Skutočne postačujú snímače s hrúbkou len niekoľkých milimetrov, aby mohli úplne zachytiť planétu pri akceptovateľnom ohniskovom vzdialení. Počet pixelov nehrá žiadnu úlohu, jednoduché rozlíšenie VGA s 640x480 bodmi je postačujúce! Dôležitá je skôr schopnosť kamery nahrávať 10, 20, 30 alebo ešte viac obrázkov za sekundu ako videá. Preto ideálne zariadenia na fotografovanie planét sú webkamery a digitálne videokamerové moduly (nie kamkordéry).
Planéty nášho slnečného systému sú na oblohe relatívne malé, ale jasné objekty. Preto je technika fotografovania úplne odlišná od dlhých expozícií pre slabé Deep-Sky motívy. Táto úvodná fotografia je fotomontáž.
Časť 14: Snímanie planét pomocou webkamery
Okrem Zeme obieha okolo Slnka ešte sedem ďalších planét. Začínajúc od Slnečnej blízkosti, poradie znie: Merkúr, Venuša, Zem, Mars, Jupiter, Saturn, Urán a Neptún. Merkúr a Venuša sú teda vnútorné planéty, ktorých obežný polomer je menší ako ten Zeme. Všetky ostatné sú ešte ďalej od Slnka ako Zem.
Okrem Uránu a Neptúna sú planéty už možné vidieť na oblohe voľným okom, avšak vyzerajú ako hviezda. Len pozorní pozorovatelia si všimnú, že planéta vykazuje pokojné svetlo, zatiaľ čo hviezdy viac alebo menej „blikajú“. Voľným okom v dalekohľade sa planéty ukážu ako malé platničky, zatiaľ čo hviezdy aj pri maximálnom zväčšení v obrovských teleskopoch zostávajú iba malé svetelné bodky.
Vzhľadom na ich jas je preto ľahké nájsť planéty Merkúr až Saturn na oblohe. Treba však vedieť, v ktorom znamení sa práve nachádzajú. Pojem „planéta“ je totiž odvodený z gréckeho slova „planetes“, čo znamená „putujúci“. Z toho sa odvodila aj označenie „blúdiace hviezdy“ pre planéty, pretože vďaka ich pohybu okolo Slnka sa na oblohe neustále nedržia v rovnakej konštelácii, ale v priebehu času sa pohybujú cez všetky zverokruhy.
Aj preto nie je možné určiť ročné časy ich viditeľnosti, pretože rýchlosť ich pohybu závisí od doby obehu planét okolo Slnka. A tá je podľa tretieho Keplerského zákona závislá od vzdialenosti od Slnka: Čím bližšie sa planéta nachádza k Slnku, tým kratšiu obežnú dobu má. Zatiaľ čo Merkúr potrebuje asi 88 dní na „Merkúrsky rok“, na slnečnom vzdialenom Saturne na to potrebujeme asi 29,5 roka!
Pre zistenie aktuálnych polôh a viditeľností planét sa ponúka niekoľko možností. Jednou z nich je astronomický ročenka, napríklad „Himmmelsjahr“ od vydavateľstva Kosmos. Vyjde nový každý rok a popisuje viditeľnosť planét pre každý mesiac. Inou možnosťou je online portál, napríklad www.calsky.de.
Rovnako môžete použiť aplikáciu planetária, napríklad „Guide“ (www.projectpluto.com) alebo bezplatného softvéru „Cartes du Ciel“ (http://www.stargazing.net/astropc/).
Veľmi zriedkavý pohľad sa objavil večer 30. apríla 2002, keď boli všetky päť viditeľných planét v jednom čase vidieť na zapadajúcom oblohe.
Zásadné rozdiely sú medzi viditeľnosťou vnútorných a vonkajších planét. „Vnútorné“ planéty (Merkúr a Venuša) obehnajú okolo Slnka vo vnútornej orbite Zeme, tj., pozeráme sa z vonku na ich dráhu. To má za následok, že tieto planéty sú vždy v relatívnej blízkosti Slnka a od tohto sa vzdialia len do maximálneho uhlového stupňa. Merkúrovi toto maximálne vzdialenie predstavuje 28, Venuša 48 stupňov. Poloha, v ktorej sa dosiahne toto maximálne uhlové vzdialenie, sa nazýva „Elongácia“. Východná elongácia je možné pozorovať vnútorné planéty na oblohe po zotmení slnka, v západnej elongácii na rannom nebi pred východom slnka. Vzhľadom na osvetlenie vnútorné planéty v zväčšovacom dalekohľade predstavujú fázou, podobné ako pri Mesiaci. Iné extrémne situácie sa vyskytujú, keď vnútorné planéty sú za slnkom („horná konjunkcia“) alebo medzi Slnkom a Zemou („spodná konjunkcia“). Skutočne sa môže v prípade spodnej konjunkcie stať, že Merkúr alebo Venuša sú viditeľné ako tmavá platňa pred slnkom, čo je však kvôli ich dráhe, naklonenej k Zemi, len veľmi zriedkavý jav.
Zcela inak sa to správajú vonkajšie planéty. Ich obežný polomer je väčší ako ten Zeme, takže viditeľne z určitých miest Zeme sú vo vybraných časoch oproti Slnku. Vtedy sú obzvlášť dobre pozorovateľné, pretože v zotmení slnka vychádzajú a výchádzajú pri východe slnka, sú teda celú noc na nebi viditeľné.
Zároveň sú Zemi obzvlášť blízko, čo znamená, že ich zdánlivá veľkosť v teleskope a ich jas dosahujú svoju maximálnu hodnotu. Táto optimálna poloha sa nazýva „opozícia“. Kompromisom je „konjunkcia“, keď sú pritom za slnkom a sú neviditeľné.
