Астрофотография

Изображение Пояса Ориона, составленное из оцифрованных черно-белых фотопластинок, записанных через красный и синий астрономические фильтры, с зеленым каналом, синтезированным компьютером. Пластины были сделаны с помощью телескопа Сэмюэля Осчина в период с 1987 по 1991 год.

Астрофотография , также известная как астрономическая визуализация , представляет собой фотографию или изображение астрономических объектов , небесных явлений или областей ночного неба . Первая фотография астрономического объекта ( Луна ) была сделана в 1840 году, но только в конце 19 века достижения технологии позволили сделать детальную фотографию звезд. Помимо возможности записывать детали протяженных объектов, таких как Луна , Солнце и планеты , современная астрофотография имеет возможность отображать объекты за пределами видимого спектра человеческого глаза, такие как тусклые звезды , туманности и галактики . Это достигается за счет длительной экспозиции , поскольку как пленочные, так и цифровые камеры могут накапливать и суммировать фотоны в течение длительных периодов времени, или за счет использования специализированных оптических фильтров, которые ограничивают количество фотонов определенной длиной волны.

Фотография с увеличенной выдержкой произвела революцию в области профессиональных астрономических исследований, зафиксировав сотни тысяч новых звезд и туманностей, невидимых человеческому глазу. Специализированные и все более крупные оптические телескопы были построены как по существу большие камеры для записи изображений на фотопластинки . Астрофотография раньше играла роль в обзорах неба и классификации звезд, но со временем она стала использовать все более сложные датчики изображения и другое оборудование и методы, предназначенные для конкретных областей.

Поскольку почти вся наблюдательная астрономия сегодня использует фотографию, термин «астрофотография» обычно относится к ее использованию в любительской астрономии , стремящейся получить эстетически приятные изображения, а не научные данные. Любители используют широкий спектр специального оборудования и методик.

Методы

Большая 48-дюймовая камера Ошина Шмидта в Паломарской обсерватории.

За некоторыми исключениями, в астрономической фотографии используются длинные выдержки, поскольку как пленочные, так и цифровые устройства обработки изображений могут накапливать световые фотоны в течение длительных периодов времени. Количество света, попадающего на пленку или детектор, также увеличивается за счет увеличения диаметра первичной оптики ( объектива используемой ). Городские районы производят световое загрязнение , поэтому оборудование и обсерватории, выполняющие астрономические изображения, часто располагаются в отдаленных местах, чтобы обеспечить длительную выдержку без попадания на пленку или детекторы рассеянного света.

Поскольку Земля постоянно вращается, телескопы и оборудование вращаются в противоположном направлении, чтобы следить за видимым движением звезд над головой (так называемое суточное движение ). Это достигается за счет использования экваториальных монтировок телескопов с компьютерным управлением, или альтазимутальных позволяющих удерживать небесные объекты в центре во время вращения Земли. Все системы крепления телескопа страдают от ошибок слежения, вызванных несовершенными приводами двигателей, механическим провисанием телескопа и атмосферной рефракцией. Ошибки слежения исправляются путем удержания выбранной точки прицеливания, обычно опорной звезды , в центре в течение всей экспозиции. Иногда (как в случае с кометами ) объект, который нужно отобразить, движется, поэтому телескоп приходится постоянно держать в центре этого объекта. Это наведение осуществляется с помощью второго совмещенного телескопа, называемого « направляющим прицелом », или с помощью какого-либо типа « внеосевого наводчика », устройства с призмой или оптическим светоделителем , которое позволяет наблюдателю видеть то же изображение в телескопе. это фотографирование. Раньше наведение осуществлялось вручную на протяжении всей экспозиции, когда наблюдатель стоял возле телескопа (или ехал внутри него) и вносил поправки, чтобы сохранить перекрестие на направляющей звезде. С появлением систем с компьютерным управлением это осуществляется автоматизированной системой в профессиональном и даже любительском оборудовании.

