I själva verket är sensorer med en kantlängd på bara några millimeter tillräckliga för att helt täcka en planet med något meningsfulla brännvidder. Antalet pixlar spelar ingen roll, en enkel VGA-upplösning med 640x480 bildpunkter är tillräcklig! Vad som är viktigt är kamerans förmåga att spela in 10, 20, 30 eller ännu fler bilder per sekund som en video. De bästa enheterna för att fota planeter är därför webbkameror (webcam) och digitala videokameramoduler (inga videokameror).
Solystemets planeter är jämförelsevis små, men ljusa objekt på himlen. Fototekniken skiljer sig därför fundamentalt från långtids exponeringar för svaga Deep-Sky-motiv. Detta öppningsbild är en fotomontage.
Del 14: Fota planeter med webbkamera
Utöver jorden kretsar sju andra planeter runt solen. Börjande nära solen är ordningen: Merkurius, Venus, Jorden, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus. Därför är Merkurius och Venus inre planeter, deras omloppsradius är mindre än jordens. Alla andra planeter är längre från solen än jorden.
Utöver Uranus och Neptunus kan planeterna redan upptäckas med blotta ögat på himlen, men ser ut som stjärnor. Endast uppmärksamma observatörer märker att en planet visar ett jämnt ljus medan stjärnorna blinkar mer eller mindre kraftigt. I teleskop visas planeterna vid ökad förstoring som små skivor medan stjärnorna även vid maximal förstoring i gigantiska teleskop förblir små ljuspunkter.
På grund av deras ljusstyrka är det därför inget problem att hitta planeterna Merkurius till Saturnus på himlen. Dock är det bra att veta i vilken stjärnbild de för närvarande befinner sig. Begreppet "planet" härleds nämligen från det gammagrekiska ordet "planetes", vilket betyder "de omväxlande". Därav härleds även termen "vandrande stjärnor" för planeterna, eftersom deras rörelse runt solen gör att de inte alltid står i samma stjärnbild utan rör sig genom alla zodiakala tecken över tiden.
Därför kan inga årliga siktbarhetstider anges, eftersom hastigheten för deras rörelse beror på planeternas omloppstid runt solen. Och detta beror enligt det tredje keplerska laget på avståndet från solen: Ju närmare en planet står solen, desto kortare är dess omloppstid. Medan Merkurius bara tar cirka 88 dagar att slutföra ett "Merkurieår", tar den fjärran Saturnus cirka 29,5 år!
För att få reda på planeternas aktuella positioner och siktbarhet, finns det olika möjligheter. En av dem är en astronomisk årsbok, som till exempel "Himmelsjahr" från Kosmos-förlaget. Den publiceras årligen och beskriver planeternas synlighet för varje månad. En annan är en online-portal, till exempel www.calsky.de.
Du kan också använda planetariumprogramvara, till exempel "Guide" (www.projectpluto.com) eller freeware "Cartes du Ciel" (http://www.stargazing.net/astropc/).
Ett mycket sällsynt syn uppstod på kvällen den 30 april 2002 när alla fem med blotta ögat synliga planeterna var synliga samtidigt på västhimlen.
Grundläggande skiljer sig möjligheterna att se de inre och yttre planeterna åt. De "inre" (Merkurius och Venus) omkretsar solen inom jordens bana, vilket innebär att vi ser utifrån på banan. Det resulterar i att dessa planeter alltid är relativt nära solen och bara rör sig bort från den med en maximal vinkel. För Merkurius är denna maximala avstånd 28 grader, medan det för Venus är 48 grader. Positionen där detta maximala vinkelavstånd är nått kallas "elongation". I östlig elongation är de inre planeterna synliga på kvällshimlen efter solnedgången, medan de är synliga i västlig elongation på morgonhimmelen före soluppgången. På grund av belysningsförhållandena visar de inre planeterna i teleskop med ökad förstoring en fas, liknande månens. Andra extrema positioner inträffar när de inre planeterna är bakom solen ("superior conjunction") eller mellan solen och jorden ("inferior conjunction"). Faktum är att i händelse av en inferior konjunktion kan det hända att Merkurius eller Venus ses som en mörk skiva för solen, vilket dock på grund av deras banlutning i förhållande till jordbanan är mycket sällsynt.
Det är helt annorlunda med de yttre planeterna. Deras banradie är större än jordens, så sett från jorden står de på vissa tider i motsats till solen. Då är de särskilt bra att observera, eftersom de går upp vid solnedgången och går ner vid soluppgången, så de är synliga på himlen hela natten.
Samtidigt är de särskilt nära jorden, vilket innebär att deras synliga storlek i teleskop och deras ljusstyrka når sitt maximala värde. Denna optimala position kallas "opposition". Motsatsen är "konjunktion" när de så att säga står bakom solen och är oobserverbara.
Schematisk representation av viktiga planetkonstellationer. I mitten står solen, jorden (1) är ritad som en blå planet. För en yttre planet (röd) erbjuder oppositionspositionen (3) särskilt fördelaktiga observationsförhållanden, medan den är oobserverbar i konjunktionspositionen (2). En inre planet (grön) är bäst att se när den är i maximal elongation (6), då är dess vinkelavstånd från solen extra stort. Vid "superior konjunktion" (4) kan den inte observeras, endast i "inferior konjunktion" (5) när den passerar direkt framför solskivan inträffar ett så kallat "transit".
