Astrofotografering
Den astro innbefatter de metoder for fotografering , som stjerner , planeter, tåken og andre himmellegemer som vises i synlig lys, og er lagret permanent på forskjellige medier (kjemisk eller elektronisk).
Med deres hjelp kan du også vise objekter som er for svake for visuell observasjon. I motsetning til øyet kan fotografiske emulsjoner (filmer, plater ) eller elektrooptiske bildesensorer samle effekten av lys under lange eksponeringstider. Denne fordelen kommer fra en. for lav overflate lysstyrke (galakser, gass- og støvtåker, kometiske haler) å ha på seg. Objektene til astrofotografi spenner fra kroppene til solsystemet (planeter, asteroider, kometer, meteorer osv.) Til objekter i vår Melkevei (stjerner, stjerneklynger, tåker) til de fjerneste galaksene og galaksehoper.
Generelt må himmelopptakene tilpasses den daglige rotasjonen av stjernehimmelen for å oppnå et punktlignende bilde av stjernene i stedet for en linjesporingsrekord . For dette formålet er teleskopet eller kameraet utstyrt med et ekvatorialfeste , hvor den ene aksen er nøyaktig justert med himmelpolen (utvidet jordakse). Den sporing kan gjøres manuelt eller maskinelt, er det overvåkes med en guide teleskop .
Astrofotografieteknikker brukes også i satellittgeodesi , ballistikk og romfart for å bestemme bane av raketter .
Viktige oppgaver ved astrofotografering
De spesielle kameraene som brukes i astronomi kalles astrografier . De gjør det mulig å fange store felt på stjernehimmelen eller utvalgte stjernefelt på fotoplater
- utføre astrometriske posisjonsbestemmelser ( stjerneplasseringer , selvbevegelser ),
- presist måle den lysstyrken på mange stjerner (se fotometri )
- eller å studere spektra av stjerner og andre objekter ( spektrografi ).
- Pålitelig arkivering gjør at nyoppdagede himmellegemer kan bli funnet selv etter flere tiår, og fenomener kan måles på nytt.
Fotografiske arkiver
En av verdens største bilde platearkiv eies av observatoriet grunnlagt av Cuno Hoffmeister i 1925 i Sonneberg, Thuringia . Den består av rundt 300 000 himmelopptak som dokumenterer de astronomiske hendelsene i det nordlige Melkeveien i løpet av nesten 70 år, og som hittil har blitt oppdaget mer enn 11 000 variable stjerner samt mange novaer og asteroider .
I 1948 gikk 48-tommers Schmidt-kamera (nå kjent som Oschin-teleskopet ) i drift på Palomar-fjellet . Palomar Observatory Sky Survey ("POSS") ble utført med verdens største astrograf , sannsynligvis den viktigste himmelundersøkelsen i det 20. århundre.
Arkivet til Harvard College Observatory inneholder over 500 000 astrofotografiske plater fra perioden 1885 til 1989. I 1965 startet et prosjekt der arbeid med Sonneberg fotoplatearkiv som en del av det "langsiktige forskningsprogrammet" Sonneberger Felderplan (Field patrulje) og Sonneberger Sky-patrulje for observasjon og fotografisk utforskning av de foranderlige stjernene, meteorer og ekstragalaktiske gjenstander var forbilder. Disse prosjektene fra "Sternwarte Sonneberg" og "Harvard College Observatory" skulle registrere den mest komplette dokumentasjonen av endringene på den nordlige himmelen. For dette formålet ble seks spesialkonstruerte astrografier (kalt Damon-kameraer etter sponsoren ) brukt på Mount Palomar, som hver registrerte et synsfelt på 30 ° × 40 ° i tre definerte farger på 20 cm × 25 cm plater. Målet var å skaffe og arkivere uniform og derfor sammenlignbare opptak gjennom flere tiår. Dette programmet ble kansellert i 1989.
Astrofotografi stiller høye krav til linsene og (gitt den mest lange eksponeringstiden) til teleskopstasjonen. Hvis disse - i dag for det meste med elektronisk kontroll - blir oppfylt, kan bilder med lang eksponering av ekstremt svake gjenstander som fjerne galakser eller fine gassnebler oppnås.
historie
Allerede måneder før publiseringen av hans fotografiske prosess (1838) skal Louis Daguerre ha tatt et bilde av månen - dette ville være den første astrofotografien i verden. Bildene av månen av John William Draper i 1840, som også spilte inn det første spektrogrammet av solen i 1843, ble berømte. I april 1845 tok Léon Foucault og Hippolyte Fizeau det første bildet av solen; på daguerreotypien med en diameter på 12 cm var solflekker tydelig synlige.
I 1850 ble en fast stjerne - Vega - spilt inn for første gang på Harvard College Observatory av John Adams Whipple ; Imidlertid var monteringen av det anvendte teleskopet ikke nøyaktig nok til eksponeringstiden på 100 sekunder. Etter forbedringer lyktes et godt bilde av dobbeltstjernesystemet Alkor og Mizar i 1857 - nå ved hjelp av en kolloideplate - som kunne brukes til en presis bestemmelse av de relative posisjonene. Under solformørkelsen i juli 1860 kunne spørsmålet om fremspring faktisk representerer solutbrudd bli avklart fotografisk . I 1872 tok Henry Draper det første bildet av et stjernespektrum - igjen var det Vega, den lyseste stjernen på den nordlige himmelen. Jules Janssen tok bilder av passeringen av Venus i 1874 ; På opptakene hans kunne til og med granuleringen av solens overflate sees, noe som tidligere bare var kjent fra noen få visuelle observasjoner. 22. desember 1891 var Max Wolf den første astronomen som fant en mindre planet ved hjelp av fotografiske metoder.
30. september 1880 lyktes Henry Draper for første gang (på bromidsølvemulsjon ) å registrere en gassnebula i Melkeveien, nemlig Orion-tåken . Den første galaksen fulgte i 1884 med Andromeda-tåken av Andrew Ainslie Common ; 15 år senere registrerte Julius Scheiner det første spekteret fra henne i Potsdam.
Med den konstante forbedringen av innspillingsmaterialet fikk ideen om bakken, himmelatlasser og tårekataloger ved hjelp av astrofotografi. Dette ville gjøre det mulig å øke lysstyrkegrensen betraktelig , som for eksempel hadde vært 9 til 9,5 størrelsesklasser i Bonn-undersøkelsen . Det mest omfattende av disse prosjektene var Carte du Ciel- stjerneatlaset under ledelse av Paris Observatory, som startet rundt 1880, men ikke ble fullført, og New General Catalogue (NGC) av stjerneklynger, tåker og galakser.
1905 tok Edward Emerson Barnard på Mount Wilson i California (før ferdigstillingen av det 60-tommers reflekterende teleskopet) 480 bilder av Melkeveiregionene som revolusjonerte vår forståelse av strukturen i galaksen vår. Bildene som ble tatt med 100-tommers teleskopet fra utkanten av Andromeda-tåken 20 år senere, korrigerte også forestillingene om kosmosens store struktur.
Med tilgjengeligheten av stadig større CCD-sensorer har tradisjonelle fotoplater mistet betydningen i astronomi siden 1990-tallet - også fordi produksjonen gradvis avvikles. Den kjente astrofotografen David Malin fra det anglo-australske observatoriet skrev i 1993:
“ Da boken nærmet seg ferdig ble det stadig tydeligere at Eastman Kodak ville slutte å produsere de spesielle fotografiske platene som ble brukt til fargefotografiet, slik at bildene som boka ble skrevet rundt kan være blant de siste vil være av sitt slag. . "
Amatør astrofotografering
I amatørastronomi brukes, i tillegg til analoge speilreflekskameraer , digitale kameraer (hovedsakelig basert på CMOS ), CCD-kameraer og spesielle videokameraer . For månefotografering og planetfotografering tas bildeserier ofte med webkameraer , hvis digitale overlegg reduserer effekten av uroen i luften .
