle. Kulmatilanne ei voi nähdä rengaslähisyydessä muutamien päivien ajan.
Useista tunnetuista Saturnuksen kuiduista noin kahdeksan soveltuu havaitsevan amatöörin seurantaan.
Saturnus numeroina:
Halkaisija: 116 900 km
Keskimääräinen etäisyys auringosta: 1432 miljoonaa km
Kierrosaika auringon ympäri: 29,5 vuotta
Ratataso Maan rataan nähden: 2,5 astetta
Etäisyys Maasta: 1191–1665 miljoonaa km
Kuun lukumäärä: 60
Keskitiheys: 0,7 g/cm³
Uranus on niin kaukana Maasta, että sitä ei käytännössä voi havaita paljaalla silmällä ja se havaittiin vasta vuonna 1781 kaukoputkella. Samanlainen kuin Jupiter ja Saturnus, se koostuu pääasiassa kaasusta.
Sen näennäishalkaisija on vain 3"–4", joten se ei ole erityisen houkutteleva kohde amatööriastronomisille havainnoille. Se saavuttaa opposition aseman joka 370. päivä.
Kaukoputkessa näkyy jopa suurella suurennuksella vain pieni vihertävä levy ilman rakenteita. Viisi suurinta Uranuksen kuuta voidaan jo kuvata keskikokoisilla amatöörialustoilla.
Uranus ja neljä sen kuuta. Planeetan vasemmalla puolella on Umbriel-kuu ja oikealla Ariel, Titania ja Oberon. Kuva on otettu 28. elokuuta 2003 10-tuuman Maksutov-Cassegrain-kaukoputkella.
Uranus numeroina:
Halkaisija: 51 000 km
Keskimääräinen etäisyys auringosta: 2884 miljoonaa km
Kierrosaika auringon ympäri: 84,7 vuotta
Ratataso Maan rataan nähden: 0,75 astetta
Etäisyys Maasta: 2582–3158 miljoonaa km
Kuun lukumäärä: 27
Keskitiheys: 1,3 g/cm³
Neptun kiertää aurinkoa aurinkokunnan viimeisenä planeettana keskimääräisellä etäisyydellä 4,5 miljardia kilometriä. Siksi se näyttää vain heikosti valaistulta ja se havaittiin ensimmäisen kerran vuonna 1846 teleskoopin avulla. Aurinkoon kiertämiseen se tarvitsee 165,5 vuotta, joten se saavuttaa lähes joka vuosi vastakohdan asentonsa, eli joka 367,5 päivä.
Siitä huolimatta sen näennäinen halkaisija on vain vaivaiset 2,3”, mikä ei riitä yksityiskohtien havaitsemiseen sen kaasukehästä. Sen sijaan kannattaa yrittää kuvata sen suurinta kuuta, jolla on nimi Triton.
Neptunuksen on tämän kuvan kirkkain kohde 17. syyskuuta 2003. Planeetan oikealla puolella sen kirkkain kuu Triton on nähtävissä. Kuva on otettu 10-tuumaisella Maksutov-Cassegrain-teleskoopilla.
Neptunuksen luvut:
Halkaisija: 44730 km
Keskimääräinen etäisyys auringosta: 4500 miljoonaa km
Kiertorata-aika auringon ympäri: 165,5 vuotta
Ratainaklinaatio Maan rataan nähden: n. 1,75 astetta
Etäisyys Maasta: 4300–4683 miljoonaa km
Kuiden määrä: 13
Keskimääräinen tiheys: 1,7 g/cm³
Kuvantamistekniikka
Kuten jo mainittiin, planeettakuvien kuvantamistekniikka eroaa perustavanlaatuisesti aiemmista sarjan "Astro- ja taivaanvalokuvaus" opetusohjelmista. Tarvitaan kamerajärjestelmä, joka pystyy ottamaan mahdollisimman nopeasti mahdollisimman monta kuvaa, jossa kuvakennon koko on täysin toissijainen. Suuret kennot ovat jopa haitallisia, koska kyse on vain pikkuisesta planeettarengasta ja suuri mustan taivaan ympäristö vain aiheuttaa tallennettujen tietojen tarpeettoman kasvun ja vaikeuttaa siten myöhempiä kuvien käsittelyjä.
