Часть 04 - фотографии падающих звезд.

Фотографии метеоров (персеид) нельзя вызвать на команду. Важным условием является немного удачи.

Часть 4: Фотографии метеоров

"Тот, кто видит падающую звезду, проскакивающую по ночному небу всего лишь за доли секунды, должен загадать желание, потому что это желание сбудется", - гласит народная мудрость.

Конечно, это суеверие, но оно было создано народами по всей Земле независимо друг от друга именно в такой форме. Так что кто-то, кто все еще надеется, что это не просто суеверие, должен просто попробовать в следующий раз - все равно ничего не потеряет... ;-)

Если серьезно изучить метеоры, народное название для которых - персеиды, можно узнать не менее захватывающие вещи.

Метеоры часто путают с кометами. В то время как метеор сверкает на небе всего лишь доли секунды или максимум несколько секунд, кометы - это объекты, которые можно увидеть в течение нескольких дней, недель или даже месяцев. Кометы движутся по своей орбите - подобно планетам - вокруг Солнца, в то время как метеоры - это в основном маленькие частицы, проникающие в атмосферу Земли и разгорающиеся от нагрева.

Появление метеора не может быть предсказано, они появляются спорадически каждую ночь (и, кстати, днем тоже, но обычно их невозможно увидеть), причем в течение года заметно увеличивается частота метеорных событий в определенные промежутки дат (см. таблицу ниже).

Это связано с тем, что Земля на своем пути вокруг Солнца, передвигаясь со скоростью целых 30 км в секунду (!), сталкивается с частицами межпланетного пространства.

Эти частицы, прежде чем попасть в атмосферу Земли, называются метеороидами. Таким образом, метеороиды являются потенциальными метеорами. Большинство из этих частиц имеют диаметр всего несколько сотых долей миллиметра, но время от времени бывают и более крупные обломки с диаметром в несколько сантиметров.

Если в атмосферу попадает метеорид размером с теннисный мяч, на небе становится виден особенно яркий метеор, который называется "огненный шар". Метеор такого размера нагревается сильнее на поверхности, чем в центре, что вызывает термические напряжения и его разрыв.

Кусочки, отделяющиеся и летят в обратном направлении по направлению полета, могут с достаточной медленностью долететь до поверхности Земли. Оставшаяся после падения на поверхность Земли часть метеора называется метеоритом.



Кратер Барринджер в районе Флагстафф, Аризона, США, – самый лучше сохранившийся кратер удара метеорита на Земле. Диаметр его составляет 1,2 км, а глубина – 170 метров. Примерно 50 000 лет назад там упал космический снаряд, вес которого оценивается в 300 000 тонн. Состоящий из железа метеорит предположительно был около 50 метров в диаметре.



Метеоры проникают в атмосферу Земли со скоростью примерно от 10 до 70 км в секунду. Большинство из них сгорают на высоте примерно от 120 до 80 км над поверхностью Земли под воздействием термической циркуляции, и вызывающее истинное свечение на самом деле не сам горящий объект, а окружающий воздух, ионизируемый теплом. Поэтому на фотографиях метеоры порой могут казаться зеленоватыми.

Только крупные метеоры проникают еще глубже и разрушаются не позднее, чем на высоте 10 км. Чем больше метеор приближается к поверхности Земли, тем плотнее становится воздух, и тем сильнее тормозится метеор. Огненные шары выделяются не только своей яркостью, иногда равной яркости полной луны, но и относительно медленным движением по небу. Некоторые экземпляры можно наблюдать в течение нескольких секунд, и оставляют свечу в воздухе может длиться даже несколько минут. Иногда можно даже услышать взрыв крупного метеора.

Спорадически метеоры могут появляться в любое время дня и ночи, и нет шансов предсказать их приход. Однако в течение года существуют периоды, когда Земля, на своем пути вокруг Солнца, проходит через район сравнительно большого количества метеороидов. В эти периоды частота наблюдений метеоров значительно возрастает. Эти временные интервалы увеличенной метеоактивности называют метеорными потоками. Они регулярно повторяются ежегодно в одно и том же время.

