第05部 - 月を撮影する

アリゾナ州サグアロ国立公園のサボテンの背後で満月が昇る、アメリカ合衆国。

第5部：月の撮影

アストロフォトグラファーにとって、月は相反する関係を持っています。一方で感謝すべきモチーフであり、他方では光が明るすぎるため、光が弱いオブジェクトの観察に支障が出ることもあります。このチュートリアルでは、月のポジティブな側面に焦点を当てます。その明るさと（相対的な）大きさにより、通常のアストロファインダーが抱える多くの問題が解消されます。そして、地球上の観察者が月の表面の多くの詳細を認識し、撮影できる他の天体は存在しません。

しかし、まずは月の性質とその絶え間ない段階の変化について少し考察してみましょう。 "月"という用語は、主に太陽の周りではなく、惑星の周りを公転する天然の天体として定義されます。これは他の惑星にも月が存在するという正しい仮定を意味します。たとえば、木星の惑星の「ガリレオ衛星」、いくつかの望遠鏡で認識できます。 「月」というとき、通常は正確な名称「地球の月」の簡略化が行われます。地球はただ1つの月に囲まれており、絶対的な意味で太陽系で最大の月ではないものの、母惑星に対するその相対的なサイズは類を見ません：その直径は3,476キロメートルで、地球の直径の四分の一以上に達します！太陽系の他の多くの月と比較しても、地球の月は悪くありません：ガニメデ（木星）、タイタン（土星）、カリスト、イオ（両方とも木星）の後に、太陽系で5番目に大きな月です。

地球の月は、1969年から1972年までの6つの有人ミッションの結果によって十分に研究されています。それ以来、ほかの天体には人間が立ち入ったことがない。これは「死んだ」天体であり、そこには水も大気もありません。私たちの先祖は異なる意見であり、月の表面に肉眼で見ることができる斑点を海と見なしていました。これらの海（ラテン語で「Mare」）は今日までの斑点に名前がついています。光学機器（双眼鏡、望遠鏡）を使うと、数多くのクレーターが見え、宇宙からの砲撃によって形成されています。

地球も同じくらいたびたび打たれましたが、できたクレーターのほとんどは気象侵食によりすでに長い間消失しています。長焦点距離のレンズ（望遠レンズ、望遠鏡）を使うことで、月のクレーターをうまく写真に撮影することができます。

300から10キロメートル未満の大きなクレーターは、有名なが亡くなった科学者や芸術家にちなんで名付けられ、小さなクレーターは一般的な名前、またはアルファベットの一文字が、大きなクレーターに割り当てられています。



この写真は、肉眼で月の上で認識できるすべての形成物がマーキングされています。詳細については、次のテーブルをご覧ください。

地球の重力の影響とそれに伴う潮汐作用により、月は常に地球の同じ側を向いているということです。「束縛回転」と呼ばれる現象であり、つまり、その自転は地球の一周と同じ期間かかります。したがって、私たちにとって、月の裏側を見ることは決してありません、宇宙飛行士にならない限り。ただし、さまざまな効果により、月は揺れる運動を示し、数週間をかけて月の表面の約59%が見えるようになります。この揺れる運動、リブレーションとも呼ばれるものは、レンズのウェブサイトに表示されるアニメーションで非常に効果的に示されています。http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/image/0709/lunation_ajc.gif。月が誕生した最も可能性の高い理論はドラマチックです：地球の直径の約半分の体が約45億年前に地球に衝突し、月が地球から放出された物質から形成されました。

今日、月は地球を平均384,000キロメートル離れた中間距離で周回し、光が約1.3秒で進む距離です。厳密には、月は地球を周回しているというよりも、両方が地下1700キロメートル、つまり地球の内部にある共通の質量中心の周りを回転していると言えます。また、月が地球の周りを周回しているのは楕円軌道であり、地球からの距離は370,300から406,700キロメートルの間で変動します。この変動により、月の見かけのサイズも変化します。月の見かけの大きさの相違は、地球からの遠方（遠地点）と近接点（近地点）での比較が提供されるhttp://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap071025.html。