Web-kameramallit Philips ToUCam 740K (vasemmalla) ja niiden seuraajat aina SPC 900 NC:hen (oikealla) ovat valitettavasti enää saatavilla käytettyinä. Niissä on aito CCD-kenno sen sijaan, että niissä olisi yleisemmin käytetty CMOS-kenno, mikä on etu planeettavalokuvauksessa.
Web-kamera on edullisin ratkaisu ja tarvittavalla lisävarusteella on mahdollista saada jo noin 100 euron hintaan. Suositeltavaa on käyttää malleja, joissa on aito CCD-kenno CMOS-kennon sijaan. Valitettavasti Philips-yhtiö, joka tähän asti tarjosi tällaista mallia, on lopettanut tuotannon ja tarjoaa nyt vain CMOS-kennoilla varustettuja laitteita. Jos sinulla on mahdollisuus hankkia käytetty webcam "Philips ToUCam Pro II PCVC 840 K" tai "Philips ToUCam SPC 900 NC", se olisi hyvä valinta, sillä molemmissa malleissa on CCD-kenno.
ImagingSourcen valmistama DMK-videomoduuli tuottaa parempaa kuvanlaatua kuin web-kamera, mutta maksaa myös huomattavasti enemmän. Tämä esitelty malli tuottaa vain mustavalkoisia kuvia ja se kiinnitetään myös 1,25 tuuman okulaaritelineeseen (ylhäällä) kiinnitettävällä hylsyllä.
Toimintavalmis videokamera DMK 21AF04, joka siirtää kuvat tietokoneelle Firewire-liitännän kautta. Värikuvien ottamiseksi sen kanssa tarvitsee myös asentaa värisuodattimet pyöräksi, joissa on punainen, vihreä ja sininen suodatin:
Jos suosimasi kamera on upouusi, ainoa vaihtoehto on "Celestron NexImage CCD Camera" (Link), joka on rakenteeltaan sama kuin web-kameran, mutta toimitetaan jo valmiiksi liitettynä teleskooppiin.
Philips-tuotteiden tapauksessa web-kameran linssi on poistettava ja korvattava 1,25 tuuman halkaisijalla olevalla kaukoputkiadapterilla, jotta kamera voidaan asettaa okulaarin sijaan okulaariputkeen. Jos kyseessä on linssiteleskooppi, kannattaa harkita myös IR-/UV-suodattimien käyttöä epätarkkuuksien välttämiseksi.
Jotta web-kamerasta tulee sopiva astrokuvausta varten, tarvitset UV-/IR-estosuodattimen (aivan vasemmalla, erityisen tärkeä refraktoreissa) sekä web-kamera-adapterin (keskellä).
Philips SPC 900 NC -web-kameran objektiivi poistetaan varovasti mattoveitsellä, koska sitä ei tarvita planeettakuvauksessa:
Kun poistettu linssi on korvattu kaukoputkiadapterilla, kamera voidaan kiinnittää okulaarivarren tilalle.
1,25 tuuman halkaisijan kaukoputkiadapteri asetetaan okulaarinaukkoon okulaarin sijaan.
Koska web-kamerat eivät ole suunnattu yksittäisten kuvien korkealaatuiseen tallentamiseen, vaan jatkuvan videon tuottamiseen, digitaalisen videomoduulin käyttö on parempi vaihtoehto. Tämä mahdollistaa tallentamattomien kuvien saamisen tallennetuista videoista, mutta sillä on myös paljon korkeampi hinta. Suositeltava valmistaja tällaisille videomoduuleille on ImagingSource (Link).
Ota planeettavideoita
Ensinnäkin sinun tulisi määrittää optimaalinen tarkennusetäisyys, joka riippuu teleskoopin erotuskyvystä (eli sen aukosta) ja kameran pikselikoon. Tyypillisesti web-kameroiden anturit ovat pikseleitä, joiden sivun pituus on noin viisi tuhannesosaa millimetriä. Paras tarkennusetäisyys saavutetaan, kun aukon suhde on noin 1:20, ja tätä suhdetta voidaan pyöristää reilusti.
Toisin sanoen tarkennusetäisyyden tulisi olla noin 20-kertainen aukkoon nähden. Jos se on lyhyempi, teleskoopin teoreettista erotuskykyä ei voida hyödyntää. Jos se on pidempi, planeettakiekko kasvaa vain suuremmaksi ja heikommaksi, ilman että enemmän yksityiskohtia tulee näkyviin. Erityisen traagista viimeisessä tapauksessa on, että yksittäisten kuvien valotusaika pitenee tarpeettomasti ja on vaikeampaa hyödyntää hetkiä vähäisellä ilman häiriöllä terävien yksittäiskuvien saavuttamiseksi.
Esimerkki: Jos käytät teleskooppia, joka on 150 millimetrin aukkoinen, optimaalinen tarkennusetäisyys olisi 150 mm * 20 = 3000 mm, eli 3 metriä. Jos ensisijainen tarkennusetäisyys on lyhyempi, se muutetaan haluttuun arvoon Barlow-linssin avulla, joka kiinnitetään teleskoopin ja kameran väliin.
Parhaan aukkoasteen nimittäjän tarkka kaava määrittyy, kun jaat kameran pikselien halkaisijan vakion 0,00028 kanssa. Esimerkki: Kamerasi pikselit ovat 4 tuhannesosan millimetrin mittaisia (= 0,004 mm). 0,004 jaettuna 0,00028 on noin 14, eli tavoiteltavan aukkosuhteen tulisi olla noin 1:14.
Teleskooppi suunnataan nyt planeettaa kohti ja tarkastellaan sitä okulaarilla. Moottorisen hienosäädön avulla planeetta sijoitetaan tarkasti kuvan keskelle. Sitten okulaari poistetaan ja se korvataan web-kameralla. Kameran ohjausohjelmistossa tulisi asettaa pitkä valotusaika ja korkea kuvan vahvistus (usein kutsutaan "Gain"), jotta tuossa vaiheessa vielä erittäin epätarkka planeettakuva voidaan tunnistaa tietokoneruudulla. Kameran tallentamaa videota voi seurata reaaliajassa ruudulla, joten tarkennus ei ole suuri ongelma. Mitä terävämpi kuva on, sitä kirkkaampi se on, joten valotusaikaa ja vahvistusta on pienennettävä askelittain ylikuvaamisen välttämiseksi.
Ennen kuin tallennat planeettavideon, varmista, että kameran äänensiirto on poistettu käytöstä, jotta audiodata ei tuhlaa arvokasta kaistanleveyttä.
Kuvakaappaukset ohjelmasta "Philips VRecord", joka toimitetaan mukana Philips ToUCam 740K:n kanssa. Aivan vasemmalla näkyy Mars-planeetta, kun okulaari on korvattu web-kameralla; kuva on vielä täysin epätarkka. Keskellä näkyy tilanne tarkennuksen jälkeen, kuva on edelleen voimakkaasti ylikuvaamisen. Aivan oikealla valotusta ja valkotasapainoa on säädetty.
Kun planeetta on kerran terävästi näkyvissä ruudulla, siirrytään hienosäätöihin. Tärkeää on löytää hyvä tasapaino yksittäiskuvien valotusajan ja sähköisen kuvanvahvistuksen välillä. Varmista, että kameran automaattinen valotus on poistettu käytöstä, jotta voit tehdä kaikki asetukset itse. Lyhyet valotusajat helpottavat hetkien, joissa ilman häiriö on vähäistä, "pysäyttämistä", kun taas korkea kuvanvahvistus aiheuttaa voimakkaan kohinan tallennetuissa kuvissa. Riippuen planeetan kirkkaudesta ja ilman häiriöstä on löydettävä kompromissi. On vältettävä ylikuvausta, koska se saa muutamat pikselit tulemaan täysin tyydytetyiksi ja kuvatiedot menetetään peruuttamattomasti. Myöskään voimakasta alivalotusta ei suositella, koska signaali-kohinasuhde pahenee.
Web-kameran ohjaimen ohjelmiston tulisi sulkea äänen tallennus ("Mute"). Riippuen käytettävästä kameramallista, kyseisen valintaikkunan ulkoasu voivat vaihdella.
Philips ToUCam 740K -kameran säätimet. Tärkeää on sammuttaa automaattinen valkotasapaino ja valotuksen säätö. Sen jälkeen värisäätimet (ylhäällä) ja valotusajan sekä vahvistuksen säätimet (alhaalla) voidaan säätää manuaalisesti.
