In effetti, sensori con un lato di pochi millimetri sono sufficienti per catturare completamente un pianeta ad aperture di ripresa ancora sensate. Nemmeno il numero di pixel è importante, una risoluzione VGA semplice con 640x480 pixel è sufficiente! Ciò che conta di più è la capacità della videocamera di registrare 10, 20, 30 o addirittura più immagini al secondo come file video. Gli strumenti di acquisizione ideali per la fotografia planetaria sono quindi le webcam e i moduli di videocamere digitali (non i videoregistratori).
I pianeti del nostro sistema solare sono oggetti relativamente piccoli ma luminosi nel cielo. Pertanto, la tecnica di acquisizione è fondamentalmente diversa dalle lunghe esposizioni per motivi deboli del profondo cielo. Questa immagine introduttiva è una fotomontaggio.
Parte 14: Catturare i pianeti con la webcam
Oltre alla Terra, altri sette pianeti orbitano attorno al sole. Iniziando con i pianeti più vicini al sole, l'ordine è: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Pertanto, Mercurio e Venere sono pianeti interni, il cui raggio orbitale è inferiore a quello della Terra. Tutti gli altri sono più lontani dal sole rispetto alla Terra.
A parte Urano e Nettuno, i pianeti possono già essere visti a occhio nudo nel cielo, ma sembrano delle stelle. Solo osservatori attenti noteranno che un pianeta emette una luce costante, mentre le stelle "sfarfallano" più o meno intensamente. Nell'astronomia amatoriale, i pianeti appaiono come piccoli dischi attraverso il telescopio ad alta ingrandimento, mentre le stelle rimangono minuscoli punti luminosi anche nei telescopi più grandi con ingrandimento massimo.
A causa della loro luminosità, individuare i pianeti da Mercurio a Saturno nel cielo non è un problema. Tuttavia, è importante sapere in quale costellazione si trovino attualmente. Infatti, il termine “pianeta” deriva dalla parola greca antica “planetes”, che significa “i vagabondi”. Da questo è stato coniato anche il termine "stella errante" per i pianeti, poiché a causa del loro movimento attorno al sole, non si trovano sempre nella stessa costellazione, ma si spostano attraverso tutti i segni dello zodiaco nel corso del tempo.
Di conseguenza, non è possibile indicare periodi di visibilità annuali ricorrenti, poiché la velocità del loro movimento dipende dal periodo orbitale dei pianeti attorno al sole. E secondo la terza legge di Keplero, il periodo orbitale è influenzato dalla distanza dal sole: più un pianeta è vicino al sole, più breve è il suo periodo orbitale. Mentre Mercurio impiega solo circa 88 giorni per completare un "anno di Mercurio", il lontano Saturno impiega circa 29,5 anni per farlo!
Per conoscere le posizioni attuali e la visibilità dei pianeti, ci sono varie opzioni disponibili. Una di esse è un annuario astronomico, come ad esempio “Himmelsjahr” della casa editrice Kosmos. Viene pubblicato ogni anno e descrive la visibilità dei pianeti per ogni mese. Un'altra opzione è un portale online, come www.calsky.de.
In alternativa, è possibile utilizzare un software planetario, ad esempio "Guide" (www.projectpluto.com) o il software gratuito "Cartes du Ciel" (http://www.stargazing.net/astropc/).
Una visione molto rara si è presentata la sera del 30 aprile 2002, quando tutti e cinque i pianeti visibili a occhio nudo erano visibili contemporaneamente nel cielo occidentale.
Le opportunità di visibilità per i pianeti interni e esterni sono fondamentalmente diverse. I "interni" (Mercurio e Venere) orbitano attorno al sole all'interno dell'orbita terrestre, ovvero osserviamo dall'esterno l'orbita. Questo significa che questi pianeti si trovano sempre relativamente vicini al sole e possono allontanarsi da esso solo fino a un angolo massimo. Per Mercurio questo massimo è di 28 gradi, per Venere addirittura 48 gradi. La posizione in cui viene raggiunto questo angolo massimo viene chiamata "Elongazione". In Elongazione est la sera, i pianeti interni sono visibili, mentre in Elongazione ovest sono visibili al mattino. A causa delle condizioni di illuminazione, nei telescopi ad alto ingrandimento i pianeti interni mostrano una fase simile a quella della luna. Altre posizioni estreme si verificano quando i pianeti interni sono dietro il sole ("congiunzione superiore") o tra il sole e la terra ("congiunzione inferiore"). In effetti, può accadere durante una congiunzione inferiore che Mercurio o Venere siano visibili come un disco scuro davanti al sole, ma questo avviene molto raramente a causa dell'inclinazione della loro orbita rispetto a quella terrestre.
La situazione è molto diversa per i pianeti esterni. Il loro raggio orbitale è maggiore di quello della terra, quindi da questo punto di vista, a volte si trovano di fronte al sole. In questi momenti sono particolarmente ben visibili, poiché sorgono al tramonto e tramontano all'alba, quindi sono visibili per tutta la notte nel cielo.