Med digitalt kontrollerte bildeserier kan også lysforurensning motvirkes med denne teknologien , spesielt med dype himmelobjekter . Korte eksponeringstider (maksimalt noen minutter) har ennå ingen effekt på lysgardin, men effekten av langvarig eksponering kan for eksempel oppnås med 5 til 50 overlappede enkeltbilder. Forutsetningen er at kameraet eller teleskopet spores nøyaktig til stjernehimmelen i løpet av serien, og at bildets rotasjon blir eliminert.
Enkle himmelbilder
Astrofotografering er allerede mulig med et enkelt, stasjonært kamera hvis du bruker et stativ eller kameraet z. B. setter på taket på bilen. Lengre eksponeringstider resulterer i såkalte sporopptak , som skildrer den tilsynelatende rotasjonen av stjernehimmelen . De er spesielt attraktive når den (nesten hvilende) polstjernen er med på bildet.
Hvis du derimot vil ha nesten punktformede stjerner, må eksponeringstiden ikke overstige to minutter. Den regel tommelfinger for maksimal eksponering tiden t er:
der formatfaktoren for fullformatsensorer (36 mm × 24 mm) er lik en. For andre sensorstørrelser må brennvidden multipliseres med den tilsvarende formatfaktoren. Den telleren 420 mm-s gjelder en midlere deklinasjonen av det fotograferte objektet, og kan også endres etter vurdering av det endelige fotografiske resultat; verdier fra 400 til 600 mm · s er mulig. Det er tilrådelig å bruke selv tidsur eller en fjernkontroll , som vibrasjoner i kameraet, og stativet kan forårsake uklare bevegelser .
Bilder av Melkeveien eller av konstellasjoner blir mer attraktive når trær eller lys i horisonten også vises. Hvis folk også skal være på bildet under en guidet tur eller en privat gruppe observatører, kan en svakt dosert blits brukes til å sikre at de bare er avbildet i omriss. Uten blits kan det samme oppnås gjennom (stort sett uunngåelig) bevegelsesskarphet.
For visuelle observasjoner av himmellegemer er man ofte observasjonsbok ut. Her kan du stikke slike opptak inn for senere minne - eller ta enkle opptak av gjenstandene gjennom kameraet presset til teleskopokularet . Dette betyr at selv uten adapter er en eksponeringstid på 1–4 sekunder mulig uten betydelig uskarphet.
Amateur astro kan sømløst flette inn i nattfotografering hvis himmellegemer er fotografert som en bakgrunn, som for eksempel kan gi estetisk meget tiltalende landskapsbilder .
Digital astrofotografering
Enkeltbilder
Takket være digital fotografering kan et stort antall bilder tas og lagres. Dette betyr at de lett kan behandles videre på et senere tidspunkt.
Som regel tar det imidlertid lengre tid for bildebehandling enn for opptakene.
Moderne bildesensorer kan ta opp raske sekvenser av individuelle bilder av nattehimmelen for å spore for eksempel satellitter eller fallende stjerner .
Sammensetning av bildeserier
teknikker
Takket være digitalisering har astrofotografi gjort store fremskritt innen amatørfeltet. Opptak av bildeserier og deres etterfølgende behandling i datamaskinen resulterer i bilder som tidligere bare kunne lages av store observatorier. Disse bildene kombinerer flere forskjellige opptaksteknikker opp til sammenslåing av bilder med ulik eksponering ( eksponeringsblanding , eksponeringsfusjon).
Et digitalt resultatbilde består ideelt sett av en hel serie individuelle opptak. Hvis det er mulig, genererer kameraet bilder i rådataformat (RAW) i stedet for JPEG- format, siden RAW-filer med 12 til 14 bits fargedybde per fargekanal kan lagre betydelig flere fargegraderinger (og dermed lysstyrkenivåer) enn JPEG, som er bare 8 bits per kanal Fargekanalen er begrenset. Bildene blir deretter behandlet videre som TIFF , som støtter tilstrekkelig høy fargedybde, eller profesjonelt i FITS- format. Det skal også bemerkes at med en høy eksponeringsindeks (ISO-nummer) er det mulig å fotografere svakere himmelobjekter, men dette reduserer det dynamiske området , noe som kan være problematisk for etterbehandling på datamaskinen.
Opptakene består av:
- de faktiske bildene av nattehimmelen ( lysrammer ). Den samme delen av himmelen eller det samme stjernefeltet er fotografert flere ganger . Det kreves 5 til 20 opptak, men opptil 100 innspillinger - noen ganger spredt over noen få netter - er ikke uvanlige.
- et antall mørke bilder ( mørke rammer ); 10 til 20 eksponeringer kreves. Disse er laget med de samme kamerainnstillingene og med samme utetemperatur , men teleskopet er dekket eller et ugjennomsiktig filter settes inn. Disse mørke bildene blir senere kombinert med hverandre i datamaskinen for å danne en master dark og innholdet trekkes fra hvert bilde. De digitale kameraene viser bare sine interne feil som varme piksler og sensoren lyser på mørke bilder ; den oppvarmede kameraelektronikken belyser deler av sensoren bakfra med sin infrarøde stråling. Disse feilene er også inneholdt i bildene og trekkes fra dem.
- Bias-rammer (også offset- rammer ); Det kreves også 10 til 20 eksponeringer. Dette er en serie mørke bilder som er tatt med kortest mulig lukkerhastighet og samme eksponeringsindeks som fotografiene. Den brukes til å fjerne sensorstøyen som er avhengig av valgt eksponeringsindeks. Kortest mulig eksponeringstid er valgt for å ekskludere andre påvirkninger.
- Flate rammer ; Det kreves også 10 til 20 eksponeringer. Dette er igjen fotografier, men tatt mot en jevnt lysende overflate. Med disse innspillingene kan vignettering og synlige støvavleiringer elimineres. Eksponeringstiden velges slik at et lyst, men ikke overeksponert bilde blir opprettet. Ellers gjelder de samme vilkårene som for skjevhetsrammer. Verken kameraposisjonen på teleskopet eller fokuset kan endres for disse opptakene.
Et dataprogram beregner nå disse bildene med hverandre og bruker dem til å lage det resulterende bildet.
panorama
bilderedigering
De fangede og kombinerte bildene blir estetisk justert med bilderedigeringsprogrammer.
I tillegg kan lysforurensning og forstyrrende del av uklarhet ved at bildeplanet dupliseres i grafikkprogrammet fjernes, og et bildeplan med Gaussisk uskarphet behandles. Med en tilstrekkelig stor myk fokusradius forsvinner gjenstandene du vil ha i bildet. Men hvis du trekker det uskarpe laget fra originalen, fjernes lysforurensningen. Imidlertid gjenopprettes ikke svakt glødende himmelobjekter.
maskinvare
Astrofotografisk maskinvare for amatørbruk varierer veldig, ettersom emnene spenner fra estetisk fotografering til semi-profesjonelt arbeid. Amatørastrofotografen blir konfrontert med utfordringer som kan avvike sterkt fra profesjonelle astronomers og konvensjonelle fotograferings utfordringer.
Siden de fleste lever i lysforurensning i urbane områder , må astronomisk utstyr være bærbart å bruke utenfor lyset i storbyene. Urbane astrofotografer bruker spesielle smalbåndsfiltre og sofistikert digital bildebehandling for å fjerne forstyrrende lys fra bakgrunnen på bildene. Alternativer er å sette opp et fjernstyrt teleskop på et sted med en mørk himmel, eller å begrense det til lyse gjenstander som månen eller planeter. Utfordringer er også innretting av bærbare teleskoper for presis sporing , begrensning av masseprodusert utstyr og dets levetid, eller manuell sporing ved langvarig fotografering av astronomiske objekter og under varierende værforhold.
Objektiver med manuell fokus er å foretrekke, siden kameraets autofokus ofte mislykkes i bildeseksjoner med lite lys og lite kontrast. I tillegg tillater linser med høy lysintensitet kortere eksponeringstider, derimot er linser med høy lysintensitet vanskeligere å fokusere. Moderne digitale kameraer tilbyr fokuseringshjelpemidler i livevisning , for eksempel fokus-peaking , programvarelupe , lysstyrkeforbedring eller kalibrerte avstandsskalaer, både på skjermen og i en elektronisk søker .
Noen astrofotografer bygger en såkalt låvedørsporing , en enkel enhet laget av to treplater, et hengsel og en tråd som gjør det mulig å spore kameraet og dermed kompensere for jordens rotasjon.
Noen kameraprodusenter endrer produktene sine for astrofotografering, for eksempel Canon EOS 60Da . Den er basert på EOS 60D, men har en modifisert infrarødt filter og en lav støy-sensor med øket H-alfa følsomhet for bedre bilder av rød hydrogen emisjonståke .
Det er også kameraer spesielt utviklet for amatørastrofotografering, for eksempel Tiny1 fra det Singapore-baserte oppstartsselskapet TinyMOS .
Noen amatører bruker spesielle webkamera- modeller med høy følsomhet, for eksempel manuelle fokuskameraer som inneholder gamle CCD-sensorer i stedet for de nyere CMOS- matriser. Objektivlinsene fjernes og kameraet kobles direkte til teleskopet for å ta bilder eller videoer. Når det gjelder svært svake objekter, blir videoer tatt opp over en viss periode og deretter kombinert for å danne et skarpt bilde (se også stabling ). Slike webkameraer foretrukket av astrofotografer er for eksempel Philips PCVC 740K og SPC 900.
Solfotografering
Fotografering av solen er et spesielt tilfelle av astrofotografering, fordi du med dette motivet vanligvis har for mye lys tilgjengelig. Du trenger nesten alltid et filter. Unntak er:
- fotograferingen av den lave solen
- når dis svekker sollyset sterkt
- den corona i løpet av en total solformørkelse.
For visuell observasjon av den uhullede solen eller for fotografering med instrumenter med høy intensitet, er spesielle glassfiltre eller aluminiumdampbelagte folier med styrke ND 5, transmisjon 0,00001 eller ND 6 festet overføring 0,000001 foran linsen. Nyere produkter av solfilterfilmene er dampbelagt på begge sider og kan brukes visuelt uten å nøle. Filtre med styrke ND 4, overføring 0,0001, brukes bare til å fotografere solen med høy forstørrelse gjennom okularprojeksjon eller med blenderforhold på ca. 1:20 og korte eksponeringstider på 0,001 s.
litteratur
- Klaus P. Schröder: Praktisk håndbok astrofotografi - en guide for amatørastronomer. Franckh-Kosmos, Stuttgart 2003, ISBN 3-440-08981-9
- Wolfgang Schwinge: Kosmos manuell astrofotografi - utstyr, teknologi, fotoøvelse. Franckh-Kosmos, Stuttgart 1993, ISBN 3-440-06739-4
- Tony Buick: Hvordan fotografere månen og planetene med digitalkameraet ditt. Springer, London 2006, ISBN 978-1-85233-990-6
- Michael A. Covington: Digital speilrefleks astrofotografi. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2007, ISBN 978-0-521-70081-8
- Jeffrey R. Charles: Praktisk astrofotografering. Springer, London 2000, ISBN 1-85233-023-6
- David Malin: Et blikk i verdensrommet. Nye bilder fra kosmos. Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co., Stuttgart 1994. ISBN 3-440-06905-2 .
- Stefan Seip: digital astrofotografering. Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co. KG, Stuttgart 2006. ISBN 3-440-10426-5
- David Malin: Det usynlige universet. Nicolaische Verlagsbuchhandlung Beuermann GmbH, Berlin 2000. ISBN 3-87584-022-4
- Stefan Seip: Himmelfotografering med det digitale reflekskameraet. Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co. KG, Stuttgart 2009. ISBN 978-3-440-11290-8
weblenker
- Sonneberg Photo Plate Archive (Sonneberg Observatory)
- Eksperimenter med plateskanninger fra Sonneberg (av Béla Hassforther)
- Utmerkede astrofotos av EE Barnard fra 1905
Se også
Individuelle bevis
- ↑ David Malin: A View into Space . Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co, Stuttgart 1994 ISBN 3-440-06905-2 . S. 18
- ↑ http://deepskystacker.free.fr/german/index.html
- ↑ https://photo.stackexchange.com/questions/26178/what-can-be-used-to-fight-light-pollution-in-astrophotography/83309