Schematické znázornenie dôležitých planétasných situácií. V strede je Slnko, Zem (1) je zobrazená ako modrý svet. Pri vonkajších planétach (červená) ponúka opozícia (3) obzvlášť priaznivé pozorovanie podmienky, zatiaľ čo v konjunkčnej polohe (2) sú neviditeľné. Vnútorná planéta (zelená) je najlepšie vidieť, keď je v maximálnej elongácii (6), potom je jej uholová vzdialenosť od Slnka osobitne veľká. V „hornyj konjunkci“ (4) nie je pozorovateľná, v „dolnej konjunkci“ (5) len vtedy, ak prechádza priamo pred slnečným kotúčom, stáva sa tzv. „tranzit“.
Planéty sú na pohľad z Zeme vzdialené ako malé platničky, ktorých zdánlivý priemer je vyjadrený v oblých sekundách („zkratka\"). Stupeň je rozdelený na 60 stupňových minút, minúta je potom rozdelená na 60 oblých sekúnd. Pri plnom mesiaci sa nám zdá pod uhlom približne pol stupňa, čo zodpovedá 30 oblým minútam alebo 1800 oblým sekúndam. Žiaden planeta nepresahuje 63 oblých sekúnd. Ďalšie porovnanie: Jednoeurová minca vo vzdialenosti 240 metrov sa nám zdá pod uhlom 20 oblých sekúnd. To zodpovedá približne hodnote pre gule planéty Saturn!
Byť schopný zobraziť také malé objekty ostro, prípadne s viditeľnými povrchovými detailmi, je fotograficky skutočné výzvou. Nie len veľmi dlhé ohniskové vzdialenosti sú požadované. Najťažšou úlohou je kompenzovať stratu ostrosti, ktorú spôsobujú turbulencie v zemskej atmosfére a ktoré astronomovia nazývajú „Seeing“, ktorý tiež spôsobuje oscilácie („blikanie“) hviezd.
Kto už niekedy pozeral planétu pri vysokom priblížení v dalekohľade, pozná tento jav: Na chvíľu je obraz ostrý, potom zase nepresný a rozmazaný. V noci s nepriaznivým Seeingom nevzniká vôbec žiadny užitočný obraz, preto ani fotografovanie planét nestojí za to. Avšak aj v prípade dobrého Seeingu nie sú podmienky stabilné, ale majú krátke momenty s obzvlášť detailnými pohľadmi.
Veľmi úspešnou uplatňovanou stratégiou je preto použitie webkamery alebo videokamery, ktoré za krátky čas zachytávajú stovky alebo tisíce jednotlivých obrázkov. Pomocou špeciálneho softvéru sú potom z tejto záplavy obrázkov vybrané najostréjšie jednotlivé snímky a presne preložené na seba. Z označených snímok sa vypočíta priemer, nasleduje následné zaostrenie. Takto vzniká veľmi detailná fotografia planéty, ktorá v ideálnom prípade minimálne ukazuje tie podrobnosti, ktoré zručný pozorovateľ môže rozpoznať pri pohľade cez okulár.
Fotografovanie planét je výhodné aj s relatívne malými ďalekohľadmi. Tu bol vybavený refraktor starý viac ako 30 rokov s iba 75-milimetrovým otvorom a bez motorickej zaostrovacej jednotky s videokamerou DMK-Firewire:
Zábery planét Saturn (vľavo) a Venuša, získané s vyššie uvedeným vybavením.
Pred diskusiou o technike záznamu najprv predstavíme všetky planéty individuálne.
Merkúr je najbližšia zo všetkých planét k Slnku a nemá žiadne mesiace. Jeho zdánlivá veľkosť na oblohe je iba tesne od 5 do maximálne 12“. Hoci Merkúr nemá atmosféru, cez ktorú by sme sa pozerali na jeho povrch, povrchové detaily sú napriek tomu len ťažko viditeľné, maximálne sú viditeľné väčšie, tmavšie oblasti. Cieľom fotografických záberov bude zachytiť jeho meniace sa fázy.
Dva zábery planéty Merkúr z 18. júna 2005 (vľavo) a 15. apríla 2003. Je vidieť fázu planéty a slabé naznačené povrchové štruktúry. Vo vyobrazených prípadoch bolo ako kamera použité webové fotoaparát Philips ToUCam 740K, naľavo 8-palcový refraktor a napravo 10-palcový Maksuto-Cassegrain teleskop ako záznamová optika.
Dňa 7. mája 2003 sa uskutočnil Merkúrsky tranzit: Planéta najbližšia k Slnku prešla ako malá škvrna (šíp) pred Slnkom.
Problémom je, že sa Merkúr nachádza vždy v relatívnej blízkosti k Slnku a maximálne je od neho vzdialený 28 stupňov. To znamená, že je možné ho vidieť iba približne hodinu po západe slnka alebo hodinu pred východom slnka s horizontálnym postavením. Alternatívne je možné sa pokúsiť ho nájsť na dennom nebi, pričom je dôležité byť veľmi opatrný, aby sme nezískali do zorného poľa Slnko.
Počas spodnej konjunkcie sa sem-tam stane, že je planéta viditeľná ako tmavý bod pred slnečným kotúčom. Vtedy treba prijať všetky opatrenia popísané v časti 6 tejto sérii tutoriálov („Opatrnosť pri fotografovaní Slnka“). Nasledujúce Merkúrske tranzity, ktoré budú možné pozorovať z Európy, sa budú konať 9. mája 2016, 11. novembra 2019 a 13. novembra 2032.