Contemporaneamente sono più vicini alla Terra, quindi la loro dimensione apparente nel telescopio e la loro luminosità raggiungono un valore massimo. Questa posizione ottimale viene chiamata "Opposizione". Il corrispettivo è la "Congiunzione", quando sono dietro il sole e quindi non osservabili.
Rappresentazione schematica di importanti configurazioni planetarie. Al centro c'è il sole, la Terra (1) è rappresentata come pianeta blu. Per un pianeta esterno (rosso), la posizione di opposizione (3) offre condizioni di osservazione particolarmente favorevoli, mentre nella posizione di congiunzione (2) non è osservabile. Un pianeta interno (verde) è meglio visibile quando è in massima elongazione (6), in questo caso la sua distanza angolare dal sole è particolarmente grande. Nella "congiunzione superiore" (4) non è osservabile, nella "congiunzione inferiore" (5) solo se passa direttamente davanti al disco solare, si verifica un cosiddetto "Transito".
I pianeti, visti dalla Terra a causa della loro grande distanza, appaiono come piccoli dischi, il cui diametro apparente è espresso in secondi d'arco ("). Un grado è diviso in 60 minuti d'arco, a sua volta un minuto d'arco è diviso in 60 secondi d'arco. La luna piena ci appare con un angolo di circa mezzo grado, corrispondente a 30 minuti d'arco o 1800 secondi d'arco. Nessun pianeta supera i 63 secondi d'arco. Per confronto: una moneta da un euro a una distanza di 240 metri appare con un angolo di 20 secondi d'arco. Questo corrisponde approssimativamente al valore del globo del pianeta Saturno!
Catturare oggetti così piccoli nitidamente, magari con dettagli superficiali visibili, è una vera sfida fotografica. Non sono richiesti solo lunghe lunghezze focali. La sfida più grande è compensare la perdita di nitidezza causata dalle turbolenze nell'atmosfera terrestre, chiamata dagli astronomi "Seeing", che provoca anche la scintillazione delle stelle.
Chiunque abbia mai guardato un pianeta a grande ingrandimento nel telescopio conosce il fenomeno: a volte l'immagine appare nitida, poi di nuovo sfocata e annebbiata. Nelle notti con cattivo Seeing non si ottiene affatto un'immagine utile, quindi la fotografia planetaria non è conveniente. Ma anche in presenza di un buon Seeing, le condizioni non sono stabili, ma presentano brevi momenti con viste particolarmente dettagliate.
Una strategia molto adottata è l'uso di una webcam o di una videocamera, che in breve tempo cattura centinaia o migliaia di immagini singole. Tramite un software speciale, dalla moltitudine di immagini vengono selezionate quelle più nitide e sovrapposte con precisione. Da queste immagini selezionate viene calcolata una media, seguita da un'ulteriore raffinazione. In questo modo si ottiene una foto molto dettagliata di un pianeta che, idealmente, mostra almeno quei dettagli che un osservatore esperto può vedere guardando attraverso un oculare.
La fotografia dei pianeti è fattibile anche con telescopi relativamente piccoli. Qui è stato equipaggiato un rifrattore di oltre 30 anni con soli 75 millimetri di apertura e senza inseguimento motorizzato con una videocamera DMK Firewire:
Scatti dei pianeti Saturno (sinistra) e Venere, ottenuti con l'attrezzatura mostrata sopra.
Prima di discutere della tecnica di ripresa, verranno presentati singolarmente tutti i pianeti.
Mercurio è il pianeta più vicino al sole e non possiede satelliti naturali. La sua dimensione apparente nel cielo è solo di poco superiore a 5 fino a un massimo di 12". Anche se Mercurio non ha un'atmosfera che ci consente di osservare la sua superficie, i dettagli superficiali sono difficilmente visibili, al massimo regioni più grandi e più scure. L'obiettivo degli scatti fotografici sarà quindi catturare la sua variazione di fase.
Due scatti del pianeta Mercurio del 18 giugno 2005 (sinistra) e del 15 aprile 2003. È visibile la fase del pianeta e deboli tracce di strutture superficiali. In entrambi i casi è stata utilizzata una webcam Philips ToUCam 740K come fotocamera, a sinistra un rifrattore da 8 pollici e a destra un telescopio Cassegrain Maksutow da 10 pollici come ottica di scatto.
Il 7 maggio 2003 si è verificato un transito di Mercurio: il pianeta più vicino al sole è passato davanti a quest'ultimo come un piccolo puntino (freccia).
Si aggiunge il fatto che Mercurio si trova sempre ad una relativa vicinanza al sole e si sposta al massimo di 28 gradi da esso. Ciò implica che è visibile solo circa un'ora dopo il tramonto o un'ora prima dell'alba in posizione vicina all'orizzonte. Alternativamente si può cercare di localizzarlo nel cielo diurno, ma è necessaria un'estrema cautela per non far entrare il sole nel campo visivo.