Philips ToUCam 740K -kameran kuvan säätimet. Myös tässä täytyy poistaa täysin automaattinen asetus. Sen jälkeen kuvanopeus, kirkkaus ja kontrasti säädetään manuaalisesti, kunnes planeetan näkyvä kuva näyttää mahdollisimman luonnolliselta.
Seuraavaksi tehdään valkotasapaino. Tässä vaiheessa on yksi tai kaksi värisäädintä, joita säädät, kunnes näytön väri vastaa suunnilleen okulaarin visuaalista vaikutelmaa.
Viimeinen päätös koskee kuvanpäivitystaajuutta. Web-kameroissa ei tulisi asettaa yli 30 kuvaa sekunnissa, koska kuvatietoja täytyy silloin pakata voimakkaasti voidakseen lähettää datan tietokoneelle, mikä puolestaan heikentää kuvanlaatua. Kymmenen tai kaksikymmentä kuvaa sekunnissa riittää.
Tallenna nyt video ja valitse siihen parhaiten AVI-muoto. Rajoita videon pituus enintään 4-5 minuuttiin, jotta tiedosto ei tule liian suureksi, mikä vaikeuttaa jatkokäsittelyä. Ota mieluummin useampia lyhyitä videoita peräkkäin eri asetuksilla. Planeettojen, joiden pinnan piirteet liikkuvat planeetan pyörinnän vuoksi, video ei saisi ylittää neljää minuuttia. Tämä pätee Marsiin ja Jupiteriin.
Videoiden käsittely
Kun nauhoitus on päättynyt, sinulla on video-tiedosto, joka näyttää planeetan. Ilmavirtojen vuoksi kaikki siinä olevat yksittäiskuvat eivät ole yhtä teräviä. Näin ollen seuraavassa vaiheessa terävät yksittäiskuvat on valittava ja tarkasti kohdistettava, jotta ne voidaan yhdistää keskiarvon laskemisen jälkeen kokonaiskuvaksi. Kokonaiskuvan luominen on tarpeen kohinan vähentämiseksi, mikä puolestaan mahdollistaa planeetan kuvan terävöittämisen.
Terävimmän yksittäiskuvan valitseminen on valtava työ, kun otetaan huomioon, että 4-minuuttinen planeettavideo, joka sisältää kymmenen kuvaa sekunnissa, koostuu 2400 yksittäiskuvasta! Onneksi tätä vaihetta ei tarvitse tehdä manuaalisesti, vaan se voidaan suorittaa erityisillä ohjelmilla, jotka ovat saatavilla ilmaisina Internetissä. Mainittakoon kaksi tällaista ohjelmaa:
GIOTTO (http://www.videoastronomy.org/giotto.htm) ja
Registax (http://www.astronomie.be/registax/).
Seuraavaksi esitellään toimintatapa ohjelmalla "GIOTTO". Voit seurata vaiheita, kun lataat ohjelmiston ja asennat sen kuten mainitulla verkkosivustolla. Lataa myös harjoitustiedosto "MarsDemo.zip" tähän opetusohjelmaan, joka sisältää purettuna videon "MarsDemo.avi". Videon koostuu tiedostokoon vuoksi vain 100 yksittäiskuvasta Mars-planeetalta, jotka on kuvattu 22. elokuuta 2003 10-tuumaisella kaukoputkella ja Philipsin web-kameralla.
Parasta on katsella videota ensin mediatoistimella. Tällöin huomaat, että kuvanlaatu vaihtelee voimakkaasti ilmavirtojen vuoksi. Tässä kaksi yksittäiskuvaa videosta, joissa toisessa on erityisen epätarkka kuva ja toisessa melko terävä kuva:
Kaksi yksittäiskuvaa harjoitusvideosta "MarsDemo.avi". Vasemmalla on ilmavirtojen vuoksi epätarkka kuva ja oikealla huomattavasti terävämpi.
Kun GIOTTO (versio 2.12) on käynnistetty, näyttöön tulee seuraava kuvaruutu:
Ilmaisohjelman "GIOTTO" aloituskuva. Neljä kuvaketta (Puskuri A – D) on käytettävissä.