Merkúr v číslach:
Priemer: 4878 km
Priemerná vzdialenosť od Slnka: 57,9 milióna km
Obvod okolo Slnka: 88 dní
Sklon dráhy k dráhe Zeme: 7 stupňov
Vzdialenosť od Zeme: 80 až 220 miliónov km
Počet mesiacov: 0
Priemerná hustota: 5,4 g/cm³
Venuša je tiež vnútorná planéta, preto prechádza fázami. Jej povrch nikdy nie je viditeľný z Zeme, pretože Venuša je obklopená hustou, uzavretou vrstvou oblakov. Tieto však veľa z odrazeného slnečného svetla, takže Venuša je po Slnku a Mesiaci tretím najjasnejším telesom na oblohe a dokonca dokáže vrhať tieň v tmavých oblastiach! Vďaka svojej jasnosti môže byť občas spozorovaná aj načisto počas dna. Jej zdánlivý priemer kolíše medzi 10“ („Plná Venuša“) a 63“ (dolná konjunkcia). Štruktúry oblakov sa neočakávajú, pokiaľ nepozorujete vo ultrafialovom svetle, pre čo budete potrebovať zrkadlový ďalekohľad, špeciálny filter a kameru citlivú na UV svetlo.
Fázy planéty Venuša. Úplne vľavo „Plná Venuša“ blízko svojho horného okraja, vpravo úzka Venušina srpka blízko jej dolnej konjunkcie.
Po roku 1882 sa 8. júna 2004 napokon uskutočnil venušiansky tranzit. Počas jej dolnej konjunkcie prechádzala pred slnkom ako tmavý bod - impozantný pohľad! Tranzit trval dlhšie ako šesť hodín.
Pozorovanie Venuše je oveľa jednoduchšie ako pozorovanie Merkúra, pretože je maximálne 48 stupňov od slnka od Zeme. Ak zároveň zaujme severnú polohu v zverokruhu k slnku, výsledkom je doba viditeľnosti až 4,5 hodiny po západe slnka alebo pred východom slnka. V bežnom hovorovom jazyku je Venuša označovaná ako „večerná hviezda“ alebo „ráno hviezda“.
Venuša sem-tam počas svojej dolnej konjunkcie prechádza ako čierny kotúč pred slnkom, čo sa nazýva „Venušin tranzit“. Venušin tranzit je zriedkavejší ako u Merkúra. Sledujú sa v cykle 243 rokov. Na tranzit nasleduje po 8 rokoch ďalší, potom zase po 121,5 a ďalších 8 a 105,5 rokoch. Posledným podobným udalosťou bolo 8. júna 2004. Ďalší Venušin tranzit nasleduje 6. júna 2012, ktorý sa v strednej Európe už nedá pozorovať od rána. Potom nasledujú čakacie časy do 11. decembra 2117 a 8. decembra 2125.
Venuša v číslach:
Priemer: 12104 km
Priemerná vzdialenosť od Slnka: 108,2 milióna km
Obvod okolo Slnka: 224,7 dní
Sklon dráhy k dráhe Zeme: cca. 3,5 stupňov
Vzdialenosť od Zeme: 38,8 až 260,9 milióna km
Počet mesiacov: 0
Priemerná hustota: 5,25 g/cm³
Planéta Zem je uvedená len na porovnávacie účely v číslach:
Zem v číslach:
Priemer: 12742 km
Priemerná vzdialenosť od Slnka: 149,6 milióna km
Obvod okolo Slnka: 365,25 dní
Sklon dráhy k dráhe Zeme: 0 stupňov
Počet mesiacov: 1
Priemerná hustota: 5,5 g/cm³
Mars obieha okrem Zeme na relatívne silno eliptickej orbite okolo Slnka. Zatiaľ má atmosféru, ktorá je veľmi slabá, takže detaily na jeho povrchu sú rozpoznateľné. Počas priaznivých období viditeľnosti miesto väčších ďalekohľadov už vidno vo veľkých teleskopoch ľadové čiapky z horkého oxidu uhličitého a vody, ktorých rast a ústup možno sledovať v marsovom zime a tave v marsovej letnej. Povrch Marsu sa javí červeno-oranžový, čo je dôsledkom prítomnosti oxidu železnatého a Marsu vydralo prezývku „Červená planéta“. Pri vysokej priblíženosti sú viditeľné aj tmavé oblasti, ktoré sú stále podobné kontinentom na Zemi a majú názvy. Vďaka týmto štruktúram je možné sledovať rotáciu Marsovej guľôčky v teleskope.
Tri rôzne perspektívy planéty Mars. Ľavý záber vznikol 19. decembra 2007, stredný 14. októbra 2005 a pravý 22. augusta 2003. Všetky tri boli získané 10-palcovým Maksuto-Cassegrain teleskopom, oba ľavé s digitálnou videokamerou DMK a farebným filtrovým kolieskom, pravý s webovým fotoaparátom Philips ToUCam 740K.
Vzdialenosť Marsu od Zeme je výrazným fluktuáciám, preto sa aj jeho zdánlivý priemer od minimálnych 4“ po maximálne 25“ mení. Aj počas jeho opozícií, ktoré sa konajú každých 780 dní, nie je vždy optimálne možné ho pozorovať, pretože eliptická dráha spôsobuje veľké rozdiely. Minimálna opozičná vzdialenosť je iba 55,7 milióna kilometrov, potom sa javí pod uhlom 25“. Počas „zlej“ opozície je takmer dvojnásobne ďaleko od Zeme, takže vo vzdialenom ďalekohľade už nie je ani polovične veľký. Pred nami sú pomerne nevýhodné opozičné polohy 29. januára 2010 (99,3 milióna km vzdialenosť, 14,1“ priemer) a 3. marca 2012 (100,8 milióna km, 13,9“). Mimoriadne výhodná opozícia nasleduje až 27. júla 2018 (57,6 milióna km, 24,3“).
Pozorovanie oboch marsovských mesiacov Fobosu a Deimosu je pre amatérov s väčšími ďalekohľadmi výzvou, kvôli ich malému priemeru (27 resp. 15 km).
Už s malými ďalekohľadmi a relatívne krátkymi ohniskovými vzdialenosťami môžu byť zachytené štyri galilejské morske z Jupitera. Ak sa zoberie niekoľko snímok v intervaloch niekoľkých hodín alebo dní, môže sa pozorovať ich rotácia okolo planéty.
