PRACOVNÍ LIST Fotografie zatmění Slunce

NÁROČNOST ÚLOHY:

Pozor:

Při neopatrné manipulaci s dalekohledem může dojít k vážnému a trvalému poškození zraku, případně zničení fotografické techniky, nebo požáru. Vždy používejte kvalitní sluneční filtr před objektivem v bezpečné, světlotěsné objímce, která nehrozí sklouznutím z dalekohledu. Nikdy se nedívejte přímo do dalekohledu, či hledáčku fotoaparátu, pokud nemáte jistotu, že je dalekohled opatřen bezpečným filtrem. Nikdy nenechávejte dalekohled bez dozoru. Pokud s dalekohledem nepracujete, namiřte jej mimo Slunce, buď do země, nebo do míst na obloze, mimo denní dráhu Slunce.

POPIS ÚLOHY:

Zatmění Slunce je jev, ke kterému dochází ve chvíli, kdy se dostane Měsíc mezi Zemi a Slunce. V praxi mohou nastat 4 různé typy zatmění Slunce. Je to způsobeno tím, že úhlové průměry Měsíce a Slunce na obloze jsou podobné a vlivem eliptických oběžných drah Měsíce i Země se v průběhu času mírně mění. Díky tomu jsou období, kdy je úhlový průměr Měsíce větší než Slunce i naopak. Pokud Je disk Měsíce větší, dokáže zakrýt celé Slunce a nastává úplné zatmění Slunce. Je-li však měsíční disk menší, celé Slunce nezakryje a nastane zatmění, kterému se říká prstencové, neboť okolo disku Měsíce při něm září prstenec většího disku Slunce. Místo na zemi, kde dochází k úplnému zatmění Slunce, se nazývá pás totality a místu kde dochází k prstencovému zatmění, se říká pás annuality. Vzácnější je kombinovaný typ zatmění, kdy dojde k zatmění zrovna v době, kdy se jeden z disků stává větším, než druhý. Při takovém zatmění se na části povrchu země rozkládá pás annularity a nad částí pás totality. Ať se však jedná úplné, prstencové, či kombinované zatmění, vždy jde o jev prostorově značně omezený. Délky pásů bývají sice řádově tisíce kilometrů, ovšem největší kolmá šířka stínu je asi jen 270 km. Z toho důvodu je průměrná doba pro opakování zatmění Slunce na jednom místě asi 375 let. V Čechách nastane další zatmění až 7. října 2135. Pro toho, kdo chce některé z výše jmenovaných zatmění vidět je proto nutné za ním cestovat. Poslední typ zatmění je zatmění částečné. Nastává, pokud disk Měsíce nejde přímo přes střed disku Slunce, ale zakryje ho pouze svojí částí. Částečná zatmění Slunce jsou vždy pozorovatelná v oblastech okolo pásu totality, nebo annularity. Tyto oblasti jsou mnohem rozsáhlejší, a proto částečné zatmění Slunce vidělo mnohem více lidí, než zatmění úplné, či prstencové. I tato úloha se zabývá hlavně částečným zatměním.

Při fotografování částečného zatmění Slunce platí naprosto stejné bezpečnostní připomínky, jako při běžném fotografování sluneční fotosféry. I částečně zakryté Slunce je natolik silný zdroj světla a tepla, že při použití nefiltrované optiky způsobí okamžité a nevratné poškození zraku, nebo může způsobit poškození fotografické techniky.

Hlavním cílem úlohy je vyfotografování série snímků slunečního disku při částečném zatmění Slunce a vytvořit z nich mozaiku zobrazující průběh zatmění. Vzhledem k tomu, že zatmění Slunce se nedá opakovat, je vhodné, aby si fotograf před samotným úkazem dostatečně osvojil běžné fotografování Slunečního disku.

POMŮCKY:

• Dalekohled Skywatcher ED 80/600
• Paralaktická montáž Synta HEQ5 Sky Scan
• Digitální fotoaparát Canon EOS 40D
• Kabelová spoušť
• Notebook + software pro stažení a zpracování fotografií
• Sada slunečních filtrů

POPIS ASTRONOMICKÉ MONTÁŽE HEQ5 S PŘIPOJENÝM REFRAKTOREM:

Obrázek 1: rovníková montáž Synta HEQ5 SkyScan

POSTUP MONTÁŽE FOTOGRAFICKÉHO VYBAVENÍ:

Vzhledem k tomu, že expoziční časy vycházejí velmi krátké, není přesné usevernění nutné. Přesto ho lze vřele doporučit, pokud je na něj dostatek času. Zatmění Slunce může trvat i více než hodinu a je lepší, pokud mezitím Slunce nevyjede ze zorného pole dalekohledu. K tomu aby však byla montáž ustavena s dostatečnou přesností je však potřeba ustavit ji s pomocí hvězd a tedy v noci. Ne vždy bývá dostatek času, nebo dobré počasí na takovéto přípravy. Pak nezbývá, než montáž usevernit pouze s pomocí vodováhy, kompasu a znalosti zeměpisné šířky pozorovacího stanoviště.