月は地球の周囲を29日、12時間、44分で一周し、次の満月までの期間（潮汐的月として）を考慮すると、地球に最も近いまたは最も遠い点には、27日、13時間、18.5分（異常的月）がかかります。観察と写真撮影には、月の地球周回から重要な考えが浮かび上がります。一方で、月の太陽に対する角度的な距離は、ほぼ13度近く毎日変化し、月の出没時間は一日から次の日へと移動します。これにより、照明角の違いが生じ、月の段階の形成につながります。

これは、月が太陽に対して相対的な角度距離を意味しています。月は太陽の反対側にあると、角度は180度になり、満月の場合となります。一方、新月は太陽に近く、その角度距離は0度になり、その場合、それが太陽の前面に移動しない限り、観測や写真撮影をすることはできません。これは稀な例であり、これが太陽の食として知られています（「アストロおよびスカイ写真撮影」シリーズのチュートリアル8を参照）。

新月フェーズの後、角度距離は東の方向に拡大し、月の欠けた錐状が夕方の空で見ることができます。角度が90度に達すると、増加する半月の段階が開始され、最初の夜の前半に空に浮かび上がります。満月は夕暮れに昇って、朝日の昇るときに沈みます。つまり、夜間全体に見ることができ、真夜中に最高点に達します。

満月の後、太陽に対する角度距離が狭まります。減少する半月は、太陽から90度西に位置し、地平線の上にを通過します。一方、狭くなる欠けた錐状月は、太陽にますます近づき、日の出前に、東の空に現れます。月の出が太陽の没よりも前である場合、または月の没が太陽の出よりも後である場合、月は晴れた日の青い空で見ることができます。

基本的に、あらゆる月相は写真の被写体として適しています。ただし、表面上の詳細に興味がある場合、例えばクレーターや月の山々などの詳細が必要な場合は、満月相は適切なタイミングではありません！その理由は明らかです。地球から見ると、満月の間、光線が月に正面から当たるため、月の地形の輪郭が影になることなく照らされます。不均等な部分は、横から照らされ、長い影を投げたときにより良く見えます。

これは月の光と影の境界線である、月の「ターミネーター」として知られています。半月の場合、ターミネーターは、月の明るい半球と暗い半球を分ける直線です。ターミネーターの近くにいると、太陽の出入りの瞬間を見ることができます。

月の軌道の地平線との関係は年間の変化があります。拡がりつつある月の細いカモメは、2月から4月までが最適な観察条件を提供し、減少するそれらの場合は、8月から10月が最適となります。満月は12月に天空の最高点を達成し、6月に天空の最低点を達します。

地平線上の月の高さは、可能な限り鮮明で高解像度の写真を撮影するために常に重要です

フルサイズカメラ用の24x36ミリメートルのセンサーでは、焦点距離は2500ミリメートル（満月）または3800ミリメートルに達することさえあります！



200ミリメートル焦点距離で撮影された月の描写サイズの比較（左）および1200ミリメートル焦点距離で撮影されたもの（右）。両方の写真はトリミングしていません。



このような長焦点距離のレンズが利用できない場合、天体用望遠鏡がしばしば最も手頃な解決策になります。望遠鏡には2インチのアイピース接続口がある場合、一眼レフカメラを接続できます。すると、T2アダプタと2インチ接続スリーブだけが必要です。これらの部品は機械的な部分のみで、光学部品は含まれていないため手頃な価格で入手できます。 カメラは、望遠鏡のアイピースの代わりに取り付けられ、望遠鏡の光学系が撮影光学系として機能します。このような構成では、焦点撮影という言語も使われます — 望遠鏡の焦点距離は同時に実効撮影焦点距離でもあります。

レンズや望遠鏡には、実効焦点距離を延長する光学部品があります。レンズの場合、カメラとレンズの間に取り付けられ、モデルによっては焦点距離を1.4倍または2倍に延長するテレコンバータがあります。1.4倍の拡張率を持つコンバータを使用すると、光のフル管の1段階が失われるため、コンバータを使用しない場合より2倍の露光時間が必要となります。拡張率2のコンバータの場合、2段階分のライトが失われ、露光時間は4倍になります。

望遠鏡にも同様のシステムがあり、そこでは拡張率1.5〜5倍の「バーローレンズ」と呼ばれるものが提供されています。



焦点距離を延長するための2つのテレコンバータ（左）およびバーローレンズ。



ただし、焦点距離をほぼ必ず延長する方法は、可能な場合でも光学系の全体的な画質に影響を及ぼす可能性があることに注意してください。 フォトレンズでは、みての通り、このネガティブの影響を緩和するために絞りを1または2段階閉じることができます。特に二つのテレコンバータを同時に使用する場合は、非常に注意が必要です。

術なメソッド

Technical Equipment

デジタル一眼レフカメラに加えて、できるだけ長い焦点距離のレンズと、必要に応じて焦点距離を延長するためのテレコンバータが必要です。レンズの代わりに、天体用望遠鏡を撮影光学系として使用することもできます。

その他必要なもの：

• 安定した三脚：

使用する焦点撮影距離が長いほど、三脚の安定性に関する要件が高くなります。振動を防ぐためには、カメラを飛距離が長い（てこの働き！）ほど重くなり、三脚も安定している必要があります。 長いレンズでカメラを三脚に取り付けるのはお勧めできません。その代わりに、カメラとレンズのユニットを重心付近に設置するべきです。 これを実現するために、ほとんどの長焦点距離のレンズには、独自の三脚用ネジ付きスタティブリングが付いています。

木材は振動を金属よりもよく吸収するため、三脚の材料として優れています。以下に表示されるのは、Berlebachのアッシュ材の脚を持つ三脚で、引き出し式の中央柱を備えていて、最長の焦点距離でも安全に保持できるデモンストレーションです：

この安定した三脚ヘッドはManfrottoのギアヘッドです。写真は、テレズームレンズとその間に2倍テレコンバータを挟んだ設置のデモンストレーションです。振動の影響を軽減するため、カメラではなくレンズのクランプが三脚に取り付けられています：





• ケーブルリリース/タイマー

ケーブルリリースは、長焦点距離での作業において振動を防ぐためにカメラの手動トリガーを使用することを可能にします。ワイヤレスのリモートトリガーも同様の機能を果たします。

手順

画像の撮影時の状況、使用される焦点距離、被写体の選択によって、地球の衛星からさまざまな写真が撮れるかもしれません。以下では、デジタル一眼レフカメラと望遠レンズを使用して、夕方の夜空にスタンバイする満ち欠けていく半月を撮影し、できるだけ多くの表面構造を見ることができる方法を紹介します。

1. 基本設定を行う

以下のカメラの基本設定がお勧めです:

• ファイル形式

RAW形式が好まれ、同時に最高品質のJPGファイルを撮影してください。 JPGファイルは、数多くの写真から最高の写真を後で見つけやすくします。



キヤノンEOS 40Dでの画質設定：RAW形式が選択され、同時に写真はJPG形式の最高品質（「L」は「Large」）で保存されています。

• ISO値

電子的な画像ノイズを最小限に抑えるために、まず最低のISO値（通常ISO 100）を設定してください。



キヤノンEOS 40DでISO値100の設定。低いISO値はノイズを少なくします。

• ホワイトバランス

日中光（太陽のシンボル）に手動設定するのが役立ちます。



キヤノンEOS 40Dでの日光（5200ケルビン）へのホワイトバランス設定。

• 露出プログラム

マニュアル設定（M）を選択してください。



キヤノンEOS 40Dのダイヤルでのマニュアル露出制御（「M」）の設定。

• 絞り

月の明るさは非常に大きいため、レンズを最大絞り（つまり最小の絞り値）から1段または2段絞ることができます。軽い絞りは、ほとんどのレンズが最大の描写品質を発揮するための状態となるからです。



キヤノンEOS 40Dのディスプレイ：矢印は絞り1:5.6の設定を指しています。使用されているレンズは「明るさ」（最小設定可能な絞り値）が1:4.0ですが、描写性能を向上させるために1段絞っています。

• ミラーロック

カメラのミラーバウンスによるブレを防ぐための設定です。長焦点距離を使用する際には、この設定を常に使用してください！ シャッターボタンを最初に押すとミラーが上がります。その後、振動が収まった後、2度目の（リモート）シャッターボタンを押して露出を開始してください。



ミラーロックがオンになっています。

• 画像安定化

三脚を使用する場合は、画像安定化機構を無効にすることをお勧めします。



オフになっている画像安定化機構。

3. 写真撮影する

まず無限遠に正確に合焦してください。月は十分に面積が広く、コントラストがある領域が多いため、オートフォーカスを使用することができます。

オートフォーカスが効かない場合や、テレコンバーターの使用によって機能しなくなった場合は、手動でピントを合わせる必要があります。特に長焦点距離では、わずかなフォーカス変化が重要です。

「ライブビュー」機能を備えたカメラを持っている人は、これを迅速に行うことができます。最大倍率でカメラディスプレイ（または接続されたノートパソコンの画面）にライブ画像が表示されます。最適なピントを素早く確実に調整でき、多くの場合、オートフォーカスよりも精密に行えます。

ピントを合わせるのに最適なのは、「ライブビュー」機能を備えたカメラモデルで、明るい星をターゲットにし、カメラのディスプレイで大きく表示して正確に合焦できます。

ライブビューのないカメラでは、オートフォーカスが動作しない場合は、カメラビューファインダーで粗いピントを合わせ、高倍率で撮影した写真を検討して、最適なピントを選定します。

これで残るは、適切な露出、つまり適切な露出時間の選択です。次の原則が適用されます:

可能な限り豊富に、ただし月の一部が飽和しないようにする。

この目標を達成するためには、カメラを－できれば－設定して、過曝部分が点滅して後でレビューされるようにします。点滅している過曝部分は、月が比較的小さい場合でもよく認識できます。Canon EOS 40Dでのメニューエントリ：



過曝警告は完全に飽和した画像部分がレビューされる段階で点滅します。



ヒストグラムも正しい露出について信頼できる情報を提供します。月を表す「データ山」は、右側にできるだけ移動する必要がありますが、右端には当たらないように注意してください。

過少露出された月の写真の例: ヒストグラムの「データ山」が左にずれ、中間の明るさ値で終わり、利用可能な範囲全体を活用していません（下部の矢印）。このような画像は画像処理で修復できますが、画像ノイズが著しく増加することによって引き換えになります。

過度露光された月の写真の例：右側の「データ山」が当たるところ（右側の赤い矢印）、さらに完全に飽和した画像領域が黒く点滅しています（左矢印）。穏やかな過度露光の場合、RAWファイルを変換すると、そのような領域を修復することができる場合がありますが、この例ではそれはもうできないでしょう。そのため、過度露光が強すぎます。一般的に、過度な露光は絶対に避けるべきです。

適切に露光された写真は、データ山が右に大きくのびていることを示しており、完全な飽和値に達していないことがわかります - 月の表面のどの領域も構造がない状態ではない。バランスのとれた露光の報酬は、信号対雑音比の高い写真、つまりノイズの少ない写真です。ヒストグラムの極値は、黒い空の割合によるものです。





カメラディスプレイ上でのヒストグラムの解釈は、月が非常に小さく、写真の表面積がそれに比例して小さい場合、困難または不可能となる場合があります。

実際には、まず露光時間の短いものから始め、次第に露光時間を長くしていき、過度露光を検出する点に達した時点で、単に一段短い露光時間に戻すだけで最適な状態になります。

しかし、月は通常非常に明るいため、それに応じて短い露光時間が必要であることが一般的ですが、非常に長焦点距離と/または光学系の光度が低い場合、必要な露光時間が長くなりすぎる可能性があります。長すぎる露光時間は次の2つの理由で撮影のぼやけを招きます。一つは空気のふらつき（Seeing）が画像をぼやけさせるリスクが高まること、他には月も日々の空の見かけの回転に参加するためです。最良の鮮鋭度を得るために、露光時間で以下の最大値を超えてはいけません:

これらの閾値を超える必要な露光時間の場合、ISO値を上げたり、より大きな絞りを使ったりする必要があります。画像ノイズがわずかに増加し、/またはレンズの描写性能が少し低下するかもしれませんが、それは月の動きによるボケた画像よりも優先すべきです。

それでも、長い露光時間を実現する方法の1つは、カメラを天体モニターに取り付けて、天球の回転をモーターで追跡することです。このために必要なものは、「天体および空の写真撮影」シリーズのチュートリアル9、10、12に触れています。天体写真に適した望遠鏡については、チュートリアル13で説明されています。

ピントと露光の設定が確認できたら、写真撮影を行います。一枚だけの写真は、見かけの悪い瞬間を捉える危険が大きいため、最適な鮮明度の写真にならない可能性があります。各撮影ごとの微妙な違いは、カメラディスプレイではほとんど分からず、後でPCでの確認が必要となります。使用する焦点距離が長くなればなるほど、見かけの悪い瞬間によって撮影が台無しになるリスクが高まります。50枚の写真シリーズから、明らかに最も鮮明な写真を見つけることができるという経験をしたこともあります！

最適な焦点ポイントに不安がある場合は、シリーズを複数回繰り返し撮影して、各リピートごとにフォーカスを何度も新たに合わせることができます。

重要な注意: スピーゲルロック（上記参照）が有効になっていると、ミラーショックによる写真のブレを防ぐことができますが、カメラのシャッターが引かれることによって引き起こされるブレは防げません。シャッターラッターは撮影時に大きな加速度で移動し、非常に長い焦点距離での使用時にはぼけを引き起こす場合があります。より安定した三脚が利用できない場合は、次の対策があります。第一に、レンズが取り付けられた三脚を最低高さに調整し、必要に応じて中央柱を完全に収納します。これが最も安定した三脚の位置です。さらに、三脚の脚を重り（砂袋など）で固定し、中央柱の下にさらに重りをぶら下げることができます。第二に、カメラを別の三脚でサポートすることもでき、レンズとカメラを個別の三脚に置きます。時間の経過とともに月を追跡することになるため、やや手間がかかるかもしれません。

画像処理

重要な最初のステップは、撮影シリーズから最も鮮明な写真を選択することです。最も速く開いて比較できるのはJPGファイルなので、これを使用するのが最適です。Photoshopで1つ1つのファイルを見て、常に100%ビューで鮮明さを判断する必要があります（コマンド「ビュー＞実際のピクセル」）。

もう1つ重要な点は次のとおりです。画像の鮮明度の評価を画像の一部に制限しないでください。空気の乱れ（Seeing）のため、特に長い露出焦点距離の場合、一部分のぼやけが発生する可能性があります。つまり、全体的に最も鮮明な画像を見つけることが重要です。

この2つの写真の焦点設定は同じです！左側には大気の乱れによってぼやけた単一の画像が表示されています。右の写真は「Seeing」が良い瞬間に撮影されました：





この最初のステップが完了すると、手間のかかるまたは複雑な画像処理の手順がすでに前にあります。

最初に、選択した月の写真のRAWファイルをPhotoshopで開きます：



Adobe Camera Rawのスタート画面：「デイライト」にホワイトバランスを設定しても、赤とマゼンタに方向された色づきが見られ、ヒストグラム（矢印）でもそれが確認できます。

月の色を正確に打ち出すことはめったにありません。しかしRAWフォーマットは、データ損失なしで中立的な色を設定する機能を提供しています。左上のピペット（ホワイトバランスツール）をクリックして、中間明度の領域にクリックしてください：



ホワイトバランスツールの選択（左上の矢印）とその後、月の中間明るさの箇所をクリックすることで自然な色調になります。その後、ヒストグラムの赤、緑、青の成分もバランスの取れた結果を示します（右上の矢印）。



その後、画像を開くボタンをクリックします。

元のファイルの状態に応じて、さらなる改善が可能です。この例ではコントラストを少し上げたいと考えています。しかし注意してください：従来の方法で行うと、「月が減少する」ため、既に暗い画像部分がターミネーターに沿って弱化されます。

この現象を避けるために、次のように説明されている方法でグラデーションカーブ（画像>調整>グラデーションカーブ...コマンド）を調整します：



グラデーションカーブを下に曲げることで画像が明るさを失います（右の矢印）。2つ目のポイント（左の矢印）によって、曲線が初期領域で下降しないように注意が払われ、元の状態の暗いトーンが保持されます。

この操作の結果、全体的にコントラストが低くなりますが、暗くなります（左が変更前、右が変更後）：

2番目のステップで、同じコマンドを使用して一般的な画像コントラストを上げます。

暗いトーンをわずかに下げる（左の矢印）一方で、上部のトーンを引き上げる（右の矢印）ことにより、コントラストが向上します：

今や達成された画像コントラストは、視覚的な外観に対応し、「キリッとしています」（左が変更前、右が変更後）。

最後のステップでは、月の写真をシャープにします。このため、Photoshopでフィルター>シャープネスフィルター>アンシャープマスク...コマンドを呼び出します：



この画像は中程度のシャープ化を受けて、この画面写真で確認できる値（強度：43％、半径：0.7ピクセル、しきい値：0段階）を利用しました。最適な値は元の素材に依存します。必要に応じて「強度」と「半径」の値を変更してください。

詳細過ぎるシャープ化は避け、追加のディテールが表示されず、代わりにアーティファクトが生成され、最終的には不自然な結果につながることに注意してください。

以下は、過剰なシャープ化後の結果です：

最終的で、シャープ化されていない結果は、画像がトリミングおよび回転された後です。撮影に使用されたのはCanon EOS 400Dで、焦点距離が1200ミリメートル、三脚も使用されました。絞り1:11でISO 200で撮影時間は1/250秒でした：

サンプル写真

この画像には、良い予備計画が必要でした。300mmレンズに2倍のテレコンバーターを組み合わせて600mm焦点距離を実現しました。絞り1:6.7でISO 1000で3秒間露出しました。非常に細い三日月は、新月位置から31.5時間しか離れていませんでした！

1200ミリメートルの焦点距離を持つ望遠鏡で、東の空に昇る月の写真を撮影しました。使用されたのは、ISO 200と1/6秒の露出時間に設定されたCanon EOS 20Daです。月の出や入りは、太陽の色と同じですが、目でその色を鮮明に観察することはできません。

11キロメートル離れた展望山から、シュツットガルトテレビ塔の背後に昇る満月の写真を撮るために6か月以上の計画が行われました。600mmの焦点距離が十分で、フルサイズカメラが使用されました。

この画像は幸運と見なすべきです。実際、私は新月の34時間18分後に細い三日月を撮影したかったのです。太陽は地平線からわずか3度下にあり、その金色の光が高い空を飛ぶ飛行機のコンデンス痕にまで達しました。キヤノン EOS 20D、ISO 100、1/60秒、焦点距離1085mm（天体望遠鏡）、絞り1:7。

2008年6月9日にキヤノン EOS 450Dで撮影された月の満ちる絵。露出時間は1/20秒、ISO 400。光学系には天体望遠鏡が使用され、その主焦点距離は2倍のバーローレンズで1200mmに延長されました：

2008年11月14日の満ちた月。他の月相と比較してわずかなクレーターしか見えません。焦点距離は1200mm、絞り1:11、露出時間はISO 100で1/90秒。カメラは通常の三脚に取り付けられていました。

前述のものと同じ写真ですが、色彩飽和度を通常よりも大幅に上げました。これらの月の色は本物でしょうか？NASAの探査機のウェブサイトhttp://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap020316.htmlで写真と比較すると、ある程度の一致が見られます！いずれにせよ、興味深い実験です！

このような詳細な撮影には、極めて長い焦点距離が必要です。この場合は9000ミリメートルです！これは強力な天体望遠鏡だけが提供し、その開口比は1:10でした。カメラにはキヤノン EOS 40D、ISO 400、1/45秒の露光時間が使用されました。望遠鏡は月の動きに追従されました。画像には「マーレ・セレンティアティス」の一部が見え、隆起があります。画像内の最大のクレーターは直径100キロメートルの「ポセイドニウス」です。「Plinius」は43キロメートルの直径を持つ注目すべきクレーターです。





自己啓発のための注意：

すべての使用された画像例はチュートリアルで説明された方法で作成されました。



次はパート6：「太陽の写真に注意してください」に進みます。