Faktisk er sensorer med en kantlengde på noen få millimeter fullstendig tilstrekkelig for å fange en planet helt ved fortsatt fornuftig brennvidde. Antall piksler spiller heller ingen rolle, en enkel VGA-oppløsning med 640x480 bildepunkter er tilstrekkelig! Det som teller er heller kameraets evne til å ta opp 10, 20, 30 eller til og med flere bilder per sekund som en videofil. De ideelle opptaksenhetene for planetfotografering er derfor webkameraer (webcam) og digitale videokameramoduler (ikke videokameraer).
Planetene i vårt solsystem er relativt små, men lyse objekter på himmelen. Av den grunn er opptaksteknikken fundamentalt annerledes enn langtidseksponeringer for lyssvake Deep-Sky-motiver. Dette åpningbildet er en fotomontasje.
Deler 14: Ta opp planeter med webkamera
Bortsett fra Jorden kretser syv andre planeter rundt solen. Startende fra solen er rekkefølgen: Merkur, Venus, Jorden, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Merkur og Venus er dermed indre planeter, hvis banelengde er mindre enn Jorden. Alle andre befinner seg lenger fra solen enn Jorden.
For å få vite de nåværende posisjonene og synlighetene til planetene, finnes det ulike måter. En av dem er en astronomisk årskalender, for eksempel "Himmelsjahr" fra Kosmos-Verlag. Den publiseres årlig og beskriver synligheten til planetene for hver måned. En annen mulighet er en online portal, for eksempel www.calsky.de.
Samtidig kan du bruke planetariesoftware, for eksempel "Guide" (www.projectpluto.com) eller freeware-programmet "Cartes du Ciel" (http://www.stargazing.net/astropc/).
En meget sjelden syn oppsto på kvelden den 30. april 2002, da alle fem med det blotte øye synlige planetene var synlige samtidig på vesthimmelen.
Grundig forskjellige er mulighetene for synlighet for de indre og de ytre planetene. De "indre" (Merkur og Venus) kretser rundt solen innenfor Jorden bane, dvs. vi ser dem utenfra på banen. Dette resulterer i at disse planetene alltid befinner seg i relativ nærhet til solen og bare beveger seg vekk fra denne med en maksimal vinkelavstand. For Merkur er denne maksimale avstanden 28 grader, og for Venus er den 48 grader. Stillingen der denne maksimale vinkelavstanden oppnås, kalles "elongasjon". På østlig elongasjon er de indre planetene synlige på aftenhimmelen etter solnedgang, mens de vises på vestlig elongasjon på morgenhimmelen før soloppgang. På grunn av belysningsforholdene viser de indre planetene i et forstørrende teleskop en fase, lignende den til månen. Andre ekstremstillinger oppstår når de indre planetene er bak solen ("øvre konjunksjon") eller mellom solen og Jorden ("nedre konjunksjon"). Faktisk kan det ved en nedre konjunksjon skje at Merkur eller Venus vises som en mørk skive foran solen, noe som imidlertid skjer svært sjelden på grunn av deres baneebene i forhold til Jorden.
>
Schematic presentation of important planet configurations. The Sun is in the center, the Earth (1) is shown as the blue planet. For an outer planet (red), the opposition position (3) offers particularly favorable observation conditions, while in the conjunction position (2) it is unobservable. An inner planet (green) is best visible when it is at maximum elongation (6), then its angular distance from the Sun is particularly large. In the "Upper Conjunction" (4) it is not observable, in the "Lower Conjunction" (5) only when it passes directly in front of the solar disk, a so-called "transit" occurs.
Planets appear from Earth to be seen as tiny discs due to their great distance, whose apparent diameter is given in arcseconds ("Abkürzung"). A degree is subdivided into 60 arcminutes, and an arcminute is again subdivided into 60 arcseconds. The full moon appears to us at an angle of about half a degree, which corresponds to 30 arcminutes or 1800 arcseconds. No planet exceeds 63 arcseconds. Another comparison: A one-euro coin at a distance of 240 meters appears to us at an angle of 20 arcseconds. This corresponds approximately to the value for the globe of the planet Saturn!
To sharply image such small objects, possibly even with visible surface details, is a real challenge photographically. Not only very long focal lengths are required, but the most difficult task is compensating for the loss of sharpness caused by the turbulence in the Earth's atmosphere, called "Seeing" by astronomers, which also causes the scintillation (the "flickering") of the stars.
Anyone who has ever looked at a planet at high magnification in a telescope knows the phenomenon: Occasionally the image appears sharp, then blurry and blurred again. In nights with poor seeing, no usable image is created at all, so planet photography is not worthwhile. But even with good seeing, the conditions are not stable, but have short moments with particularly detailed views.
A very successful strategy applied for these reasons is the use of a webcam or a video camera that captures hundreds or even thousands of individual images in a short time. Using special software, the sharpest individual images are then selected from this flood of images and precisely superimposed. An average is calculated from the selected images, followed by sharpening. This way, a very detailed photo of a planet is created, ideally showing at least those details that an experienced observer can recognize when looking through an eyepiece.
Planetfotografering er også verdt det med relativt små teleskoper. Her ble en refraktor over 30 år gammel med bare 75 millimeter åpning og uten motorisert sporing utstyrt med et DMK-Firewire-videokamera:
Bilder av planetene Saturn (venstre) og Venus, tatt med utstyret vist ovenfor.
Før vi går inn på fototeknikken, bør alle planetene presenteres individuelt.
Merkur er den solnærmeste av alle planeter og har ingen måner. Den tilsynelatende størrelsen på himmelen er bare knapt 5 til maksimalt 12”. Selv om Merkur ikke har atmosfære slik at vi kan se ned til overflaten, er overflatens detaljer likevel knapt synlige, bare større, mørkere områder. Målet med fotografering av Merkur vil derfor være å fange de skiftende fasene.
To bilder av planeten Merkur fra 18. juni 2005 (venstre) og 15. april 2003. Her ser man planetens fase sammen med svakt antydede overflatestrukturer. I begge tilfeller ble en Philips ToUCam 740K-webkamera brukt som kamera, en 8-tommers refraktor til venstre og en 10-tommers Maksutov-Cassegrain teleskop til høyre som opplins.
Den 7. mai 2003 fant det sted en Merkur-transitt: Den solnærmeste planeten passerte som en liten flekk (pil) foran solen.
I tillegg er det utfordrende at Merkur alltid er i relativ nærhet til solen og er maksimalt 28 grader fra den. Dette betyr at den bare er synlig omtrent en time etter solnedgang eller en time før soloppgang i en horisontnær posisjon. Alternativt kan man prøve å finne den på daghimmelen, men da må man være ekstremt forsiktig for å ikke få solen i synsfeltet.
I løpet av en lav konjunksjon kan det av og til hende at planeten er synlig som en mørk flekk foran solskiven. Da må alle de tiltakene som beskrives i del 6 av denne opplæringsrekken ("Forsiktighet ved bilder av solen") gjennomføres. De neste Merkur-transittene som kan observeres fra Europa finner sted den 9. mai 2016, 11. november 2019 og 13. november 2032.
Merkur i tall:
Diameter: 4878 km
Gjennomsnittlig avstand fra solen: 57,9 millioner km
Omløpstid rundt solen: 88 dager
Banehelning i forhold til jordbanen: 7 grader
Avstand fra jorden: 80 til 220 millioner km
Antall måner: 0
Gjennomsnittlig tetthet: 5,4 g/cm³
Venus er også en indre planet og viser derfor faser. Overflaten er aldri synlig fra jorden for Venus, fordi den er innhyllet i et tett, lukket lag av skyer. Disse reflekterer imidlertid mye av den innkommende sollyset, slik at Venus etter solen og månen er det tredje lyseste objektet på himmelen og til og med kan kaste en skygge i mørke områder! Takket være lyset kan den av og til til og med sees med det blotte øye på lyseste dag. Den tilsynelatende diameteren varierer mellom 10” (Fullvenus) og 63” (lav konjunksjon). Skystrukturer på overflaten forventes ikke, med mindre man observerer i ultrafiolett lys, noe som krever et speilteleskop, en spesialfilter og et UV-følsomt kamera.
Fasene til planeten Venus. Helt til venstre er "Fullvenus" nær sin øvre, til høyre en smal Venus-sigd nær sin laveste konjunksjon.
Etter 1882 fant det endelig sted en Venus-transitt den 8. juni 2004. Under dens lavere konjunksjon passerte den som en mørk flekk foran solen - et imponerende syn! Transitten varte i over seks timer.
Å observere Venus er mye lettere enn observasjonen av Merkur, fordi den sett fra jorden er maksimalt 48 grader fra solen. Hvis den samtidig har en nordlig posisjon i stjernehimmelen, kan den være synlig i opptil 4,5 timer etter solnedgang eller før soloppgang. Folkelig kalles Venus "kveldsstjernen" eller "morgenstjernen".
Også Venus passerer av og til under sin lavere konjunksjon som en svart skive foran solen, noe som kalles "Venustransitt". Venustransitter er sjeldnere enn de ved Merkur. De skjer i en syklus på 243 år. Etter en transitt følger neste etter 8 år, deretter igjen etter 121,5 og ytterligere 8 og 105,5 år. Siste hendelse av denne typen etter 121,5 år fant sted den 8. juni 2004. Den neste Venustransitten vil være den 6. juni 2012, men bare slutten kan observeres i Sentral-Europa. Deretter følger ventetider til 11. desember 2117 og 8. desember 2125.