Planeter syns från jorden sett som små skivor på grund av deras stora avstånd, vars synliga diameter anges i bågsekunder ("sträckning"). En grad delas in i 60 bågminuter, en bågminut i sin tur i 60 bågsekunder. Fullmånen verkar oss under en vinkel på cirka en halv grad, vilket motsvarar 30 bågminuter eller 1800 bågsekunder. Ingen planet når mer än 63 bågsekunder. En jämförelse till: En eneuro-mynt på ett avstånd av 240 meter verkar oss under en vinkel av 20 bågsekunder. Det motsvarar ungefär värdet för Saturnus planetglob!
Att skarpa avbildningar av så små objekt, kanske till och med med synliga yta detaljer, är fotografiskt en riktig utmaning. Inte bara väldigt långa brännvidder krävs. Den svåraste uppgiften är att kompensera för skärpeförlusten som orsakas av turbulenser i jordens atmosfär och som astronomen kallar "seeing", vilket också orsakar stjärnornas sken (blinkningar).
Denna strategi är mycket framgångsrik av dessa skäl: användningen av en webbkamera eller ett videokamera som tar hundratals eller tusentals enskilda bilder på kort tid. Med hjälp av särskild programvara väljs de skarpaste enskilda bilderna från denna bildflod därefter och läggs samman för att passa perfekt. Ett medelvärde beräknas från de utvalda bilderna, efterföljt av en skärpning. På detta sätt skapas en mycket detaljerad bild av en planet som i bästa fall visar åtminstone de detaljer som en erfaren observatör kan urskilja genom ett okular.
Planetfotografering är också fördelaktig med relativt små teleskop. Här blev en över 30 år gammal refraktor med endast 75 millimeter öppning och utan motorisk styrning utrustad med en DMK-Firewire-videokamera:
Foton av planeterna Saturnus (vänster) och Venus, tagna med den utrustning som visas ovan.
Innan fotograferingstekniken diskuteras, ska alla planeter först presenteras individuellt.
Mercury är den solnärmaste av alla planeter och har inga månar. Dess synliga storlek på himlen är endast knappt 5 till maximalt 12“. Även om Merkurius inte har någon atmosfär så att vi kan se dess yta, är ytdetaljer ändå knappt synliga, högst större, mörkare avskiljda regioner. Målet med fotografiska bilder kommer därför att vara att fånga dess skiftande fas.
TVå bilder av planeten Merkurius från den 18 juni 2005 (vänster) och 15 april 2003. Fasen av planeten och svagt angedda ytmönster syns. I båda fallen användes en Philips ToUCam 740K-webbkamera som kamera, en 8-tums refraktor till vänster och en 10-tums Maksutov-Cassegrain-teleskop till höger som fotografoptik.
Den 7 maj 2003 inträffade en transitering av Merkurius: Den solnärmaste planeten passerade förbi som en liten fläck (pil) framför solen.
Det försvårande är att Merkurius alltid håller sig nära solen och maximalt är 28 grader från den borta. Det betyder att den endast kan ses ungefär en timme efter solnedgången eller en timme före soluppgången i en horisontnära position. Som ett alternativ kan man försöka hitta den på daghimlen, med extrem försiktighet för att inte få solen i synfältet.
Under den nedre konjunktionen är det ibland så att planeten kan ses som en mörk punkt framför solskivan. Då måste åtgärder vidtas enligt del 6 i denna handledningsserie ("Var försiktig med foton av solen"). De närmaste Merkurius-transiterna som kan observeras från Europa äger rum den 9 maj 2016, 11 november 2019 och 13 november 2032.
Merkurius i siffror:
Diameter: 4878 km
Medelavstånd från solen: 57,9 miljoner km
Omlöpningstid runt solen: 88 dagar
Banlutning i förhållande till jordens bana: 7 grader
Avstånd från jorden: 80 till 220 miljoner km
Antal av månar: 0
Genomsnittlig densitet: 5,4 g/cm³
Venus är också en inre planet, vilket innebär att den visar faser. Dess yta är aldrig synlig från jorden, eftersom Venus är insvept i ett tätt, slutet molntäcke. Det reflekterar dock mycket av det infallande solljuset, vilket gör att Venus efter solen och månen är det tredje ljusstarkaste himlakroppen och till och med kastar skugga i mörka områden! Tack vare sin ljusstyrka kan den ibland också ses med blotta ögat på dagtid. Dess synliga diameter varierar mellan 10“ ("Full Venus") och 63“ (nedre konjunktion). Strukturer i molntäcket förväntas inte, såvida du inte observerar i ultraviolett ljus, vilket kräver ett spegelteleskop, en specialfilter och en UV-känslig kamera.
Venus faser. På vänster sida "Full Venus" nära dess övre del, till höger en smal Venus-månkna nahe dess nedre konjunktion.