1. Vyjměte stativ montáže z krabice a rozložte ho na pevnou zem.
2. Vyjměte z krabice hlavici montáže a postavte jí 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 podle polárního hledáčku, nebo v případě nouze tím, že základnu montáže uvedete do vodorovné polohy mírným vysouváním nohou stativu (na montáži je vodováha) a dále tím, že nastavíte azimut pomocí kompasu a na elevační stupnici nastavíte zeměpisnou šířku pozorovacího stanoviště.
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 (není nutné ji vysouvat celou), aretujte, sešroubujte 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.
13. Sejměte z něj všechny krytky.
14. Na objektivové konce dalekohledu i hledáčku nasaďte sluneční filtry (na hledáček vizuální, na dalekohled fotografický).
15. Do okulárového výtahu vsuňte a zajistěte redukci na 1,25 palcové okuláry osazenou závitem T2.
16. Na závit redukce našroubujte redukci T2/Canon EOS.
17. Sejměte z fotoaparátu základní objektiv a tělo fotoaparátu připojte na dalekohled.
18. Vytočte ostření dalekohledu asi do poloviny.
19. Vyvažte osu deklinace.
20. Vyvažte osu rektascenze.

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.

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.

POSTUP FOTOGRAFOVÁNÍ:

K fotografování částečného zatmění Slunce je nutné přistupovat stejným způsobem, jako k fotografování slunečního disku. Je nutné používat kvalitní filtry a dále dobré zaostření a správné nastavení expozice, aby byly snímky správně prokresleny.

K tomu aby vznikla mozaika postupu Měsíce přes sluneční disk je vhodné zvolit časový odstup snímků cca 5 – 10 minut. V případě dostatku místa na paměťové kartě a dostatečné kapacitě baterie může být zvolen i kratší časový odstup, například 30 sekund s tím, že snímky vyfotografované po pěti minutách budou použity do mozaiky a ze všech fotografií je možné vytvořit animaci průběhu zatmění. Animace lze snadno vytvářet například v programu Foto2Avi. K tomu aby však taková animace vypadala dobře, je nutné mít dobře ustavenou montáž a v průběhu zatmění s dalekohledem pokud možno nehýbat.

1. K fotoaparátu připojte kabelovou spoušť.
2. Vložte paměťovou kartu (prázdnou, nebo s dostatečným volným prostorem).
3. Vložte nabitý akumulátor.
4. Zapněte fotoaparát.
5. Zvolte manuální režim.
6. Nastavte citlivost fotoaparátu 100 ISO.
7. Nastavte formát výstupního souboru na RAW.
8. Pomocí hrubých a jemných pohybů montáže naveďte dalekohled tak, aby byl sluneční kotouč přibližně uprostřed hledáčku fotoaparátu.
9. Nahrubo zaostřete s pomocí matnice hledáčku.
10. Zapněte funkci živého náhledu a zvětšete obraz na maximum. Posuňte obraz tak aby byl vidět okraj slunečního kotouče. (pokud je na disku výrazná skupina skvrn, je výhodnější zkusit zaostřit tuto skupinu, protože je možné se v ní zaměřit na více detailů než na okraji disku).
11. Zvolna ostřete dalekohled, dokud nebude obraz co nejostřejší. (v závislosti na seeingu je zaostření jednodušší, či obtížnější).
12. Voličem expozice nastavte expoziční čas přibližně 1/1000s (může napovědět vestavěný expozimetr, nebo živý histogram).
13. S pomocí kabelové spouště udělejte pokusnou expozici a zkontrolujte, zda není fotografie přeexponovaná, či podexponovaná. (vrchol histogramu by měl být asi ve třetině až čtvrtině od pravého konce grafu).
14. Přibližně v sekundových intervalech pořiďte 5 až 15 expozic (aby bylo možné vybrat z více snímků).
15. Namiřte dalekohled mimo Slunce (nejlépe na druhou stranu oblohy).
16. Sejměte z dalekohledu sluneční filtr a nahraďte jej bílým kancelářským papírem.
17. S pomocí vnitřního expozimetru a voliče expozice nastavte expozici, při které bude fotografie prokreslená a nepřepálená (expozici lze opět snadno kontrolovat zkušebním snímkem).
18. Nafoťte asi 5 expozic přes bílý papír. (Tyto fotografie budou při zpracování použity jako tzv. „ploché snímky“ (flat field) pro odstranění některých vad, hlavně prachu na krycím skle čipu fotoaparátu.)
19. Vypněte fotoaparát.

ZPRACOVÁNÍ NAFOTOGRAFOVANÝCH DAT:

Sadu fotografií je nejprve nutné přesunout z paměťové karty fotoaparátu do počítače. Dále pokud bylo fotografováno po méně než pěti minutách je potřeba provést selekci a k dalšímu zpracování použít fotografie s pevným časovým odstupem cca 5 – 10 minut. Časový odstup je možné volit také podle aktuálního počtu fotografií, například tak, aby se mozaika skládala z deseti dílčích snímků.

Vybrané snímky je nutné otevřít v grafickém editoru a nejlépe dávkovým způsobem předzpracovat jejich jas, kontrast, případně i barevné vyvážení a úrovně. Dále je dobré na všech snímcích sluneční kotouč vystředit a okolí s vhodně zvoleným odstupem od Slunečního disku oříznout. Všechny fotografie by po oříznutí měly být stejně veliké. Dále již jen stačí ořezané fotografie rozložit vedle sebe, či do jiného tvaru na větší dokument a případně doladit jednolitost pozadí. K výsledné mozaice je vhodné připojit popisku a časy expozic jednotlivých snímků.