Если метеоры дождя нарисовать на звездной карте, то, продляя их полетные пути назад, все они кажутся истекающими из одной точки небес. Это перспективный эффект, сравнимый с поездкой на автомобиле во время снегопада; даже тогда кажется, что все снежинки исходят из центральной точки.



Поездка на автомобиле во время снегопада.

Именно движение Земли вызывает перспективный эффект метеорного потока. Метеорный поток назван по латинскому имени созвездия, в котором находится эта центральная точка, так называемый радиант. Например, в Левы, по латыни "Leo", лежит радиант левидов.



С помощью объектива-рыбий глаз, заполнившего полный формат, была запечатлена большая часть небес. В течение 2 минут кадрирования камеры составил персейский метеоритный поток 3 метеоров, включая огненный шар. Использовалась камера CCD.

Та же картинка с нанесенными созвездиями. Продление траекторий полетов назад направлено на радиант в созвездии Персея (Per); отмечено желтым. Uma=Большая Медведица/Медведь, CVn=Псовые, UMi=Малая Медведица, Dra=Дракон, Cep=Кефей, Cam=Жираф, Cas=Кассиопея, Lac=Ящерица, Polaris=Полярная звезда.

Следующая таблица предоставляет обзор важнейших метеорных потоков за год. Помимо названия потока и положения радианта, она содержит период и максимум их появления. В столбце «Оценка» знак «+» означает выраженное, что означает относительно много и/или ярких метеоров, знак «o» обозначает умеренный ливень до примерно 15 метеоров в час и знак «-» для слабо выраженных метеорных ливней.

Важнейшие метеорные ливни в течение года.

Техническое оснащение

Для попытки заниматься фотографией метеоров не требуются астрономические устройства. Широкоугольные или даже рыбий глаз объективы с крайне широкими углами зрения увеличивают шанс поймать яркий метеор. Из-за в основном быстрого движения метеоров предпочтительны объективы с большой светосилой, чья начальная диафрагма составляет 1:2,8 или лучше.

Кроме того, обязательно:

• Надежный штатив



Четкие, не трясущиеся снимки получаются с помощью хорошего штатива и штативной головки, в примере на картинке используется штативная головка с передаточным механизмом. Представленная на картинке настройка подходит для фотографии метеоров с кабельным спусковым механизмом и рыбьим глазом объектива.



• Кабельный спусковой механизм/Таймер

Кабельные спусковые механизмы позволяют снимать фото без контакта с камерой, чтобы избежать тряски. Также можно использовать беспроводные дистанционные спусковые механизмы.

• Бленда (= Противосветовая, Рассеивающая или Солнечная)

Стороннее свето отражает и замедляет возможное конденсирование влаги на передней линзе во время влажных ночей. Для каждого объектива есть специально подходящая к нему бленда. Однако для представленного объектива с круговым рыбьим глазом бленда не имеет смысла; она будет затенять поле зрения.

С использованием описанного оборудования звезды быстро начнут изображаться как линии (см. Учебное пособие 2 из этого ряда: «Фотографии следов звезд»). Метеор будет отображаться на фотографиях как «перпендикулярный удар». Если вы хотите изображать звезды как точки даже при длительной выдержке, вам нужно будет отслеживать движение звезд с помощью камеры, что описано в учебных пособиях номер 9, 10 и 11 серии «Астро- и небесной фотографии».

Процесс действий

Чтобы иметь шанс на успех, было бы идеально, если бы множество факторов совпали одновременно, что на практике, однако, вряд ли случится:

• Обильный метеор спад

Например, в ночь на 12 августа ожидается максимум Персеидного потока.

• Чистое небо

В то время как отдельные, небольшие облака практически не мешают, прозрачность атмосферы должна быть хорошей.

• Место наблюдения

Для наблюдения и фотографии метеоров предпочтительно выбирать место вдали от земных источников света. Самое легкое место для нахождения находится в сельских районах и/или на больших высотах гор или Альп.

• Лунная ночь

Идеальным было бы время вокруг новолуния, но достаточно, если в желаемое время наблюдения Луна не будет на небе. Если, например, вы хотите попробовать счастье во второй половине ночи, вы можете делать это даже при убывающей Луне, поскольку Луна обычно заходит в первой половине ночи. В случае сомнений следует изучить точное время восхода и заката Луны (например, на веб-сайте www.calsky.de. Нажмите «Луна», а затем «Эфемериды», после выбора места наблюдения). Конечно, например, 12 августа каждого года, в самый пик Персеидов, фаза Луны не будет одинаковой. Иногда вам повезет, и они произойдут во время фазы новолуния. В другие годы вы попадете в фазу полнолуния. Если небо сильно освещено Луной, вы сможете видеть и фотографировать только самые яркие метеоры.

Часто не удается оптимизировать все желаемые факторы. Это не должно останавливать вас от, по меньшей мере, попытки. Например, если все условия подходят, но у вас нет возможности пойти в оптимальное место наблюдения, вы все равно можете делать снимки с балкона, сада или двора.

Один фактор всегда остается за пределами любого планирования: вам нужна удача! Даже анонсированные метеорные потоки (см. Таблица) в некоторых годах оказываются очень разочаровывающими, тогда как в другие годы они устраивают неожиданно захватывающее представление.

Лучшее время для наблюдения метеоров или их фотографирования - во второй половине ночи непосредственно перед началом утреннего рассвета. Это связано с тем, что в это время мы смотрим в направлении, в котором Земля летит по своей орбите вокруг Солнца. Мы находимся, так сказать, «за лобовым стеклом», в то время как взгляд в раннем вечере эквивалентен взгляду "через заднее стекло".

Для знатоков небесной системы координат я хочу выразить этот факт иначе: Эрдапекс, то есть «направление полета» Земли, расположен на 90 градусов к западу от Солнца на эклиптике (орбите Солнца). Если, например, Солнце находится в Овне, Эрдапекс (приблизительно) находится в Козероге.

В ранние утренние часы из-за этого зарегистрируется приблизительно в четыре раза больше метеоров, чем вечером.

1. Выполнение основных настроек

Следующие базовые настройки камеры могут быть рекомендованы:

Формат файла

Предпочтительно использовать формат RAW.



Настройка качества изображения для Canon EOS 40D: здесь выбран формат RAW, в то время как фотографии одновременно сохраняются в формате JPG. Файлы в формате JPG удобны для быстрого предварительного просмотра лучших снимков.

Значение ISO

Даже яркие метеоры пролетают по небу с относительно высокой скоростью. Чтобы запечатлеть их, подходят только высокие и самые высокие значения ISO. Поэтому установите самое высокое значение ISO, при котором ваша камера все еще дает приемлемые результаты.



Настройка ISO 1600 для Canon EOS 40D. Уровень шума изображения этой камеры даже при таком высоком значении все еще приемлем.

Баланс белого

Уже давно установилось ручное настроение на „Дневной свет“ (символ: „Солнце“).



Настройка баланса белого для Canon EOS 40D на освещение дневным светом (5200 Кельвин).

Уменьшение шума

Настройка уменьшения шума при длительной выдержке заставляет камеру делать темное изображение с той же «выдержкой» после каждого снимка с длительной выдержкой (от одной секунды). Это означает, что после съемки она нуждается в том же времени, в течение которого она не может сделать другое изображение. Хотя активация этой функции для длительных экспозиций разумна, закон Мерфи заставит камеру снимать самые яркие и красивые метеоры тогда, когда она выключена и занята созданием темного изображения. Поэтому я чаще всего отказываюсь включать уменьшение шума.

Совет для опытных пользователей: Вы также можете вручную сделать одно или несколько темных изображений, например, после окончания серии съемок, и вычесть их из фотографий метеоров для уменьшения шума. Методика описана в руководстве № 15 этой серии («Калибровка: создание темных и светлых изображений»). С помощью этой техники вы можете фактически делать снимки один за другим без перерыва, и увеличивается вероятность того, что вы сможете заснять редкий огненный шар и на фото.