Астрономическая фотография была одним из первых видов научной фотографии. и почти с самого начала она разделилась на субдисциплины, каждая из которых преследует конкретную цель, включая звездную картографию , астрометрию , классификацию звезд , фотометрию , спектроскопию , поляриметрию и открытие астрономических объектов, таких как астероиды , метеоры , кометы , переменные звезды , новые звезды и даже неизвестные планеты . Для этого часто требуется специализированное оборудование, такое как телескопы, предназначенные для точного получения изображений, для широкого поля зрения (например, камеры Шмидта ) или для работы на определенных длинах волн света. Астрономические ПЗС-камеры могут охлаждать датчик, чтобы уменьшить тепловой шум и позволить детектору записывать изображения в других спектрах, например, в инфракрасной астрономии . Специализированные фильтры также используются для записи изображений на определенных длинах волн.

История

Генри Дрейпер с телескопом-рефрактором, настроенным для фотографирования (фотография, вероятно, сделана в 1860-х или начале 1870-х годов).

Развитие астрофотографии как научного инструмента было инициировано в середине 19 века по большей части экспериментаторами и астрономами-любителями , или так называемыми « джентльменами-учеными » (хотя, как и в других научных областях, это не всегда были мужчины). Из-за очень длительной выдержки, необходимой для съемки относительно слабых астрономических объектов, пришлось преодолеть множество технологических проблем. Они включали в себя создание достаточно жестких телескопов, чтобы они не провисали из фокуса во время экспозиции, создание часовых приводов, которые могли бы вращать монтировку телескопа с постоянной скоростью, а также разработку способов точного удержания телескопа, направленного на фиксированную точку в течение длительного периода времени. время. Ранние фотографические процессы также имели ограничения. Процесс дагерротипирования был слишком медленным, чтобы запечатлеть что-либо, кроме самых ярких объектов, а коллодионный процесс с влажной пластиной ограничивал экспозицию тем временем, в течение которого пластина могла оставаться влажной.

Самый ранний сохранившийся дагерротип Луны Дрейпера (1840 г.)

Первая известная попытка астрономической фотографии была предпринята Луи Жаком Манде Дагером , изобретателем процесса дагерротипирования, носящего его имя, который в 1839 году попытался сфотографировать Луну . Из-за ошибок в наведении телескопа во время длительной выдержки фотография выглядела как нечеткое размытое пятно. Джон Уильям Дрейпер , профессор химии Нью-Йоркского университета, врач и научный экспериментатор, сумел сделать первую успешную фотографию Луны год спустя, 23 марта 1840 года, сделав 20-минутное дагерротипическое изображение с помощью 5-дюймового (13) см) телескоп-рефлектор .

Солнце, возможно, было впервые сфотографировано на дагерротипе 1845 года французскими физиками Леоном Фуко и Ипполитом Физо . Неудачную попытку получить фотографию полного солнечного затмения предпринял итальянский физик Джан Алессандро Майокки во время солнечного затмения, которое произошло в его родном городе Милане 8 июля 1842 года. Позже он дал отчет о своей попытке и полученных им дагерротипических фотографиях, в которых он написал:

За несколько минут до и после полной обработки йодированная пластинка была экспонирована в камере светом тонкого полумесяца и было получено отчетливое изображение, но другая пластина, экспонированная в течение двух минут в свете короны, не показала ни малейшего след фотографического действия. Никаких фотографических изменений не вызвал свет короны, конденсированный линзой в течение двух минут на листе бумаги, приготовленном с бромидом серебра.

Первая фотография солнечного затмения была сделана 28 июля 1851 года дагерротипистом Берковски.

Солнечная корона Солнца была впервые успешно получена во время солнечного затмения 28 июля 1851 года . Доктор Август Людвиг Буш, директор Кенигсбергской обсерватории, дал указание местному дагерротиписту по имени Иоганн Юлиус Фридрих Берковский сфотографировать затмение. Сам Буш не присутствовал в Кенигсберге (ныне Калининград , Россия), но предпочитал наблюдать за затмением из соседнего Риксхофта. Телескоп, которым пользовался Берковский, был прикреплен к 6 + 1 ⁄ 2 -дюймовый (17 см) кёнигсбергский гелиометр и имел апертуру всего 2,4 дюйма (6,1 см) и фокусное расстояние 32 дюйма (81 см). Начав сразу после начала тотальности, Берковский экспонировал дагерротипную пластинку на 84 секунды в фокусе телескопа и при проявлении получил изображение короны. Он также экспонировал вторую пластину примерно на 40–45 секунд, но был испорчен, когда Солнце вышло из-за Луны. Более подробные фотографические исследования Солнца были проведены британским астрономом Уорреном Де ла Рю начиная с 1861 года.

