Астрофотография

редактировать
Специализированный тип фотографии для записи изображений астрономических объектов и больших участков ночного неба Изображение Пояса Ориона составлен из оцифрованных черно-белых фотопластинок, записанных через красный и синий астрономические фильтры, с зеленым каналом, синтезированным компьютером. Пластинки были сделаны с помощью телескопа Самуэля Ошина в период с 1987 по 1991 год.

Астрофотография, также известная как астрономическая съемка, - это фотография астрономические объекты, небесные явления и области ночного неба. Первая фотография астрономического объекта (Луна ) была сделана в 1840 году, но только в конце 19-го века технический прогресс позволил получить подробную звездную фотографию. Помимо возможности записывать детали протяженных объектов, таких как Луна, Солнце и планеты, астрофотография может отображать объекты, невидимые человеческому глазу, такие как тусклые звезды, туманности и галактики. Это достигается с помощью длительной выдержки, поскольку и пленочная, и цифровая камеры могут накапливать и суммировать свет фотоны за эти длительные периоды времени.

Фотография произвела революцию в области профессиональных астрономических исследований, когда на длительных экспозициях были зафиксированы сотни тысяч новых звезд и туманностей, невидимых человеческому глазу, что привело к созданию специализированных и все более крупных оптических телескопов По сути, это были большие камеры, предназначенные для записи света с помощью фотопластинок. Астрофотография сыграла важную роль в обзоре неба и классификации звезд, но со временем она уступила место более сложному оборудованию и методам, разработанным для конкретных областей научных исследований, при этом датчики изображения стали лишь одной из многих форм сенсор.

Сегодня астрофотография - это в основном раздел любительской астрономии, обычно ищущий эстетически приятные изображения, а не научные данные. Любители используют широкий спектр специальной техники и техники.

Содержание

  • 1 Обзор
  • 2 История
  • 3 Любительская астрофотография
    • 3.1 Медиа
      • 3.1.1 Постобработка
    • 3.2 Аппаратное обеспечение
      • 3.2.1 Настройки оборудования
      • 3.2.2 Астрофотография с дистанционным телескопом
    • 3.3 Примеры любительских методов астрофотографии
  • 4 См. Также
  • 5 Ссылки
  • 6 Дополнительная литература
  • 7 Внешние ссылки

Обзор

Большой 48-дюймовый Oschin Камера Шмидта в Паломарской обсерватории

За некоторыми исключениями, в астрономической фотографии используется длинная выдержка, поскольку как пленочные, так и цифровые устройства формирования изображений могут накапливать свет фотоны в течение длительного времени. Количество света, попадающего на пленку или детектор, также увеличивается за счет увеличения диаметра используемой основной оптики (объектива ). Городские районы создают световое загрязнение поэтому оборудование и обсерватории, выполняющие астрономические изображения, часто располагаются в удаленных местах, чтобы обеспечить длительную экспозицию 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 дневное движение ). Это достигается за счет использования либо экваториальных, либо управляемых компьютером альтазимутальных опор телескопов, чтобы удерживать небесные объекты в центре во время вращения Земли. Все системы крепления телескопа страдают от ошибок слежения из-за несовершенных приводов двигателей, механического прогиба телескопа и атмосферной рефракции. Ошибки слежения исправляются путем сохранения выбранной точки прицеливания, обычно направляющей звезды, в центре в течение всей экспозиции. Иногда (как в случае с кометой ) отображаемый объект движется, поэтому телескоп необходимо постоянно центрировать на этом объекте. Это наведение осуществляется с помощью второго совместно установленного телескопа, называемого «направляющий прицел», или с помощью некоего типа «внеосевого направляющего устройства», устройства с призмой или оптического светоделителя, который позволяет наблюдателю видеть то же изображение в телескопе, которое делает снимок. Раньше наведение производилось вручную на протяжении всей экспозиции, когда наблюдатель стоял (или ехал внутри) телескопа и вносил поправки, чтобы сохранить перекрестие перекрестие на направляющей звезде. С момента появления систем с компьютерным управлением это достигается с помощью автоматизированной системы в профессиональном и даже любительском оборудовании.

Астрономическая фотография была одним из самых ранних видов научной фотографии и почти с самого начала разделилась на отдельные дисциплины, каждая из которых преследовала конкретную цель, включая звездную картографию, астрометрию, классификация звезд, фотометрия, спектроскопия, поляриметрия, а также открытие астрономических объектов, таких как астероиды, метеоры, кометы, переменные звезды, новые и даже неизвестные планеты. Для этого часто требуется специальное оборудование, такое как телескопы, предназначенные для получения точных изображений, для широкого поля зрения (например, камеры Шмидта ) или для работы с определенными длинами волн света. Астрономические камеры CCD 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 с определенными длинами волн.