Valitse komento Pinnoita kuvat / Pinnoita kuvat automaattisesti… Tällöin ilmestyy seuraava valintaikkuna:
Ohjelma GIOTTO: Planeettavideo muutetaan lopuksi yhdeksi valmiiksi kuvaksi seitsemän askeleen avulla.
Mene nyt edetäksesi vaiheittain ja käsitelläksesi kohdat 1–7. Ensimmäisenä ohjelmisto haluaa tietää, mistä raakakuvat ovat peräisin. Siirry siis napauttamalla Raakakuvan lähde… Valitse Kaikki yksittäiskuvat AVI-tiedostosta ja Digikamera / Web-kamera / Skanneri / CCD-kamera (Non Interlace) ja vahvista valitsemalla Hyväksy:
Ohjelma GIOTTO: Raakakuvan lähteen valinta.
Kohdassa 2 (Menetelläänkö raakakuvien yhdistäminen ennen pinnoitusta?) voimme ohittaa (tarvittaessa poista valinta ruudusta) ja siirtyä kohtaan 3 (Mikä menetelmä keskittämiseen?). Tämän jälkeen valitse menetelmä, jonka mukaan GIOTTO pinnoittaa planeettakuvat täsmällisesti päällekkäin. Päädy Etsi kirkkauden painopiste (kirkkaat yksittäiset kohteet), sen jälkeen kun olet napsauttanut Keskitä-menetelmä… painiketta:
Ohjelma GIOTTO: Keskitämismenetelmän valinta. "Etsi kirkkauden painopiste" antaa yleensä parempia tuloksia kuin "Keskity planeetan levyyn".
Kohdassa 4, "Subpikselitarkkuus", napsauta Superresoluutio… -painiketta ja valitse vastaavassa valintaikkunassa Kaksinkertainen erottelukyky (puolikas pikseli) ja sen jälkeen Kohteen leikkaus, kuvakoko pysyy samana. Tämä asetus saa GIOTTO:n suurentamaan kaikki yksittäiskuvat kaksinkertaisiksi ennen pinnoitusta, mikä lisää pinnoituksen tarkkuutta.
Ohjelma GIOTTO: "Kaksinkertaisen erottelukyvyn" valitsemisen jälkeen GIOTTO pystyy työskentelemään subpikselitarkkuudella.
Käsittelemme nyt kohtaa 5, "Raakakuvien laadun tarkistaminen." Napsauta Lajittelun asetukset…, jotta voit määrittää, kuinka suuri osa kuvista tulisi käyttää, kun taas loput hylätään. Koska harjoitusvideo sisältää vain 100 yksittäiskuvaa, haluamme käyttää 70 prosenttia kuvista, mikä asetetaan liukusäätimellä Käyttöaste. Tärkeää on myös tarkennus ja vääristymän painotus, jotka määritetään liukusäätimellä Tarkennus / Vääristymä. Päätä 70 % Tarkennus ja 30 % Vääristymä.
Ohjelma GIOTTO: Tarkennuksen ja vääristymän painottaminen sekä käyttöaste on sovitettava planeettavideon ominaisuuksien mukaan. Hyödyllisiä ehdotuksia tarjoavat painikkeet "Käytännön suositukset" -osiossa.
Videoikkunan ominaisuuksien mukaan näitä arvoja saattaa olla tarpeen muuttaa. Jos video on kuvattu myrskyisessä ilmassa ja sisältää vain vähän teräviä yksittäiskuvia, käyttöastetta on drastisesti pienennettävä. Jos ilmavirtaukset ovat aiheuttaneet paljon vääristyneitä planeettakuvia, vääristymälle on annettava enemmän painoarvoa kuin tarkennukselle. Liukusäätimiä siirretään määriteltyihin ehdotettuihin asentoihin, kun napsautat keskusteluruudun alla olevia painikkeita annettujen "Käytännön suositusten" -osiossa.
Jatketaan kohdasta 6: Miten tulos on määritettävä?. Napsauta Tulosasetukset… -painiketta, jonka jälkeen voit valita Keskiarvo. Keskiarvo tarkoittaa valittujen ja keskitettyjen kehysten aritmeettista keskiarvon laskemista:
Ohjelma GIOTTO: Valittujen terävimmän yksittäiskuvien ja suuntausten jälkeen planeettakuvia tulee muodostaa keskiarvo.