Jupiter je na oblohe po Slnku, Mesiaci a Venuši štvrté najjasnejšie teleso. Len zriedka ho prevyšuje Mars na jas. Jeho zdánlivý priemer sa pohybuje medzi 30" a 50". Jasná je jeho sploštene nadpovrch, ktorá vzniká vďaka obrovskému rotáciu pod desať hodín: Polárny priemer je podstatne menší než priemer na rovníku. Veľmi dobre možno pozorovať štyri najväčšie z jeho morsiek, ktoré sú ďalej pozorované podľa ich objaviteľa "galilejskými morskými" a nazývajú sa Ganymed, Kallisto, Europa a Io. Počas hodín a dní je možné sledovať ich pohyb okolo Jupitera. V stredne veľkých ďalekohľadoch je dokonca viditeľné, keď jeden z morských vrhne svoj tieň na jupiterové oblaky alebo zmizne v tieni Jupitra.
Ako u všetkých vnútorných planét, je opozícia najvýhodnejším časom na pozorovanie Jupitera. Dosiahne sa každých 399 dní, vtedy je vzdialenosť Zem-Jupiter minimálna, zdánlivý priemer je najväčší a jasnosť je maximálna. Avšak nie je nevyhnutné priamo využívať opozičnú noc, aj niekoľko týždňov pred a po opozícii sú podmienky na pozorovanie veľmi dobré.
Jupiter v číslach:
Priemer: 139548 km
Priemerná vzdialenosť od Slnka: 779 miliónov km
Obvodná doba okolo Slnka: 11,9 rokov
Naklonenie dráhy vzhľadom k dráhe Zeme: 1,3 stupňa
Vzdialenosť od Zeme: 558 až 967 miliónov km
Počet morsiek: 63
Priemerná hustota: 1,3 g/cm³
Saturn je predovšetkým známy svojou grandióznou prstencovou sústavou, ktorá je viditeľná už v malých ďalekohľadoch. Podrobnosti však sú viditeľné len vo väčších prístrojoch, pretože dokonca v najvýhodnejšom prípade nás od neho delí približne 1,2 miliardy kilometrov - samotné svetlo potrebuje na túto vzdialenosť 1 hodinu a 24 minút! Podobne ako Jupiter je Saturn plynným planétom bez pevnej povrchu. Aj jeho šum je preto vďaka rýchle rotácii sploštený: v približne desať hodinách sa zotavuje okolo svojej osi, avšak rotácia Saturnu voči Jupiteru nie je možná priamo pozorovať, pretože oblakové štruktúry na Saturne zvyčajne nevykazujú žiadne výrazné detaily, ale pozostávajú len z jemných, málo kontrastných pásikov s mierne odlišnými farbami.
Planéta so sústavou prsteňov Saturn dňa 2. januára 2004 (vľavo), 20. decembra 2007 (v strede) a 21. marca 2009. Ľahko je vidieť, že pohľad na sústavu prsteňov sa v priebehu rokov zmenšil. Obidve šípky ukazujú na dve medzery v sústave prsteňov, ktoré sú relatívne ľahko pozorovateľné: „Cassini-čiara“ (pravá šípka) a veľmi tenká „Enke-čiara“ (ľavá šípka), ktorá je viditeľná len vo väčších ďalekohľadoch pri dobrej atmosférickú nestálosti. Obidve fotografie vľavo boli vytvorené s 10-palcovým Maksutow-Cassegrainovým teleskopom, pravá s 90 cm Cassegrainovým reflektorom. Použité bolo Philips ToUCam 740K webové kamera (ľavý obrázok) resp. DMK-videokamera s farebným filter-ozubením (stredu a pravé). Pre pravý obrázok bolo pridaných 2000 jednotlivých snímok!
Globus Saturnu sa javí pod uhlom medzi 14“ a 20“, prstence medzi 37“ a 46“, v závislosti na vzdialenosti. Každých 378 dní dosiahne opozíciu. Sústava prsteňov, ktorá Saturna robí pre mnohých pozorovateľov planét najkrajším, sa skladá z nespočetného množstva jednotlivých úlomkov, ktoré môžu byť tak malé ako zrnko prachu a tak veľké ako rodinný dom. V porovnaní s priemerom sústavy prsteňov (272 000 km) je hrúbka s menej než kilometrom pomerne nízka.
Sústava prsteňov je rozdelená do veľkého množstva jednotlivých koncentrických prsteňov, ktoré sú čiastočne od seba oddelené medzerami. Stredne veľké ďalekohľady už ukazujú „Cassini-čiaru“, veľké navyše „Enke-čiara“. Rovina prsteňov je naklonená o takmer 27 stupňov voči rovine dráhy, takže z Zeme je možné počas plného Saturnoveho obehu okolo Slnka, ktoré trvá 29,5 roka, prsteň vidieť dvakrát presne z okraja a dvakrát pri maximálnom zornom uhle. Polohu okraja dosiahne v rokoch 2009, 2025 a 2038, medzitým je niekoľko dní zvlášť výhodný pre pohľad na severnú alebo južnú plochu prsteňa. Pri dosiahnutí polohy hrany nie sú prstence počas niekoľkých dní vôbec viditeľné.
Z mnohých známych Saturnových morsiek je asi osem vhodných na pozorovanie amatérskymi prostriedkami.
Saturn v číslach:
Priemer: 116 900 km
Priemerná vzdialenosť od Slnka: 1432 miliónov km
Obvodná doba okolo Slnka: 29,5 roka
Naklonenie dráhy vzhľadom k dráhe Zeme: 2,5 stupňa
Vzdialenosť od Zeme: 1191 až 1665 miliónov km
Počet morsiek: 60
Priemerná hustota: 0,7 g/cm³
Uran je tak ďaleko od Zeme, že ho prakticky nie je možné rozpoznať na voľné oko a bol objavený až v roku 1781 dalekohľadom. Podobne ako Jupiter a Saturn, pozostáva väčšinou z plynu.
