Miksi revontulet ovat valokuvassa värikkäämpiä

17.3.2105 illan revontulet silmä koki suunnilleen ylemmän kuvan kaltaisena, mutta kameran kennolle ne tallentuivat alemman kuvan mukaisesti.

Eteläisellä taivaalla näkyi upeat revontulet 17.3.2015 iltana. Ei kuitenkaan niin värikkäät, kuin monet ehkä olivat odottaneet. Paitsi sitten valokuvissa, joissa taivaan tulet loistivat ihan eri tavalla väreissä kuin mitä oli omin silmin nähnyt kuvia ottaessaan. Miksi näin.

Syytä on niin sysissä kuin sepissä. Siis valoissa itsessään kuin niiden katsojassa.

Asutuskeskusten lähellä valosaaste peittää tai ainakin häiritsee revontulien näkyvyyttä. Varsinkin silloin, kun näkyvyys ei ole paras mahdollinen, vaan merkittävä osa valosaasteesta heijastuu takaisin maahan ilmassa olevista hiukkasista. Vedestä ja pölystä.

Valosaaste verottaa kuitenkin revontulten kirkkautta suhteellisesti, värien häipymisen syy on pääasiassa fysiologinen. Hämärässä ihminen näkee nimittäin pääasiassa värejä aistimattomilla herkillä sauvasoluilla, joita on paljon enemmän kuin kirkkaassa valaistuksessa toimivia ja "värejä näkeviä" tappisoluja. Lainausmerkit siksi, että näkösolut eivät näe mitään, värit ja kuvat ja muu visuaalinen informaatio muodostuu vasta aivoissa.

Revontulet "loimusivat" eilen illalla täällä noin 100.000 kertaa heikompina kuin mitä pohjoinen sinitaivas on tätä kirjoitettaessa seuraavana päivänä. Valokuvatermein se vastaa noin 20 aukon eroa. Jätän laskelmieni oikeaksi tai vääräksi toteamisen valokuvauksen matematiikasta kiinnostuneille. Alla siihen tarvittava kuvien camera data. 

Eilisistä revontulissa oli vihreä väri nähtävissä tai ainakin aistittavissa. Kuviin ilmaantunut punainen oli varmaan monelle katsojalle yllätys. Sitä kun ei luonnossa näkynyt lainkaan. Tällekin on selkeä fysiologinen selitys. Sauvasolujen herkkyys ei ulotu spektrin punaisessa päässä niin pitkälle kuin tappien. Osa pitkäaaltoisesta valosta on hämäränäön soluille näkymätöntä.

Tappisolujen (cone) ja sauvasolujen (rod) herkkyys eri aallonpituusalueilla. Punainen jää lähes kokonaan sauvojen herkkyysalueen ulkopuolelle, siksi punaiset kohteet häipyvät hämärässä ensimmäisinä. 

Revontulien päävärit, vihreä (557,7 nm) ja punainen (630 nm) tulevat happimolekyylien emissiosta. Kuten kuvasta voi päätellä, niin näistä vain vihreä on nähtävissä sauvoilla. 

Tästä syystä tähtien tarkkailijat käyttävät punaista valoa papereitaan ja muuta vastaavaa tutkiessaan. Kun näköaistilta menee aina oma aikansa adaptaatioon, eli hämärään totutteluun, niin punainen valo häiritsee hämäränäköä paljon vähemmän kuin lyhempien aallonpituuksien valo.

Sen sijaan Lapissa nähdyt kirkkaat ja värikkäät ei ole mikään optinen harha, vaan ne ovat yleensä paljon kirkkaammat kuin etelän revontulet. Se johtuu yksinkertaisesti siitä, että kun Maan magneettikenttä kääntää Auringon hiukkastuulen napoja kohti, niin korkeilla leveysasteilla ilmakehään tulee paljon enemmän revontulet aiheuttavia hiukkasia. Pohjoisen revontulet ovat yleensä niin kirkkaat, että silmä havaitsee ne myös tappisoluilla. Siitä värikkyys. 

Maan magneettikenttä ohjaa suurimman osan aurinkotuulesta Maan ohitse, mutta osa ohjautuu lähelle Maan magneettisia napoja. Voimakas purkaus, kuten nyt 14.3 tapahtunut, voidaan havaita muutaman päivän päästä vähän alemmillakin leveysasteilla. 

Amerikkalaiset tiesivät jo II maailmansodan aikoihin, miten hämäränäköä voi parantaa. Sehän oli tietysti "Popsi, popsi porkkanaa..."

Jos nyt joku sattuisi olemaan kiinnostunut, miten olen kuvannut tämän "loistokkaan" revontulikuvan, niin tässä siihen selitys. Kamerassani, kuten monissa muissakin pokkareissa, on monia erikoisolosuhteiden kuvaustiloja. Yksi on yökuvaus käsivaralta. Siinä kamera ottaa peräkkäin useita kuvia ja rakentaa niistä yhden kuvan. Yöllä kun taivas on täynnä valopisteitä, niin kameran prosessori kohdistaa kuvat niiden avulla. Näin päästään eroon käsien tärinästä ja muusta kameran heilumisesta johtuvasta liike-epäterävyydestä. 

Nämä kameroiden räätälöidyt kuvausohjelmat ovat minusta selvästi mainettaan parempia. Minä käytän niitä paljon nopeassa kuvauksessa. Omasta mielestäni en kuitenkaan ole ulkoistanut ajattelua idiooteille, kuten  Topi-Petteri Ihmisten puolueessa, vaan fiksuille insinööreille.

ps. myöhemmin samana päivänä

Ystäväni Kimmo Kuuren sarja 17.3.2015 revontulista jossain Oulun korkeudella. Kameran arvot ovat koko ajan samat, ISO 12800, 4 s ja f:4.0, joten revontulet ovat kirkastuneet äärikuvien välillä olevan 10 minuutin aikana merkittävästi.

Normeeraan Kimmon kameran arvot siten, että ISO-arvoksi tulee 100. Jolloin ne ovat ISO 100, 8 min, f:4.0. Tämä vastaa EV-arvoa -5.

Oman kuvani vastaava normeeraus antaa arvoiksi ISO 100, 4 min, f:4.0. EV-arvo olisi -4. Minä olen siis valottanut yhden aukkoarvon verran vähemmän kuin Kimmo. Kuvien hyvin karkean vertailun perusteella voisi päätellä, että olosuhteen Kimmon ensimmäisessä kuvassa olivat suunnilleen samanlaiset kuin minulla, koska minun kuvani on selkeästi tummempi kuin Kimmon. Sen jälkeen Kimmon kuvat tulevat aina vain vaaleammiksi ja viimeiset ovat tosiaan selkeästi ylivalottuneet. Veikkaisin oikean valotuksen olevan siinä kuvassa EV-arvolla -3.

Netistä löytää nyrkkisääntöjä revontulten valotuksille. Kirkkaille revontulille EV -4 to -3 ja himmeille -6 to -5. Luvut ovat hyvin linjassa tässä olevien kuvien kanssa. Kun revontulten kirkkaus alkaa vastata EV-arvoa -3, niin värinäkökin alkaa olla mukana kuvassa.