Efter 1882, den 8 juni 2004, ägde äntligen en Venus-transit rum igen. Under den nedre konjunktionen passerade den som en mörk punkt förbi solen, vilket var en imponerande syn! Transiten varade över sex timmar.
Att observera Venus är betydligt lättare än Merkurius, eftersom den från jorden sett är maximalt 48 grader från solen. Om den samtidigt intar en norr om solen position i zodiaken, ger det en synlighetstid på upp till 4,5 timmar efter solnedgången eller före soluppgången. På folkspråk är det Venus som kallas "aftonstjärnan" respektive "morgonstjärnan".
Venus passerar också ibland under sin nedre konjunktion som en svart skiva framför solen, vilket kallas "Venuspassage" eller "Venustransit". Venustransiter är mer sällsynta än de hos Merkurius. De inträffar i en cykel på 243 år. Efter en transit följer en annan efter 8 år, sedan efter 121,5 och ytterligare 8 och 105,5 år. Det senaste händelsen av detta slag efter 121,5 år ägde rum den 8 juni 2004. Nästa Venustransit kommer att ske den 6 juni 2012, men endast slutet efter soluppgången kommer att kunna observeras i mellersta Europa. Sedan följer väntetider till den 11 december 2117 och 8 december 2125.
Venus i siffror:
Diameter: 12104 km
Medelavstånd från solen: 108,2 miljoner km
Omlöpningstid runt solen: 224,7 dagar
Banlutning i förhållande till jordens bana: ca 3,5 grader
Avstånd från jorden: 38,8 till 260,9 miljoner km
Antal av månar: 0
Genomsnittlig densitet: 5,25 g/cm³
Jorden ska här endast omnämnas i siffror för jämförelseändamål:
Jorden i siffror:
Diameter: 12742 km
Medelavstånd från solen: 149,6 miljoner km
Omlöpningstid runt solen: 365,25 dagar
Banlutning i förhållande till jordens bana: 0 grader
Antal av månar: 1
Genomsnittlig densitet: 5,5 g/cm³
Mars kretsar utanför jorden på en relativt stark elliptisk bana runt solen. Även om den har en atmosfär är den mycket svagt utvecklad, vilket gör att detaljer på dess yta är synliga. Under gynnsamma synbarhetsperioder syns polarisarna av fruset koldioxid och vattenis redan i relativt små teleskop, där deras tillväxt på Mars vintern och smältande på Mars sommaren kan följas. Mars yta är rödorange, vilket beror på förekomsten av järnoxid och som har gett Mars namnet "Röda Planeten". Vid hög förstoring blir också mörka regioner synliga, som liknar kontinenter på jorden och är konstanta och har namn. Tack vare dessa strukturer kan rotationen av Marsgloben följas i teleskopet.
Tre olika perspektiv av planeten Mars. Den vänstra bilden togs den 19 december 2007, den mittersta den 14 oktober 2005 och den högra den 22 augusti 2003. Alla tre togs med en 10-tums Maksutov-Cassegrain-teleskop, de två vänstra med en DMK-videokamera och en färgfilterskiva, de högra med en Philips ToUCam 740K webbkamera.
Mars avstånd från jorden är mycket varierande, därför varierar också dess synliga diameter från minimalt 4“ till maximalt 25“. Även under dess oppositionsposition, som nås var 780:e dag, är det inte alltid optimalt att observera den, för den elliptiska banan ger stora skillnader. Den minimala oppositionsavståndet är endast 55,7 miljoner kilometer, då syns den under en vinkel av 25“. I "dåliga" oppositioner är den nästan dubbelt så långt borta från jorden, i teleskopet ser den bara hälften så stor ut. Framför oss ligger jämförelsevis ogynnsamma oppositionställningar den 29 januari 2010 (99,3 miljoner km avstånd, 14,1“ diameter) och den 3 mars 2012 (100,8 miljoner km, 13,9“). En särskilt gynnsam följer först den 27 juli 2018 (57,6 miljoner km, 24,3“).
Att observera marsmånarna Phobos och Deimos är en utmaning för amatörer med större teleskop på grund av deras lilla diameter (27 respektive 15 km).
Mars i siffror:
Diameter: 6794 km
Medelavstånd från solen: 227,9 miljoner km
Omlöpningstid runt solen: 687 dagar
Banlutning i förhållande till jordens bana: 1,85 grader
Avstånd från jorden: 55,7 till 400 miljoner km
Antal av månar: 2
Genomsnittlig densitet: 3,9 g/cm³
Jupiter är den största planeten i vårt solsystem - dess diameter är ungefär elva gånger jordens diameter. Medan Merkurius, Venus, jorden och Mars tillhör de jordliknande planeterna, är Jupiter den första representanten för de yttre gasjättarna som inte har en fast, beträdande yta. Istället för ytan ser vi på dess täta atmosfär, som redan i relativt små teleskop visar ett band av molnstrukturer.
Vissa av dessa molnband är ganska konstanta, andra uppstår och försvinner. Ett iögonfallande och konstant detalj är en enorm virvelstorm som är känd som "Stora Röda Fläcken".
Jätteplaneten Jupiter glänser som ett fotobjekt främst genom sina kontrastrika, starkt strukturerade molnband. På den vänstra bilden syns den Stora Röda Fläcken, som i verkligheten snarare är orangefärgad. Båda bilderna togs med en 10-tums Maksutov-Cassegrain-teleskop och en Philips ToUCam 740K webbkamera, den vänstra den 4 april 2003, den högra den 27 april 2004.
Redan med små teleskop och relativt korta brännvidder kan de fyra galileiska månarna till Jupiter fångas. Genom att ta flera bilder med timmars eller dagars mellanrum kan deras rotation runt planeten observeras.
Jupiter är på himlen det fjärde ljusaste himlakroppen efter solen, månen och Venus. Endast sällan överträffas han av Mars i glans. Hans tillsynes diameter varierar mellan 30" och 50". Hans plattning är tydligt synlig, vilket kommer från den enorma rotationshastigheten på under tio timmar: polsdiametern är betydligt mindre än diametern vid ekvatorn. De fyra största av hans månar kan observeras mycket väl, vilka kallas "galileiska månar" efter sin upptäckare och heter Ganymedes, Callisto, Europa och Io. Under timmar och dagar kan deras rörelse runt Jupiter följas. I medelstora teleskop blir det till och med synligt när en av månarna kastar sin skugga över Jupiters moln eller försvinner i skuggan av Jupiter.
Som med alla yttre planeter är oppositionläget den bästa tiden att observera Jupiter. Det uppnås var 399:e dag, då är avståndet mellan Jorden och Jupiter minimalt, den till synes största diametern och ljusstyrkan maximal. Det är emellertid inte nödvändigt att använda oppositionsnatten direkt, även flera veckor före och efter oppositionen är siktbarhetsförhållandena mycket bra.
Jupiter i siffror:
Diameter: 139548 km
Medelavstånd från solen: 779 miljoner km
Omlöpstid runt solen: 11,9 år
Banlutning jämfört med jordens bana: 1,3°
Avstånd från jorden: 558 till 967 miljoner km
Antal månar: 63
Medeldensitet: 1,3 g/cm³
Saturn är främst känd för sitt magnifika ringsystem, som redan syns i små teleskop. Detaljer blir dock synliga först i större instrument, eftersom det även under de bästa förhållandena skiljer ungefär 1,2 miljarder kilometer mellan oss - till och med ljuset tar 1 timme och 24 minuter för detta avstånd! Liksom Jupiter är Saturn en gasplanet utan fast yta. Även hans glob är plattad på grund av den snabba rotationen: på bara cirka tio timmar vrider han sig om sin egen axel, men Saturnrotationen kan inte observeras direkt, eftersom molnstrukturerna på Saturn vanligtvis inte har framträdande detaljer, utan består av endast subtila, lågkontrastband med lätt skiftande färg.
Ringplaneten Saturn den 2 januari 2004 (vänster), 20 december 2007 (mitten) och 21 mars 2009. Det är tydligt att betraktningsvinkeln på ringsystemet har blivit plattare under åren. De två pilarna pekar på två glapp i ringsystemet, den relativt lätta att observera "Cassini-delningen" (höger pil) och den tunna "Enke-delningen" (vänster pil), som endast blir synlig i större teleskop vid bra atmosfär. De två vänstra fotona togs med ett 10-tums Maksutov-Cassegrain-teleskop, det högra med en 90-centimeters Cassegrain-reflektor. En Philips ToUCam 740K-webbkamera användes (vänster bild) samt en DMK-videokamera med färgfilterhjul (mitten och höger). 2000 enskilda bilder adderades för att skapa slutresultatet på det högra bilden!
Saturnets glob verkar under en vinkel mellan 14" och 20", ringarna mellan 37" och 46", beroende på avstånd. Han når oppositionsposition var 378:e dag. Ringsystemet, som gör Saturn till det vackraste av alla planeter för många planetobservatörer, består av otaliga enskilda block, som kan vara så små som ett dammkorn och så stora som ett enfamiljshus. I jämförelse med diametern av ringsystemet (272 000 km) är tjockleken mindre än en kilometer anmärkningsvärt låg.
Ringsystemet är uppdelat i många enskilda, koncentriska ringar, som delvis är separerade av luckor. Medelstora teleskop visar redan "Cassini-delningen", stora dessutom "Enke-delningen". Ringplanet är lutad med nästan 27 grader gentemot banplanet, så från jorden sett under Saturns fulla omlopp runt solen, som tar 29,5 år, kan ringen ses exakt från kanten två gånger och två gånger med maximal synvinkel. Kantpositionen nås 2009, 2025 och 2038, däremellan ger varje år en särskilt fördelaktig syn på den norra eller södra ringytan. När kantpositionen nås är ringarna inte synliga alls under några dagar.
Av de många kända Saturnmånarna är cirka åtta lämpliga för observation med amatörutrustning.
Saturn i siffror:
Diameter: 116 900 km
Medelavstånd från solen: 1 432 miljoner km
Umlöpstid runt solen: 29,5 år
Banlutning jämfört med jordens bana: 2,5°
Avstånd från jorden: 1 191 till 1 665 miljoner km
Antal månar: 60
Medeldensitet: 0,7 g/cm³
Uranus är så långt bort från jorden att den i princip inte kan upptäckas med blotta ögat och inte upptäcktes förrän 1781 med ett teleskop. Liknande Jupiter och Saturn består den till största delen av gas.
Hans till synes diameter är endast 3" till 4", vilket gör honom inte till ett särskilt lönsamt mål för amatörastronomiska observationer. Han befinner sig i opposition till solen var 370:e dag.
I teleskopet visas även vid hög förstoring endast en liten, grönaktig skiva utan strukturer. De fem största Uranusmånarna kan redan fångas fotografiskt i medelstora amatörinstrument.
Uranus och fyra av dess månar. Till vänster om planeten står månen Umbriel, till höger Ariel, Titania och Oberon. Bilden togs den 28 augusti 2003 med ett 10-tums Maksutov-Cassegrain-teleskop.
Uranus i siffror:
Diameter: 51 000 km
Medelavstånd från solen: 2 884 miljoner km
Umlöpstid runt solen: 84,7 år
Banlutning jämfört med jordens bana: 0,75°
Avstånd från jorden: 2 582 till 3 158 miljoner km
Antal månar: 27
Medeldensitet: 1,3 g/cm³
Neptun kretsar som den sista planeten i solsystemet runt solen på ett genomsnittligt avstånd av 4,5 miljarder kilometer. Därför syns den endast svagt och upptäcktes först år 1846 med hjälp av ett teleskop. För att göra en omlopp runt solen tar det 165,5 år, vilket innebär att den nästan varje år når sin oppositionsposition en gång, nämligen var 367,5:e dag.
Även då är det synliga diameter av planetens skiva bara magra 2,3" – för lite för att kunna skilja detaljer i dess gasatmosfär. Det är dock lönsamt att försöka fotografera dess största måne, med namnet Triton.
Neptun är det ljusaste objektet på denna bild från den 17 september 2003. Till höger nedanför planeten syns dess mest lysande måne, Triton. Återigen användes ett 10-tums Maksutov-Cassegrain-teleskop som optik för inspelningen.
Neptun i siffror:
Diameter: 44 730 km
Genomsnittligt avstånd från solen: 4500 miljoner km
Omloppstid runt solen: 165,5 år
Banlutning jämfört med jordbanan: ca 1,75 grader
Avstånd från jorden: 4300 till 4683 miljoner km
Antal månar: 13
Genomsnittlig densitet: 1,7 g/cm³
Inspektionsmetod
Som redan antytt skiljer sig inspektionsmetoden för planetfoton väsentligt från de som diskuterats i de tidigare handledningarna i serien "Astro- och himmelsfotografering". En kameramodul behövs som är kapabel att ta så många bilder som möjligt på kortast möjliga tid, där storleken på bildsensorn spelar en helt underordnad roll. Stora sensorer är till och med en nackdel eftersom det bara handlar om en liten planetskiva och en stor omgivning som huvudsakligen består av svart himmel bara leder till onödigt stora datavolymer att lagra och gör senare bildbehandling svårare.
I själva verket räcker sensorer med en kantlängd på några millimeter helt för att fånga en planet helt vid fortfarande meningsfulla fokalavstånd. Även antalet pixlar spelar ingen roll, en enkel VGA-upplösning med 640x480 bildpunkter är tillräcklig! Vad som räknas är snarare kamerans förmåga att spela in 10, 20, 30 eller till och med fler bilder per sekund som en videofil. De perfekta inspelningsenheterna för planetfotografering är därför webbkameror och digitala videokameramoduler (inte videokameror).
Webbkameramodellerna Philips ToUCam 740K (vänster) och deras efterföljare fram till SPC 900 NC (höger) är tyvärr endast tillgängliga begagnade. De har en äkta CCD-sensor istället för den vanligt förekommande CMOS-sensorn, vilket är fördelaktigt vid planetfotografering.
En webbkamera är den mest prisvärda lösningen och med nödvändigt tillbehör redan tillgänglig för lite mer än 100 euro. Modeller med en äkta CCD-sensor istället för en CMOS-sensor bör föredras. Tyvärr har företaget Philips, som hittills erbjudit en sådan modell, avbrutit produktionen och erbjuder nu endast enheter med CMOS-sensorer. Om du har möjlighet att skaffa en begagnad webbkamera "Philips ToUCam Pro II PCVC 840 K" eller "Philips ToUCam SPC 900 NC" skulle det vara ett bra val, eftersom båda modellerna har en CCD-sensor.
En DMK-videomodul från tillverkaren ImagingSource ger bättre bildkvalitet än en webbkamera, men är också betydligt dyrare. Modellen som visas här levererar endast svartvita bilder och ansluts också via en 1,25-tums hylsa (ovan) till ett teleskop.
Redo för inspelning är videokameran DMK 21AF04, som överför bilderna till datorn via en Firewire-gränssnitt. För att erhålla färgade planetfoton med den krävs också att ett färgfilterhjul med en röd, grön och blå filter är installerat:
Om du föredrar en helt ny kamera, återstår endast "Celestron NexImage CCD-kameran" (Länk), vars interna struktur är lik en webbkamera, men som levereras färdig för anslutning till ett teleskop.
För de nämnda Philips-produkterna måste objektivet på webbkameran tas bort och ersättas med en teleskopadapter med 1,25-tums diameter, så att kameran kan sättas in i okularuttaget istället för ett okular. Om det är ett linsbaserat teleskop kan det också vara meningsfullt att använda en IR-/UV-filter för att undvika oskärpa.
För att göra en webbkamera lämplig för astrofoto behöver du en UV-/IR-spärrfilter (ytterst till vänster, särskilt viktigt med refraktorer) och en webbkameraadapter (mitten).
Med en mattkniv tas objektivet på Philips SPC 900 NC försiktigt bort, eftersom det inte behövs för planetfotografering:
Som ersättning för det demonterade objektivet skruvas webbkameraadaptern in i objektivtråden för att kunna montera kameran på teleskopens okularuttag.
Webbkameraadaptern med en diameter på 1,25 tum sätts in i okularuttaget istället för ett okular.
Eftersom webbkameror inte är optimerade för maximal kvalitet på enskilda bilder, utan för att skapa en kontinuerlig videostream, är en ökad användning av en digital videomodul ett steg i rätt riktning. Detta gör det möjligt att få okomprimerade enskilda bilder i de inspelade videorna, men till en mycket högre kostnad. Ett rekommenderat varumärke för sådana videomoduler är företaget ImagingSource (Länk).
Spela in videor av planeter
För det första bör det optimala inspelningsfokallängden bestämmas, som beror på teleskopets upplösningsförmåga (dvs dess öppning) och kamerans pixellängd. Vanligtvis har sensorerna i webbkameror pixlar med en sidolängd på cirka fem tusendels millimeter. Den bästa inspelningsfokallängden uppnås när förhållandet mellan öppningen är ungefär 1:20, där det är tillåtet att avrunda generöst.
D.v.s. fokallängden bör vara ungefär 20 gånger större än öppningen. Om den är kortare kan teleskopets teoretiska upplösningsförmåga inte utnyttjas. Om den är längre blir planetdisken bara större och svagare, utan att fler detaljer blir synliga. Särskilt tragiskt i det senare fallet är att exponeringstiden för enskilda bilder onödigt förlängs och det blir svårare att utnyttja stunder med låg turbulens för skarpa enskilda bilder.
Exempel: Om ett teleskop med 150 millimeters öppning används, skulle den optimala fokallängden vara 150mm * 20 = 3000mm, dvs 3 meter. Om primärfokallängden är kortare, kan den justeras med hjälp av en Barlow-lins, som placeras mellan teleskopet och kameran, till önskad nivå.
Den exakta formeln för nämnaren av det bästa öppningsförhållandet beräknas genom att dividera diametern på pixlarna med konstanten 0,00028. Exempel: Pixlarna på din kamera har en sidolängd på 4 tusendels millimeter (= 0,004mm). 0,004 dividerat med 0,00028 ger avrundat talet 14, dvs den strävade efter öppningskvoten bör vara ungefär 1:14.
Teleskopet riktas nu mot planeten och ses genom en okular. Med den motoriska finjusteringen av monteringen placeras planeten exakt i mitten av bilden. Sedan tas okularet bort och ersätts med webbkameran. I kameraens styrprogram bör en lång exponeringstid och en hög bildförstärkning (ofta kallad "Gain") ställas in för att kunna se den än så länge mycket suddiga planetbilden på datorskärmen. Videon som tagits upp av kameran kan följas live på skärmen, vilket gör fokuseringen inte till ett stort problem. Ju skarpare bilden blir, desto ljusare blir den, så exponeringstiden och förstärkningen måste minskas i steg för att undvika överexponeringar.
Innan du sparar ett planetvideo är det absolut viktigt att stänga av ljudöverföringen på kameran så att ljuddata inte slösar bort värdefull bandbredd.
Skärmdumpar av programvaran "Philips VRecord", som levereras med Philips ToUCam 740K. Helt till vänster kan du se planeten Mars efter att okularet har ersatts med webbkameran; bilden är fortfarande helt suddig. I mitten syns tillståndet efter fokuseringen har utförts, där bilden fortfarande är kraftigt överexponerad. Helt till höger har exponeringen och vitbalansen anpassats.
När planeten väl är skarp på skärmen är det dags för finjusteringarna. Det är viktigt att hitta en bra balans mellan exponeringstiden för enskilda bilder å ena sidan och den elektroniska bildförstärkningen å andra sidan. Se till att stänga av kamerans exponeringsautomatik för att kunna göra alla inställningar själv. Korta exponeringstider underlättar "frystillfällen" med låg turbulens, medan hög bildförstärkning leder till tydligt brus i de tagna bilderna. Beroende på planetens ljusstyrka och observatörsförhållandena när det gäller turbulens måste en kompromiss hittas. Undvik i alla fall överexponering, eftersom vissa pixlar då blir fullständigt mättade och bildinformation går förlorad oåterkallerligen. Även kraftig underexponering rekommenderas inte, eftersom signal-/brusförhållandet blir ogynnsamt.
I webbkamerans drivrutinsprogram bör ljudinspelningen stängas av ("Mute"). Utseendet på motsvarande dialogruta kan variera beroende på vilken kameramodell som används.
Reglage på Philips ToUCam 740K. Viktigt är att stänga av automatisk justering av vitbalans och exponering. Efter det kan färgreglagen (ovan) och reglagen för exponeringstid och förstärkning (nedan) justeras manuellt.
Bildreglage på Philips ToUCam 740K. Även här måste den fullständiga automatiska inställningen avaktiveras. Sedan justeras bildhastigheten, ljuset och kontrasten manuellt tills planetens synliga bild så naturligt som möjligt visas.
Nästa steg är att genomföra vitbalansen. Det finns en eller två färgreglage som du enkelt justerar tills färgintrycket på skärmen motsvarar ungefärligt det visuella intrycket genom okularet.
Det sista beslutet rör bilduppdateringshastigheten. Ställ inte in värdet högre än 30 bilder per sekund för webbkameror, eftersom bilddata då måste komprimeras mycket för att kunna överföra datamängden till en dator, vilket i sin tur påverkar bildkvaliteten. Tio eller tjugo bilder per sekund är tillräckligt.
Spela nu in en video och välj helst AVI-formatet. Begränsa längden på din video till maximalt 4-5 minuter, så att den resulterande filen inte blir för stor, vilket försvårar ytterligare bearbetning. Det är bättre att spela in flera kortare videor i följd med olika inställningar. För planeter vars ytmärken är i rörelse på grund av planetrotationen bör videon inte överstiga fyra minuter. Det gäller Mars och Jupiter.
Bearbetning av videor
Efter inspelningens slut har du en videofil som visar planeten. På grund av luftstörningar är inte alla enskilda bilder i den jämnt skarpa. Därför måste de skarpa enskilda bilderna väljas ut och exakt justeras i nästa steg, så att de kan sammanfogas till en genomsnittlig bild med medelvärdesberäkning. Att skapa en sammanfattning är nödvändig för att minska bildstörningen, vilket i sin tur möjliggör skärpning av planetens inspelning.
Att välja ut de skarpaste enskilda bilderna är ett enormt arbete, om man tänker på att en 4-minuters planetvideo med tio bilder per sekund består av 2400 enskilda bilder! Lyckligtvis behöver detta steg inte göras manuellt, utan kan utföras med speciella program som finns tillgängliga som freeware på internet. Två sådana program bör nämnas:
GIOTTO (http://www.videoastronomy.org/giotto.htm) och
Registax (http://www.astronomie.be/registax/).
I följande avsnitt kommer tillvägagångssättet med programvaran "GIOTTO" att presenteras. Du kan följa stegen genom att ladda ner programvaran och installera den enligt beskrivningen på den angivna webbplatsen. Ladda också ner övningsfilen "MarsDemo.zip" till denna handledning, som innehåller videon "MarsDemo.avi" uppackad. Av filstorleksskäl består videon av endast 100 enskilda bilder av planeten Mars, som filmades den 22 augusti 2003 med ett 10-tums teleskop och en Philips-webbkamera.
Bäst är att först titta på videon med en mediaspelare. Då kommer du att inse att bildkvaliteten varierar kraftigt på grund av luftstörning. Här är två enskilda bilder från videon som visar en särskilt suddig och en ganska skarp bild:
Two individual shots from the demo video "MarsDemo.avi". On the left is a blurry single image due to air turbulence, on the right a significantly sharper one.
Efter att ha startat GIOTTO (version 2.12) visas följande skärm:
GIOTTO freeware startskärm. Fyra bildfönster (buffert A - D) är tillgängliga.
Välj kommandot Överlagra bilder automatiskt.... Då visas detta dialogruta:
GIOTTO-programvara: I sju steg förvandlas en planetvideo till en färdig enskild bild.
Gå sedan igenom stegvis och följ punkterna 1 till 7. Först vill programvaran veta var originalbilderna kommer ifrån. Klicka därför på knappen Råbildkälla... Välj Alla enskilda bilder i AVI-filen och Digitalkamera/webbkamera/scanner/CCD-kamera (Non Interlace) och bekräfta med Tillämpa:
GIOTTO-programvara: Val av råbildskälla.
Vi kan hoppa över steg 2 (förbehandling av råbilderna före överlappning?) (om nödvändigt ta bort bocken från urvalsrutan) och gå vidare till steg 3 (Vilken metod för centrering?). Där väljer du metoden som GIOTTO ska använda för att exakt lägga planetbilderna ovanpå varandra. Välj Sök ljusets tyngdpunkt (ljusa enskilda objekt) efter att ha klickat på knappen Centreringsmetod...:
GIOTTO-programvara: Val av centreringmetod. Valet "Sök ljusets tyngdpunkt" ger vanligtvis bättre resultat än "Centrera planetskiven".
Vid steg 4, "Subpixelnoggrannhet", klicka på knappen Superupplösning... och välj i det motsvarande dialogfältet dubbel upplösning (halva pixlar) samt efterföljande Utskärning av motiv, bildstorleken förblir oförändrad. Denna inställning får GIOTTO att förstora alla enskilda bilder dubbelt före överlappning, vilket ökar precisionen för överlappning.
GIOTTO-programvara: Efter att du har valt "dubbel upplösning" kan GIOTTO arbeta med subpixelnoggrannhet.
Nu går vi vidare till steg 5, "Kvalitetskontroll av råbilderna." Klicka på knappen Sorteringsinställning... för att ange hur stor procentandel av bilderna som ska användas, medan resten ska kasseras. Eftersom övningsvideon endast innehåller 100 enskilda bilder, vill vi använda 70 procent av bilderna, vilket kan justeras med skjutreglaget för användningsgrad. Viktigt är också att definiera vikten av skärpa och distorsion med reglaget Skärpa/Verzerrung. Välj 70% Skärpa och 30% Distorsion.
GIOTTO-programvara: Viktningen av skärpa och distorsion samt användningsgraden måste anpassas beroende på planetvideons egenskaper. Användbara förslag ges av knapparna i rutan "Praktiska rekommendationer".
Beroende på planetvideons natur kan det vara nödvändigt att ändra dessa värden. Om videor som tagits upp vid luftstörning innehåller få skarpa enskilda bilder bör användningsgraden drastiskt minskas. Om luftstörningen också medförde många distade planetavbilder bör distorsionen prioriteras mer än skärpan. Reglagen flyttas till definierade, föreslagna positioner om du klickar på knapparna under de givna "Praktiska rekommendationerna" i dialogrutan.
Nästa punkt är 6: Hur ska resultatet fastställas? Klicka på knappen Resultatuppsättning... leder till en motsvarande dialog där Fast räkning ska väljas. Fast räkning står för en aritmetisk genomsnittsberäkning av de valda och centrerade ramarna:
GIOTTO-programvara: Efter val av de skarpaste enskilda bilderna och justeringen ska planetbilderna genomsnittas.
Punkt 7 kan återigen hoppas över så att knappen Vidare... måste tryckas på. Om den inte är tillgänglig kan det att klicka på knappen Ta föregående inställning lösa problemet.
Efter att proceduren har startats kommer programmet först att be om valet av videofilen (i vårt fall "MarsDemo.avi") och sedan vara upptagen med beräkning under en tid, där framsteg visas som en procentuell siffra.
Programvara GIOTTO: Val av planetvideo.
Programvara GIOTTO: Videoredigeringen tar en viss beräkningstid beroende på antalet enskilda bilder som ska bearbetas. Under tiden ger GIOTTO ut statusmeddelanden (pilar).
Efter slutfört arbete visas resultatet i fönstret "Buffer A med sumbild".
Programvara GIOTTO: Visning av sumbilden.
Inledningsvis ser denna bild suddigare ut än en skarp enskild bild från videon, men det elektroniska bildbruset är betydligt lägre. Detta ger oss i sin tur möjlighet att tillämpa skärpfilter. Vi ska försöka och väljer i GIOTTO kommandot Redigera/Skärpa och filtrera... I det dialogruta som dyker upp väljer du fliken Endast Skärpa, ställer in parametrarna som syns i följande bild och väljer "Mål" som "Buffer B". Förhandsvisningsfönstret uppdateras endast efter en relativt lång väntetid när du ändrar någon parameter för skärpningen, som behövs för att beräkna förhandsvisningsbilden.
Programvara GIOTTO: Efterbearbetning av sumbilden måste styras känsligt med många parametrar för att undvika över-skärpning, vilket kan ge oönskade artefakter. Förhandsvisningen underlättar denna uppgift avsevärt.
Genom att trycka på knappen Redigera startar du skärpningsrutinen, vars resultat sedan visas i fönstret "Buffer B".
Programvara GIOTTO: Visning av skärpt sumbild i Buffer B.
Innan du sparar, se till att inställningarna för grafikformat är korrekta. Välj i GIOTTO kommandot Fil/Grafikformat... och ställ in alternativen Okomprimerat och 16 Bit under rubriken TIFF:
Programvara GIOTTO: Konfiguration av grafikformat. Endast TIFF och FITS fungerar förlustfritt, vilket är viktigt om planetbilden ska bearbetas vidare med annan programvara.
Med kommandot Fil/Spara bild... kan du spara innehållet i de fyra fönstren separat, helst i ett förlustfritt format (t.ex. TIFF).
Programvara GIOTTO: Spara den skärpta sumbilden i TIFF-format.
Vid behov kan du öppna en sådan bild i TIFF-format i ett annat bildredigeringsprogram för att göra sista redigeringssteg.
Färdig Marsbild från övningsfilen "MarsDemo.avi", efter små justeringar av inriktning, gradation och färg i Adobe Photoshop.
Tubus av 10-tums Maksutov-Cassegrain-teleskopet, med vilket många av planetbilderna i den här handledningen har skapats. En Canon EOS 1D ingick för storleksjämförelse:
Observera: Alla använda bildexempel skapades på det sätt som beskrivs i handledningen.
Enda undantaget: Titelbilden är en fotomontage baserad på egenproducerade planetbilder.
Fortsätt med Del 15: "Kalibrering: Ta ljusfält- och mörkfältsbilder"