История

Генри Дрейпер с рефракторным телескопом, установленным для фотографии (фотография, вероятно, сделанная в 1860-х или начале 1870-х).

Развитие астрофотографии как научного инструмента началось в середине 19-го века. века, по большей части экспериментаторами и астрономами-любителями, или так называемыми «учеными-джентльменами (хотя, как и в других областях науки, это не всегда были люди). Из-за очень длинных выдержек, необходимых для захвата относительно слабых астрономических объектов, пришлось преодолеть множество технологических проблем. В их число входило создание достаточно жестких телескопов, чтобы они не провисали в фокусе во время экспонирования, создание часовых приводов, которые могли бы вращать опору телескопа с постоянной скоростью, и разработка способов точно удерживать телескоп в фиксированной точке в течение длительного периода времени. время. Ранние фотографические процессы также имели ограничения. Процесс дагерротипа был слишком медленным, чтобы записать что-либо, кроме самых ярких объектов, а процесс влажной пластины коллодий ограничивал экспозицию до времени, в течение которого пластина могла оставаться влажной.

Первая известная попытка астрономической фотографии была предпринята Луи Жаком Манде Дагерром, изобретателем процесса дагерротипа, носящего его имя, который в 1839 году попытался сфотографировать Луну. Ошибки отслеживания при наведении телескопа во время длительной выдержки означали, что фотография получилась нечеткой нечеткой точкой. Джон Уильям Дрейпер, профессор химии Нью-Йоркского университета, врач и научный экспериментатор, год спустя, 23 марта 1840 года, сделал первую удачную фотографию Луны, сделав 20-минутный снимок дагерротип изображение с помощью 5-дюймового (13 см) телескопа-рефлектора.

Солнце, возможно, было впервые сфотографировано в дагерротипе 1845 года французскими физиками Леон Фуко и Ипполит Физо. Неудачная попытка получить фотографию полного солнечного затмения была предпринята итальянским физиком Джан Алессандро Майокки во время солнечного затмения, которое произошло в его родном городе Милане 8 июля 1842 года. Позже он дал фотографию. отчет о его попытке и полученных им дагерротипных фотографиях, в которых он писал:

За несколько минут до и после полноты йодированная пластина экспонировалась фотоаппаратом под светом тонкого полумесяца, и было получено отчетливое изображение, но другая пластина, подвергнутая свету короны в течение двух минут в течение всей совокупности, не показала ни малейшего следа фотографического действия. Никаких фотографических изменений не было вызвано светом короны, сконденсированной линзой в течение двух минут, в течение всего времени на листе бумаги, приготовленном с бромидом серебра.

Первая фотография солнечного затмения была сделана 28 июля 1851 г. дагерротипист по имени Берковски.

Солнечная корона была впервые успешно отображена во время солнечного затмения 28 июля 1851 г.. Д-р Август Людвиг Буш, директор Кенигсбергской обсерватории, дал инструкции местному дагеротиписту по имени Иоганн Юлиус Фридрих Берковски сфотографировать затмение. Сам Буш не присутствовал в Кенигсберге (ныне Калининград, Россия), но предпочитал наблюдать за затмением из близлежащего Риксхофта. Телескоп, который использовал Берковски, был прикреплен к гелиометру 6 ⁄ 2 -дюйма (17 см) Кенигсберга и имел апертуру всего 2,4 дюйма (6,1 см) и фокусное расстояние 32 в (81 см). Начиная сразу после начала полноты, Берковски экспонировал дагерротипную пластину на 84 секунды в фокусе телескопа, и при проявлении было получено изображение короны. Он также выставил вторую пластину примерно на 40–45 секунд, но был испорчен, когда солнце высветилось из-за луны. Более подробные фотографические исследования Солнца были выполнены британским астрономом Уорреном Де ла Рю начиная с 1861 года.

Первой фотографией звезды был дагерротип звезды Вега астрономом Уильямом Кранчем Бондом и фотографом-дагерротипом и экспериментатором Джоном Адамсом Уипплом, 16 и 17 июля 1850 г. с обсерваторией Гарвардского колледжа 15 дюймов Великий рефрактор. В 1863 году английский химик Уильям Аллен Миллер и английский астроном-любитель сэр Уильям Хаггинс использовали процесс влажной коллодиевой пластинки для получения первой в истории фотографической спектрограммы звезды. Сириус и Капелла. В 1872 году американский врач Генри Дрейпер, сын Джона Уильяма Дрейпера, записал первую спектрограмму звезды (Вега), чтобы показать линии поглощения.

сделанную Генри Дрейпером фотографию туманности Ориона в 1880 году. была сделана впервые. Одна из фотографий той же туманности, сделанная Эндрю Эйнсли Коммон в 1883 году, первая, которая показала, что с большой выдержкой можно фиксировать звезды и туманности, невидимые человеческому глазу.