Отключение уменьшения шума при длительной выдержке, здесь на примере Canon EOS 40D.

С настройкой уменьшения шума на высоких ISO (на более новых моделях Canon EOS) у меня не было хороших опытов, поэтому я оставляю ее выключенной.



Функция «уменьшения шума на высоких ISO» остается выключенной.

Программа экспозиции

Следует выбирать ручную настройку (M).



Настройка ручного управления экспозицией («M») на диске управления Canon EOS 40D.

Диафрагма

Всегда установите наибольшее возможное отверстие диафрагмы (то есть наименьшее число диафрагмы). Идеальными являются светосильные объективы с начальным отверстием F/2,8 или лучше.



Дисплей Canon EOS 40D: стрелка указывает на установку диафрагмы 1:2,0. Под «светосилой» объектива понимается наименьшее доступное значение диафрагмы. Обычно зум-объективы менее светосильны, чем фиксированные объективы.

Блокировка зеркала

Эта настройка помогает предотвратить размытие из-за удара зеркала камеры. Если ваш штатив не достаточно стабилен, чтобы удержать потрясения, возникающие от хода зеркала, воспользуйтесь этой настройкой.



Включенная блокировка зеркала. Первое нажатие на спусковую кнопку поднимает только зеркало. Подождите несколько секунд, чтобы начать экспозицию со второго нажатия на (проводной) спусковой кабель.

Стабилизатор изображения

Очень важно отключить существующий механизм стабилизации изображения! Хотя по заявлению производителя электроника должна распознавать использование штатива и автоматически отключать стабилизатор изображения в этом случае, это не всегда работает надежно. Если стабилизатор изображения остается активным, впереди вас - „дрожащие“ звезды, несмотря на штатив!



Лучше отключить стабилизатор изображения («Image Stabilizer»), когда камера стоит на штативе.

„Дрожащие“ звезды, вызванные стабилизатором изображения при использовании штатива.

3. Делаем снимки

Большая трудность заключается в наиболее точной фокусировке на «Бесконечности». Автофокус в большинстве случаев не сработает даже на ярких звездах, поэтому подходит только ручная настройка расстояния.

К сожалению, даже индекс «Бесконечность», который присутствует на некоторых объективах, как правило, недостаточно точен.



Индексная марка для «Бесконечности» недостаточно точна при поиске лучшей точки фокусировки.

Идеально для фокусировки подходят модели камер с функцией «Прямой вид», при которой вы можете навестить яркую звезду, а затем точно настроить фокус в большом увеличении на дисплее камеры.



Переключатель автофокуса остается на «MF» после фокусировки вручную.



Теперь направьте камеру на желаемую область неба. При широкоугольных съемках рекомендуется включить передний план в кадр, например, пейзаж или красивые деревья. Направляя камеру на радиант потока метеоров, вы не обязательно увеличиваете свои шансы захватить яркие метеоры. Чем ближе метеор к радианту, тем короче будет его световой след, так как он буквально летит к вам. Поэтому подходят и небесные области вне радианта, где можно увидеть особенно длинные световые следы.

При выборе фокусного расстояния вам нужно решить: если вы используете объектив с очень широким углом обзора, в крайнем случае, возможно, даже с объективом рыбий глаз с 180-градусным углом обзора, вы сможете снять весь небосвод. Тогда вам не упадут на глаза яркие метеоры, где бы они ни появились на небе. Недостатком является то, что изображение светового следа будет очень маленьким. Другим экстремумом является телеобъектив, с помощью которого можно захватить лишь относительно небольшую область неба. Тогда вероятность того, что метеор случайно пронесется сквозь ваш кадр, соответственно невелика. Однако, если у вас повезет, световой след будет большим и с множеством деталей. Хорошим компромиссом может быть обычный объектив или легкий широкоугольный объектив.

Если у вас есть больше одной камеры, вы также можете рассмотреть возможность работать одновременно с несколькими аппаратами и фокусными расстояниями.

При выборе подходящего времени экспозиции важно, можете ли вы принять изображение звезд в виде частиц или нет. Если нет, то в зависимости от используемого фокусного расстояния вам нужно ограничить время экспозиции значениями, обсужденными в части 1 данного учебника («Настроение в сумерках»). Если вы можете жить с изображением звезд в виде частиц, то верхней границей времени экспозиции является оставшаяся светимость ночного неба. В зависимости от местоположения и условий наблюдения вы должны в любом случае предотвращать пересветление неба и наличие областей с полностью насыщенными пикселями.

Если вы используете проводной или беспроводной дистанционный спуск, чей спусковой механизм можно заблокировать, вы можете настроить камеру на режим «последовательная съемка» и установить желаемое время экспозиции, не используя в этом случае «BULB», а вместо этого решившись на фиксированное время, которое в большинстве моделей камер составляет максимум 30 секунд. Теперь нажмите на кнопку спуска и заблокируйте ее, тогда камера автоматически сделает снимок за снимком, пока не разрядится аккумулятор или не заполнится карта памяти.

Однако окончательный успех зависит от случайности появления яркого метеора именно в том месте небосвода, которое охватывается углом обзора камеры.

Обработка изображений

Необходимые шаги обработки зависят в значительной степени от характеристик исходного материала. Поэтому следующие пояснения следует рассматривать как образец, а не как «рецепт приготовления». Если точно такие же шаги с такими же значениями применить к другому изображению, результат может оказаться катастрофическим.

Сначала откройте в Photoshop файл RAW вашего снимка метеора. Появится модуль «Camera Raw», в котором будет происходить «обработка» изображения. Уже здесь можно достичь существенных улучшений. Включите Предупреждение о пересвете, щелкнув на маленькую черную стрелку в правом верхнем углу отображенной гистограммы:



«Вступительное окно» конвертера «Camera Raw» в Photoshop. Перемещая ползунок «Ремонт» (нижняя стрелка) вправо, можно «спасти» пересвеченные, яркие звезды от полного пересвечивания, если это необходимо. Световые эмиссии городов часто вызывают появление яркого фона неба, часто с красноватым оттенком. Присмотритесь к изображению и соответствующей гистограмме (верхняя стрелка слева), чтобы увидеть это во всей ясности. Красная стрелка в правом верхнем углу показывает небольшую кнопку, на которую нужно нажать, чтобы обнаружить пересвеченные области на изображении.

В следующем шаге следует устранить цветовую окраску. Для этого служат ползунки Температура и Оттенок:



Для устранения желтого оттенка ползунок «Температура» (верхняя красная стрелка) был сдвинут влево. Ползунок «Оттенок» (нижняя красная стрелка) был смещен вправо, чтобы, с одной стороны, сохранить нейтральный фон неба, а с другой стороны, совместить «горы данных» трех гистограмм для красного, зеленого и синего каналов (красная стрелка вверх).

Затем щелкните на третьей вкладке конвертера RAW, названной Детали. Здесь регулируются резкость изображения и уменьшение шума:



Для проверки эффекта внесенных изменений разумно отображение кадра в размере «100%». Для этого щелкните по полю, обозначенному левой красной стрелкой, и выберите в списке «100%». Правые стрелки отображают измененные настройки.



Остроко добавлять не следует, поэтому я сдвинул ползунок Количество (верхняя стрелка) в крайнее левое положение. Причина в том, что увеличение резкости изображения может сделать шум более заметным. С другой стороны, для Уменьшения шума я боролся как с Яркостным, так и с Цветовым шумом, перемещая ползунки вправо. В зависимости от модели камеры, времени экспозиции и значения ISO вы должны решить в окне предварительного просмотра, что будет подходящими значениями.

Нажав кнопку Открыть изображение, вы завершите «обработку изображения» и выполните окончательные коррекции в Photoshop.

Прежде всего неудобство вызывает сильно высвеченное небо; поэтому лучше всего взглянуть на гистограмму с помощью команды Photoshop Изображение>Коррекция>Тональный диапазон…. Сначала вы увидите объединенную гистограмму всех трех цветовых каналов:



RGB (стрелка) означает комбинацию цветовых каналов Красный, Зеленый и Синий.

Поскольку снимок ночного неба в основном состоит из темной части небоса, максимальное значение гистограммы не должно достигать крайнего правого положения, как это имеет место в данном случае. Поэтому обрежьте гистограммы всех трех цветовых каналов по левой стороне (Черная точка) настолько, чтобы крутой восходящий крен "горы данных" находился близко к точке пересечения, но не был обрезан. Последовательно выберите отдельные цветовые каналы и выполните эту операцию в каждом из трех каналов:



После выбора Красного канала (верхняя стрелка) я передвинул черную точку (маленький черный маркер под гистограммой, нижняя стрелка) до значения "59", чуть перед началом крутого кренка.

Действуйте аналогично с двумя оставшимися цветовыми каналами для Зеленого и Синего, при этом величина выбирается индивидуально для каждого цветового канала. Результатом этого обрезания гистограмм будет фото с цветовым балансом, темным небом и светлыми звездами.



После обрезки RGB гистограмм небо темное и нейтрального цвета.

Возможно, вам понадобятся небольшие корректировки, чтобы добраться до конечного результата. Например, небольшое повышение контрастности с помощью команды Photoshop Изображение>Коррекция>Кривые…:



Путем сигмоидного (S-образного) изгиба кривой достигается увеличение контрастности. Красные стрелки обозначают позиции, в которых кривая была сдвинута вниз (левая стрелка) и вверх (правая стрелка).

Результат усилий выглядит вот так:



За счет увеличения контрастности метеор становится ярче.



Чтобы выделить цвета светящегося следа, я решил еще увеличить насыщенность цветов. В Photoshop для этого выберите команду Изображение>Коррекция>Оттенок/Насыщенность…

Появится следующее диалоговое окно:



Увеличение насыщенности цветов на +35 я счел уместным. Обратите внимание на отображение неба, поскольку слишком сильная насыщенность цветов может сделать его пятнистым и неравномерным по цвету.

Готовое изображение, кстати, обрезка из оригинального полноэкранного, выглядит следующим образом:



Усиление насыщенности цветов показывает у этого метеора начальное зеленоватое окрашивание, которое вскоре меняется на красноватое.

Примерные снимки

Не самое красивое фото, но я показываю его, потому что это удачный снимок. Изначально эта фотография имела "спортивный" характер: Я хотел попробовать сфотографировать Галактику Андромеды на ISO 3200, держа камеру в руках и опершись только на дерево. Экспозиция длилась четыре секунды при диафрагме 1:1,4 и 35-мм объективе. Случайно над Галактикой пролетел Персеид (крупное увеличение из всего поля зрения).

Шесть метеоров Персеид и маленький "кросс-мерчендайзер" (спорадический метеор) на фоне летнего Млечного Пути. Для съемки использовалась Canon EOS 20Da в августе 2005 года и широкоугольный зум на 11 мм фокусного расстояния и диафрагме 1:4. Из-за плохой погоды в Германии мне пришлось снимать в Эльзасе, во Францию.

Рыбий глаз с объективом фишай 8 мм фокусного расстояния на полнокадровой камере (Canon EOS 5D) охватывает весь небосвод в круглом изображении. Здесь видно пять метеоров Персеид и Млечный Путь. Большая медведица видна в нижней части изображения.





К несчастью, удача при съемке метеоров не всегда была на моей стороне. Поэтому вот несколько ссылок на впечатляющие снимки других авторов из архива "Astronomy Picture of the Day" (APOD) НАСА:

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap081011.html

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap080911.html

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap080814.html

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap080103.html

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap070812.html

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap061118.html

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap061023.html

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap041222.html

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap040813.html

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap031116.html

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap020816.html

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap011122.html

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap991202.html



Примечание от редакции:

Все приведенные примеры изображений не являются монтажом, а были созданы так, как описано в учебном пособии.