Durante la congiunzione inferiore si verifica occasionalmente che il pianeta sia visibile come un punto scuro davanti al disco solare. In tal caso, è necessario adottare tutte le precauzioni descritte nella parte 6 di questa serie di tutorial ("Attenzione alle foto del sole"). I prossimi transiti di Mercurio osservabili dall'Europa si verificheranno il 9 maggio 2016, l'11 novembre 2019 e il 13 novembre 2032.
Mercurio in numeri:
Diametro: 4878 km
Media distanza dal sole: 57,9 milioni di km
Periodo orbitale intorno al sole: 88 giorni
Inclinazione dell'orbita rispetto all'orbita terrestre: 7 gradi
Distanza dalla terra: 80-220 milioni di km
Numero di satelliti: 0
Densità media: 5,4 g/cm³
Venere è anch'essa un pianeta interno, quindi mostra fasi. La sua superficie non è mai visibile dalla terra, poiché Venere è avvolta da un denso strato di nuvole. Queste riflettono però molta della luce solare incidente, rendendo Venere, dopo il sole e la luna, il terzo oggetto più luminoso nel cielo e proiettando ombre persino nelle regioni buie! Grazie alla sua luminosità, a volte può essere riconosciuta anche ad occhio nudo durante il giorno più luminoso. Il suo diametro apparente oscilla tra 10" ("Venere piena") e 63" (congiunzione inferiore). Non ci si possono aspettare strutture sulle nuvole, a meno che non si osservino nella luce ultravioletta, per la quale è necessario un telescopio a specchio, un filtro speciale e una telecamera sensibile agli UV.
Le fasi del pianeta Venere. A sinistra "Venere piena" vicino al suo culmine, a destra una sottile falce di Venere vicino alla sua congiunzione inferiore.
Anche con piccoli telescopi e brevi lunghezze focali è possibile osservare le quattro lune galileiane di Giove. Se vengono effettuate più scatti a distanza di ore o giorni, è possibile osservare la loro rotazione intorno al pianeta.
Giove è, in cielo, il quarto astro più luminoso dopo il Sole, la Luna e Venere. Solo raramente è superato in splendore da Marte. Il suo diametro apparente oscilla tra 30" e 50". È chiaramente visibile la sua schiacciatura, dovuta alla enorme velocità di rotazione inferiore alle dieci ore: il diametro polare è significativamente inferiore rispetto al diametro all'equatore. Le quattro più grandi delle sue lune possono essere osservate molto bene, chiamate "lune galileiane" in onore del loro scopritore, e si chiamano Ganimede, Callisto, Europa e Io. Nel corso di ore e giorni è possibile seguire il loro movimento intorno a Giove. Nei telescopi di medie dimensioni è addirittura visibile quando una delle lune proietta la sua ombra sulle nuvole di Giove o quando scompare nell'ombra di Giove.
Come per tutti i pianeti esterni, la posizione di opposizione è il momento migliore per osservare Giove. Si raggiunge ogni 399 giorni, quando la distanza Terra-Giove è minima, il diametro apparente è massimo e la luminosità è massima. Tuttavia, non è necessario attendere direttamente la notte di opposizione, anche diverse settimane prima e dopo l'opposizione le condizioni di visibilità sono molto buone.
Giove in numeri:
Diametro: 139548 km
Distanza media dal Sole: 779 milioni di km
Periodo orbitale intorno al Sole: 11,9 anni
Inclinazione dell'orbita rispetto all'orbita terrestre: 1,3 gradi
Distanza dalla Terra: 558-967 milioni di km
Numero di lune: 63
Densità media: 1,3 g/cm³
Saturno è noto soprattutto per il suo magnifico sistema di anelli, visibile anche in piccoli telescopi. I dettagli, tuttavia, sono visibili solo con strumenti più grandi, poiché anche nel caso più favorevole ci separano circa 1,2 miliardi di chilometri da lui - addirittura la luce impiega 1 ora e 24 minuti per questa distanza! Come Giove, Saturno è un pianeta gassoso privo di superficie solida. Anche il suo globo è schiacciato dalla rapida rotazione: in poco più di dieci ore compie un giro su se stesso, tuttavia la rotazione di Saturno, a differenza di Giove, non può essere osservata direttamente, poiché le strutture nuvolose su Saturno di solito non presentano dettagli marcati, ma consistono solo in deboli bande con lievi variazioni di colore.