Первой фотографией звезды, отличной от Солнца, был дагерротип звезды Веги , сделанный астрономом Уильямом Крэнчем Бондом и фотографом-дагерротипом и экспериментатором Джоном Адамсом Уипплом 16 и 17 июля 1850 года с помощью обсерватории Гарвардского колледжа 15-дюймового Большого рефрактора . В 1863 году английский химик Уильям Аллен Миллер и английский астроном-любитель сэр Уильям Хаггинс использовали процесс влажной коллодиевой пластинки, чтобы получить первую в истории фотографическую спектрограмму звезды Сириус и Капелла . В 1872 году американский врач Генри Дрейпер , сын Джона Уильяма Дрейпера, записал первую спектрограмму звезды (Веги), показывающую линии поглощения .

Фотография туманности Ориона, сделанная Генри Дрейпером в 1880 году, первая в истории фотография.

Одна из фотографий той же туманности, сделанных Эндрю Эйнсли Коммоном в 1883 году. Впервые показано, что при длительной выдержке можно запечатлеть звезды и туманности, невидимые человеческому глазу.

Астрономическая фотография не стала серьезным исследовательским инструментом до конца 19 века, с появлением сухой пластинчатой ​​фотографии. Впервые его использовали сэр Уильям Хаггинс и его жена Маргарет Линдсей Хаггинс в 1876 году в своей работе по записи спектров астрономических объектов. В 1880 году Генри Дрейпер использовал новый метод сухой пластины с фотографически скорректированным 11-дюймовым (28 см) рефракторным телескопом, сделанным Алваном Кларком. сделать 51-минутную экспозицию туманности Ориона , первую когда-либо сделанную фотографию туманности. Прорыв в астрономической фотографии произошел в 1883 году, когда астроном-любитель Эндрю Эйнсли Коммон использовал метод сухой пластинки для записи нескольких изображений одной и той же туманности с выдержкой до 60 минут с помощью телескопа-рефлектора диаметром 36 дюймов (91 см), который он построил на заднем дворе. из своего дома в Илинге, недалеко от Лондона. На этих изображениях впервые были показаны звезды, слишком слабые, чтобы их можно было увидеть человеческим глазом.

всего неба Первый проект фотографической астрометрии , «Астрографический каталог» и «Карта дю Ciel» , был начат в 1887 году. Его проводили 20 обсерваторий, все с использованием специальных фотографических телескопов единой конструкции, называемых нормальными астрографами , с апертурой около 13 дюймов (330°). мм) и фокусным расстоянием 11 футов (3,4 м), предназначенные для создания изображений с равномерным масштабом на фотопластине примерно 60 угловых секунд /мм при покрытии поля зрения 2° × 2°. Была предпринята попытка точно отобразить небо до 14-й звездной величины, но она так и не была завершена.

В начале 20-го века во всем мире были созданы телескопы-рефракторы и сложные большие телескопы-рефлекторы, специально предназначенные для фотографических изображений. К середине века гигантские телескопы, такие как 200-дюймовый (5,1 м) телескоп Хейла и 48-дюймовый (120 см) телескоп Сэмюэля Осчина в Паломарской обсерватории, раздвинули границы пленочной фотографии.

Определенные успехи были достигнуты в области фотоэмульсий и в технике формирования газовой гиперсенсибилизации , криогенного охлаждения, и усиление света, но, начиная с 1970-х годов, после изобретения ПЗС-матрицы, фотографические пластинки постепенно были заменены электронными изображениями в профессиональных и любительских обсерваториях. ПЗС-матрицы гораздо более светочувствительны, чувствительность не снижается при длительных выдержках, как это происходит с пленкой (« нарушение взаимности »), они способны записывать в гораздо более широком спектральном диапазоне и упрощают хранение информации. В настоящее время в телескопах используются множество конфигураций ПЗС-сенсоров, включая линейные матрицы и большие мозаики ПЗС-элементов, эквивалентные 100 миллионам пикселей, предназначенные для покрытия фокальной плоскости телескопов, которые раньше использовали фотопластинки размером 10–14 дюймов (25–36 см).

вскоре Космический телескоп Хаббл после миссии по техническому обслуживанию STS-125 в 2009 году.

В конце 20-го века прогресс в области астрономических изображений произошел в виде нового оборудования, благодаря созданию гигантских многозеркальных и сегментированных зеркальных телескопов. Также ожидается появление космических телескопов, таких как космический телескоп «Хаббл» . Работая вне турбулентности атмосферы, рассеянного окружающего света и капризов погоды, космический телескоп Хаббл с диаметром зеркала 2,4 метра (94 дюйма) регистрирует звезды до 30-й звездной величины, что примерно в 100 раз тусклее, чем у 5-й звездной величины. Метровый телескоп Маунт-Паломар-Хейл смог зафиксировать в 1949 году.

Любительская астрофотография

Для более широкого освещения этой темы см. Любительская астрономия .

Комета Хейла-Боппа с выдержкой 2 минуты, снятая камерой на фиксированном штативе. Дерево на переднем плане было освещено небольшим фонариком.

Астрофотография — популярное хобби среди фотографов и астрономов-любителей. Методы варьируются от простых пленочных и цифровых камер на штативах до методов и оборудования, предназначенных для получения сложных изображений. Астрономы-любители и производители телескопов-любителей также используют самодельное оборудование и модифицированные устройства.

СМИ

Изображения записываются на многие типы носителей и устройств обработки изображений, включая однообъективные зеркальные камеры , пленку 35 мм , пленку 120, цифровые однообъективные зеркальные камеры , простые любительские и коммерческие астрономические камеры CCD и CMOS профессионального уровня, видеокамеры. камеры и даже готовые веб-камеры, используемые для создания изображений Lucky .

Обычная пленка, продаваемая без рецепта, уже давно используется для астрофотографии. Экспозиция пленки варьируется от нескольких секунд до более часа. Коммерчески доступная цветная пленка подвержена нарушению взаимности при длительной выдержке, при которой чувствительность к свету разных длин волн падает с разной скоростью по мере увеличения времени экспозиции, что приводит к цветовому сдвигу изображения и снижению чувствительности в целом. функция времени. Это компенсируется или, по крайней мере, уменьшается за счет охлаждения пленки (см. Холодная камеральная съемка ). Это также можно компенсировать, используя ту же технику, которая используется в профессиональной астрономии: фотографирование на разных длинах волн, которые затем объединяются для создания правильного цветного изображения. Поскольку пленка намного медленнее, чем цифровые сенсоры, небольшие ошибки в отслеживании можно исправить без особого заметного влияния на конечное изображение. Пленочная астрофотография становится менее популярной из-за меньших текущих затрат, большей чувствительности и удобства. цифровая фотография .

Видео ночного неба, снятое с помощью зеркальной камеры функции покадровой съемки . Сама камера на этих кадрах движется на моторизованном креплении.

С конца 1990-х годов любители последовали за профессиональными обсерваториями в переходе от пленочных к цифровым ПЗС-матрицам для получения астрономических изображений. ПЗС-матрицы более чувствительны, чем пленка, что позволяет значительно сократить время экспозиции и имеет линейную реакцию на свет. Изображения можно снимать с множеством коротких выдержек для создания синтетической длинной выдержки. Цифровые камеры также имеют минимальное количество движущихся частей или вообще не имеют их, а также имеют возможность удаленного управления с помощью инфракрасного пульта дистанционного управления или привязки к компьютеру, что ограничивает вибрацию. Простые цифровые устройства, такие как веб-камеры, можно модифицировать, чтобы обеспечить доступ к фокальной плоскости и даже (после перерезания нескольких проводов) для с длинной выдержкой фотосъемки . Также используются цифровые видеокамеры. Существует множество методов и единиц коммерческого оборудования для крепления цифровых однообъективных зеркальных фотоаппаратов (DSLR) и даже базовых наводчиков к телескопам. Цифровые камеры потребительского уровня страдают от шума изображения при длительной выдержке, поэтому существует множество методов охлаждения камеры, в том числе криогенное охлаждение. Компании, производящие астрономическое оборудование, теперь также предлагают широкий спектр специально созданных астрономических ПЗС-камер в комплекте с аппаратным обеспечением и программным обеспечением для обработки. Многие коммерчески доступные зеркальные камеры имеют возможность делать длинные выдержки в сочетании с последовательными ( цейтраферными ) изображениями, что позволяет фотографу создавать движущиеся изображения ночного неба. Камеры CMOS все чаще заменяют камеры CCD в любительском секторе.

Постобработка

Звездное скопление Плеяды, сфотографированное 6-мегапиксельной зеркальной камерой, подключенной к 80-мм телескопу-рефрактору, установленному на телескопе большего размера. Сделано из семи 180-секундных изображений, объединенных и обработанных в Photoshop с помощью плагина шумоподавления.

Изображения, полученные с цифровой камеры, и отсканированные изображения с пленки обычно корректируются в программном обеспечении для обработки изображений, чтобы каким-либо образом улучшить изображение. Изображения можно осветлить и манипулировать ими на компьютере, чтобы отрегулировать цвет и увеличить контраст. Более сложные методы включают захват нескольких изображений (иногда тысяч) для их объединения в аддитивный процесс, чтобы повысить резкость изображений, чтобы преодолеть атмосферное зрение , устранить проблемы с отслеживанием, выявить слабые объекты с плохим соотношением сигнал/шум и фильтровать световое загрязнение.

Изображения, сделанные цифровой камерой, также могут нуждаться в дальнейшей обработке для уменьшения шума изображения при длительной выдержке, включая вычитание «темного кадра» и обработку, называемую наложением изображений или « сдвиг и сложение ». коммерческие, бесплатные и бесплатные пакеты программного обеспечения, специально предназначенные для обработки астрономических фотографических изображений. Доступны

« Удачное изображение » — это вторичный метод, который предполагает съемку объекта на видео, а не стандартные фотографии с длинной выдержкой. Затем программное обеспечение может выбрать изображения высочайшего качества, которые затем можно сложить друг в друга.

Цвет и яркость

Астрономические изображения, такие как наблюдательная астрономия и фотографии космических исследований , показывают астрономические объекты и явления в разных цветах и ​​яркости и часто в виде составных изображений. Это делается для того, чтобы выделить различные особенности или отразить различные условия, и поэтому необходимо учитывать эти условия.

Изображения, пытающиеся воспроизвести истинный цвет и внешний вид астрономического объекта или явления, должны учитывать множество факторов, в том числе то, как работает человеческий глаз. В частности, изображения в различных атмосферных условиях должны оценивать несколько факторов для создания анализируемых или репрезентативных изображений, таких как изображения космических миссий с поверхности Марса . Венера или Титан .

Аппаратное обеспечение

Астрофотографическое оборудование среди непрофессиональных астрономов широко варьируется, поскольку сами фотографы варьируются от обычных фотографов, снимающих те или иные эстетически привлекательные изображения, до очень серьезных астрономов-любителей, собирающих данные для научных исследований. Как хобби, астрофотография сталкивается со многими проблемами, которые необходимо преодолеть, которые отличаются от обычной фотографии и от того, что обычно встречается в профессиональной астрономии.

NGC281, известная как «Туманность Пакмана», была получена из пригорода с помощью 130-мм любительского телескопа и цифровой зеркальной камеры.

Поскольку большинство людей живут в городских районах , оборудование часто должно быть портативным, чтобы его можно было переносить подальше от огней крупных городов или поселков, чтобы избежать городского светового загрязнения . Городские астрофотографы могут использовать специальные светофильтры или узкополосные фильтры, а также передовые методы компьютерной обработки, чтобы уменьшить окружающий городской свет на заднем плане своих изображений. Они также могут придерживаться изображений ярких целей, таких как Солнце, Луна и планеты. Другой метод, используемый любителями, чтобы избежать светового загрязнения, - это установка или аренда времени на телескопе с дистанционным управлением в темном месте неба. Другие проблемы включают настройку и юстировку портативных телескопов для точного отслеживания, работу в пределах ограничений «готового» оборудования, долговечность оборудования для мониторинга и иногда отслеживание астрономических объектов вручную на длительных выдержках в широком диапазоне погодных условий.

Некоторые производители камер модифицируют свою продукцию для использования в качестве камер для астрофотографии, например, Canon EOS 60Da , основанная на EOS 60D, но с модифицированным инфракрасным фильтром и малошумящим датчиком с повышенной чувствительностью к альфа-водороду для улучшенного захвата красных туманностей, излучающих водород. .