Астрономическая фотография не стала серьезным инструментом исследования. до конца 19 века, с появлением сухой фотографии. Впервые он был использован сэром Уильямом Хаггинсом и его женой Маргарет Линдси Хаггинс в 1876 году в их работе для записи спектров астрономических объектов. В 1880 году Генри Дрейпер использовал новый процесс сушки пластин с фотографически скорректированным 11 дюймовым (28 см) рефракционным телескопом, созданным Алваном Кларком, чтобы получить 51-минутную экспозицию Ориона. Туманность, первая когда-либо сделанная фотография туманности. Прорыв в астрономической фотографии произошел в 1883 году, когда астроном-любитель Эндрю Эйнсли Коммон использовал процесс сушки пластин для записи нескольких изображений одной и той же туманности с выдержками до 60 минут с помощью телескопа-рефлектора 36 дюймов (91 см). который он построил на заднем дворе своего дома в Илинге, недалеко от Лондона. На этих изображениях впервые были показаны звезды, слишком тусклые, чтобы их можно было увидеть человеческим глазом.

Первый проект по фотографированию всего неба астрометрии, Astrographic Catalog и Carte du Ciel, был начат в 1887 году. Он проводился 20 обсерваториями с использованием специальных фотографических телескопов единой конструкции, называемых обычными астрографами, все с апертурой около 13 дюймов (330 мм) и фокусным расстоянием 11 футов (3,4 м), предназначенный для создания изображений с равномерным масштабом на фотопластинке примерно 60 угловых секунд / мм при охвате поля зрения 2 ° × 2 °. Была предпринята попытка точного картирования неба до 14-й величины звездной величины, но она так и не была завершена.

В начале 20-го века во всем мире начали строиться преломляющие телескопы и сложные большие отражающие телескопы, специально разработанные для получения фотографических изображений. К середине века появились гигантские телескопы, такие как 200-дюймовый (5,1 м) телескоп Хейла и 48-дюймовый (120 см) телескоп Сэмюэля Ошина в Паломарской обсерватории раздвинули границы пленочной фотографии.

Некоторый прогресс был достигнут в области фотографических эмульсий и в методах формирования газовой гиперчувствительности, криогенного охлаждения и усиления света, но начиная с 1970-х годов, после изобретения ПЗС, фотопластинки постепенно заменялись электронными в профессиональных и любительских обсерваториях. ПЗС-матрицы гораздо более светочувствительны, их чувствительность не снижается при длительной выдержке, как это происходит с пленкой («несоответствие »), имеют возможность записи в гораздо более широком спектральном диапазоне и упрощают хранение информации. В телескопах сейчас используется множество конфигураций ПЗС-датчиков, включая линейные матрицы и большие мозаики ПЗС-элементов, эквивалентных 100 миллионам пикселей, предназначенных для покрытия фокальной плоскости телескопов, которые раньше использовали 10–14-дюймовые (25–36 см) фотопластинки.

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

В конце 20-го века прогресс в области построения астрономических изображений произошел в виде нового оборудования, с строительство гигантских многозеркальных и сегментных зеркальных телескопов. Также будут представлены телескопы космического базирования, такие как космический телескоп Хаббла. Работа за пределами турбулентности атмосферы, рассеянного окружающего света и капризов погоды позволяет космическому телескопу Хаббла с диаметром зеркала 2,4 метра (94 дюйма) регистрировать звезды до 30-й величины, что примерно в 100 раз тусклее, чем у 5- метра телескоп Маунт Паломар Хейл смог сделать запись в 1949 году.

Любительскаяастрофотография

2-х минутная выдержка кометы Хейла-Боппа, полученная с помощью камеры на неподвижном штативе. Дерево на переднем плане было освещено маленьким фонариком.

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

Носители

Изображения записываются на многие типы носителей и устройств обработки изображений, включая однообъективные зеркальные камеры, 35-мм пленку, цифровые однообъективные зеркальные камеры, простые астрономические ПЗС-камеры любительского и профессионального уровня, видеокамеры и даже стандартные веб-камеры, адаптированные для получение изображений с длительной выдержкой.

Обычная безрецептурная пленка давно используется для астрофотографии. Пленка выдерживает от секунд до часа. Имеющаяся в продаже цветная пленка подвержена взаимному отказу при длительных выдержках, при которых чувствительность к свету с разными длинами волн, по-видимому, падает с разной скоростью по мере увеличения времени экспонирования, что приводит к изменению цвета изображения. Это компенсируется использованием той же техники, что и в профессиональной астрономии, при съемке фотографий на разных длинах волн, которые затем объединяются для создания правильного цветного изображения. Поскольку пленка намного медленнее, чем цифровые датчики, крошечные ошибки в отслеживании можно исправить без особого заметного влияния на окончательное изображение. Пленочная астрофотография становится менее популярной из-за более низких текущих затрат, большей чувствительности и удобства цифровой фотографии.