Jeho zdánlivý priemer je len 3" až 4", preto nie je veľmi lákavým cieľom pre amatérske pozorovania hviezd. Každých 370 dní stojí v opozícii k Slnku.
V ďalekohľade sa aj pri veľkom priblížení ukáže iba malý, zelený kruh bez štruktúr. Dokonca aj päť najväčších Uranových morsiek sa môže už v stredných amatérskych prístrojoch fotograficky zaznamenať.
Uran a štyri jeho morské. Naľavo od planéty stojí Mesiac Umbriel, vpravo Ariel, Titania a Oberon. Snímka bola vytvorená 28. augusta 2003 pomocou Maksutow-Cassegrainový teleskop s priemerom 10 palcov.
Uran v číslach:
Priemer: 51 000 km
Priemerná vzdialenosť od Slnka: 2884 miliónov km
Obvodná doba okolo Slnka: 84,7 roka
Naklonenie dráhy vzhľadom k dráhe Zeme: 0,75 stupňa
Vzdialenosť od Zeme: 2582 až 3158 miliónov km
Počet morsiek: 27
Priemerná hustota: 1,3 g/cm³
Neptún obieha ako posledná planéta slnečnej sústavy slnko na priemernej vzdialenosti 4,5 miliardy kilometrov. Preto sa zjavuje len slabé svetlo a bol objavený až v roku 1846 pomocou ďalekohľadu. Na obehanie okolo slnka potrebuje 165,5 roka, takže takmer každý rok dosiahne svoju opozičnú polohu, konkrétne každých 367,5 dní.
Aj keď je jeho zdánlivý priemer planétnej platničky len skromných 2,3“, čo je málo na to, aby sme rozoznali detaily jeho plynného obloha. Naopak, je zaujímavé pokúsiť sa o fotografovanie jeho najväčšieho mesiaca s názvom Triton.
Neptún je najjasnejší objekt na tejto fotografii z 17. septembra 2003. Vpravo dole od planéty je možné vidieť jeho najjasnejší mesiac Triton. Na záznamovú optiku bol opäť použitý 10-palcový Maksutow-Cassegrain-ďalekohľad.
Neptún v číslach:
Priemer: 44730 km
Priemerná vzdialenosť od slnka: 4500 miliónov km
Obvodová doba okolo slnka: 165,5 roka
Náklon dráhy voči dráhe Zeme: cca. 1,75 stupňa
Vzdialenosť od Zeme: 4300 až 4683 miliónov km
Počet mesiacov: 13
Priemerná hustota: 1,7 g/cm³
Technika fotografovania
Ako už bolo naznačené, technika fotografovania planét je podstatne odlišná od techník predstavených v minulých návodoch v sérii „Astro- a hviezdofotografie“. Potrebný je fotoaparátový systém schopný zaznamenať čo najviac snímok v čo najkratšom čase, pričom veľkosť snímača je úplne nepodstatná. Veľké snímače sú dokonca nevýhodou, pretože ide iba o malú planetárnu platničku a rozsiahle okolie tvorené v podstate čiernym nebeským priestorom iba zbytočne zvyšuje záznamové dáta a komplikuje následné spracovanie obrázkov.
Skutočne postačujú snímače s hrany len niekoľko milimetrov na to, aby pri stále rozumnej ohniskovej vzdialenosti zachytili planetu celú. Ani počet pixelov nehrá rolu, jednoduché VGA rozlíšenie s 640x480 obrazovými bodmi je postačujúce! Dôležitá je skôr schopnosť fotoaparátu nahrávať 10, 20, 30 alebo dokonca viac snímok za sekundu ako video súbor. Ideálne zariadenia na planétovú fotografiu sú preto webkamery a digitálne video kamery (nie kamkordéry).
Modely webových kamier Philips ToUCam 740K (vľavo) a ich nástupcovia až po SPC 900 NC (vpravo) sú už len dostupné len použité. Majú skutočný CCD snímač namiesto bežného CMOS snímača, čo je pri planétovom fotografovaní výhodné.
Webová kamera je najlacnejším riešením a vrátane potrebného príslušenstva je možné ju zakúpiť už za trochu viac ako 100 eur. Preferované by mali byť modely s reálnym CCD snímačom namiesto CMOS snímača. Bohužiaľ firma Philips, ktorá doteraz ponúkala takýto model, ukončila výrobu a teraz ponúka výlučne zariadenia s CMOS snímačom. Ak máte príležitosť zohnať použitú webkameru „Philips ToUCam Pro II PCVC 840 K“ alebo „Philips ToUCam SPC 900 NC“, bolo by to dobré rozhodnutie, pretože oba modely disponujú CCD snímačom.
Videomodul DMK od výrobcu ImagingSource poskytuje lepšiu kvalitu obrazu ako webkamera, no stojí aj podstatne viac. Tu zobrazený model poskytuje len čiernobiele snímky a tiež sa pripája pomocou 1,25-palcovej manžety (hore) k ďalekohľadu.
Hotová videokamera DMK 21AF04, ktorá prenáša obrázky do počítača cez rozhranie Firewire. Na získanie farebných fotografii planét je nainštalovaný farebný filterovací koleso so červeným, zeleným a modrým filtrom:
Ak preferujete novú kameru, ako posledné riešenie zostáva iba „Celestron NexImage CCD kamera“ (Odkaz), ktorej vnútro sa podobá na webkameru, no dodáva sa už hotová na pripojenie k ďalekohľadu.
V prípade uvedených výrobkov od firmy Philips je potrebné odstrániť objektív kamery a nahradiť ho adaptérom pre ďalekohľad s priemerom 1,25 palca, aby sa kamera mohla vložiť do zrkadlového výstupu namiesto okulára. Ak sa jedná o šošovkový ďalekohľad, môže byť tiež užitočné použitie IR-/UV-filtrov na zabránenie rozostrenia.
Na to, aby bolo možné použiť webkameru na astrofotografiu, budete potrebovať UV-/IR blokovací filter (úplne vľavo, veľmi dôležitý pri refraktoroch) a adaptér pre webkameru (stred).
Pomocou noža na koberce sa objektív kamery Philips SPC 900 NC opatrne odstráni, pretože nie je potrebný pre fotografovanie planét:
Namiesto odstráneného objektívu sa adaptér webkamery zaskrutkuje do závitu objektívu, aby mohla byť kamera pripevnená na zrkadlovém výstupe ďalekohľadu.
Adaptér webkamery s priemerom 1,25 palca sa vloží do zrkadlového výstupu namiesto okulára.
Pretože webové kamery nie sú navrhnuté na maximálnu kvalitu jednotlivých záznamov, ale na vytvorenie nepretržitého videopreberania, ako ďalší stupeň sa ponúka využitie digitálneho videomodulu. Tým je možné získať nekomprimované jednotlivé obrazy v zaznamenaných videách, ale takisto za podstatne vyššiu cenu. Odporúčaným výrobcom týchto videomodulov je spoločnosť ImagingSource (Odkaz).
Zaznamenávanie videí planét
Najskôr je potrebné určiť optimálnu ohniskovú vzdialenosť záberu, ktorá závisí od rozlíšenia ďalekohľadu (čiže jeho otvoru) a veľkosti pixelov fotoaparátu. Typicky majú senzory vo webových kamerách pixely s dĺžkou hrany približne päť tisícin milimetra. Najlepšia ohnisková vzdialenosť je dosiahnutá, keď je pomer otvoru približne 1:20, pričom môžeme veľkoryso zaokrúhľovať.
To znamená, že ohnisková vzdialenosť by mala byť približne 20-násobok otvoru. Ak je kratšia, teoretické rozlíšenie ďalekohľadu nemôže byť využité. Ak je dlhšia, planétne koleso sa len zväčší a stane sa svetelnejším, pričom neprinesie viac podrobností. Osobitne tragické je v poslednom prípade to, že sa doba expozície jednotlivých snímok zbytočne predlžuje a je náročnejšie využiť okamihy s nízkou hmotnosťou vzdušných prúdov na ostré jednotlivé snímky.
Príklad: Ak sa používa ďalekohľad s otvorením 150 milimetrov, optimálna ohnisková vzdialenosť by bola 150 mm * 20 = 3000 mm, teda 3 metre. Ak je primárna ohnisková vzdialenosť menšia, bude pomocou Barlowovej šošovky, ktorá sa umiestni medzi ďalekohľad a fotoaparát, dostaneme na želanú hodnotu.
Precízna formula pre menovateľ najlepšieho pomeru otvoru sa vypočíta vydeleneím priemeru pixela konštantou 0,00028. Príklad: Pixely vášho fotoaparátu majú dĺžku hrany 4 tisíciny milimetra (= 0,004 mm). 0,004 delené 0,00028 dáva zaokrúhlenú hodnotu 14, t.j. požadovaný pomer otvoru by mal byť približne 1:14.
Ďalekohľad sa teraz nastaví na planétu a pozorne sa pozrie okom. Motorickým jemným pohybom montáže sa planéta presne dostane do stredu obrazu. Teraz sa oko odstráni a nahradí webová kamera. Vo softvéri ovládania kamery by sa malo nastaviť dlhé expozície a vysoké zosilnenie obrazu (často označované ako „Zisk“), aby bolo možné v tomto štádiu ešte veľmi neostro sledovať obraz planét na počítačovom monitore. Video zaznamenané kamerou môže byť sledované živo na monitore, takže zaostrenie nie je veľkým problémom. Čím ostrejší je obraz, tým svetlejší je, takže čas expozície a zosilnenie musí byť postupne znížené, aby sa predišlo preexponovaniu.
Pred uložením videa planéty určite vypnite prenos zvuku kamery, aby zvukové údaje nezaberali cennú šírku pásma.
Obrázky obrazovky softvéru „Philips VRecord“, ktorý je dodávaný s kamerou Philips ToUCam 740K. Hneď vľavo môžete vidieť planétu Mars, potom čo bol okular nahradený webovou kamerou; obraz je ešte úplne neostrý. V strede je viditeľný stav po zaostrení, pričom obraz je stále silne preexponovaný. Vpravo boli upravené expozícia a vyváženie bielej.
Ak je planéta na monitore už ostrá, je potrebné vykonávať jemné nastavenia. Dôležité je dosiahnuť dobrú rovnováhu medzi expozíciou jednotlivých snímok na jednej strane a elektronickým zosilňovaním obrazu na druhej strane. Určite je potrebné vypnúť automatickú expozíciu kamery, aby ste mohli nastaviť všetky nastavenia sami. Krátke expozičné časy uľahčujú „zmrazenie“ momentov s nízkymi hmotnosťami vzdušných prúdov, vysoké zosilnenie obrazu zase vedie k výraznému šumu zachytených obrazov. V závislosti od jasu planéty a podmienok pozorovania vzdušného prúdenia sa musí nájsť kompromis. Je potrebné zabrániť akokoľvek preexponovaniu, pretože niektoré pixely by sa saturáciou stratili a informácie by boli nenavrátiteľne stratené. Silné podexponovanie nie je vhodné, pretože pomer signál/šum by bol nevýhodný.
Vo softvéri ovládania webovej kamery by mala byť vypnutá zvuková nahrávka („Stummschaltung“). Vzhľad tohto príslušného dialógového okna môže byť v závislosti na použitom modely kamery odlišný.
Ovládače kamery Philips ToUCam 740K. Dôležité je vypnúť automatickú reguláciu bielej rovnováhy a expozície. Potom môžu byť farebné regulátory (hore) a regulátory pre expozíciu a zosilnenie (dole) nastavené manuálne.
Regulátor obrazu kamery Philips ToUCam 740K. Aj tu musí byť deaktivované plne automatické nastavenie. Potom sa nastaví obnovovacia frekvencia obrazu, jas a kontrast manuálne, až kým sa obraz planéty zobrazí čo najviac prirodzene.
V nasledujúcom kroku je potrebné nastaviť vyváženie bielej. K dispozícii je jeden alebo dva farebné regulátory, ktoré jednoducho upravíte, kým farba na monitore približne zodpovedá vizuálnemu dojmu pri okulári.
Posledné rozhodnutie sa týka frekvencie opakovania obrazu. Pri webkamerách nezvoľte hodnotu vyššiu ako 30 snímok za sekundu, pretože obrazové dáta by sa potom museli veľmi silno komprimovať, aby sa mohli preniesť na počítač, čo by zasahovalo kvalitu obrazu. Desať alebo dvadsať obrázkov za sekundu postačuje.
Zaznamenajte teraz video a vyberte najlepší formát AVI. Obmedzte dĺžku videa na maximálne 4-5 minút, aby sa vytvorený súbor nestal príliš veľký, čo by komplikovalo ďalšiu manipuláciu. Radšej záznam viacerých, kratších videí za sebou s rôznymi nastaveniami. U planét, ktorých povrchové znaky sa pohybujú rotáciou planéty, by nemala dĺžka videa presahovať štyri minúty. Platí to pre Mars a Jupiter.
Spracovanie videí
Po skončení nahrávania máte k dispozícii video súbor, ktorý zobrazuje planétu. Kvôli turbulencii vzduchu nie sú všetky jednotlivé snímky rovnomerne ostré. Preto je potrebné voľiť ostrejé jednotlivé snímky a zarovnať ich presne tak, aby mohli byť zlúčené do sumárneho obrazu s priemerom. Súčet je nevyhnutný na redukciu obrazového šumu, čo zase umožňuje ďalšie naostrovanie záberu planéty.
Výber najostrejších jednotlivých snímok je obrovská činnosť, ak vezmeme do úvahy, že 4-minútové video planéty s desiatimi snímkami za sekundu pozostáva z 2400 jednotlivých snímok! Našťastie, tento krok nie je potrebné vykonávať manuálne, ale môže byť vykonaný pomocou špeciálnych programov, ktoré sú k dispozícii ako freeware na internete. Dva takéto programy musia byť menované:
GIOTTO (http://www.videoastronomy.org/giotto.htm) a
Registax (http://www.astronomie.be/registax/).
V ďalšom kroku sa bude predstavovať postup s programom „GIOTTO“. Môžete tieto kroky dodržať, ak si softvér stiahnete a nainštalujete podľa popisu na uvedenej webovej stránke. Priložte tiež cvičný súbor „MarsDemo.zip“ k tomuto návodu, ktorý obsahuje rozbalené video „MarsDemo.avi“. Video z dôvodu veľkosti súboru pozostáva len z 100 jednotlivých záberov Marsu, zaznamenaných 22. augusta 2003 s 10-palcovým teleskopom a webkamerou Philips.
Na začiatok pozrite video pomocou prehrávača médií. Zistíte, že kvalita obrazu výrazne kolíše kvôli turbulencii vzduchu. Tu sú dva jednotlivé zábery z videa, ktoré ukazujú jedno obzvlášť neostro a druhé dosť ostré jednotlivé snímky:
Dva jednotlivé zábery z cvičného videa „MarsDemo.avi“. Vľavo je vidieť neostro zobrazený snímok kvôli turbulencii vzduchu, vpravo je výrazne ostrejší.
Po spustení GIOTTO (verzia 2.12) sa zobrazí nasledovná obrazovka:
Startovací displej freeware „GIOTTO“. K dispozícii sú štyri obrazové okná (buffer A - D).
Vyberte príkaz Prekryť obrázky/Prekryť obrázky automaticky… Potom sa zobrazí toto dialógové okno:
Softvér GIOTTO: Sedem krokov pre spracovanie planétového videa do hotového jednotlivého obrázka.
Teraz postupujte postupne a spracovajte body 1 až 7. Prvým krokom je, že softvér chce vedieť pôvod surových obrazov. Prejdite teda na tlačidlo Zdroj surových obrázkov… Vyberte Všetky jednotlivé obrázky v súbore AVI a Digitálny fotoaparát/webkamera/skenér/CCD kamera (Non Interlace) a potvrďte s Použiť:
Softvér GIOTTO: Výber zdroja surových obrázkov.
Body 2 (Predspracovanie surových obrázkov pred prekrytím?) môžete preskočiť (v prípade potreby odstrániť zaškrtávacie políčko) a prejsť na Bod 3 (Ktorá metóda na vycentrovanie?). Týmto spôsobom určíte metódu, ktorú má GIOTTO použiť na presné prekrytie obrázkov planét. Rozhodnite sa pre Hľadanie bodu s najvyšším jasom (svetlé jednotlivé objekty), po kliknutí na tlačidlo Metóda centrovania…:
Softvér GIOTTO: Výber metódy centrovania. Voľba „Hľadanie bodu s najvyšším jasom“ zvyčajne poskytuje lepšie výsledky ako „Centrovanie planétneho kotúča“.
V bode 4 "Podpixelná presnosť" kliknite na tlačidlo Superrozlíšenie… a v príslušnom dialógovom okne si vyberte Dvojnásobné rozlíšenie (polovičný pixel) a potom Vystrihnúť motiv, veľkosť obrázka zostane zachovaná. Týmto nastavením nútite GIOTTO zväčšiť všetky jednotlivé obrázky pred prekrytím na dvojnásobok, čím sa zvýši presnosť prekrytia.
Softvér GIOTTO: Po zvolení „dvojnásobného rozlíšenia“ môže GIOTTO pracovať s podpixelnou presnosťou.
Teraz sa dostaneme k Bodu 5, ktorým je Kontrola kvality surových obrázkov. Kliknite na tlačidlo Nastavenia triedenia…, aby ste určili, koľko percent obrázkov má byť použitých, zatiaľ čo zvyšok bude zahodený. Keďže cvičné video obsahuje len 100 jednotlivých záberov, chceme použiť 70 percent obrázkov, čo sa nastavuje posuvníkom na Odhady použitia. Dôležité je aj váhovanie ostrosti a skreslenia, ktoré sa definuje posuvníkom Ostrosť/Skreslenie. Rozhodnite sa pre 70% ostrosti a 30% skreslenia.
Softvér GIOTTO: Váhovanie ostrosti a skreslenia a odhad použitia musia byť prispôsobené charakteru videa planéty. Užitočné návrhy poskytujú tlačidlá v okne „Odporúčané postrehy“.
V závislosti na charaktere predloženého videa môže byť potrebné zmeniť tieto hodnoty. Videá nahraté pri turbulencii vzduchu obsahujú len pár ostrých jednotlivých snímok, v takom prípade by malo byť použitie obrázkov výrazne znížené. Ak zároveň turbulencia vzduchu spôsobila veľa skreslení planétneho zobrazenia, mali by ste skresleniu venovať viac pozornosti ako ostrosti. Ak kliknete v dialógovom okne na tlačidlá pod uvedenými „Odporúčané postrehy“, posuvníky sa posunú na preddefinované pozície.
Pokračujte s Bodom 6: Ako má byť výsledok určený? Kliknutím na tlačidlo Nastavenie výsledku… sa zobrazí príslušný dialóg, kde je potrebné vybrať Priemerovanie. Priemerovanie znamená aritmetický priemer vybraných a zacentrovaných snímok:
Softvér GIOTTO: Po výbere najostrejších jednotlivých snímok a ich zarovnaní majú byť planétne zábery zpriemerované.
Bodka 7 môže byť opäť vynechaný, takže teraz je potrebné stlačiť tlačidlo Ďalej.... Ak nie je k dispozícii, kliknutím na tlačidlo Použiť predchádzajúce nastavenie možno problém vyriešiť.
Po spustení postupu program najprv vyžiada výber videa (v našom prípade „MarsDemo.avi“) a potom sa nejaký čas venuje výpočtom, pričom sa pokrok zobrazuje ako percento.
Software GIOTTO: Výber videa planéty.
Software GIOTTO: Úprava videa môže zabrať určitý čas v závislosti od počtu spracovávaných jednotlivých snímok. Počas tohto procesu GIOTTO vydáva stavové správy (šípky).
Po dokončení práce sa v okne „Buffer A so sumárnym obrázkom“ zobrazí výsledok.
Software GIOTTO: Zobrazenie sumárneho obrázku.
Najprv môže byť tento obrázok menej ostrý ako ostrý jednotlivý obrázok z videa, ale elektronický obrazový šum je podstatne menší. To nám umožňuje použiť ostrovoací filter. Skúsime to a v GIOTTO vyberieme príkaz Upraviť/Ostrenie a filtrovanie... V zobrazujúcom sa dialógovom okne vyberte prosím kartu Iba Ostrenie, nastavte zobrazené parametre a ako Cieľ zvoľte Buffer B. Náhľadové okno sa aktualizuje až po relatívne dlhej čakacej dobe po zmene niektorého z parametrov ostrenia, ktorá je potrebná na výpočet náhľadu.
Software GIOTTO: Následné ostrosovanie sumárneho obrázku vyžaduje jemné ovládanie množstvom parametrov, aby sa predišlo preostru, ktorý vedie k vzniku nežiaducich artefaktov. Náhľadový obraz uľahčuje túto prácu.
Kliknutím na tlačidlo Upraviť spustíte proces ostrovania, ktorého výsledok sa potom zobrazí v okne „Buffer B.“
Software GIOTTO: Zobrazenie ostrovaného sumárneho obrázku v buffri B.
Skontrolujte pred uložením, či sú nastavenia grafických formátov správne. V GIOTTO zvoľte príkaz Súbor/Grafické formáty... a v sekcii TIFF nastavte možnosti Nezáznamenávaný a 16 Bitov:
Software GIOTTO: Konfigurácia grafických formátov. Iba TIFF a FITS pracujú bez strát, čo je dôležité, ak má byť fotografie planéty ďalej spracovaná iným softvérom.
Pomocou príkazu Súbor/Uložiť obrázok… môžete uložiť obsah štyroch okien súborov oddelene, najlepšie vo formáte bez straty kvality (napr. TIFF).
Software GIOTTO: Uloženie ostrovanej sumy v buffri vo formáte TIFF.
Podľa potreby môžete takýto obrázok vo formáte TIFF otvoriť v inom softvére na úpravu obrázkov, aby ste vykonali posledné úpravy.
Dokončený obraz Marsu z cvičení „MarsDemo.avi“, po miernych úpravách zarovnania, gradácie a farebnosti v Adobe Photoshop.
Tubo 10-palcového Maksutow-Cassegrain teleskopu, s ktorým bolo vytvorené mnoho fotografií planét v tomto tutoriáli. Na porovnanie veľkosti je zobrazený aj Canon EOS 1D:
Poznámka na vlastnú obhajobu: Všetky použité obrázkové príklady boli vytvorené spôsobom popísaným v tutoriáli.
Jediná výnimka: Titulný obrázok je fotomontážou z vlastných snímok planét.
Pokračujte s časťou 15: „Kalibrácia: Snímanie svetelných a tmavých obrázkov“