Kohdan 7 voi jättää väliin, jolloin nyt painiketta Jatka... on painettava. Jos sitä ei ole käytettävissä, ongelma voidaan ratkaista painamalla Edellisen asetuksen ottaminen käyttöön.
Proseduurin käynnistyksen jälkeen ohjelma pyytää aluksi valitsemaan videotiedoston (meidän tapauksessamme "MarsDemo.avi") ja sitten se käyttää aikaa laskemiseen, jossa edistyminen näytetään prosentteina.
OHJELMA GIOTTO: Planeettavideon valinta.
OHJELMA GIOTTO: Videon muokkaus vie jonkin verran laskenta-aikaa riippuen käsiteltävien yksittäiskuvien määrästä. Tänä aikana GIOTTO antaa tilanneilmoituksia (nuolet).
Työn valmistuttua tulos näkyy ikkunassa "Puskuri A Summakuva".
OHJELMA GIOTTO: Summakuva näkyy.
Aluksi tämä kuva näyttää epätarkemmalta kuin tarkka yksittäinen kuva videosta, mutta sähköinen kohina on huomattavasti vähäisempää. Tämä puolestaan mahdollistaa terävöityssuodattimien käytön. Haluamme kokeilla tätä ja valitsemme GIOTTOssa komennon Muokkaa/Terävöittää ja Suodattaa... Ilmestyvässä dialogilaatikossa valitse kohdasta Vain Terävöittää, aseta seuraavasta kuvasta havaittavat parametrit ja valitse Kohdeksi Puskuri B. Esikatseluikkuna päivittyy vasta kun muutat jonkin terävyyttä koskevan parametrin hieman odotusaikaa, koska esikatselukuvan laskeminen vie aikaa.
OHJELMA GIOTTO: Summakuva terävöityksen jälkeen on ohjattava herkästi useilla parametreillä, jotta ylisuodatus vältetään ja ei-toivotut artefaktit eivät synny. Esikatselukuva helpottaa tätä työtä merkittävästi.
Painikkeella Muokkaa aloitat terävöitysrutiinin, jonka tulos näytetään sen jälkeen ikkunassa "Puskuri B".
OHJELMA GIOTTO: Terävöitetty Summakuva näkyy "Puskuri B" ikkunassa.
Varmista ennen tallentamista, että grafiikkaformaatien asetukset ovat oikein. Tätä varten valitse GIOTTOssa komento Tiedosto/Grafiikkaformaatit... ja aseta kohdassa TIFF vaihtoehdot Pakkaamaton ja 16 bittiä:
OHJELMA GIOTTO: Grafiikkaformaatien määritys. Vain TIFF ja FITS toimivat tappioitta, mikä on tärkeää, jos planeettakuva halutaan jatkokäsitellä toisella ohjelmistolla.
Komenolla Tiedosto/Kuva tallentaminen… voit tallentaa sisällöt neljästä tiedostoruudusta erikseen mieluiten tappiottomassa muodossa (esim. TIFF).
OHJELMA GIOTTO: Terävöitetyn Summakuvan tallennus TIFF-formaatissa.
Toiveesta tai tarpeen mukaan voit avata tällaisen kuvan TIFF-formaatissa sitten toisessa kuvankäsittelyohjelmassa, jotta voit tehdä viimeiset muokkaustoimet.
Viimeistelty Mars-kuva harjoitustiedostosta "MarsDemo.avi", jonka säätöjä on hieman muokattu Adobe Photoshopissa, kuten suuntausta, asteikkoa ja väriä.
10-tuumaisen Maksutov-Cassegrain-teleskoopin putki, jolla useimmat tämän tutoriaalin planeettakuvat on otettu. Vertailun vuoksi mukana on Canon EOS 1D:
Huomautus: Kaikki käytetyt kuviesimerkit on luotu tässä opetuksessa kuvatulla tavalla.
Ainoa poikkeus: Kannen kuva on kooste itse otetuista planeettakuvista.
Jatketaan luvulla 15: "Kalibrointi: Valo- ja tummakuvien ottaminen"