File:Milky way -route 292 shiga kusatsu road- 1920x1080.webmВоспроизведение мультимедиа Видео ночного неба, сделанное с помощью цифровой зеркальной камеры покадровая съемка. Фотограф добавил движение камеры (управление движением ), заставляющее камеру отслеживать в случайном направлении от нормальной экваториальной оси.

С конца 1990-х годов любители следили за профессиональными обсерваториями при переходе с пленочных на цифровые ПЗС-матрицы. для получения астрономических изображений. ПЗС-матрицы более чувствительны, чем пленочные, что позволяет значительно сократить время экспозиции и иметь линейный отклик на свет. Изображения могут быть сняты с множеством коротких выдержек, чтобы создать синтетическую длинную выдержку. Цифровые камеры также имеют минимальное количество движущихся частей или вообще не имеют их и имеют возможность удаленного управления через инфракрасный пульт или компьютерный модем, что ограничивает вибрацию. Простые цифровые устройства, такие как веб-камеры, можно модифицировать, чтобы обеспечить доступ к фокальной плоскости и даже (после обрезки нескольких проводов) для длинной выдержки фотографии. Также используются цифровые видеокамеры. Существует множество способов и частей серийно выпускаемого оборудования для прикрепления цифровых однообъективных зеркальных (DSLR) фотоаппаратов и даже простых наводящих и стреляющих камер к телескопам. Цифровые камеры потребительского уровня страдают от шума изображения при длительной выдержке, поэтому существует множество методов охлаждения камеры, включая криогенное охлаждение. Компании, производящие астрономическое оборудование, теперь также предлагают широкий спектр специализированных астрономических ПЗС-камер с аппаратным и программным обеспечением. Многие имеющиеся в продаже цифровые зеркальные фотокамеры имеют возможность делать длительные экспозиции в сочетании с последовательными (цейтраферными ) изображениями, что позволяет фотографу создавать движущиеся изображения ночного неба.

Постобработка

Звездное скопление Плеяды сфотографировано 6-мегапиксельной зеркальной камерой, подключенной к 80-миллиметровому рефракционному телескопу, совмещенному с большим телескопом. Изображение создается из семи 180-секундных изображений, объединенных и обработанных в Photoshop с помощью плагина шумоподавления.

Как изображения с цифровой камеры, так и отсканированные изображения пленки обычно корректируются в программе обработки изображений для улучшения изображения. Изображения можно увеличивать яркостью и управлять ими на компьютере, чтобы настроить цвет и увеличить контраст. Более сложные методы включают в себя захват нескольких изображений (иногда тысяч) для совмещения в аддитивном процессе для повышения резкости изображений с целью преодоления атмосферного видения, устранения проблем с отслеживанием, выявления слабых объектов с плохим сигналом . коэффициент шума и фильтрация светового загрязнения. Изображения с цифровой камеры также могут нуждаться в дополнительной обработке для уменьшения шума изображения от длинных выдержек, включая вычитание «темного кадра» и обработку, называемую наложением изображений или «Shift-and -добавить ". Существует несколько рекламных программ, бесплатного и бесплатного программного обеспечения, доступных специально для обработки астрономических фотографических изображений.

Аппаратное обеспечение

Астрофотографическое оборудование среди непрофессиональных астрономов широко варьируется, так как сами фотографы варьируются от обычных фотографов, снимающих некоторые формы эстетически приятных изображений, до очень серьезных астрономов-любителей, собирающих данные для научных исследований. Как хобби, астрофотография имеет множество проблем, которые необходимо преодолеть, которые отличаются от обычной фотографии и от того, что обычно встречается в профессиональной астрономии.

NGC281, широко известная как «Туманность Пакмана», полученная из пригорода с помощью 130-миллиметрового любительского телескопа и цифровой зеркальной камеры.

Поскольку большинство людей живут в городских районах, оборудование часто должно быть портативным. так что его можно убрать подальше от огней крупных городов или поселков, чтобы избежать городского светового загрязнения. Городские астрофотографы могут использовать специальные светозагрязняющие или узкополосные фильтры и передовые компьютерные методы обработки, чтобы уменьшить окружающий городской свет на фоне своих изображений. Они также могут придерживаться изображений ярких целей, таких как Солнце, Луна и планеты. Еще один метод, используемый любителями для предотвращения светового загрязнения, - это установка или аренда на время дистанционно управляемого телескопа в месте темного неба. Другие проблемы включают настройку и юстировку переносных телескопов для точного отслеживания, работу в рамках ограничений, имеющихся в наличии.

Последняя правка сделана 2021-06-13 02:15:08
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте