PRACOVNÍ LIST Fotografie zákrytů těles sluneční soustavy

NÁROČNOST ÚLOHY:

POPIS ÚLOHY:

Zákryty těles sluneční soustavy mohou být různé. Může se jednat o zatmění Slunce i o zákryt planety planetou, zákryt měsíce planetou (například zákryt měsíce Io Jupiterem), zákryty planet Měsícem atd. Zatmění Slunce jsou poněkud specifické zákryty a je jim věnován prostor v jiných pracovních listech. Zákryty planet planetami jsou jevy natolik řídké, že není jisté, zda za během 400 let od vynálezu dalekohledu někdo takový jev pozoroval. K dalšímu úkazu tohoto typu by mělo dojít 22. 11. 2065, kdy bude Jupiter zakryt Venuší. Bohužel celý úkaz se bude odehrávat jen 8° západně od Slunce, které zřejmě celou scénu spolehlivě přezáří. Vzhledem k tomu, že pro fotografické zaznamenávání vzájemných úkazů Jupiterových, či Saturnových měsíců a planet, kolem nichž obíhají, by vyžadovalo dalekohled s ohniskem alespoň 2m, asi jediným hlavním typem zákrytu těles sluneční soustavy zůstávají zákryty planet Měsícem.

Naštěstí to je jev, který není nijak neobvyklý, protože Měsíc je úhlově dostatečně velký a v průběhu svého pohybu po obloze pokrývá velký rozsah míst. Díky tomu může snadno zkřížit cestu některé z jasných planet a na chvíli ji na obloze zakrýt.

Cílem úlohy je s pomocí citlivé kamery G1 zachytit průběh zákrytu planety Měsícem. Výstupem by měla být mozaika několika snímků planety, blížící se k okraji Měsíce, případně zrychlená animace snímků, zobrazující průběh úkazu.

POMŮCKY:

• Paralaktická montáž Synta HEQ5 Sky Scan
• Citlivá kamera G1
• Dalekohled Skywatcher ED 80/600mm
• Barlow nástavec s prodluřujícím faktorem 2x
• Notebook se softwarem pro ovládání kamery

POPIS ASTRONOMICKÉ MONTÁŽE HEQ5 S PŘIPOJENÝM REFRAKTOREM:

Obrázek 1: rovníková montáž Synta HEQ5 SkyScan

POSTUP MONTÁŽE FOTOGRAFICKÉHO VYBAVENÍ:

Jelikož bude použit Barlow nástavec, prodlužující ohnisko dalekohledu z 600mm na 1200mm, a navíc k fotografování použita pouze kamera G1 s malým zorným polem, je vhodné dobře ustavit montáž. Ovládání kamery je obzvlášť z počátku náročné a nutnost starat se kromě ovládání kamery ještě o ujíždějící zorné pole může zkazit celé fotografování.

1. Stativ montáže vyndejte z krabice a rozložte ho na pevnou zem.
2. Vyjměte z krabice hlavici montáže a postavte ji na horní desku stativu tak, aby patka hlavice sedla do otvoru uprostřed desky (ustavovací šrouby pro usevernění v azimutu musí být dostatečně povoleny, aby mezi ně s rezervou zapadl opěrný kolík vystupující z desky stativu).
3. Nasuňte rozpěrný trojúhelník na stahovací šroub (rovná plocha trojúhelníku musí směřovat vzhůru) a sešroubujte hlavici montáže se stativem.
4. Useverněte montáž s pomocí polárního hledáčku.
5. Odaretujte obě osy montáže.
6. Pootočte osou rektascenze tak, aby tyč protiváhy byla natočena k severu (aby byla skloněna dolů).
7. Osou deklinace pootočte tak, aby byla rybina přibližně vodorovně a zajišťovací šrouby byly nahoře.
8. Zaaretujte obě osy montáže.
9. Povysuňte tyč protiváhy, aretujte, sejměte pojistný šroub, nasuňte závaží (menší – 3kg stačí, je-li k dispozici), zašroubujte pojistný šroub opět na původní místo.
10. Povolte zajišťovací šrouby upínací rybiny.
11. Vyjměte dalekohled z kufříku a uchyťte jej za upínací lištu do rybiny montáže.
12. Dalekohled osaďte hledáčkem a sejměte z něj všechny krytky.
13. Do okulárového výtahu zasuňte redukci na 1,25´´ a do ní upevněte barlow nástavec.
14. Do barlow nástavce uchyťte kameru G1.
15. Vyvažte osu deklinace.
16. Vyvažte osu rektascenze.
17. Do napájecího konektoru připojte napájecí kabel. (Buď z olověné baterie, nebo z měniče)
18. Do datového konektoru připojte ovladač montáže.
19. Na ovladači zapněte montáž přepínačem na straně montáže.

USEVERNĚNÍ MONTÁŽE S POMOCÍ POLÁRNÍHO HLEDÁČKU:

Polární hledáček, je malý zaměřovací dalekohled umístěný uvnitř osy rektascenze. Jeho úkolem je zobrazit okolí pólu a tím napomoci k přesnému nastavení směru osy rektascenze na nebeský pól. V ohniskové rovině tohoto dalekohledu je umístěn záměrný kříž, s diagramem, umožňujícím rychlé a snadné nalezení severního, nebo jižního, nebeského pólu. Existuje několik principů, jak nebeský pól hledat a podle toho existuje i několik typů diagramů. Asi nejobvyklejší je ten zobrazení na obrázku (3). Tento typ diagramu je používán i na montážích HEQ5 SkyScan.

Obrázek 3: diagram záměrného kříže v polárním hledáčku

Diagram je použitelný pro nastavení jak severního, tak i jižního nebeského pólu. Princip spočívá v nastavení hvězdy, nebo hvězd, které jsou poblíž některého z pólů do vyznačených kroužků. V případě severního nebeského pólu jde o jedinou hvězdu, Polárku. Polárka není přesně na pólu, ale nachází se v jeho blízkosti, proto v průběhu dne opisuje malou kružnici okolo pólu. Tato kružnice je vyznačena na diagramu kružnicí okolo středového kříže. Je jasné, že na to, abychom z polohy jediné hvězdy určili polohu nebeského pólu, musíme znát aktuální poziční úhel Polárky vůči pólu. Tento úhel je možné vypočítat například s pomocí Hvězdářské ročenky a nastavit na stupnici, která je okolo okuláru polárního hledáčku. Výrobce však přišel s jednodušší a elegantní metodou. Na okraji zorného pole hledáčku jsou zobrazeny dvě výrazné skupiny hvězd blízké severnímu nebeskému pólu. Jde o souhvězdí Kasiopey a asterismus Velký vůz (v severoamerické kultuře nazývaný Velká naběračka – Big Dipper). Ačkoli se tyto skupiny hvězd nevejdou do zorného pole hledáčku, není problém přehlédnout je pohledem, pokud oddálíme oko od hledáčku a podíváme se okolo montáže. Před samotným useverňováním je nutné jen odaretovat osu rektascenze a natočit ji tak, aby se směry na Kasiopeu a Velký vůz na obloze shodovaly se směry na diagramu v hledáčku. Tím je s obstojnou přesností nastaven správný poziční úhel Polárky a je možné přejít k samotnému usevernění. Po správném natočení je nutné rektascenzi opět zaaretovat, aby nedošlo k samovolnému pootočení.

K správnému usevernění je velmi vhodné, aby byla hlavice montáže vodorovně. Ke kontrole vodorovnosti je na základně montáže vodováha. Odchylku od vodorovnosti lze korigovat povysunutím nohou montáže. Po uvodorovnění se k usevernění montáže používají stavěcí šrouby pro pohyb v azimutu (5 v popisu montáže) a pro pohyb ve výšce (4 v popisu montáže).

Před natáčením montáže v azimutu je nutné trochu povolit stahovací šroub (který drží hlavu montáže na stativu a zároveň přes trojúhelník rozpírá nohy stativu), aby bylo možné s hlavicí natáčet. Povolení by mělo být tak o čtvrtinu, až polovinu otáčky. Ne více, protože po usevernění se tento šroub opět utahuje a je-li příliš povolený, obvykle po dotažení s hlavicí montáže trochu pohne a osa rektascenze se odkloní od nebeského pólu. Šrouby pro pootočení v azimutu jsou umístěny proti sobě a při natáčení určitým směrem je vždy nutné jeden šroub povolovat a druhý utahovat. Po nastavení správného azimutu je nutné oba šrouby lehce utáhnout, čímž se oba opřou o stavěcí kolík stativu a zamezí jakýmkoli vůlím v natočení montáže v azimutu.