Существуют также камеры, специально разработанные для любительской астрофотографии на основе имеющихся в продаже датчиков изображения. Они также могут обеспечивать охлаждение датчика для уменьшения теплового шума при длительной выдержке, обеспечивать считывание необработанного изображения и управлять им с компьютера для автоматического формирования изображений. Считывание необработанного изображения позволяет в дальнейшем лучше обрабатывать изображение, сохраняя все исходные данные изображения, что вместе с наложением может помочь в визуализации слабых объектов глубокого космоса.

Некоторые модели веб-камер, способные работать при очень слабом освещении, популярны для получения изображений Солнца, Луны и Планет. В основном это камеры с ручной фокусировкой, содержащие датчик CCD вместо более распространенного CMOS. Линзы этих камер снимаются, а затем прикрепляются к телескопам для записи изображений, видео или того и другого. В новых методах снимаются видеоролики с очень тусклыми объектами, а самые резкие кадры видео «складываются» вместе, чтобы получить неподвижное изображение с приличным контрастом. Philips PCVC 740K и SPC 900 — одни из немногих веб-камер, которые нравятся астрофотографам. Для этой цели можно использовать любой смартфон , поддерживающий длинную выдержку, но в некоторых телефонах есть специальный режим астрофотографии, который объединяет несколько экспозиций.

Настройка оборудования

Любительская астрофотография, оснащенная автоматизированной системой гидов, подключенной к ноутбуку.

Фиксированный или штатив

Самые основные типы астрономических фотографий делаются с помощью стандартных камер и фотообъективов, установленных в фиксированном положении или на штативе. Иногда в кадре компонуются объекты переднего плана или пейзажи. На изображениях изображены созвездия , интересные конфигурации планет, метеоры и яркие кометы. Время экспозиции должно быть коротким (менее минуты), чтобы изображение точек звезд не превратилось в вытянутую линию из-за вращения Земли. Фокусные расстояния объективов фотоаппаратов обычно короткие, поскольку на более длинных объективах изображение будет запаздывать в считанные секунды. , Эмпирическое правило называемое « правилом 500», гласит: чтобы звезды оставались точечными,

Максимальное время воздействия в секундах = ⁠ 500 / Фокусное расстояние в мм × Кроп-фактор ⁠

независимо от диафрагмы или настройки ISO . Например, с объективом 35 мм на матрице APS-C максимальное время составляет ⁠ 500/35 × 1,5 ⁠ ≈ 9,5 с. Более точный расчет учитывает шаг и склонение пикселя .

позволяющий звездам намеренно превращаться в вытянутые линии при выдержках продолжительностью несколько минут или даже часов, называемых « звездными следами Иногда используется художественный прием, ».

Отслеживающие крепления

Крепления для телескопов , компенсирующие вращение Земли, используются для более длительной выдержки без размытия объектов. Они включают в себя коммерческие экваториальные монтировки и самодельные экваториальные устройства, такие как трекеры для дверей сарая и экваториальные платформы . Крепления могут страдать от неточностей из-за люфта в шестернях, ветра и несовершенного баланса, поэтому метод, называемый автоматическим наведением . для исправления этих неточностей в качестве закрытой системы обратной связи используется

Трекинговые крепления могут быть двух видов; одноосный и двухосный. Одноосные крепления часто называют звездными трекерами. Звездные трекеры имеют один двигатель, который приводит в движение ось прямого восхождения . Это позволяет монтировке компенсировать вращение Земли. Трекеры звездного неба полагаются на то, что пользователь обеспечивает полярное выравнивание монтировки с высокой точностью, поскольку она не может корректировать вторичную ось склонения, что ограничивает время экспозиции.

В двухосных креплениях используются два двигателя для совместного управления осью прямого восхождения и склонения. Эта монтировка будет компенсировать вращение Земли, управляя осью прямого восхождения, подобно звездному трекеру. Однако с помощью системы автоматического наведения можно также управлять вторичной осью склонения, компенсируя ошибки полярного выравнивания, что позволяет значительно увеличить время экспозиции.

Фотография «Пиггибэк»

Астрономическая фотография на спине — это метод, при котором камера/объектив устанавливается на астрономический телескоп, установленный на экваторе. Телескоп используется в качестве направляющей, позволяющей удерживать поле зрения по центру во время экспозиции. Это позволяет камере использовать объектив с большей выдержкой и/или большим фокусным расстоянием или даже прикрепляться к некоторому фототелескопу, коаксиальному с основным телескопом.

Фотография в фокальной плоскости телескопа

В этом типе фотографии сам телескоп используется как «линза», собирающая свет на пленку или ПЗС-матрицу камеры. Хотя это позволяет использовать увеличение и светосилу телескопа, это один из самых сложных методов астрофотографии. Это происходит из-за трудностей с центрированием и фокусировкой иногда очень тусклых объектов в узком поле зрения, из-за повышенной вибрации и ошибок отслеживания, а также из-за дополнительных затрат на оборудование (например, достаточно прочные крепления для телескопов, крепления для камер, соединители камер, -осевые направляющие, направляющие трубы, перекрестия с подсветкой или автоматические направляющие, установленные на основном телескопе или направляющей трубе.) Существует несколько различных способов крепления камер (со съемными объективами) к любительским астрономическим телескопам, в том числе:

• Главный фокус . В этом методе изображение, создаваемое телескопом, падает непосредственно на пленку или ПЗС-матрицу без промежуточной оптики или окуляра телескопа.
• Позитивная проекция — метод, при котором окуляр телескопа ( проекция окуляра ) или положительная линза (размещенная после фокальной плоскости объектива телескопа) используется для проецирования гораздо более увеличенного изображения непосредственно на пленку или ПЗС-матрицу. Поскольку изображение увеличивается в узком поле зрения, этот метод обычно используется для фотографии Луны и планет.
• Негативная проекция . Этот метод, как и позитивная проекция, создает увеличенное изображение. Отрицательная линза, обычно Барлоу или фотографический телеконвертер , помещается в световой конус перед фокальной плоскостью объектива телескопа.
• Сжатие . При сжатии используется положительная линза (также называемая фокусным редуктором ), расположенная в сходящемся конусе света перед фокальной плоскостью объектива телескопа, чтобы уменьшить общее увеличение изображения. Он используется в телескопах с очень длинным фокусным расстоянием, таких как Максутов и Шмидт-Кассегрен , чтобы получить более широкое поле зрения или уменьшить фокусное расстояние установки, тем самым увеличивая скорость системы .

Когда объектив камеры не снимается (или не может быть снят), обычно используется метод афокальной фотографии , также называемый афокальной проекцией . В этом методе прикрепляются как объектив камеры, так и окуляр телескопа. Когда оба сфокусированы на бесконечность, путь света между ними параллелен ( афокальный ), что позволяет камере фотографировать все, что может видеть наблюдатель. Этот метод хорошо работает для получения изображений Луны и более ярких планет, а также узкоугольных изображений звезд и туманностей. Афокальная фотография была обычным явлением в камерах потребительского уровня начала 20-го века, поскольку многие модели имели несъемные объективы. Его популярность возросла с появлением цифровых фотоаппаратов «наведи и снимай», поскольку большинство моделей также имеют несъемные объективы.

Фильтры

Фильтры можно разделить на два класса; широкополосный и узкополосный. Широкополосные фильтры пропускают широкий диапазон длин волн, удаляя небольшое количество светового загрязнения. Узкополосные фильтры пропускают свет только определенных длин волн, блокируя большую часть спектра.

Астрономические фильтры обычно поставляются в комплекте и изготавливаются по определенным стандартам, чтобы позволить различным обсерваториям проводить наблюдения по одному и тому же стандарту. Распространенным стандартом фильтров в астрономическом сообществе является Johnson Morgan UVB, разработанный для обеспечения соответствия цветопередачи ПЗС-матрицы цветопередаче фотопленки. Однако существует более 200 доступных стандартов.

Удаленный телескоп

Быстрый доступ к Интернету во второй половине 20-го века, а также достижения в области телескопических креплений с компьютерным управлением и ПЗС-камер позволяют использовать «удаленные телескопы» астрономам-любителям, не связанным с крупными телескопами, для участия в исследованиях и съемках дальнего космоса. Это позволяет имидж-сканеру управлять телескопом на большом расстоянии в темном месте. Наблюдатели могут получать изображения через телескопы с помощью ПЗС-камер.

Визуализация может быть выполнена независимо от местоположения пользователя или телескопов, которые он хочет использовать. Цифровые данные, собранные телескопом, затем передаются и отображаются пользователю через Интернет. Примером работы цифрового удаленного телескопа для публичного использования через Интернет является Обсерватория Барекет .

Галерея

• 
  Фотография с выдержкой 20 секунд, сделанная цифровой зеркальной камерой с объективом 18–55 мм, установленной на штативе.
• 
  Исправлена ​​камера, установленная на штативе и снимающая « звездные следы ».
• 
  Звездные следы, сфотографированные на околоземной орбите с Международной космической станции
• 
  Фиксированное изображение солнечного затмения со штатива с помощью цифровой зеркальной камеры с объективом 500 мм.
• 
  Экспозиция 1 минута с использованием пленки ISO 800, широкоугольного объектива, прикрепленной к экваториальному телескопу.
• 
  Комета Хейла-Боппа , камера с 300-мм объективом, смонтированная на спине
• 
  Пленочное изображение Галактики Андромеды , снятое в главном фокусе 8-дюймового телескопа Шмидта-Ньютона с диафрагмой f/4.
• 
  Лагуна и Трехраздельные туманности в монтаже из двух кадров пленки с помощью 8-дюймового телескопа Шмидта-Ньютона с ручным управлением.
• 
  Изображение Луны, полученное Nikon Coolpix P5000 цифровой камерой в афокальной проекции через 8-дюймовый телескоп Шмидта-Кассегрена.
• 
  Луна была сфотографирована с использованием афокальной техники с использованием 10-секундного видео, сложенного для создания окончательного изображения.
• 
  Композиция из нескольких фотографий, сделанных цифровыми зеркальными камерами и скомпилированных в Photoshop, снятых с помощью проекции окуляра 8-дюймового телескопа Шмидта-Кассегрена.
• 
  Изображение Сатурна, полученное с помощью негативной проекции ( линзы Барлоу ) с помощью веб-камеры, прикрепленной к 250-мм ньютоновскому телескопу . Это составное изображение, созданное из 10% лучших экспозиций из 1200 изображений.
• 
  Юпитер сфотографирован с использованием афокальной техники, с использованием 10-секундного видео, сложенного для создания окончательного изображения.

См. также

• Canon EOS 20Da , Canon EOS 60Da , Nikon D810A
• Световое загрязнение
  • Шкала Бортла
• LRGB (яркость, красный, зеленый и синий)
• Монтаж (программное обеспечение для обработки изображений)
• Национальное географическое общество - Исследование неба Паломарской обсерватории
• Ночная фотография
  • Звездный след
• Спутниковая фотография
• Список изображений годовщины Хаббла

Астрофотографы

• Эдвард Эмерсон Барнард
• Кен Кроуфорд
• Роберт Гендлер
• Исаак Робертс
• Макс Вольф

Дальнейшее чтение

• Бакич, Майкл Э. (2003). Кембриджская энциклопедия любительской астрономии . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN  0-521-81298-4 . OCLC   50511043 .
• Майкл Р. Перес (2007). Фокальная энциклопедия фотографии: цифровые изображения, теория и приложения, история и наука . Тейлор и Фрэнсис. п. 508. ИСБН  978-0-240-80740-9 .
• WikiHOW - Как фотографировать ночное небо (астрофотография)

Внешние ссылки

• «Фотография небесная» . Британская энциклопедия . Том. 21 (11-е изд.). 1911. стр. 523–525.
• Большая коллекция астрономических фотографий, взятых из Ликской обсерватории из цифрового архива записей Ликской обсерватории, цифровых коллекций библиотеки Калифорнийского университета в Санта-Крус.
• Хронология истории астрофотографии – 1800–1860 , 1861–1900 гг.
• Одна из первых фотографий Солнца (сделана в 1845 году)
• Питер Абрахамс: Ранняя история астрофотографии
• Рики Леон Мерфи: ПЗС-пленка против профессиональной пластинчатой ​​пленки (astronomyonline.org)
• История астрофотографии (astrosurf.com)
• Методы астрофотографии – Astropix.com
• Описание типов изображений, используемых в астрофотографии.
• Документальный фильм «Красота космической фотографии» , созданный Off Book (веб-сериал)
• Руководство для начинающих по астрофотографии (небо и телескопы)
• Что такое астрофотография ?