Venus i tall:
Diameter: 12104 km
Gjennomsnittlig avstand fra solen: 108,2 millioner km
Omløpstid rundt solen: 224,7 dager
Banehelning i forhold til jordbanen: ca. 3,5 grader
Avstand fra jorden: 38,8 til 260,9 millioner km
Antall måner: 0
Gjennomsnittlig tetthet: 5,25 g/cm³
Jorden er her bare oppført i tall for sammenligningsformål:
Jorden i tall:
Diameter: 12742 km
Gjennomsnittlig avstand fra solen: 149,6 millioner km
Omløpstid rundt solen: 365,25 dager
Banehelning i forhold til jordbanen: 0 grader
Antall måner: 1
Gjennomsnittlig tetthet: 5,5 g/cm³
Mars går rundt solen utenfor jorden på en relativt sterkt elliptisk bane. Selv om den har en atmosfære, er den veldig svak, så noen detaljer på overflaten kan sees. I gunstige synlighetsperioder viser polarisene av frossent karbondioksid og vannis seg allerede i relativt små teleskoper, og deres økning om vinteren og smelting om sommeren på Mars kan følges. Mars overflaten ser rødlig orange ut, som skyldes tilstedeværelsen av jernoksyd, og har gitt Mars betegnelsen "Den røde planeten". Ved høy forstørrelse blir også mørke områder synlige, som ligner på kontinentene på jorden og har navn. Takket være disse strukturene kan rotasjonen av Mars' globus følges i teleskopet.
Tre forskjellige perspektiver av planeten Mars. Venstre opptak ble tatt 19. desember 2007, midtre 14. oktober 2005 og høyre 22. august 2003. Alle tre ble tatt med en 10-tommers Maksutov-Cassegrain teleskop, de to venstre med en DMK-videokamera og et fargeliner, den høyre med en Philips ToUCam 740K webkamera.
Mars' avstand fra jorden er gjenstand for sterke svingninger, noe som resulterer i varierende tilsynelatende diameter fra minimalt 4” til maksimalt 25”. Selv under opposisjonen, som forekommer hvert 780. dag, er den ikke alltid optimal å observere, da den elliptiske banen gir store forskjeller. Minimal avstand under opposisjon er bare 55,7 millioner kilometer, da synes den under en vinkel av 25”. Under "dårlige" opposisjoner er den nesten dobbelt så langt unna jorden, i teleskopet bare halvparten så stor. Foran oss er relativt ugunstige opposisjoner 29. januar 2010 (99,3 millioner km avstand, 14,1” diameter) og 3. mars 2012 (100,8 millioner km, 13,9”). En spesielt gunstig følger først 27. juli 2018 (57,6 millioner km, 24,3”).
Observasjon av de to Mars-månene Phobos og Deimos er en utfordring for amatører med større teleskoper på grunn av deres lille diameter (27 og 15 km).
Mars i tall:
Diameter: 6794 km
Gjennomsnittlig avstand fra solen: 227,9 millioner km
Omløpstid rundt solen: 687 dager
Banehelning i forhold til jordbanen: 1,85 grader
Avstand fra jorden: 55,7 til 400 millioner km
Antall måner: 2
Gjennomsnittlig tetthet: 3,9 g/cm³
Jupiter er den største planeten i vårt solsystem - diameteren er rundt elleve ganger jordens diameter. Mens Merkur, Venus, jorden og Mars tilhører de jordlignende planetene, er Jupiter den første representanten for de ytre gassplanetene, som ikke har en fast, beboelig overflate. I stedet ser vi på den tette atmosfæren, som viser et bånd av skystrukturer selv i relativt små teleskoper.
Noen av disse skybåndene er ganske konstante, mens andre oppstår og forsvinner. En markant og konstant detalj er en gigantisk virvel som er kjent som "Den store røde flekken".
Den gigantiske planeten Jupiter skinner som et fotomotiv spesielt på grunn av de kontrastrike, sterkt strukturerte skybåndene. I den venstre opptaket er den "Store røde flekken" synlig, som i virkeligheten er mer oransje i fargen. Begge bildene ble tatt med en 10-tommers Maksutov-Cassegrain teleskop og en Philips ToUCam 740K webkamera, det venstre den 4. april 2003, det høyre den 27. april 2004.
Allerede med små teleskoper og relativt korte brennvidder kan de fire galileiske månene til Jupiter oppdages. Ved å ta flere bilder med timer eller dager mellom hver, kan rotasjonen deres rundt planeten observeres.
Jupiter er på himmelen etter solen, månen og Venus det fjerde lyseste himmellegemet. Kun sjelden overgås han av Mars i glans. Hans tilsynelatende diameter varierer mellom 30" og 50". Det er tydelig å se hans avplattethet, som kommer av den enorme rotasjonshastigheten på under ti timer: Polradiusen er betydelig mindre enn ekvatorradiusen. De fire største av hans måner kan observeres godt, de som er oppkalt etter oppdageren sin og kalles Ganymedes, Kallisto, Europa og Io. Over timer og dager kan man følge bevegelsen deres rundt Jupiter. I middels store teleskoper kan man til og med se det når en av månene kaster skygge på Jupiter-skypartiene eller forsvinner i skyggen av Jupiter.
Som med alle de ytre planetene, er opposisjonsstillingen den beste tiden å observere Jupiter på. Den oppstår hver 399. dag, da er avstanden mellom jorden og Jupiter minimal, den tilsynelatende diameteren er størst og lysstyrken er maksimal. Det er imidlertid ikke nødvendig å bruke selve opposisjonsnatten, også flere uker før og etter opposisjonen er siktforholdene veldig gode.
Jupiter i tall:
Diameter: 139548 km
Gjennomsnittlig avstand fra solen: 779 millioner km
Omløpstid rundt solen: 11,9 år
Banevinkelen i forhold til jordbanen: 1,3 grader
Avstand fra jorden: 558 til 967 millioner km
Antall måner: 63
Gjennomsnittlig tetthet: 1,3 g/cm³
Saturn er først og fremst kjent for sitt fantastiske ringsystem, som allerede kan sees i små teleskoper. Detaljer blir imidlertid først synlige i større instrumenter, fordi selv under de beste forhold skiller rundt 1,2 milliarder kilometer oss fra ham - selv lyset bruker 1 time og 24 minutter for denne avstanden! Som Jupiter er Saturn en gassplanet uten fast overflate. Også hans globus er avplattet på grunn av den raske rotasjonen: På bare godt ti timer snurrer han rundt sin egen akse, men Saturnrotasjonen kan ikke observeres direkte på samme måte som Jupiter, fordi skyformasjonene på Saturn vanligvis ikke har markante detaljer, men består bare av delikate, kontrastfattige bånd med lett forskjellig farge.
Ringplaneten Saturn 2. januar 2004 (venstre), 20. desember 2007 (midt) og 21. mars 2009. Det er tydelig at synsvinkelen på ringsystemet ble flatere gjennom årene. De to pilene peker på to gap i ringsystemet, den relativt lett observerbare "Cassini-delingen" (høyre pil) og den svært tynne "Enke-delingen" (venstre pil), som først blir synlig i større teleskoper med god luftstabilitet. De to venstre bildene ble tatt med et 10-tommers Maksutov-Cassegrain-teleskop, det høyre med en 90 cm Cassegrain-reflektor. En Philips ToUCam 740K webkamera ble brukt (venstre bilde) eller en DMK videokamera med fargefilterhjul (midten og høyre). For det høyre bildet ble 2000 enkeltbilder lagt sammen til sluttresultatet!
Saturnglobusen vises under en vinkel mellom 14" og 20", ringene mellom 37" og 46", avhengig av avstand. Hver 378. dag når den opposisjonsstillingen. Ringsystemet, som gjør Saturn til den vakreste av alle planeter for mange planetobservatører, består av utallige enkeltblokker, som kan være så små som et støvkorn eller så store som eneboliger. I forhold til diameteren av ringsystemet (272 000 km) er tykkelsen på mindre enn én kilometer bemerkelsesverdig lav.
Ringsystemet er delt inn i mange separate, konsentriske ringer, som delvis er adskilt av lommer. Middels store teleskoper viser allerede "Cassini-delingen", mens større viser også "Enke-delingen". Planen for ringene er tilnærmet 27 grader i forhold til bahnebanen, slik at fra jorden sett i løpet av en full omløpstid for Saturn rundt solen, som varer 29,5 år, kan ringen ses nøyaktig fra kanten to ganger og fra hver maks visningsvinkel to ganger. Kantposisjonen oppnås i årene 2009, 2025 og 2038, mens det mellom hvert av disse årene er en spesielt fordelaktig visning av den nordlige eller sørlige ringflaten. Når kantposisjonen nås, er ringene helt usynlige i noen dager.
Av de etter hvert mange kjente Saturnmånen egner omtrent åtte seg for observasjon med amatørutstyr.
Saturn i tall:
Diameter: 116 900 km
Gjennomsnittlig avstand fra solen: 1432 millioner km
Omløpstid rundt solen: 29,5 år
Banevinkelen i forhold til jordbanen: 2,5 grader
Avstand fra jorden: 1191 til 1665 millioner km
Antall måner: 60
Gjennomsnittlig tetthet: 0,7 g/cm³
Uranus er så langt fra jorden at den ikke praktisk talt kan oppdages med det blotte øye, og ikke ble oppdaget før i 1781 med et teleskop. Lik Jupiter og Saturn består den for det meste av gass.
Den tilsynelatende diameteren er bare 3" til 4", så den er ikke et spesielt lukrativt mål for amatør astronomiske observasjoner. Hver 370. dag står den i opposisjon til solen.
I teleskopet vises selv med høy forstørrelse bare en liten, grønnaktig skive uten strukturer. De fem største Uranusmånene kan allerede bli fotografert med middels store amatørinstrumenter.
Uranus og fire av dens måner. Til venstre for planeten er månen Umbriel, til høyre Ariel, Titania og Oberon. Bildet ble tatt 28. august 2003 med et 10-tommers Maksutov-Cassegrain-teleskop.
Uranus i tall:
Diameter: 51 000 km
Gjennomsnittlig avstand fra solen: 2884 millioner km
Omløpstid rundt solen: 84,7 år
Banevinkelen i forhold til jordbanen: 0,75 grader
Avstand fra jorden: 2582 til 3158 millioner km
Antall måner: 27
Gjennomsnittlig tetthet: 1,3 g/cm³
Neptun kretser som den siste planeten i solsystemet rundt solen i en gjennomsnittlig avstand på 4,5 milliarder kilometer. Derfor fremstår den bare som svakt lysende og ble først oppdaget i 1846 ved hjelp av et teleskop. For en omkrets rundt solen trenger den 165,5 år, så den når nesten sin opposisjonsstilling omtrent en gang i året, nemlig hver 367,5. dag.
Men selv da er diameteren til planetens skive bare magre 2,3" - for lite til å kunne se detaljer i gassatmosfæren. Imidlertid er det verdt forsøket å fotografisk gjenskape dens største måne, med navnet Triton.
Neptun er det lysende objektet på dette bildet fra 17. september 2003. Til høyre under planeten er dens lyssterke måne Triton synlig. Igjen ble et 10-tommers Maksutov-Cassegrain-teleskop brukt som opptikk.
Neptun i tall:
Diameter: 44730 km
Gjennomsnittlig avstand fra solen: 4500 millioner km
Omløpstid rundt solen: 165,5 år
Banehelning i forhold til jordens bane: ca. 1,75 grader
Avstand fra jorden: 4300 til 4683 millioner km
Antall måner: 13
Gjennomsnittlig tetthet: 1,7 g/cm³
Opptaksteknikk
Slik det allerede antydes, skiller opptaksteknikken for planeter seg fundamentalt fra det som har blitt diskutert i de tidligere opplæringene i serien om "Astro- og himmelfotografering". Det som trengs er et kamerasystem som er i stand til å ta så mange bilder som mulig på kortest mulig tid, der størrelsen på bildesensoren spiller en helt underordnet rolle. Store sensorer utgjør faktisk en ulempe, fordi det kun handler om en liten planetskive og et stort omgivelse, som hovedsakelig består av svart himmel, bare fører til unødvendig økning av datamengdene som skal lagres, og dermed vanskeliggjør senere bildebehandling.
Det er faktisk nok med sensorer med en kantlengde på noen få millimeter for å fullstendig fange en planet med fortsatt fornuftige brennvidder. Heller ikke antall piksler spiller noen rolle, en enkel VGA-oppløsning med 640x480 bildepunkter er tilstrekkelig! Det som teller er heller kameraets evne til å ta 10, 20, 30 eller til og med flere bilder per sekund som en videofil. De ideelle opptaksenhetene for planetarfotografering er derfor webkameraer (webcam) og digitale videokameramoduler (ikke videokameraer).
Webkameramodellene Philips ToUCam 740K (venstre) og deres etterfølgere til SPC 900 NC (høyre) er dessverre bare tilgjengelig brukt. De har en ekte CCD-sensor i stedet for den vanlige CMOS-sensoren, noe som er en fordel ved planetarfotografering.
Et webkamera er den billigste løsningen og kan skaffes sammen med nødvendig tilbehør for litt over 100 euro. Modeller med en ekte CCD- istedenfor en CMOS-sensor bør foretrekkes. Dessverre har selskapet Philips, som tidligere tilbød en slik modell, stoppet produksjonen og tilbyr nå bare enheter med CMOS-sensor. Hvis du har muligheten til å få tak i et bruktkjøp av et webkamera "Philips ToUCam Pro II PCVC 840 K" eller "Philips ToUCam SPC 900 NC", ville det være et godt valg, da begge modellene har en CCD-sensor.
Et DMK-videomodul fra produsenten ImagingSource gir bedre bildekvalitet enn et webkamera, men koster også betydelig mer. Modellen som vises her gir bare svart-hvitt-bilder og kobles også til et teleskop via en 1,25-tommers hylse (øverst).
Brukbar videokamera DMK 21AF04, som overfører bildene via en Firewire-grensesnitt til datamaskinen. For å få fargede planetbilder med den, er det installert en fargefilterrad med en rød, grønn og blått filter:
Hvis du foretrekker en helt ny kamera, er "Celestron NexImage CCD Kamera" (Link) det eneste valget igjen, hvis interiør tilsvarer et webkamera, men allerede er klar tilkoblet et teleskop.
Når det gjelder Philips-produktene nevnt ovenfor, må objektivet til webkameraet fjernes og erstattes med en teleskopadapter med en diameter på 1,25 tommer, slik at kameraet kan settes inn i okularfokus i stedet for et okular. Hvis det er et linseteleskop, kan tilleggsbruken av en IR-/UV-filter være nyttig for å unngå uskarphet.
For å gjøre et webkamera egnet for astrofoto, trenger du en UV-/IR-sperrfilter (til venstre, spesielt viktig for refraktorer) samt en webkameraadapter (midt).
Med en teppichmesser fjernes forsiktig objektivet på Philips SPC 900 NC, siden det ikke er nødvendig for planetarfotografering:
Webkameraadapteren skrus inn i objektivtrådene som er fjernet for å kunne montere kameraet på teleskopets okularfokus.
Webkameraadapteren med en diameter på 1,25 tommer settes inn i okularfokuset i stedet for et okular.
Ettersom webkameraer ikke er optimalisert for maksimal kvalitet på enkeltbilder, men for å generere en kontinuerlig videostream, er det en forbedring å bruke et digitalt videomodul. Dette gjør det mulig å få ukomprimerte enkeltbilder i de opptatte videoene, men til en mye høyere pris. En anbefalt produsent av slike videomoduler er selskapet ImagingSource (Link).
Opptak av planetvideoer
Først bør den optimale brennvidden fastsettes, som avhenger av oppløsningen til teleskopet (dvs. åpningen) og pikselstørrelsen på kameraet. Typisk har sensorene i webkameraer piksler med en kantlengde på ca. fem tusendels millimeter. Den beste brennvidden oppnås når forholdet mellom åpningen og brennvidden er ca. 1:20, der det er tillatt å runde generøst.
Det vil si, brennvidden bør være omtrent 20 ganger åpningsvidden. Hvis den er kortere, kan ikke teleskopets teoretiske oppløsning benyttes. Hvis den er lengre, blir planeten bare større og svakere, uten at flere detaljer blir synlige. Spesielt tragisk i det siste tilfellet er at eksponeringstiden for enkeltbilder unnødvendig forlenges, og det blir vanskeligere å utnytte øyeblikk med lav lufturolighet til skarpe enkeltbilder.
Eksempel: Hvis et teleskop med 150mm åpning brukes, ville den optimale brennvidden være 150mm * 20 = 3000mm, altså 3 meter. Hvis primærbrennvidden er mindre, kan den justeres til ønsket verdi ved hjelp av en Barlow-linse som monteres mellom teleskopet og kameraet.
Den nøyaktige formelen for nevneren i det beste forholdet mellom åpning og brennvidde kan beregnes ved å dele pikseldiameteren med konstanten 0,00028. Eksempel: Kameraets piksler har en kantlengde på 4 tusendels millimeter (= 0,004mm). 0,004 delt på 0,00028 gir rundt tallet 14, dvs. det ønskede forholdet mellom åpningen og brennvidde bør være ca. 1:14.
Teleskopet rettes nå mot planeten, og man ser gjennom et okular. Med den motoriske finjusteringen av montasjen blir planeten nøyaktig sentrert i bildet. Deretter fjernes okularet og erstattes med webkameraet. I kontrollprogramvaren for kameraet bør det settes en lang eksponeringstid og høy bildeforsterkning (ofte kalt "Gain"), for å kunne identifisere det ennå veldig uskarpe planetbildet på dataskjermen på dette tidspunktet. Videoen tatt opp av kameraet kan følges direkte på skjermen, slik at fokuseringen ikke utgjør et stort problem. Jo skarpere bildet blir, desto lysere blir det, så eksponeringstiden og forsterkningen må reduseres trinnvis for å unngå overeksponering.
Før du lagrer en planetvideo, bør du definitivt slå av lydoverføringen på kameraet, slik at lyddata ikke bruker verdifull båndbredde.
Skjermbilde av programvaren "Philips VRecord", som følger med Philips ToUCam 740K. Helt til venstre ser man planeten Mars etter at okularet er erstattet med webkameraet; bildet er fortsatt helt uskarpt. I midten vises tilstanden etter at fokuseringen er gjort, hvor bildet fremdeles er sterkt overeksponert. Helt til høyre er eksponeringen og hvitbalansen justert.
Når planeten endelig vises skarpt på skjermen, er det på tide med finjusteringer. Det er viktig å finne en god balanse mellom eksponeringstiden for enkeltbilder på den ene siden og elektronisk bildeforsterkning på den andre siden. Slå definitivt av kameraets automatisk eksponeringsjustering for å kunne justere alle innstillingene selv. Korte eksponeringstider letter "frysingen" av øyeblikk med lite lufturolighet, mens høy bildeforsterkning fører til betydelig støy på de opptatte bildene. Avhengig av planetens lysstyrke og observasjonsforholdene med hensyn til lufturolighet, må det finnes en balanse. Det bør unngås å overeksponere, da noen piksler da blir fullstendig mettet og bildeinformasjon går tapt irreversibelt. En kraftig undereksponering anbefales heller ikke, da signal-/støyforholdet blir ugunstig av den grunn.
I drivprogramvaren til webkameraet bør lydopptaket slås av ("Mute"). Avhengig av kameramodellen du bruker, kan utseendet på det tilsvarende dialogboksen variere.
Reguleringskontrollene til Philips ToUCam 740K. Det er viktig å deaktivere automatisk hvitbalanse- og eksponeringsregulering. Deretter kan fargekontrollene (øverst) og reguleringene for eksponeringstiden og forsterkningen (nederst) justeres manuelt.
Bildereguleringene til Philips ToUCam 740K. Også her må automatisk innstilling deaktiveres. Deretter justeres bildefrekvensen, lysstyrken og kontrasten manuelt til det synlige bildet av planeten virker mest naturlig.
Neste steg er å kalibrere hvitbalansen. Det er en eller to fargekontroller som du enkelt justerer til fargeinntrykket på skjermen tilsvarer omtrent det visuelle inntrykket gjennom okularet.
Det siste valget gjelder bildefrekvensen. Ikke sett en verdi over 30 bilder per sekund på webkameraer, for da må bildedataene komprimeres mye for å kunne overføres til en datamaskin, noe som igjen påvirker bildekvaliteten. Ti eller tjue bilder per sekund er tilstrekkelig.
Spill inn en video og velg helst AVI-format. Begrens lengden på videoen til maksimalt 4-5 minutter, slik at filen som genereres ikke blir for stor, noe som gjør etterbehandlingen vanskelig. Det er bedre å ta flere, kortere videoer etter hverandre med forskjellige innstillinger. For planeter der overflateegenskapene er i bevegelse på grunn av planetrotasjonen, bør ikke videoens varighet overstige fire minutter. Dette gjelder for Mars og Jupiter.
Behandling av videoene
Etter opptakene har du en video-fil som viser planeten. På grunn av luftforstyrrelser er ikke alle enkeltbildene inkludert jevnt klare. Derfor må de skarpe enkeltbildene velges ut og justeres nøyaktig for å kunne bli sammenføyd til et samlet bilde med gjennomsnittsberegning. Sammensettingen er nødvendig for å redusere bildestøy, noe som igjen tillater etterforsterkning av planetopptaket.
Utvelgelsen av de skarpeste enkeltbildene er en enormt tidkrevende jobb, med tanke på at en 4-minutters planetvideo med ti bilder per sekund består av 2400 enkeltbilder! Heldigvis trenger ikke dette trinnet å gjennomføres manuelt, men kan utføres med spesielle programmer som er tilgjengelige som gratis nedlastinger på internett. To slike programmer bør nevnes:
GIOTTO (http://www.videoastronomy.org/giotto.htm) og
Registax (http://www.astronomie.be/registax/).
Nedenfor vil fremgangsmåten med programvaren "GIOTTO" bli presentert. Du kan følge trinnene ved å laste ned programvaren og installere den som beskrevet på nettstedet. Last ned øvelsesfilen "MarsDemo.zip" til denne opplæringen, som inneholder videofilmen "MarsDemo.avi". Videofilmen består av kun 100 enkeltbilder av planeten Mars, filmet den 22. august 2003 med et 10-tommers teleskop og et Philips webkamera.
Det er best å først se på videoen med en mediespiller. Da vil du legge merke til at bildekvaliteten varierer sterkt på grunn av luftforstyrrelser. Her er to enkeltbilder fra videoen, som viser et spesielt uskarpt og et ganske skarpt enkeltbilde:
To enkeltbilder fra øvelsesvideoen "MarsDemo.avi". Til venstre vises et uskarpt enkeltbilde på grunn av luftforstyrrelser, til høyre et langt skarpere.
Etter oppstart av GIOTTO (versjon 2.12) vises følgende skjermbilde:
Startskjerm for gratisprogrammet "GIOTTO". Fire bildevinduer (buffer A - D) er tilgjengelige.
Velg kommandoen Bildüberlagern/Überlagere Bilder automatisch… Deretter vises denne dialogboksen:
Programvaren GIOTTO: I syv trinn blir en planetvideo bearbeidet til et ferdig enkeltbilde.
Gå deretter frem skrittvis og jobb med punktene 1 til 7. Først vil programvaren vite hvor bildene kommer fra. Klikk derfor på knappen Rohbildquelle… Velg Alle Einzelbilder im AVI-File og Digicam/Webcam/Scanner/CCD-Kamera (Non Interlace) og bekreft med Übernehmen:
Programvaren GIOTTO: Valg av kilde for råbilder.
Punkt 2 (Rohbilder vor Überlagerung vorbehandeln?) kan vi hoppe over (fjern eventuelt avmerket i valgboksen) og gå videre til punkt 3 (Welche Methode zum Zentrieren?). Her velger du metoden GIOTTO skal bruke for nøyaktig å plassere planetbildene oppå hverandre. Velg Helligkeitsschwerpunkt suchen (helle Einzelobjekte), etter at du har trykket på knappen Zentriermethode…:
Programvaren GIOTTO: Valg av sentreringsmetode. Valget av "Helligkeitsschwerpunkt suchen" gir vanligvis bedre resultater enn "Planetenscheibchen zentrieren".
Under punkt 4, "Subpixelgenauigkeit", klikker du på knappen Superresolution… og velger i den tilsvarende dialogboksen dobbel oppløsning (halve piksler) samt Klipping av motivet, bildestørrelse forblir uendret. Denne innstillingen får GIOTTO til å forstørre alle enkeltbilder før sammenføyning med en faktor på to, noe som øker nøyaktigheten av sammenføyningen.
Programvaren GIOTTO: Etter valget av "dobbel oppløsning" kan GIOTTO jobbe med subpixelnøyaktighet.