Pro nastavování montáže ve výšce jsou také dva šrouby. Při jejich nastavování je nutné dbát zvýšené opatrnosti. Šrouby nejsou v jedné ose a při silnějším utažení proti sobě může snadno dojít k jejich ohnutí. Při nastavování výšky je proto nutné mít protilehlý šroub, který právě není utahován, vždy dostatečně povolený, aby nehrozilo jeho ohnutí. Teprve po nastavení správné výšky je možné volný šroub zlehka dotáhnout a zajistit tak montáž proti pohybu ve výšce.

Po nastavení Polárky přesně do malého kroužku popsaného nápisem Polaris je možné znovu dotáhnout stahovací šroub stativu a zkontrolovat, zda se tím nevychýlila Polárka ze své pozice.

Pokud se usevernění podařilo, je montáž ve stavu, kdy by měla zvládnout sledovat objekt na obloze, aniž by došlo k jeho pohybu vůči zornému poli. Při použití dalekohledu jako fotografického objektivu pro dlouhé expozice to sice nestačí, protože usevernění není dostatečně přesné a navíc není dostatečně přesná ani plynulost chodu montáže a je nutné neustále kontrolovat a upravovat chod montáže. Této činnosti se říká pointace. Při použití základního objektivu fotoaparátu, však není pointace nutná, protože chyby v chodu montáže jsou tak malé, že se na širokoúhlé fotografii neprojeví.

VYVAŽOVÁNÍ ROVNÍKOVÉ MONTÁŽE:

Astronomické montáž HEQ5 SkyScan je vybavena motorickými pohyby v obou osách, v Rektascenzi i v Deklinaci. Jiné rovníkové montáže, pokud nemají motory v obou osách, mají motor alespoň v ose rektascenze, aby mohly přístroje na montáži sledovat pohyb oblohy v průběhu dne. Nosnost přístroje se u montáže HEQ5 pohybuje mezi 10 – 20kg, v závislosti na tvaru a použití přístroje. Vzhledem k tomu, že s těmito hmotami pohybují jen nepříliš výkonné krokové či synchronní motory, je nutné pro plynulý chod a snížení mechanického namáhání ozubených převodů perfektně vyvážit.

Je jistě mnoho způsobů, jak postupovat při vyvažování montáže. Tento se osvědčil díky svojí rychlosti a jednoduchosti. Montáž je vhodné mít ve výchozí poloze, tedy osu rektascenze stočenou tak, aby protiváha dalekohledu směřovala k severu (a tedy dolů). Osa deklinace je natočena tak, aby byl tubus dalekohledu přibližně vodorovný. Obě osy jsou zaaretovány.

Nezapomeňte, vyvažování se provádí, až když je dalekohled vybaven vším příslušenstvím a ve stavu, v jakém ho budeme používat: namontovaný hledáček, sejmutá krytka objektivu, připojený fotoaparát, nebo okulár, atd. Pokud je na ostřícím mechanismu fotoaparát, nebo hmotnější okulár, je vhodné vysunout ostření asi do poloniny, nebo do polohy, kde máte vyzkoušeno, že je přibližně zaostřeno. Soustava díky tomu bude blíže ke stavu, v němž se obvykle používá a vyvážení bude přesnější.