Il pianeta anulare Saturno il 2 gennaio 2004 (a sinistra), il 20 dicembre 2007 (al centro) e il 21 marzo 2009. È evidente che l'angolazione sui sistema anulare è diventata più piatta nel corso degli anni. Le due frecce indicano due lacune nel sistema anulare, la "spaccatura di Cassini" relativamente facile da osservare (freccia destra) e la "spaccatura di Encke" sottile (freccia sinistra), che diventa visibile solo in telescopi più grandi con buona stabilità atmosferica. Le due immagini a sinistra sono state realizzate con un telescopio catadiottrico Maksutov-Cassegrain da 10 pollici, quella a destra con un riflettore Cassegrain da 90 centimetri. È stata utilizzata una webcam Philips ToUCam 740K (immagine a sinistra) e una videocamera DMK con rotatore di filtro a colori (al centro e a destra). Per l'immagine a destra sono state sommate 2000 singole riprese per ottenere il risultato finale!
Il globo saturniano appare con un angolo compreso tra i 14" e i 20", mentre gli anelli variano tra i 37" e i 46", a seconda della distanza. Ogni 378 giorni raggiunge la posizione di opposizione. Il sistema anulare, che rende Saturno il pianeta più bello per molti osservatori planetari, è composto da innumerevoli singoli frammenti, che possono essere piccoli come un granello di polvere o grandi come una casa unifamiliare. Rispetto al diametro del sistema anulare (272.000 km), lo spessore inferiore a un chilometro è notevolmente basso.
Il sistema anulare è suddiviso in molti anelli concentrici separati da lacune. Telescopi di dimensioni medie mostrano già la "spaccatura di Cassini", mentre quelli grandi mostrano anche la "spaccatura di Encke". Il piano degli anelli è inclinato rispetto al piano orbitale di quasi 27 gradi, quindi visto dalla Terra durante un'intera orbita di Saturno attorno al Sole, che dura 29,5 anni, l'anello può essere visto esattamente due volte dal margine e due volte con un angolo di visualizzazione massimo. L'angolazione del margine sarà raggiunta nei anni 2009, 2025 e 2038, con una vista particolarmente vantaggiosa sulla superficie anulare settentrionale o meridionale. Quando si raggiunge l'angolazione del margine, gli anelli non sono visibili per alcuni giorni.
Dei numerosi satelliti di Saturno oramai conosciuti, circa otto sono adatti all'osservazione con strumenti amatoriali.
Saturno in numeri:
Diametro: 116900 km
Distanza media dal Sole: 1432 milioni di km
Periodo orbitale intorno al Sole: 29,5 anni
Inclinazione dell'orbita rispetto all'orbita terrestre: 2,5 gradi
Distanza dalla Terra: 1191-1665 milioni di km
Numero di lune: 60
Densità media: 0,7 g/cm³
Urano è così lontano dalla Terra che non può essere praticamente riconosciuto ad occhio nudo ed è stato scoperto solo nel 1781 con un telescopio. Similmente a Giove e Saturno, è prevalentemente composto da gas.
Il suo diametro apparente è di soli 3" - 4", rendendolo un obiettivo non particolarmente interessante per le osservazioni astronomiche amatoriali. Ogni 370 giorni si trova in opposizione al Sole.
Nel telescopio, anche ad alta ingrandimento, si presenta come un minuscolo dischetto verde senza strutture. I cinque maggiori satelliti di Urano possono già essere fotografati con strumenti amatoriali di medie dimensioni.
Urano e quattro delle sue lune. A sinistra del pianeta c'è il satellite Umbriel, a destra Ariel, Titania e Oberon. Lo scatto è stato realizzato il 28 agosto 2003 con un telescopio catadiottrico Maksutov-Cassegrain da 10 pollici.
Urano in numeri:
Diametro: 51000 km
Distanza media dal Sole: 2884 milioni di km
Periodo orbitale intorno al Sole: 84,7 anni
Inclinazione dell'orbita rispetto all'orbita terrestre: 0,75 gradi
Distanza dalla Terra: 2582-3158 milioni di km
Numero di lune: 27
Densità media: 1,3 g/cm³
Nettuno orbita attorno al sole come ultimo pianeta del sistema solare a una distanza media di 4,5 miliardi di chilometri. Per questo motivo appare solo debolmente luminoso ed è stato scoperto solo nel 1846 grazie a un telescopio. Per completare un'orbita attorno al sole, impiega 165,5 anni, quindi quasi ogni anno raggiunge la sua posizione di opposizione, cioè ogni 367,5 giorni.
Tuttavia, anche in quel momento, il diametro apparente della lamina del pianeta è appena di 2,3", troppo poco per poter discernere dettagli della sua atmosfera gassosa. Tuttavia, vale la pena cercare di riprodurre fotograficamente il suo maggiore satellite chiamato Tritone.
Nettuno è l'oggetto più luminoso in questa immagine del 17 settembre 2003. In basso a destra del pianeta si può vedere il suo satellite più luminoso, Tritone. Di nuovo, un telescopio Maksutov-Cassegrain da 10 pollici è stato utilizzato come ottica di ripresa.
