Jak osiągnąć sukces w fotografowaniu Marsa

Pokonać refrakcję i seeing

Oto, jak uzyskać udane zdjęcia planet nisko nad horyzontem pomimo refrakcji atmosferycznej i słabego seeingu.

W fotografii planetarnej technika RGB przyjęła się dzięki szybkim kamerom przemysłowym i ich wysokoczułym sensorom monochromatycznym. Zapisuje się sekwencje wideo w kanałach RGB, a wyniki składane sią w obraz barwny. W przypadku fotografowania planet nisko nad horyzontem pojawiają się jednak problemy.

Od kilku lat na rynku dostępne są, zwane w skrócie ADC (Atmospheric Dispersion Corrector), korektory pryzmatyczne, za pomocą których można kompensować skutki refrakcji. Oto zasada ich działania: dzięki dwóm pryzmatom klinowym obracanym względem siebie, powstaje regulowana dyspersja, dokładnie odwrotna do atmosferycznej. Regulację najprościej wykonać wizualnie, aż zniknie barwna obwódka. Ponieważ większość korektorów przesuwa podczas regulacji także cały obraz planety, przeszkodą okazują się tu małe pola obrazu kamer planetarnych. Następnie okular zastępuje się kamerą i można rejestrować obrazy wolne od efektu dyspersji.

Drugim poważnym problemem jest seeing. Turbulencje atmosferyczne w sposób ciągły zniekształcają obraz planety. Jeśli droga światła w atmosferze jest długa, przechodzi ono przez mocno turbulentne masy powietrza. Zatem seeing zależy również od wysokości obiektu nad horyzontem. Światło długofalowe, czyli czerwień lub nawet bliska podczerwień, jest mniej zniekształcone niż krótkofalowe, czyli niebieskie.

Powiązanie długości fali i seeingu można wykorzystać w fotografii. Często wybieranym zabiegiem jest użycie mniej narażonego kanału jako luminancji. Dane RGB służą wtedy tylko do zabarwienia obrazu. W przypadku słabego seeingu luminancję można uzyskać za pomocą filtra IR-pass, który przepuszcza światło w zakresie około 650 nm. W ten sposób powstaje obraz IR-RGB. Poniższe zdjęcie pokazuje przykładowy wynik uzyskany podczas wielkiej opozycji Marsa z roku 2003:

W przypadku luminancji IR przy słabym seeingu wiele szczegółów wychodzi wyraźniej. Jednak są też dwa minusy: po pierwsze, rozdzielczość teleskopu zależy od długości fali. W podczerwieni jest ona o około 1,3x gorsza niż w świetle zielonym. Po drugie: mocno zmienia się kolorystyka. Mars jest nie tylko czerwony, naturalne odwzorowanie kształtuje poziom jasności wszystkich kanałów barwnych. Podczas gdy w czerwieni dominuje albedo marsjańskiej gleby, kanał zielony jest ważny dla zamglenia i chmur pyłowych. Kanał niebieski pokazuje głównie chmury.

Metoda ta jest więc kompromisem. Przy słabym seeingu można jednak przynajmniej pokazać więcej szczegółów albedo – nawet jeśli są dość zgrubnie zarysowane. Jeśli warunki nie są aż tak złe, kanał czerwony jako luminancja jest wyjściem pośrednim.

W przypadku szybko falującej tarczy planety, gdy czas naświetlania jest zbyt długi, również dochodzi do rozmycia obrazu. W takich warunkach lepsze rezultaty można osiągnąć ustawiając wyższe wzmocnienie sygnału akceptując wyższy szum obrazu, by móc jedocześnie ustawić możliwie najkrótszy czas ekspozycji.

Tu jednak również nie należy oczekiwać cudów, ponieważ zniekształcenia obrazu przy słabym seeingu to nie tylko rozmycie spowodowane ruchem falującym. Seeing można zamrozić, ale obraz planety wciąż będzie zniekształcony. Sukces zależy w dużej mierze od rodzaju zakłóceń. Seeing o wysokiej częstotliwości działa jak matowe szkiełko, a skrócenie czasu naświetlania też tu nie pomoże. Jeśli turbulencje przypominają spokojne fale przechodzące przez ostry obraz, takie rozwiązanie, w połączeniu ze stackowaniem wielopunktowym (multipoint alignment), jest użyteczne.

Refrakcja może być dobrze kontrolowana. Słabemu seeingowi można przeciwdziałać w ograniczonym stopniu, choć nadal obowiązuje tu zasada: nic nie zastąpi spokojnej atmosfery!

Autor: Mario Weigand / Licencja: Oculum-Verlag GmbH