1. Přidržujte jednou rukou dalekohled a povolte aretační páčku Deklinace. Pokud je dalekohled nevyvážený, má snahu se otáčet na tu stranu, kde je těžší. Vraťte jej do vodorovné polohy a osu opět zaaretujte. Opatrně povolte rybinu dalekohledu a opatrně s ním posuňte v rybině opačným směrem, než se dalekohled protáčel. Dejte při tom pozor, aby vám dalekohled z volné rybiny nevypadl. Utáhněte šrouby rybiny a zkuste osu Deklinace odletovat znovu. Upravujte polohu dalekohledu, dokud bude mít snahu na odletované ose stáčet se některým ze směrů. Pak zaaretujte deklinaci a přejděte na vyvážení osy rektascenze.
2. Osu rektascenze je možné vyvážit posunutím protiváhy na vyvažovací tyči. Před odaretováním je vhodné posunout závaží k spodnímu okraji tyče a toto rameno tím záměrně převážit. Po odletování pak nehrozí, že by se těžší dalekohled protočil. Odaretujte rektascenzi a natočte ji tak, aby byla vyvažovací tyč přibližně vodorovně. Držte tyč v ruce a povolte upevňovací šroub závaží. Posouvejte jej blíže k montáži, dokud nebudou obě ramena páky vyrovnaná. Vyvážení se pozná opět tím, že odletovaná osa nemá snahu se nikam protáčet a drží při natočení do každého směru.

Poznámka: Pokud je na montáži pouze fotoaparát, nebo malý lehký dalekohled, není možné dalekohled vyvážit s pomocí 5kg závaží ani při jeho posunutí co nejblíže ke kříži montáže. Není-li k dispozici menší 3kg závaží, je většinou vhodnější nepoužívat těžké závaží vůbec a jako protiváhu přístroji nechat pouze vysunutou tyč protiváhy. Sice není fotografická soustava zcela vyvážena, ale toto nevyvážení je menší, než jaké způsobí těžké závaží.

POSTUP FOTOGRAFOVÁNÍ:

Kameru je nutné nejdříve zaostřit. Jelikož její zorné pole je velmi malé, je nutné nejdříve přesně zosit hledáček s dalekohledem. Při tom je nutné nahradit kameru okulárem s kratším ohniskem a do zorného pole dalekohledu nastavit nějaký výrazný objekt (cíp srpku Měsíce, jasný kráter, planetu, vysílač na obzoru …) a stavěcími šrouby v držáku hledáčku nastavit stejný objekt do záměrného kříže hledáčku. Je-li toto pečlivě provedeno, je možné se spolehnou, že co je nastaveno do středu kříže v hledáčku je i v zorném poli dalekohledu.

Nyní je možné přistoupit k samotnému zaostření kamery. Kameru opět upevníme do barlow nástavce místo okuláru a v jejím ovládacím programu Sims zvolíme funkci pro ostření kamery. Kamera automaticky exponuje jeden snímek za druhým a je možné tak sledovat, zda se obraz ostřením zlepšuje či zhoršuje. S pomocí hledáčku nastavte do zorného pole jasný bodový objekt (hvězdu, případně planetu) a ostřete. Pokud je kamera daleko od ohniskové roviny, nebude na ní zřejmě vidět nic. Teprve když se s čipem přiblížíte ohniskové rovině, by se měl začít objevovat velmi rozostřený disk hvězdy. Dalším ostřením by se měl změnit v malý kotouček o velikosti několika pixelů.

S pomocí ovládacího programu lze nastavovat i další funkce obrazu kvality, například jas, kontrast, gammut atd.

Program dokáže exponovat snímky se zvolenými parametry ve zvoleném intervalu a ukládat je do společného adresáře. Hlavní starostí fotografa je nastavení správné expozice a ohlídání chodu montáže, aby objekt nevyjel ze zorného pole kamery. Vzhledem k citlivosti kamery a k tomu, že objekty jsou jasné planety a Měsíc, nehrozí riziko rozmazání fotografií vlivem vlastního pohybu objektů.

ZPRACOVÁNÍ NAFOTOGRAFOVANÝCH DAT:

V grafickém editoru je vhodné dávkově zpracovat sadu vyfocených snímků. S využitím práce s vrstvami je pak možné je sesadit na sebe a vytvořit finální snímek se zobrazením planety v různé vzdálenosti od měsíčního okraje, s posledním snímkem v okamžiku, kdy je již část planety zakryta diskem.

Další možností je převedení 16bitových snímků z kamery na 8bitový formát a zpracování v programu Foto2Avi. Lze tak vytvořit krátkou animaci zobrazující zrychleně zákryt.