Nettuno in cifre:
Diametro: 44730 km
Distanza media dal sole: 4500 milioni di km
Periodo orbitale attorno al sole: 165,5 anni
Inclinazione orbitale rispetto all'orbita terrestre: ca. 1,75 gradi
Distanza dalla terra: 4300 - 4683 milioni di km
Numero di satelliti: 13
Densità media: 1,7 g/cm³
Tecnica di acquisizione
Come accennato, la tecnica di acquisizione per le foto dei pianeti è fondamentalmente diversa da quella discussa nei tutorial precedenti della serie "Fotografia astro e celeste". È necessario un sistema fotografico in grado di scattare il maggior numero possibile di immagini nel minor tempo possibile, con la dimensione del sensore dell'immagine che gioca un ruolo assolutamente marginale. I grandi sensori sono addirittura svantaggiosi, poiché si tratta solo di una piccola lama planetaria e un grande campo circostante, costituito principalmente dal cielo nero, aumenta solo inutilmente i dati da memorizzare e rende più difficile il successivo processo di elaborazione delle immagini.
In effetti, sensori con un lato di pochi millimetri sono del tutto sufficienti per catturare completamente un pianeta con distanze focali di scatto ancora sensate. Anche il numero di pixel non conta, una risoluzione VGA semplice con 640x480 pixel è sufficiente! Ciò che conta è piuttosto la capacità della fotocamera di registrare 10, 20, 30 o addirittura più immagini al secondo come file video. Gli apparecchi di acquisizione ideali per la fotografia planetaria sono quindi le webcam e i moduli di videocamera digitale (non i videocamcorder).
I modelli di webcam Philips ToUCam 740K (a sinistra) e i loro successori fino alla SPC 900 NC (a destra) sono purtroppo disponibili solo usati. Hanno un vero sensore CCD anziché il più comune sensore CMOS, il che è vantaggioso per la fotografia planetaria.
Una webcam è la soluzione più economica e, inclusi gli accessori necessari, è disponibile per poco più di 100 euro. Si dovrebbero preferire modelli con un vero sensore CCD anziché CMOS. Purtroppo, l'azienda Philips, che finora ha offerto un tale modello, ha interrotto la produzione e ora offre solo dispositivi con sensore CMOS. Se avete l'opportunità di procurarvi una webcam "Philips ToUCam Pro II PCVC 840 K" o "Philips ToUCam SPC 900 NC" usata, sarebbe una buona scelta, poiché entrambi i modelli dispongono di un sensore CCD.
Un modulo video DMK del produttore ImagingSource offre una migliore qualità dell'immagine rispetto a una webcam, ma costa anche notevolmente di più. Il modello mostrato qui fornisce solo immagini in bianco e nero ed è collegato anche a un telescopio tramite un manicotto da 1,25 pollici (sopra).
Una videocamera pronta all'uso DMK 21AF04, che trasferisce le immagini al computer tramite un'interfaccia Firewire. Per acquisire foto a colori dei pianeti, è installato un filtro di colore con filtri rosso, verde e blu:
Se preferite una fotocamera completamente nuova, l'unica opzione che rimane è la "Celestron NexImage CCD Camera" (Link), il cui interno corrisponde a quello di una webcam, ma è già pronta all'uso per un telescopio.
Per i prodotti Philips menzionati, l'obiettivo della webcam deve essere rimosso e sostituito con un adattatore per telescopio con un diametro di 1,25 pollici in modo che la fotocamera possa essere inserita nell'estremità dell'oculare al posto di un oculare. Se si tratta di un telescopio con lente, potrebbe essere utile utilizzare un filtro IR-/UV per evitare sfocature.
Per rendere una webcam adatta all'astrofotografia, è necessario un filtro anti-UV/IR (a sinistra, particolarmente importante per i rifrattori) e un adattatore per webcam (in mezzo).
Con un cutter, l'obiettivo del Philips SPC 900 NC viene rimosso delicatamente, poiché non è necessario per la fotografia planetaria:
Come sostituto dell'obiettivo smontato, viene avvitato l'adattatore della webcam nell'anello dell'obiettivo in modo che la fotocamera possa essere montata nella ghiera dell'oculare del telescopio.
L'adattatore della webcam con un diametro di 1,25 pollici viene inserito nell'oculare al posto di un oculare.
Dato che le webcam non puntano alla massima qualità delle singole immagini, ma sono ottimizzate per generare uno stream video continuo, l'uso di un modulo video digitale rappresenta un ulteriore miglioramento. Ciò consente di ottenere immagini non compresse nei video registrati, anche se a un prezzo molto maggiore. Un produttore consigliato di tali moduli video è la ditta ImagingSource (Link).
Registrare video dei pianeti
Prima di tutto, è necessario determinare la distanza focale ottimale, che dipende dalla risoluzione del telescopio (quindi dalla sua apertura) e dalle dimensioni dei pixel della fotocamera. Tipicamente, i sensori nelle webcam hanno pixel con un lato di circa cinque millesimi di millimetro. La migliore distanza focale è raggiunta quando il rapporto di apertura è circa 1:20, con arrotondamenti generosi.
Ciò significa che la distanza focale dovrebbe essere circa 20 volte l'apertura. Se è più corta, la risoluzione teorica del telescopio non può essere sfruttata. Se è più lunga, il disco del pianeta diventa semplicemente più grande e meno luminoso, senza che siano visibili più dettagli. Particolarmente tragico in quest'ultimo caso è che il tempo di esposizione per le singole immagini si prolunga inutilmente e diventa più difficile sfruttare i momenti con scarsa turbolenza atmosferica per ottenere immagini nitide.
Esempio: Se si utilizza un telescopio con un'apertura di 150 millimetri, la distanza focale ottimale sarebbe di 150 mm * 20 = 3000 mm, cioè 3 metri. Se la distanza focale primaria è più breve, viene portata al valore desiderato tramite una lente di Barlow, che viene montata tra il telescopio e la fotocamera.
La formula esatta per il denominatore del miglior rapporto di apertura si calcola dividendo il diametro del pixel per la costante 0,00028. Esempio: I pixel della tua fotocamera hanno un lato di 4 millesimi di millimetro (= 0,004 mm). Dividendo 0,004 per 0,00028 si ottiene approssimativamente il numero 14, cioè il rapporto di apertura da mirare dovrebbe essere circa 1:14.
Il telescopio viene quindi puntato sul pianeta e osservato attraverso un oculare. Con il movimento fine motorizzato del montaggio, il pianeta viene portato esattamente al centro dell'immagine. A questo punto, l'oculare viene rimosso e sostituito dalla webcam. Nel software di controllo della fotocamera, deve essere impostato un lungo tempo di esposizione e un'alta ganascia (spesso chiamata "Gain") per visualizzare sull'obiettivo del computer l'immagine del pianeta ancora molto sfocata a quel punto. Il video registrato dalla fotocamera può essere seguito in diretta sullo schermo, in modo che la messa a fuoco non rappresenti un grosso problema. Più nitida diventa l'immagine, più luminosa diventa, quindi il tempo di esposizione e la ganascia devono essere ridotti a tappe per evitare sovraesposizioni.
Prima di salvare un video dei pianeti, assicurati di disattivare assolutamente la trasmissione audio della fotocamera, in modo che i dati audio non sprechino larghezza di banda preziosa.
Rappresentazioni dello schermo del software "Philips VRecord", fornito con la Philips ToUCam 740K. A sinistra si vede il pianeta Marte dopo la sostituzione dell'oculare con la webcam; l'immagine è ancora completamente sfocata. Al centro si trova lo stato dopo il fuoco, con l'immagine ancora fortemente sovraesposta. A destra sono stati regolati l'esposizione e il bilanciamento del bianco.
Una volta che il pianeta appare nitido sullo schermo, è tempo di affinare le impostazioni. È importante trovare un buon equilibrio tra il tempo di esposizione delle singole immagini da un lato, e la ganascia elettronica dall'altro. Assicurati di disattivare assolutamente l'esposizione automatica della fotocamera per poter configurare tutti i parametri manualmente. Tempi di esposizione brevi facilitano la "congelazione" dei momenti con scarsa turbolenza atmosferica, mentre una ganascia elevata porta a un rumore evidente nelle immagini registrate. A seconda della luminosità del pianeta e delle condizioni di osservazione relative alla turbolenza dell'aria, è necessario trovare un compromesso. È opportuno evitare ogni caso di sovraesposizione, poiché ciò comporta la saturazione di alcuni pixel e la perdita irreversibile di informazioni dell'immagine. Anche una sott'esposizione pronunciata non è consigliabile, poiché peggiora il rapporto segnale/rumore.
Nel software del driver della webcam occorre disattivare la registrazione audio ("Muto"). A seconda del modello di telecamera utilizzato, l'aspetto del rispettivo riquadro di dialogo può variare.
Regolatori della Philips ToUCam 740K. È importante disattivare la regolazione automatica del bilanciamento del bianco e dell'esposizione. Successivamente, è possibile regolare manualmente i controlli del colore (in alto) e i controlli del tempo di esposizione e della ganascia (in basso).
Regolatori dell'immagine della Philips ToUCam 740K. Anche qui è necessario disattivare completamente la regolazione automatica. Successivamente, regolare manualmente la frequenza di fotogrammi, la luminosità e il contrasto finché l'immagine visibile del pianeta appare il più naturale possibile.
Passiamo ora al bilanciamento del bianco. Ci sono uno o due regolatori del colore che devono essere regolati fino a quando l'impressione cromatica sullo schermo corrisponde approssimativamente all'impressione visuale attraverso l'oculare.
L'ultima decisione riguarda il frame rate. Per le webcam, non impostare un valore superiore a 30 frame al secondo, poiché i dati dell'immagine devono essere fortemente compressi per poter essere trasmessi al computer, il che comporta una riduzione della qualità dell'immagine. Dieci o venti frame al secondo sono sufficienti.