Nå går vi videre til punkt 5, Kvalitetskontroll av råbilder. Klikk på knappen Sortiereinstellung…, for å angi hvor stor prosentandel av bildene som skal brukes, mens resten kastes. Siden øvelsesvideoen kun inneholder 100 enkeltbilder, vil vi bruke 70 prosent av bildene, noe som justeres med sklieberegler Verwendungsrate. Det er også viktig å veie skarphet mot forvrengning, som defineres med skyver Schärfe/Verzerrung. Velg 70% skarphet og 30% forvrengning.
Programvaren GIOTTO: Veining av skarphet versus forvrengning samt brukerfrekvensen må tilpasses egenskapene til planetvideoen. Nyttige forslag tilbys av knappene i boksen "Praksisråd".
Afhengig av egenskapene til den aktuelle videoen kan det være nødvendig å endre disse verdiene. Videoer som er filmet i urolig luft inneholder få skarpe enkeltbilder, og dermed bør brukerfrekvensen reduseres kraftig. Hvis luftforstyrrelsen også har resultert i mange forvrengte planetavbildninger, bør forvrengningen prioriteres mer enn skarpheten. Skyverne flyttes til definerte, foreslåtte posisjoner når du klikker på knappene under "Praksisråd" i dialogboksen.
Nå går vi videre til punkt 6: Hvordan skal resultatet bestemmes? Å klikke på knappen Resultatoppsett… fører deg til en passende dialog der Gjennomsnitt må velges. Gjennomsnitt står for en aritmetisk gjennomsnittsberegning av de valgte og sentrerte rammene:
Programvaren GIOTTO: Etter valget av de skarpeste enkeltbildene og justeringene skal planetbildene gjennomsnittes.
Punkt 7 kan igjen utelates, slik at nå må knappen Gå videre... trykkes. Hvis den ikke er tilgjengelig, kan det å trykke på knappen Overfør forrige innstilling løse problemet.
Etter at prosedyren er startet, vil programmet først be om valg av videofil (i vårt tilfelle "MarsDemo.avi") og deretter bruke litt tid på beregninger, hvor fremgangen vises som prosentandel.
Programvare GIOTTO: Valg av planetvideo.
Programvare GIOTTO: Videoredigering tar en viss beregningstid avhengig av antall enkeltbilder som skal behandles. I løpet av dette gir GIOTTO ut statusmeldinger (piler).
Etter endt arbeid vises resultatet i vinduet "Buffer A med summebilde".
Programvare GIOTTO: Visning av summebildet.
Til å begynne med virker dette bildet mindre skarpt enn et skarpt enkeltbilde fra videoen, men det elektroniske bildestøyen er betydelig lavere. Dette gjør oss i stand til å bruke skarphetsfiltre. Vi skal prøve og velger i GIOTTO kommandoen Rediger/Skarpe og filtrere.... I den fremviste dialogboksen, velger du fanen Kun skarpe, justerer parametrene som vises i følgende illustrasjon, og velger Buffer B som mål. Forhåndsvisningsvinduet oppdateres ikke umiddelbart når du endrer en skarphetsparameter, da det tar relativt lang tid å beregne forhåndsvisningsbildet.
Programvare GIOTTO: Etterbehandling av summebildet må styres følsomt med mange parametere for å unngå overforsterkning som kan føre til uønskede artefakter. Forhåndsvisningen gjør denne jobben mye enklere.
Med knappen Rediger starter du skarpingsprosedyren, og resultatet vises deretter i vinduet "Buffer B".
Programvare GIOTTO: Visning av skarpet summebilde i Buffer B.
Før du lagrer, må du forsikre deg om at grafikkformatinnstillingene er riktige. I GIOTTO velger du kommandoen Fil/Grafikkformater... og stiller inn alternativene Ukomprimert og 16 Bit under kategorien TIFF:
Programvare GIOTTO: Konfigurering av grafikkformater. Bare TIFF og FITS fungerer tapfritt, noe som er viktig hvis planetfotoet skal behandles videre med annen programvare.
Med kommandoen Fil/Lagre bilde... kan du lagre innholdet i de fire filpanelsene separat, helst i et tapfritt format (f.eks. TIFF).
Programvare GIOTTO: Lagring av det skarpe summebildet i TIFF-format.
På forespørsel eller ved behov kan et slikt bilde i TIFF-format åpnes i et annet bildebehandlingsprogram for å utføre siste redigeringssteg.
Ferdig Marsbilde fra treningsfilen "MarsDemo.avi", etter at det ble gjort små justeringer av retning, gradasjon og farge i Adobe Photoshop.
Tubusen til 10-tommers Maksutov-Cassegrain-teleskopet som mange av planetbildene i denne opplæringen er laget med. Canon EOS 1D er avbildet for størrelsesammenligning:
Merknad fra redaksjonen: Alle brukte bildeeksempler ble produsert på den måten som beskrevet i opplæringen.
Unntak: Forsidebildet er en fotomontasje av selvlagde planetopptak.
Fortsett til del 15: "Kalibrering: Ta lysfelt- og mørkebilder"
