Thursday, 23 October 2014

Mielenkiintoista, eikö vain?


Zeniitissä näkyvää tähtitaivasta Saarantie 8:n takapihalta kuvattuna 22.10.2014 klo 22.30. Kuvan alue kattaa taivaasta noin 20 astetta vaakasuunnassa ja 13 astetta pystysuunnassa. Kannattaa klikata hiirellä kuvaa, niin sen saa suurempana näkyviin.

Ihmisillä on monenmoisia mielenkiinnon kohteita. Jotkut seuraavat kissojen sielunelämää, toisille tapahtumat BB-talossa ovat päivän puheenaihe. Minä olen kiinnostunut valokuvauksesta ja havaittavista fysikaalisista ilmiöstä - en toki pelkästään niistä. Monesti nämä kaksi kulkevat kanssani käsi kädessä - jopa ihan ammatiksi asti.  Joka härjillä kyntää, se härjistä puhuu.

Eilen oli tähtikirkas ilta pitkälle puoleen yöhön asti. Tarvitsin ihan muihin tarkoituksiin kuvaa tähdistä, joten oli otollinen hetki sille puuhastelulle.

Jos haluaa vain kuvan tähdistä, eikä ole väliä, mitä tähtiä kuvassa on, niin kuvaajan on päätettävä kuin entisen hiihtäjän, että satsaako luistoon vai pitoon. Eli suuntaako kameran kohti Pohjantähteä vai zeniittiä. Niillä on 30 asteen ero. Zeniitissä on vähiten valosaasteen turmelevaa ilmakehää katsojan ja tähtien välissä, lähellä Pohjantähteä taas tähdet pysyvät parhaiten pyörivään maapalloon nähden paikoillaan.

Valitsin zeniitin. Jopa täällä etelässä kirkkaina öinä valosaaste tähtitaivaalla on todellisuudessa paljon mainettaan vähäisempää, varsinkin suoraan ylöspäin olevassa suunnassa. Tähtien näkyvyyteen kun vaikuttaa sekä fysiologisia että fysikaalisia seikkoja. Yksi merkittävä syy näkyvien tähtien vähäiseen määrään on maiseman, ei niinkän taivaan valoisuus keinovaloista johtuen. Silmät eivät pääse tämän valosaasteen vuoksi herkistymään kunnolla tähtien katseluun. Muutenkin tähdet alkavat näkyä kunnolla vasta sitten, kun silmät ovat tottuneet pimeään. 

Kameralle tämä  ole ongelma. Kunhan linssi vain peitetään valon heijastuksilta, niin meidän takapihaltammekin sai lähes yhtä paljon tähtiä sisältäviä  kuvia tähtitaivaasta kuin menemällä valottomaan korpeen. 

Suuntasin Canonin EOS 5D Mark II kamerani nokallaan Canonin 100 m:n f:2.8 makro-objektiivi kohti taivaan lakea. Kun kamera on lähes kohinaton aika reippaillakin ISO-arvoilla, niin laitoin herkkyydeksi 1600 ISO. Valotusaika 2 sekuntia tuntui parin koekuvan jälkeen aika passelilta.

Kameran tarkentaminen taivaalle ei välttämättä ole mikään triviaalitemppu. Useissa kameroissa nimittäin tarkennus äärettömyyteen on jossain ihan muussa kohdassa kuin tarkennusrenkaan ääriasennossa. Automaattitarkennuksesta ei tässä ole mitään apua. Minä käytin keinoa, jossa tarkensin ensin vajaan puolen kilometrin päässä olevaan katuvaloon. Optisesti ½ kilometrin päässä oleva kohde on tällä polttovälillä äärettömän kaukana. Kuu on tietysti hyvä tarkennuskohde, jos se vain sattuu olemaan taivaalla.

Ensimmäinen hämmästyksen aihe yleensä on kuvassa näkyvien tähtien määrä verrattuna siihen, mitä silmät olivat nähneet. Kuvassa näkyvien  tähtien määrä on aika tyypillinen, jos taustan haluaa säilyvän vielä suunnilleen mustana. Lisävalotus toisi toki lisää kohteita näkyviksi, mutta taivas ei olisi enää silloin musta.


3200-kertainen suurennos yllä olevasta kuvasta. Tähtien nimet ova minulla tuiki tuntemattomat. Ne eivät edes tuikkineet, koska ne olivat lähellä zeniittiä. Taivaanrannassa paksun ilmamassan läpi tulevien tähtien valo tuikkii paljon herkemmin. Kriteeri hyvälle seengille on, että yli 40 asteen kulmassa näkyvät tähdet eivät tuiki.

Sen sijaan tähdistä pystyy päättelemään, että alempi näkyy Maahan kirkkaampana, koska sen valoarvot ovat suuremmat ja kuva on levinnyt enemmän. Lisäksi se on selvästi kylmempi pintalämpötilaltaan, kuin ylempi tähti, koska sen valo on punavoittoista toisen sinivoittoisuuteen nähden. 

Kun suurensin kuvaa äärirajoille, havaitsin mielenkiintoisen ilmiön. Tähtien valopisteet eivät suinkaan olleet yhden pikselin kokoisia eivätkä symmetrisiä, vaan digonaalin suuntaan hieman venyneitä. Jälkimmäisen täytyi johtua maapallon pyörimisliikkeestä, mutta halusin varmistua siitä parin laskelman avulla.

Maapallo pyörii akselinsa ympäri 15 astetta tunnissa. Kun zeniitti on täällä Etelä-Suomessa noin 60 leveyspiirillä, niin zeniitin ja Pohjantähden välinen kulma on 30 astetta. Zeniitissä näkyvät tähdet kiertyvät siis taivaalla 5 astetta tunnissa, mikä tekee 0,0014 astetta sekunnissa, eli jos ollaan kielinokkelia, niin 5 sekuntia sekunnissa. 

Canonissa on 5616 x 3744 pikselin kokoinen kenno. Kun 100 mm:n objektiivin diagonaalinen kuvakulma kamerassa on 25 astetta, niin yksi pikseli vastaa 0,0045 asteen kulmaa. Siis diagonaaliseen suuntaan kennolla liikkuvan tähden kuvan paikka siirtyy yhden pikselin verran kolmessa sekunnissa. Laskelmani säilyttävät varsin hyvin kuvassa näkyvän ilmiön.

Köyhän miehen spektroskooppi. Tarkentamalla reilusti "pieleen" tähtitaivaan kuvaa, piirtyvät vain kirkkaimmat tähdet epäterävyysympyröinä. Niiden kirkkaudesta ja väristä voidaan arvioida tähtien suhteelisia kirkkauksia ja pintalämpötiloja. 

Oikealla netissä olevan tähtientunnistusohjelman antamat tiedot vasemmanpuoleisessa valokuvassa näkyvistä tähdistä. Ollaan siis Kassiopeian tähtikuviossa. Ylimpänä oleva punertava tähti on nimeltään Shedar. Sen näennäinen kirkkaus on 2,24 M ja pintalämpötila 4530 K. Alempana oleva sininen tähti on Ruchbah. Sen näennäinen kirkkaus on 2,68 M ja pintalämpötila 8400 K. Sopii hyvin yhteen valokuvan visuaalisen informaation kanssa.


Kassiopeia tähtikartalla. Kuvassa näkyvät tähtikuvion tähdet a ja d ovat tekstissä mainitut Shedar ja Ruchbah.  

7 comments:

  1. Köyhyys on suhteellista. Vastaavanlainen kamerapaketti (runko + objektiivi) kaupasta haettuna maksaisi nyt suunnilleen 2500 €. Revi siitä.

    ReplyDelete
  2. Tää on niiiiiii miälenkiintosta. Kiitos Timo! ♡

    ReplyDelete
  3. Tähdet tunnistettuina: http://nova.astrometry.net/user_images/431053#annotated

    ReplyDelete
    Replies
    1. Kiitos linkistä. Muokkasin vähän juttua sen innoittamana.

      Delete
  4. Mielenkiintoinen tuo (väri)lämpötilan mittaus. Kestääkö siinä säätää yhtään kuvan värisävyä, ettei mene lämmöt harakoille. Ootko kokeillu mitata kuun ja auringon Kelvineitä?

    ReplyDelete
    Replies
    1. Vähän säädin "spektrometrikuvan" kontrastia ja kirkkautta. Kuva on RAW-tiedostosta, jonka värilämpötilaksi määrittelin 5800 K, eli Auringon pintalämpötilan. Näin ollen Arunkoa kylmempien tähtien valon pitäisi olla kuvassa punaista ja lämpimämpien sinistä. Kuten olikin. Yhtään Auringon lämpöistä riittävän kirkasta ei sattunut tähän kuvaan. Pitääpä kokeilla, kun on seuraavan kerran pilvetön tähtitaivas.

      Kuvien väreistä voidaan päätellä vain karkeasti lämpötiloja. Ihan hyvin tulokset ovat kuitenkin sopusoinnussa taulukkoarvojen kanssa. Väri toimii tietysti parhaiten korkealla taivaalla oleviin kohteisiin. Lähellä horisonttia olevat kohteet punertuvat tietysti sironnasta johtien kuten Aurinko ja Kuu lähellä horisonttia.

      Delete