Ora registra un video e scegli il formato AVI. Limita la durata del tuo video a un massimo di 4-5 minuti, in modo che il file risultante non diventi troppo grande e complichi l'elaborazione successiva. È meglio registrare diversi video più brevi consecutivamente con impostazioni diverse. Per i pianeti le cui caratteristiche superficiali sono in movimento a causa della rotazione del pianeta, la durata del video non dovrebbe superare i quattro minuti. Questo è il caso di Marte e Giove.
Elaborazione dei video
Dopo la fine della registrazione, avrai a disposizione un file video che mostra il pianeta. A causa dell'instabilità dell'aria, non tutte le singole immagini contenute sono uniformemente nitide. Pertanto, nel passo successivo è necessario selezionare e allineare con precisione le immagini nitide in modo che possano essere combinate in un'immagine somma con calcolo della media. La somma è necessaria per ridurre il rumore dell'immagine, il che permette a sua volta di migliorare ulteriormente la ripresa del pianeta.
La selezione delle immagini più nitide è un lavoro enorme se si considera che un video planetario di 4 minuti con dieci immagini al secondo consiste in 2400 immagini singole! Fortunatamente, questo passaggio non deve essere eseguito manualmente, ma può essere gestito con programmi speciali disponibili gratuitamente su Internet. Due di questi programmi devono essere menzionati:
GIOTTO (http://www.videoastronomy.org/giotto.htm) e
Registax (http://www.astronomie.be/registax/).
Nel seguito, verrà presentata la procedura con il software "GIOTTO". È possibile seguire i passaggi scaricando il software e installandolo come descritto sul sito web menzionato. È inoltre possibile scaricare il file di esercitazione "MarsDemo.zip" per questo tutorial, che contiene il video "MarsDemo.avi" scompattato. Il video è composto solo da 100 singole riprese del pianeta Marte, registrate il 22 agosto 2003 con un telescopio da 10 pollici e una webcam Philips.
È consigliabile visualizzare il video prima con un lettore multimediale. Noterai che la qualità dell'immagine varia notevolmente a causa dell'instabilità dell'aria. Qui sono presenti due singole immagini dal video, una che mostra un'immagine singola particolarmente sfocata e una piuttosto nitida:
Due singole immagini dal video di esercitazione "MarsDemo.avi". A sinistra è visibile un'immagine singola sfocata a causa dell'instabilità dell'aria, a destra un'immagine nettamente più nitida.
Dopo aver avviato GIOTTO (versione 2.12), comparirà la seguente schermata:
Schermata iniziale del software gratuito "GIOTTO". Sono disponibili quattro finestre di immagine (buffer A - D).
Seleziona il comando Sovrapposizione immagini/Sovrapposizione automatica immagini... In seguito, apparirà questa finestra di dialogo:
Software GIOTTO: In sette fasi un video planetario viene trasformato in un'immagine singola finita.
Qui procedi passo dopo passo e segui i punti da 1 a 7. Prima di tutto, il software richiede informazioni sull'origine delle immagini grezze. Quindi fai clic sul pulsante Origine immagine grezza... Seleziona Tutte le immagini singole nel file AVI e Digicam/Webcam/Scanner/CCD-Kamera (Non Interlace) e conferma con Applica:
Software GIOTTO: Selezione dell'origine delle immagini grezze.
Puoi saltare il punto 2 (Pre-elaborare le immagini grezze prima della sovrapposizione?) (eventualmente rimuovi il segno di spunta dalla casella di selezione) e passare al punto 3 (Quale metodo per il centrare?). Qui devi stabilire il metodo che GIOTTO utilizzerà per sovrapporre accuratamente le immagini del pianeta. Scegli Cerca il punto di luminosità (oggetti luminosi), dopo aver cliccato sul pulsante Metodo di centratura...:
Software GIOTTO: Selezione del metodo di centratura. La scelta del "Cerca il punto di luminosità" solitamente fornisce risultati migliori rispetto a "Centra il disco planetario".
Nel punto 4, "Sovrapposizione con precisione subpixel", fai clic sul pulsante Super-risoluzione... e opta per Risoluzione doppia (mezzo pixel) nel dialogo corrispondente, insieme al Ritaglio del motivo, mantenendo le dimensioni dell'immagine. Questa impostazione fa sì che GIOTTO ingrandisca tutte le immagini singole al doppio prima della sovrapposizione, aumentando così la precisione della sovrapposizione.
Software GIOTTO: Dopo aver scelto la "risoluzione doppia", GIOTTO può lavorare con una precisione subpixel.
Ora passiamo al punto 5, il Controllo qualità delle immagini grezze. Clicca sul pulsante Impostazioni di ordinamento... per specificare la percentuale di immagini da utilizzare, mentre il resto viene scartato. Poiché il video di esercitazione contiene solo 100 immagini singole, vogliamo utilizzare il 70% delle immagini, da regolare con il cursore di Percentuale di utilizzo. Inoltre, è importante impostare il peso tra nitidezza e distorsione con il cursore Nitidezza/Distorsione. Opta per il 70% Nitidezza e il 30% Distorsione.
