Inderdaad zijn sensoren met een zijde van enkele millimeters voldoende om bij nog redelijke brandpuntsafstanden een planeet volledig vast te leggen. Ook het aantal pixels speelt geen rol, een eenvoudige VGA-resolutie met 640x480 beeldpunten is voldoende! Belangrijker is de mogelijkheid van de camera om 10, 20, 30 of zelfs meer beelden per seconde als videobestand op te nemen. De ideale opnameapparaten voor planeetfotografie zijn daarom webcamera's (webcams) en digitale videocameramodules (geen camcorders).
De planeten van ons zonnestelsel zijn aan de hemel relatief kleine, maar heldere objecten. De opnametechniek verschilt daarom fundamenteel van de lange belichtingen voor zwakverlichte deep-sky-objecten. Het afgebeelde beeld is een fotomontage.
Deel 14: Planeten vastleggen met de webcam
Naast de aarde cirkelen zeven andere planeten rond de zon. Beginnend bij de zon luidt de volgorde: Mercurius, Venus, Aarde, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. Mercurius en Venus zijn daarom binnenplaneten, met een baanstraal kleiner dan die van de aarde. Alle anderen staan verder van de zon af dan de aarde.
Met uitzondering van Uranus en Neptunus zijn de planeten al met het blote oog aan de hemel te zien, maar ze zien eruit als sterren. Alleen attente waarnemers zullen opmerken dat een planeet een stabiel licht laat zien, terwijl sterren meer of minder sterk "flikkeren". In een telescoop laten de planeten zich bij voldoende vergroting zien als kleine schijfjes, terwijl sterren, zelfs bij maximale vergroting in enorme telescopen, kleine lichtpuntjes blijven.
Vanwege hun helderheid is het dus geen probleem om de planeten Mercurius tot Saturnus aan de hemel te vinden. Het is echter wel belangrijk om te weten in welk sterrenbeeld ze zich op dat moment bevinden. Het woord "planeet" is namelijk afgeleid van het oude Griekse woord "planetes", wat zoveel betekent als "de ronddwalenden". Hieruit is ook de term "dwergplaneet" afgeleid voor de planeten, omdat door hun beweging rond de zon ze niet altijd in hetzelfde sterrenbeeld aan de hemel staan, maar in de loop van de tijd door alle dierenriemtekens bewegen.
Om die reden kunnen er geen jaarlijks terugkerende zichtbaarheidstijden worden gegeven, want de snelheid van hun beweging hangt af van de omlooptijd van de planeten rond de zon. En die is volgens de derde wet van Kepler afhankelijk van de afstand tot de zon: Hoe dichter een planeet bij de zon staat, hoe korter zijn omlooptijd is. Terwijl Mercurius slechts ongeveer 88 dagen nodig heeft om een "Mercuriusjaar" te voltooien, heeft de verre Saturnus daar ongeveer 29,5 jaar voor nodig!
Om de huidige posities en zichtbaarheden van de planeten te leren kennen, zijn er verschillende mogelijkheden. Een daarvan is een astronomisch jaarboek, zoals de "Sterrengids" van Kosmos Uitgevers. Het wordt jaarlijks vernieuwd en beschrijft de zichtbaarheid van de planeten voor elke maand. Een andere manier is een online portal, zoals www.calsky.de.
Ook kunt u een planetariumsoftware gebruiken, zoals "Guide" (www.projectpluto.com) of de freeware "Cartes du Ciel" (http://www.stargazing.net/astropc/).
Een zeer zeldzaam gezicht deed zich voor op de avond van 30 april 2002, toen alle vijf met het blote oog zichtbare planeten tegelijkertijd aan de westelijke hemel te zien waren.
De zichtkansen voor de binnenste en de buitenste planeten zijn fundamenteel verschillend. De "binnenste" planeten (Merkurius en Venus) draaien binnen de baan van de aarde rond de zon, dat wil zeggen dat we van buitenaf tegen de baan aan kijken. Dit betekent dat deze planeten zich altijd relatief dicht bij de zon bevinden en zich daar slechts tot een maximale hoekafstand vandaan kunnen bewegen. Bij Mercurius is deze maximale afstand 28 graden, bij Venus zelfs 48 graden. De positie waarbij deze maximale hoekafstand wordt bereikt, wordt "elongatie" genoemd. In oostelijke elongatie zijn de binnenste planeten 's avonds na zonsondergang aan de hemel te zien, in westelijke elongatie 's ochtends aan de hemel voor zonsopgang. Door de belichtingsomstandigheden vertonen de binnenste planeten in de vergrotende telescoop een fase, vergelijkbaar met die van de maan. Andere extreme posities vinden plaats wanneer binnenplaneten achter de zon staan ("bovenste conjunctie") of tussen zon en aarde staan ("onderste conjunctie"). In het geval van een onderste conjunctie kan het inderdaad voorkomen dat Mercurius of Venus als een donkere schijf voor de zon te zien zijn, maar dit gebeurt zeer zelden vanwege hun baanvlak dat sterk afwijkt van het baanvlak van de aarde.
Heel anders is het met de buitenste planeten. Hun baanstraal is groter dan die van de aarde, waardoor ze, gezien vanaf de aarde, op bepaalde momenten ten opzichte van de zon staan. Dan zijn ze bijzonder goed waarneembaar, want dan komen ze op bij zonsondergang en gaan ze onder bij zonsopgang, dus zijn ze de hele nacht aan de hemel te zien.
Tegelijkertijd zijn ze de aarde bijzonder nabij, wat betekent dat hun schijnbare grootte in de telescoop en hun helderheid een maximale waarde bereiken. Deze optimale positie wordt "oppositie" genoemd. Het tegenovergestelde is de "conjunctie", wanneer ze als het ware achter de zon staan en niet waarneembaar zijn.
Schematische weergave van belangrijke planetenconstellaties. In het midden staat de zon, de aarde (1) is als blauwe planeet afgebeeld. Bij een buitenplaneet (rood) biedt de oppositionele positie (3) bijzonder gunstige observatieomstandigheden, terwijl hij in de conjunctiepositie (2) niet waarneembaar is. Een binnenplaneet (groen) is het best zichtbaar wanneer hij in maximale elongatie (6) staat, dan is zijn hoekafstand tot de zon bijzonder groot. In de "bovenste conjunctie" (4) is hij niet waarneembaar, in de "onderste conjunctie" (5) alleen als hij direct voor de zonneschijf langs beweegt, er een zogenaamde "transit" plaatsvindt.
De planeten lijken vanaf de aarde gezien op vanwege hun grote afstand als kleine schijfjes, waarvan de schijnbare diameter wordt uitgedrukt in boogseconden ("Abkürzung"). Een graad wordt verdeeld in 60 boogminuten, een boogminuut weer in 60 boogseconden. De volle maan lijkt ons onder een hoek van ongeveer een halve graad, wat overeenkomt met 30 boogminuten of 1800 boogseconden. Geen enkele planeet bereikt meer dan 63 boogseconden. Ter vergelijking: een euromunt op een afstand van 240 meter lijkt ons onder een hoek van 20 boogseconden. Dat komt overeen met ongeveer de waarde voor het bolletje van de planeet Saturnus!
Derbeschrijving um Dinge klar zu machen. Implement this beim nächsten Treffen, wenn dasEND wird.
Them with blend exposure to benefits. Massage gewesen aber not play been things.
Planetenfotografie loont ook met relatief kleine telescopen. Hier is een meer dan 30 jaar oude refractor met slechts 75 millimeter opening en zonder motorische volgfunctie uitgerust met een DMK-Firewire-videocamera:
Foto's van de planeten Saturnus (links) en Venus, gemaakt met de eerder genoemde uitrusting.
Voordat de fototechniek wordt besproken, zullen eerst alle planeten individueel worden voorgesteld.
Mercurius is de planet die het dichtst bij de zon staat en heeft geen manen. Zijn schijnbare grootte aan de hemel bedraagt slechts 5 tot maximaal 12". Hoewel Mercurius geen atmosfeer heeft, waardoor we rechtstreeks naar zijn oppervlak kijken, zijn oppervlaktedetails nauwelijks zichtbaar, hoogstens grotere, donkerder afgebakende regio's. Het doel van fotografische opnamen zal dan ook zijn om zijn variërende fasen vast te leggen.
Twee opnamen van de planeet Mercurius van 18 juni 2005 (links) en 15 april 2003. Te zien zijn de fase van de planeet en zwak aangegeven oppervlaktestructuren. In beide gevallen diende een Philips ToUCam 740K-webcam als camera, links een 8-inch-refractor en rechts een 10-inch-Maksutow-Cassegrain-telescoop als opname-optiek.
Op 7 mei 2003 vond een Mercuriusovergang plaats: de planeet die het dichtst bij de zon staat passeerde als een kleine vlek (pijl) voor de zon.
Daar komt nog bij dat Mercurius zich altijd in de buurt van de zon bevindt en maximaal 28 graden van haar verwijderd is. Dat betekent dat hij slechts ongeveer een uur na zonsondergang of een uur voor zonsopgang laag aan de horizon zichtbaar is. Als alternatief kan je proberen hem overdag aan de hemel te spotten, waarbij extreme voorzichtigheid geboden is om de zon niet in het blikveld te krijgen.
Tijdens de onderste conjunctie kan het gebeuren dat de planeet af en toe als een donkere stip voor de zonneschijf te zien is. Dan moeten alle maatregelen worden genomen die worden beschreven in deel 6 van deze tutoriaalreeks ("Voorzichtigheid bij foto's van de zon"). De volgende Mercuriusovergangen die vanuit Europa te observeren zijn, vinden plaats op 9 mei 2016, 11 november 2019 en 13 november 2032.
Mercurius in cijfers:
Diameter: 4878 km
Gemiddelde afstand tot de zon: 57,9 miljoen km
Omlooptijd rond de zon: 88 dagen
Baaninclimatatie met betrekking tot de baan van de aarde: 7 graden
Afstand tot de aarde: 80 tot 220 miljoen km
Aantal manen: 0
Gemiddelde dichtheid: 5,4 g/cm³
Venus is ook een binnenste planeet, vertoont dus fasen. Haar oppervlak is vanaf de aarde nooit zichtbaar, omdat Venus is gehuld in een dichte, gesloten wolkendek. Deze weerkaatst echter veel van het zonlicht, waardoor Venus na de zon en de maan het op twee na helderste hemellichaam is en zelfs een schaduw werpt op donkere regionen! Dankzij haar helderheid kan ze soms zelfs overdag met het blote oog worden gezien. Haar schijnbare diameter varieert van 10" ("volledige Venus") tot 63" (onderste conjunctie). Structuren van het wolkendek worden niet verwacht, tenzij je in het ultraviolette licht observeert, waarvoor een spiegeltelescoop, een speciaal filter en een UV-gevoelige camera nodig zijn.
De fasen van de planeet Venus. Helemaal links "volledige Venus" nabij haar bovenste punt, rechts een smalle Venus-sikkel bij haar onderste conjunctie.
Na 1882 vond op 8 juni 2004 eindelijk weer een Venusovergang plaats. Tijdens haar onderste conjunctie bewoog ze als een donkere stip voor de zon - een indrukwekkend gezicht! De overgang duurde meer dan zes uur.
Het waarnemen van Venus is aanzienlijk eenvoudiger dan dat van Mercurius, omdat ze vanaf de aarde gezien tot wel 48 graden van de zon verwijderd is. Neemt ze tegelijkertijd een noordelijke positie in ten opzichte van de zon in de dierenriem, dan resulteert dit in een zichtbaarheidstijd van maximaal 4,5 uur na zonsondergang of voor zonsopgang. In de volksmond wordt Venus de "avondster" of "ochtendster" genoemd.
Ook Venus beweegt zo nu en dan tijdens haar onderste conjunctie als een zwart schijfje voor de zon, wat bekend staat als een "Venusovergang". Venustransits zijn zeldzamer dan die van Mercurius. Ze vinden plaats in een cyclus van 243 jaar. Na een transit volgt er na 8 jaar weer een, vervolgens na 121,5 en opnieuw na 8 en 105,5 jaar. Het laatste evenement van deze aard na 121,5 jaar vond plaats op 8 juni 2004. De volgende Venusovergang vindt plaats op 6 juni 2012, maar in Midden-Europa kan alleen nog het einde na zonsopgang gevolgd worden. Daarna zijn er wachttijden tot 11 december 2117 en 8 december 2125.
Venus in cijfers:
Diameter: 12104 km
Gemiddelde afstand tot de zon: 108,2 miljoen km
Omlooptijd rond de zon: 224,7 dagen
Baaninclimatatie met betrekking tot de baan van de aarde: ca. 3,5 graden
Afstand tot de aarde: 38,8 tot 260,9 miljoen km
Aantal manen: 0
Gemiddelde dichtheid: 5,25 g/cm³
De Aarde wordt hier alleen in cijfers vermeld ter vergelijking:
De Aarde in cijfers:
Diameter: 12742 km
Gemiddelde afstand tot de zon: 149,6 miljoen km
Omlooptijd rond de zon: 365,25 dagen
Baaninclimatatie met betrekking tot de baan van de aarde: 0 graden
Aantal manen: 1
Gemiddelde dichtheid: 5,5 g/cm³
Mars draait buiten de Aarde op een relatief sterk elliptische baan om de zon. Hoewel het een atmosfeer heeft, is deze zeer zwak ontwikkeld, zodat details op het oppervlak zichtbaar zijn. In gunstige zichtbaarheidsperioden zijn al in relatief kleine telescopen de poolkappen van bevroren koolstofdioxide en waterijs te zien, waarvan de groei in de Marswinter en het smelten in de Marzomer kan worden gevolgd. Het Marsoppervlak ziet er rood-oranje uit, wat te danken is aan de aanwezigheid van ijzeroxyde en de bijnaam "Rode Planeet" heeft opgeleverd. Bij hoge vergroting zijn ook donkere regio's zichtbaar, vergelijkbaar met de continenten op aarde, en dragen namen. Dankzij deze structuren kan de rotatie van de Marsbol in de telescoop worden gevolgd.
Drie verschillende perspectieven van de planeet Mars. De linker opname werd gemaakt op 19 december 2007, de middelste op 14 oktober 2005 en de rechter op 22 augustus 2003. Alle drie zijn gemaakt met een 10-inch-Maksutow-Cassegrain-telescoop, de twee linkse met een DMK-video camera en een kleurenfilterwiel, de rechtse met een Philips ToUCam 740K-webcam.
De afstand van Mars tot de Aarde ondergaat sterke schommelingen, waardoor ook zijn schijnbare diameter varieert van minimaal 4" tot maximaal 25". Zelfs tijdens zijn oppositiestelling, die om de 780 dagen wordt bereikt, is hij niet altijd optimaal waarneembaar, want de elliptische baan zorgt voor grote verschillen. De minimale afstand tijdens oppositie is slechts 55,7 miljoen kilometer, dan lijkt hij onder een hoek van 25". In "slechte" opposities is hij bijna dubbel zo ver weg van de Aarde, dus in de telescoop slechts half zo groot. Voor ons liggen relatief ongunstige oppositiestellingen op 29 januari 2010 (99,3 miljoen km afstand, 14,1" diameter) en op 3 maart 2012 (100,8 miljoen km, 13,9"). Een bijzonder gunstige volgt pas op 27 juli 2018 (57,6 miljoen km, 24,3").
Het observeren van de beide Marsmanen, Phobos en Deimos, is vanwege hun kleine diameter (27 respectievelijk 15 km) een uitdaging voor amateurs met grotere telescopen.
Mars in cijfers:
Diameter: 6794 km
Gemiddelde afstand tot de zon: 227,9 miljoen km
Omlooptijd rond de zon: 687 dagen
Baaninclimatatie met betrekking tot de baan van de aarde: 1,85 graden
Afstand tot de aarde: 55,7 tot 400 miljoen km
Aantal manen: 2
Gemiddelde dichtheid: 3,9 g/cm³
Jupiter is de grootste planeet in ons zonnestelsel - zijn diameter is ongeveer elf keer die van de aarde. Terwijl Mercurius, Venus, de Aarde en Mars tot de aardse planeten behoren, is Jupiter de eerste van de buitenste gasreuzen die geen vaste, betreedbare oppervlak hebben. In plaats van het oppervlak kijken we naar zijn dichte atmosfeer, die zelfs in relatief kleine telescopen banden van wolkenstructuren laat zien.
Sommige van deze wolkenbanden zijn behoorlijk constant, andere ontstaan en verdwijnen. Een opvallend en constant detail is een enorme wervelstorm, bekend als de "Grote Rode Vlek".
De reuzenplaneet Jupiter schittert vooral vanwege zijn contrastrijke, sterk gestructureerde wolkenbanden als onderwerp voor foto's. Op de linker foto is de "Grote Rode Vlek" te zien, die in werkelijkheid eerder oranje is. Beide foto's zijn gemaakt met een 10-inch-Maksutow-Cassegrain-telescoop en een Philips ToUCam 740K-webcam, de linker op 4 april 2003, de rechter op 27 april 2004.
Zelfs met kleine telescopen en relatief korte brandpuntsafstanden kunnen de vier manen van Jupiter worden waargenomen. Als er op gezette tijden meerdere opnames worden gemaakt, kan hun omloop rond de planeet worden waargenomen.
Jupiter is aan de hemel, na de zon, de maan en Venus, het op drie na helderste object. Alleen zelden wordt hij overtroffen door Mars in helderheid. Zijn schijnbare diameter varieert tussen 30" en 50". Zijn afplatting is duidelijk zichtbaar, die wordt veroorzaakt door de enorme rotatiesnelheid van minder dan tien uur: de polaire diameter is beduidend kleiner dan de diameter aan de evenaar. De vier grootste manen ervan kunnen heel goed worden waargenomen, die naar hun ontdekker "galileïsche manen" worden genoemd en Ganymedes, Callisto, Europa en Io heten. In de loop van uren en dagen kan hun beweging rond Jupiter worden gevolgd. Zelfs in middelgrote telescopen is het zichtbaar wanneer een van de manen zijn schaduw werpt op de wolken van Jupiter of in de schaduw van Jupiter verdwijnt.
Zoals bij alle buitenplaneten is de oppositiestand de gunstigste tijd om Jupiter waar te nemen. Dit wordt elke 399 dagen bereikt, dan is de afstand aarde-Jupiter minimaal, de schijnbare diameter maximaal en de helderheid optimaal. Het is echter niet nodig om direct van de oppositienacht gebruik te maken, ook enkele weken voor en na de oppositie zijn de zichtbaarheidsomstandigheden zeer goed.
Jupiter in getallen:
Diameter: 139.548 km
Gemiddelde afstand tot de zon: 779 miljoen km
Omlooptijd rond de zon: 11,9 jaar
Baanhelling t.o.v. de baan van de aarde: 1,3 graden
Afstand tot de aarde: 558 tot 967 miljoen km
Aantal manen: 63
Gemiddelde dichtheid: 1,3 g/cm³
Saturnus staat vooral bekend om zijn prachtige ringensysteem, dat al te zien is in kleine telescopen. Details zijn echter pas zichtbaar in grotere instrumenten, omdat zelfs in het meest gunstige geval ongeveer 1,2 miljard kilometer ons van hem scheiden - zelfs het licht heeft 1 uur en 24 minuten nodig om deze afstand af te leggen! Net als Jupiter is Saturnus een gasreus zonder vaste oppervlakte. Ook zijn bol is door de snelle rotatie afgeplat: In iets meer dan tien uur draait hij om zijn eigen as, maar de rotatie van Saturnus kan in tegenstelling tot Jupiter niet direct worden waargenomen, omdat de wolkstructuren op Saturnus doorgaans geen markante details vertonen, maar alleen bestaan uit subtiele, weinig contrasterende banden met licht variërende kleuren.
De ringplaneet Saturnus op 2 januari 2004 (links), 20 december 2007 (midden) en 21 maart 2009. Het is duidelijk te zien dat de kijkhoek op het ringensysteem in de loop der jaren vlakker is geworden. De twee pijlen wijzen naar twee openingen in het ringensysteem, de vrij gemakkelijk waarneembare "Cassini-uitsparing" (rechter pijl) en de flinterdunne "Enke-uitsparing" (linker pijl), die pas zichtbaar wordt in grotere telescopen bij goede luchtruimte. De twee linkerfoto's zijn gemaakt met een 10-inch Maksutov-Cassegrain-telescoop, de rechter met een 90-centimeter Cassegrain-reflector. Er is gebruik gemaakt van een Philips ToUCam 740K-webcam (links) en een DMK-videocamera met kleurenfilterwiel (midden en rechts). Voor de rechterfoto werden 2000 afzonderlijke opnamen aan het eindresultaat toegevoegd!
De bol van Saturnus lijkt onder een hoek van 14" tot 20", de ringen tussen 37" en 46", afhankelijk van de afstand. Elke 378 dagen bereikt hij de oppositiestand. Het ringensysteem, dat Saturnus voor veel planeetwaarnemers tot de mooiste van alle planeten maakt, bestaat uit talloze individuele brokstukken, die zo klein kunnen zijn als een stofkorrel en zo groot als een eengezinswoning. Vergeleken met de diameter van het ringensysteem (272.000 km), is de dikte met minder dan een kilometer opmerkelijk laag.
Het ringensysteem is opgedeeld in vele afzonderlijke, concentrische ringen, die deels worden gescheiden door openingen. Middelgrote telescopen tonen al de "Cassini-spleet", grote telescopen ook de "Enke-spleet". Het ringvlak is bijna 27 graden gekanteld ten opzichte van het baanvlak, zodat vanaf de aarde gezien gedurende een volledige Saturnusomloop rond de zon, die 29,5 jaar duurt, de ring tweemaal precies vanaf de rand en tweemaal bij maximale inkijkhoek kan worden gezien. De randpositie wordt bereikt in de jaren 2009, 2025 en 2038, daar tussenin elk een bijzonder gunstig zicht op het noordelijke of zuidelijke ringoppervlak. Bij het bereiken van de randpositie zijn de ringen enkele dagen helemaal niet zichtbaar.
Van de inmiddels talrijke bekende manen van Saturnus zijn er ongeveer acht geschikt voor observatie met amateurmiddelen.
Saturnus in getallen:
Diameter: 116.900 km
Gemiddelde afstand tot de zon: 1.432 miljoen km
Omlooptijd rond de zon: 29,5 jaar
Baanhelling t.o.v. de baan van de aarde: 2,5 graden
Afstand tot de aarde: 1.191 tot 1.665 miljoen km
Aantal manen: 60
Gemiddelde dichtheid: 0,7 g/cm³
Uranus is zo ver van de aarde verwijderd dat hij praktisch niet met het blote oog kan worden waargenomen en pas in 1781 met een telescoop werd ontdekt. Net als Jupiter en Saturnus bestaat hij grotendeels uit gas.
Zijn schijnbare diameter is slechts 3" tot 4", waardoor hij geen bijzonder lonkend doelwit is voor amateurastronomische waarnemingen. Elke 370 dagen staat hij in oppositie tot de zon.
In de telescoop laat zelfs bij hoge vergroting slechts een klein, groenachtig schijfje zonder structuren zien. De vijf grootste manen van Uranus kunnen al worden gefotografeerd met middelgrote amateurinstrumenten.
Uranus en vier van zijn manen. Links van de planeet staat de maan Umbriel, rechts Ariel, Titania en Oberon. De opname is gemaakt op 28 augustus 2003 met een 10-inch Maksutov-Cassegrain-telescoop.
Uranus in getallen:
Diameter: 51.000 km
Gemiddelde afstand tot de zon: 2.884 miljoen km
Omlooptijd rond de zon: 84,7 jaar
Baanhelling t.o.v. de baan van de aarde: 0,75 graden
Afstand tot de aarde: 2.582 tot 3.158 miljoen km
Aantal manen: 27
Gemiddelde dichtheid: 1,3 g/cm³
Neptun draait als laatste planeet in ons zonnestelsel om de zon op een gemiddelde afstand van 4,5 miljard kilometer. Daarom lijkt het slechts zwak verlicht en werd het pas in 1846 ontdekt met behulp van een telescoop. Het duurt 165,5 jaar om een rondje om de zon te maken, waardoor het bijna elk jaar een oppositiestand bereikt, namelijk elke 367,5 dagen.
Zelfs dan is de schijnbare diameter van de planeetenschijf slechts bescheiden 2,3” - te weinig om details van zijn gasatmosfeer te zien. Het is echter de moeite waard om te proberen zijn grootste maan genaamd Triton fotografisch vast te leggen.
Neptun is het helderste object op deze foto van 17 september 2003. Onderaan rechts van de planeet is zijn helderste maan Triton te zien. Opnieuw werd een 10-inch Maksutov-Cassegrain-telescoop gebruikt als opname-optiek.
Neptun in cijfers:
Diameter: 44730 km
Gemiddelde afstand tot de zon: 4500 miljoen km
Omlooptijd rond de zon: 165,5 jaar
Baanhoek t.o.v. de aardbaan: ca. 1,75 graden
Afstand tot de aarde: 4300 tot 4683 miljoen km
Aantal manen: 13
Gemiddelde dichtheid: 1,7 g/cm³
Opnametechniek
Zoals eerder aangegeven verschilt de opnametechniek voor planeetfoto's fundamenteel van die besproken in de eerdere tutorials van de serie "Astro- en hemelfotografie". Een camerasysteem is nodig dat in staat is om in zeer korte tijd zoveel mogelijk beelden vast te leggen, waarbij de grootte van de beeldsensor van zeer ondergeschikt belang is. Grote sensoren zijn zelfs een nadeel, omdat het slechts om een piepkleine planeetenschijf gaat en een grote omgeving die hoofdzakelijk bestaat uit zwarte lucht, alleen maar leidt tot onnodig grote gegevensvolumes en de latere verwerking van de beelden bemoeilijkt.
De webcammModellen Philips ToUCam 740K (links) en hun opvolgers tot aan de SPC 900 NC (rechts) zijn helaas alleen nog tweedehands verkrijgbaar. Ze hebben een echte CCD-sensor in plaats van de meestal gebruikte CMOS-sensor, wat gunstig is bij planeetfotografie.
Een webcam is de meest betaalbare oplossing en inclusief de benodigde accessoires al beschikbaar voor iets meer dan 100 euro. Bij voorkeur moeten modellen met een echte CCD- in plaats van een CMOS-sensor worden gebruikt. Helaas heeft Philips, dat tot nu toe zo'n model aanbood, de productie stopgezet en biedt nu uitsluitend apparaten met CMOS-sensor aan. Mocht u de kans krijgen om een "Philips ToUCam Pro II PCVC 840 K" of "Philips ToUCam SPC 900 NC" tweedehands op de kop te tikken, dan zou dat een goede keuze zijn, want beide modellen hebben een CCD-sensor.
Een DMK-videomodule van de fabrikant ImagingSource levert een betere beeldkwaliteit dan een webcam, maar kost ook aanzienlijk meer. Het hier getoonde model levert alleen zwart-witopnamen en wordt eveneens via een 1,25-inch-huls (bovenaan) aan een telescoop bevestigd.
Operationele videocamera DMK 21AF04, die de beelden via een Firewire-verbinding naar de computer overbrengt. Om hiermee kleurenplaneetfoto's te verkrijgen, is een kleurenfilterwiel met rood, groen en blauw filter geïnstalleerd:
Als u een nieuwe camera verkiest, blijft alleen de "Celestron NexImage CCD Camera" (Link) over, waarvan het interieur overeenkomt met dat van een webcam, maar die al kant-en-klaar voor een telescoop wordt geleverd.
Om een webcam geschikt te maken voor astrofotografie, heeft u een UV-/IR-sperfilter nodig (uiterst links, vooral belangrijk bij refractoren) en een webcam-adapter (midden).
Met een tapijtmes wordt voorzichtig de lens van de Philips SPC 900 NC verwijderd, omdat deze niet nodig is voor planeetfotografie:
Als vervanging voor de gedemonteerde lens wordt de webcam-adapter in de lensdraad geschroefd, zodat de camera aan de oculairhouder van de telescoop kan worden bevestigd.
De webcam-adapter met een diameter van 1,25 inch wordt in de oculairhouder gestoken ter vervanging van een oculair.
Aangezien webcams niet zijn geoptimaliseerd voor maximale kwaliteit van individuele beelden, maar voor het genereren van een continue videostream, biedt het gebruik van een digitaal videomodule een verbetering. Hiermee kunt u ongecomprimeerde individuele beelden krijgen in de opgenomen video's, zij het wel tegen een aanzienlijk hogere prijs. Een aanbevolen fabrikant van dergelijke videomodules is het bedrijf ImagingSource (Link).
Video's van planeten opnemen
Allereerst moet de optimale brandpuntsafstand worden bepaald, die afhangt van de resolutie van de telescoop (dus zijn opening) en de pixeldiameter van de camera. Typisch hebben de sensoren in webcams pixels met een zijde van ongeveer vijf duizendste millimeter. De beste brandpuntsafstand is bereikt wanneer de openingsverhouding ongeveer 1:20 is, waarbij ruim mag worden afgerond.
D.w.z., de brandpuntsafstand moet ongeveer 20 keer de opening bedragen. Als deze korter is, kan de theoretische resolutie van de telescoop niet worden benut. Als deze langer is, wordt de planeetschijf alleen groter en lichtzwakker, zonder dat er meer details zichtbaar worden. Bijzonder tragisch in het laatste geval is dat de belichtingstijd voor de afzonderlijke beelden onnodig langer wordt en het moeilijker wordt momenten met weinig luchtverstoring te benutten voor scherpe afbeeldingen.
Voorbeeld: Als een telescoop met een opening van 150 millimeter wordt gebruikt, zou de optimale brandpuntsafstand 150mm * 20 = 3000mm zijn, dus 3 meter. Als de primaire brandpuntsafstand kleiner is, wordt deze met behulp van een Barlow-lens, die tussen de telescoop en de camera wordt geplaatst, op de gewenste waarde gebracht.
De exacte formule voor de noemer van de beste openingsverhouding kan worden berekend door de diameter van de pixel te delen door de constante 0,00028. Voorbeeld: De pixels van uw camera hebben een zijde van 4 duizendste millimeter (= 0,004 mm). 0,004 gedeeld door 0,00028 levert bij benadering het getal 14 op, d.w.z., de gewenste openingsverhouding moet ongeveer 1:14 bedragen.
De telescoop wordt nu op de planeet gericht en door een oculair bekeken. Met de motorische fijnafstelling van de montering wordt de planeet precies naar het midden van het beeld gebracht. Vervolgens wordt het oculair verwijderd en vervangen door de webcam. In de besturingssoftware van de camera moet een lange belichtingstijd en een hoge beeldversterking (vaak aangeduid als "Gain") worden ingesteld om de op dat moment nog zeer onscherpe planeet op het computerscherm te kunnen herkennen. Het video opgenomen door de camera kan live op het scherm worden gevolgd, zodat het scherpstellen geen groot probleem vormt. Hoe scherper de afbeelding wordt, hoe helderder hij wordt, dus de belichtingstijd en de versterking moeten in stappen worden verminderd om overbelichting te voorkomen.
Schakel vóór het opslaan van een planeetvideo zeker de geluidsoverdracht van de camera uit, zodat de audiodata geen waardevolle bandbreedte verspillen.
Schermweergaven van de software "Philips VRecord", meegeleverd bij de Philips ToUCam 740K. Links ziet u de planeet Mars, nadat het oculair door de webcam is vervangen; de afbeelding is nog helemaal onscherp. In het midden wordt de toestand na het scherpstellen weergegeven, waarbij de afbeelding nog sterk overbelicht is. Rechts zijn belichting en witbalans aangepast.
Zodra de planeet scherp op het scherm te zien is, moeten er fijnafstellingen worden uitgevoerd. Het is belangrijk om een goede balans te vinden tussen de belichtingstijd van de afzonderlijke beelden aan de ene kant, en de elektronische beeldversterking aan de andere kant. Schakel in elk geval de automatische belichting van de camera uit, zodat u alle instellingen zelf kunt aanpassen. Korte belichtingstijden vergemakkelijken het "vastleggen" van momenten met weinig luchtverstoring, terwijl een hoge beeldversterking leidt tot een uitgesproken ruis op de opgenomen beelden. Afhankelijk van de helderheid van de planeet en de observatieomstandigheden met betrekking tot luchtverstoring moet er een compromis worden gevonden. Het vermijden van overbelichting is in elk geval noodzakelijk, omdat hierdoor sommige pixels volledig verzadigd raken en beeldinformatie onherroepelijk verloren gaat. Ook sterke onderbelichting wordt afgeraden, omdat de signaal-ruisverhouding hierdoor ongunstiger wordt.
In de stuurprogrammasoftware van de webcam moet geluidsopname worden uitgeschakeld ("Stilte"). Het uiterlijk van het betreffende dialoogvenster kan variëren, afhankelijk van het gebruikte model camera.
Instellingen van de Philips ToUCam 740K-camera. Het is belangrijk om de automatische regeling van witbalans en belichting uit te schakelen. Daarna kunnen de kleurregelaars (boven) en de regelaars voor belichtingstijd en versterking (onder) handmatig worden ingesteld.
Beeldregelaars van de Philips ToUCam 740K-camera. Ook hier moet de volledig automatische instelling worden uitgeschakeld. Vervolgens worden de beeldsnelheid, de helderheid en het contrast handmatig ingesteld, totdat het zichtbare beeld van de planeet er zo natuurlijk mogelijk uitziet.
Vervolgens moet de witbalans worden ingesteld. Hiervoor zijn één of twee kleurregelaars beschikbaar, die u eenvoudig moet aanpassen totdat de kleurindruk op het scherm ongeveer overeenkomt met de visuele indruk door het oculair.
De laatste beslissing betreft de beeldherhalingsfrequentie. Stel bij webcams geen waarde in boven 30 frames per seconde, omdat de beeldgegevens dan zeer sterk gecomprimeerd moeten worden om naar een computer te kunnen worden overgebracht, wat weer ten koste gaat van de beeldkwaliteit. Tien of twintig frames per seconde zijn voldoende.
Neem nu een video op en kies bij voorkeur het AVI-formaat. Beperk de duur van uw video tot maximaal 4-5 minuten, zodat het resulterende bestand niet te groot wordt, wat de verdere verwerking bemoeilijkt. Neem liever meerdere, kortere video's achter elkaar op met verschillende instellingen. Bij planeten waarbij oppervlaktekenmerken door de planetaire rotatie bewegen, mag de lengte van de video niet langer zijn dan vier minuten. Dit geldt voor Mars en Jupiter.
Verwerking van de video's
Na het einde van de opnames heeft u een videobestand waarop de planeet te zien is. Door de luchtverstoring zijn niet alle individuele beelden gelijkmatig scherp. Daarom moeten in de volgende stap de scherpe individuele beelden worden geselecteerd en nauwkeurig uitgelijnd, zodat ze kunnen worden samengevoegd tot een samengesteld beeld met gemiddelde berekening. Het samenvoegen is noodzakelijk om het beeldruis te verminderen, wat op zijn beurt de nabewerking van de planeetopname mogelijk maakt.
Het selecteren van de scherpste individuele beelden is enorm veel werk, als je bedenkt dat een 4 minuten durende planeetvideo met tien beelden per seconde bestaat uit 2400 individuele beelden! Gelukkig hoeft deze stap niet handmatig te worden uitgevoerd, maar kan worden gedaan met speciale programma's die als freeware op internet beschikbaar zijn. Twee van deze programma's moeten worden genoemd:
GIOTTO (http://www.videoastronomy.org/giotto.htm) en
Registax (http://www.astronomie.be/registax/).
In het volgende zullen we de procedure met de software 'GIOTTO' presenteren. U kunt de stappen volgen door de software te downloaden en, zoals beschreven op de genoemde website, te installeren. Download ook het oefenbestand 'MarsDemo.zip' voor deze tutorial, waarin het uitgepakte videobestand 'MarsDemo.avi' zit. Het video bestaat om redenen van bestandsgrootte uit slechts 100 individuele opnamen van de planeet Mars, gemaakt op 22 augustus 2003 met een 10-inch telescoop en een Philips webcam.
Het is het beste om de video eerst te bekijken met een mediaspeler. Dan zult u merken dat de beeldkwaliteit sterk varieert als gevolg van luchtverstoring. Hierbij twee individuele opnamen uit de video, die een bijzonder onscherp en een redelijk scherp individueel beeld tonen:
Twee individuele opnamen uit de oefenvideo "MarsDemo.avi". Links ziet u een onscherp beeld als gevolg van luchtverstoring, rechts een aanzienlijk scherper beeld.
Na het starten van GIOTTO (versie 2.12) verschijnt het volgende scherm:
Startscherm van de freeware 'GIOTTO'. Vier beeldvensters (Buffer A - D) zijn beschikbaar.
Selecteer de opdracht Beeld over elkaar leggen / Beelden automatisch over elkaar leggen… Het volgende dialoogvenster verschijnt:
Software GIOTTO: In zeven stappen wordt een planeetvideo omgezet in een afgewerkt beeld.
Ga nu stapsgewijs te werk en doorloop de punten 1 tot en met 7. Ten eerste wil de software weten waar de ruwe beelden vandaan komen. Klik dus op de knop Ruwe beeldbron… Selecteer Alle individuele beelden in het AVI-bestand en Digitale camera/webcam/scanner/CCD-camera (niet-interlaced) en bevestig met Toepassen:
Software GIOTTO: Selectie van de ruwe beeldbron.
Punt 2 (Ruwe beelden voor overlappen voorbewerken?) kunnen we overslaan (indien nodig het vinkje uit het selectievakje verwijderen) en doorgaan naar punt 3 (Welke methode voor centreren?). Hiermee stelt u de methode in die GIOTTO moet toepassen om de planeetbeelden nauwkeurig te centreren. Kies voor Helderheidspunt zoeken (heldere individuele objecten), nadat u de knop Centreren methode… hebt aangeklikt:
Software GIOTTO: Selectie van de centreringsmethode. De keuze voor 'Helderheidspunt zoeken' levert meestal betere resultaten op dan 'Planeetschijf centreren'.
Bij Stap 4, de "Subpixelnauwkeurigheid", klikt u op de knop Superresolutie… en kiest u in het bijbehorende dialoogvenster voor de dubbele resolutie (halve pixel) en voor het daaropvolgende Uitsnijden van het motief, beeldgrootte blijft behouden. Met deze instelling vergroot GIOTTO alle beelden voor het overlappen twee keer, waardoor de precisie van het overlappen wordt verbeterd.
Software GIOTTO: Na het kiezen van de 'dubbele resolutie' kan GIOTTO werken met subpixelnauwkeurigheid.
Laten we nu doorgaan naar Punt 5, de Kwaliteitscontrole van de ruwe beelden. Klik op de knop Sorteerinstelling… om aan te geven hoeveel procent van de beelden moet worden gebruikt, terwijl de rest wordt verworpen. Aangezien de oefenvideo slechts 100 individuele beelden bevat, willen we 70 procent van de beelden gebruiken, wat kan worden ingesteld met de schuifregelaar Toepassingsgraad. Ook belangrijk is de gewichting van scherpte en vervorming, die wordt gedefinieerd met de schuifregelaar Scherpte/Vervorming. Kies voor 70% Scherpte en 30% Vervorming.
Software GIOTTO: De gewichting van scherpte en vervorming en de toepassingsgraad moeten worden aangepast afhankelijk van de kwaliteit van de planeetvideo. Bruikbare suggesties worden geboden door de knoppen in het vak 'Praktijkadviezen'.
Afhankelijk van de kwaliteit van de aanwezige video kan het nodig zijn deze waarden aan te passen. Video's die zijn opgenomen bij onrustige lucht bevatten maar weinig scherpe individuele beelden, dan moet de toepassingsgraad drastisch worden verlaagd. Als de luchtverstoring ook heeft gezorgd voor veel vervormde planeetafbeeldingen, moet meer nadruk worden gelegd op vervorming dan op scherpte. De schuifregelaars worden verplaatst naar gedefinieerde, voorgestelde posities wanneer u in het dialoogvenster op de knoppen onder de gegeven 'Praktijkadviezen' klikt.
We gaan verder met Punt 6: Hoe moet het resultaat worden bepaald?. Door op de knop Resultaten instellen... te klikken, komt u in een bijbehorend dialoogvenster waar u Gemiddelde moet selecteren. Gemiddelde staat voor een arithmetische gemiddeldeberekening van de geselecteerde en gecentreerde frames:
Software GIOTTO: Na het selecteren van de scherpste individuele beelden en het uitlijnen, moeten de planeetbeelden gemiddeld worden.
Punt 7 kan op zijn beurt worden overgeslagen, zodat nu op de knop Verder... moet worden geklikt. Als deze niet beschikbaar is, kan door op de knop Vorige instelling overnemen te klikken het probleem worden opgelost.
Nadat de procedure is gestart, zal het programma eerst vragen om de selectie van de videobestand (in ons geval "MarsDemo.avi") en vervolgens enige tijd bezig zijn met berekeningen, waarbij de voortgang als percentage wordt weergegeven.
Software GIOTTO: Selectie van de planeetvideo.
Software GIOTTO: De videobewerking kost enige rekentijd, afhankelijk van het aantal individuele beelden dat moet worden verwerkt. Gedurende die tijd geeft GIOTTO statusmeldingen weer (pijlen).
Na voltooiing van het werk verschijnt het resultaat in het venster "Buffer A met sombeeld".
Software GIOTTO: Weergave van het sombeeld.
In eerste instantie lijkt deze afbeelding waziger dan een scherp individueel beeld uit de video, maar het elektronische beeldruis is aanzienlijk lager. Hierdoor kunnen we vervolgens verscherpingsfilters toepassen. We gaan dit proberen en selecteren in GIOTTO de opdracht Bewerken/Verscherpen en filteren... In het resulterende dialoogvenster selecteert u het tabblad Alleen verscherpen, stelt u de in de volgende afbeelding te zien parameters in en selecteert u als Doel de Buffer B. Het voorbeeldvenster wordt pas bij het aanpassen van een verscherpingsparameter na een relatief lange wachttijd bijgewerkt, die nodig is voor de berekening van het voorbeeldbeeld.
Software GIOTTO: Het verscherpen van het sombeeld moet zorgvuldig worden gestuurd met veel parameters, om oververscherping te voorkomen, wat ongewenste artefacten kan veroorzaken. Het voorbeeldbeeld vergemakkelijkt dit werk aanzienlijk.
Met de knop Bewerken start u de verscherpingsroutine, waarvan het resultaat vervolgens wordt weergegeven in het venster "Buffer B".
Software GIOTTO: Weergave van het verscherpte sombeeld in Buffer B.
Controleer voordat u opslaat of de instellingen voor de grafische indeling correct zijn. Selecteer hiervoor in GIOTTO de opdracht Bestand/Grafische indelingen... en stel bij de rubriek TIFF de opties Niet-gecomprimeerd en 16-bit in:
Software GIOTTO: Configuratie van de grafische indelingen. Alleen TIFF en FITS werken verliesvrij, wat belangrijk is als de foto van de planeet verder moet worden bewerkt met andere software.
Met de opdracht Bestand/Afbeelding opslaan... kunt u de inhoud van de vier bestandsvensters afzonderlijk opslaan, bij voorkeur in een verliesvrij formaat (bijv. TIFF).
Software GIOTTO: Opslag van het verscherpte sombeeld in TIFF-formaat.
Op verzoek of indien nodig kunt u een dergelijke afbeelding in TIFF-formaat openen in een ander beeldbewerkingsprogramma om laatste bewerkingen uit te voeren.
Afgewerkte Marsfoto uit het oefenbestand "MarsDemo.avi", nadat in Adobe Photoshop lichte aanpassingen in uitlijning, gradatie en kleurzetting zijn aangebracht.
Buis van de 10-inch Maksutov-Cassegrain-telescoop, waarmee veel van de planeetfoto's van deze tutorial zijn gemaakt. Canon EOS 1D is afgebeeld ter vergelijking van grootte:
Let op: Alle gebruikte voorbeelden zijn op dezelfde manier gemaakt als beschreven in de tutorial.
Enige uitzondering: Het titelbeeld is een fotomontage van zelfgemaakte planeetfoto's.
Ga verder met Deel 15: "Kalibratie: Helderheids- en donkerveldopnamen maken"