Software GIOTTO: L'equilibrio tra nitidezza e distorsione e la percentuale di utilizzo devono essere adattati a seconda delle caratteristiche del video planetario. Suggerimenti utili sono forniti dai pulsanti nella casella "Raccomandazioni pratiche".
A seconda delle caratteristiche del video in questione, potrebbe essere necessario modificare questi valori. Se i video registrati in aria agitata contengono poche immagini singole nitide, la percentuale di utilizzo dovrebbe essere drasticamente ridotta. Se l'instabilità dell'aria ha causato molte distorsioni delle immagini planetarie, la distorsione dovrebbe avere più peso rispetto alla nitidezza. I cursori vengono spostati nelle posizioni definite suggerite quando si clicca sui pulsanti nel dialogo sotto le "Raccomandazioni pratiche" date.
Prosegui con il punto 6: Come deve essere determinato il risultato?. Clicca sul pulsante Configurazione risultati... che porta a un dialogo in cui si deve selezionare Media. Media rappresenta il calcolo della media aritmetica dei frames selezionati e centrati:
Software GIOTTO: Dopo aver selezionato le immagini singole più nitide e averle allineate, le immagini planetarie devono essere mediate.
Il punto 7 può essere omesso, pertanto ora è necessario premere il pulsante Continua…. Se non è disponibile, cliccare sul bottone Utilizzare la precedente impostazione può risolvere il problema.
Dopo l'avvio della procedura, il programma richiederà inizialmente la selezione del file video (nel nostro caso "MarsDemo.avi") e poi sarà impegnato per un po' di tempo nel calcolo, mostrando il progresso come percentuale.
Software GIOTTO: Selezione del video del pianeta.
Software GIOTTO: L'elaborazione video richiede un certo tempo di calcolo a seconda del numero di singoli frame da elaborare. Nel frattempo, GIOTTO emette messaggi di stato (frecce).
Dopo aver completato il lavoro, il risultato apparirà nella finestra "Buffer A con immagine somma".
Software GIOTTO: Visualizzazione dell'immagine somma.
Inizialmente quest'immagine sembra meno nitida di un singolo frame nitido dal video, ma il rumore elettronico dell'immagine è molto più basso. Questo ci consente a sua volta di applicare filtri di nitidezza. Proveremo a farlo e selezioneremo in GIOTTO il comando Modifica/Nitidezza e Filtri… Nella finestra di dialogo che appare, selezionare la scheda Solo Nitidezza, impostare i parametri visibili nella seguente immagine e selezionare come Destinazione il Buffer B. La finestra di anteprima verrà aggiornata solo dopo un po' di attesa ogni volta che si modifica un parametro di nitidezza, tempo necessario per il calcolo dell'anteprima dell'immagine.
Software GIOTTO: La nitidezza dell'immagine somma deve essere controllata con cura su diversi parametri per evitare un'eccessiva nitidezza che potrebbe creare artefatti indesiderati. L'anteprima semplifica enormemente questo lavoro.
Con il pulsante Modifica si avvia la procedura di nitidezza, il cui risultato sarà mostrato quindi nella finestra "Buffer B".
Software GIOTTO: Visualizzazione dell'immagine somma affilata nel Buffer B.
Prima di salvare, verificare che le impostazioni dei formati grafici siano corrette. Per fare ciò, selezionare in GIOTTO il comando File/Formati Grafici… e impostare nella categoria TIFF le opzioni Non compresso e 16 Bit:
Software GIOTTO: Configurazione dei formati grafici. Solo TIFF e FITS lavorano senza perdite, il che è importante se si vuole elaborare ulteriormente la foto del pianeta con un altro software.
Con il comando File/Salva immagine… è possibile salvare separatamente i contenuti delle quattro finestre dei file, preferibilmente in un formato lossless (ad esempio TIFF).
Software GIOTTO: Salvataggio dell'immagine somma affilata nel formato TIFF.
Se lo si desidera o se necessario, è possibile aprire un'immagine in formato TIFF in un altro programma di fotoritocco per effettuare ultimi passaggi di modifica.
Immagine finale di Marte dal file di esercitazione "MarsDemo.avi", dopo aver apportato leggere modifiche di allineamento, gradazione e colore in Adobe Photoshop.
Tubo del telescopio Maksutov-Cassegrain da 10 pollici con il quale molte delle foto dei pianeti di questo tutorial sono state scattate. A scopo di confronto, è incluso anche una Canon EOS 1D:
Nota personale: Tutti gli esempi di immagini utilizzati sono stati creati nel modo descritto nel tutorial.
Unica eccezione: L'immagine di copertina è una fotomontaggio basato su immagini planetarie auto-generate.
Continua con la parte 15: "Calibrazione: acquisizione di immagini di campo chiaro e scuro"
