Cyfrowe fotograficzne obserwacje meteorów

Minęły już czasy, gdzie obserwatorzy chcąc fotografować meteory byli zmuszeni używać analogowych lustrzanek typu „Zenit” oraz drogich wysokoczułych klisz. Technika cyfrowa wkroczyła także w meteoryke. Obecnie koszty eksploatacji fotografii cyfrowej spadły praktycznie do zera, co umożliwia nam wykonywanie setek ekspozycji co noc, nie martwiąc się o nasze finanse.





Pomimo coraz bardziej rozbudowywanej sieci stacji video, fotografia meteorowa spełnia nadal ważne funkcje. Jednym z kluczowych cech meteoru bądź bolidu, zarejestrowanego dzięki aparatowi to rozdzielczość, która bezpośrednio wpływa na dokładność w wyznaczaniu współrzędnych zjawiska na niebie. W poniższej tabelce umieściłem zarówno wady i zalety obserwacji fotograficznej i video.



TABELA: Porównanie zalet i wad, obserwacji fotograficznej z video


Obserwacje Fotograficzne



Obserwacje Video


Rozdzielczość, dokładność w wyznaczeniu współrzędnych zjawiska Bardzo duża, duża Mała, średnia
Wyznaczenia prędkości kątowych zjawisk, czasu trwania Tylko w przypadku używania shuttera Tak , klatka co 1/25s
Możliwość obserwacji fragmentacji Ograniczona Możliwa obserwacja poszczególnych klatek z bolidem i obserwacje ewentualnych fragmentacji.
Efektywność Tylko jasne zjawiska Dużo zjawisk już od ok. 3 mag
Zdatność obserwacji w przypadku bardzo jasnych zjawisk (także bolidy meteorytowe) W przypadku jasnych bolidów mniejsza czułość aparatu w porównaniu do wideo jest zaleta powodując, iż fotografia nie jest prześwietlona. Nagranie prześwietlone, zdatne przeważnie tylko początkowe klatki
Pracochłonność Duża, wymaga przejrzenia kilkudziesięciu, kilkuset ekspozycji z nocy,wystawienia sprzętu, ustawienia pola, pilnowanie pogody (możliwa automatyzacja) Mała, wymaga przejrzeniu kilkunastu, kilkudziesięciu sekundowych filmików z nocy. Rejestracja w pełni automatyczna.
Cena zestawu Najtańsza lustrzanka cyfrowa z obiektywem kitowym - 900 zł Stacja video komputer + kamera+ oprogramowanie - 900 zł.
Przykładowa obserwacja
Powiększ

Powiększ

Jak widać w powyższej tabelce, fotografia meteorowa i obserwacje video doskonale się uzupełniają. Z obserwacji foto zostanie wyznaczona dokładność, precyzja pozycji zjawiska, natomiast z obserwacji wideo prędkość, jak i również rożnego rodzaju fragmentacje meteoroidu. W chwili obecnej w PFN-ie brakuje większej ilości stacji fotograficznej pracujących systematycznie.




--------------------------------------------------
----NASTĘPNE --- Miejsca do obserwacji fotograficznych meteorów
--------------------------------------------------

Miejsce obserwacji

Niestety obserwacje fotograficzne meteorów, są bardziej wrażliwe niż wideo na zanieczyszczenie światłem, dlatego też wymagają w miarę ciemnego nieba. W zasadzie można przeprowadzać obserwacje foto z miasta, jednak będzie to wymagało zmniejszenia czułości aparatu i przymknięcia przesłony obiektywu. Takie ograniczenia spowodują niestety spadek ilości rejestrowanych zjawisk. Nie martw się jednak, jasne zjawiska bolidowe, czyli takie które głównie nas interesują, można rejestrować także z zaświetlonych miast.



Najlepszym miejscem do przeprowadzania tego rodzaju obserwacji, są małe miejscowości, wioski z dala od dużych metropolii. Jasność nieba ma ogromny wpływ na dobranie parametrów ekspozycji, a co za tym idzie szanse na „złapanie” zjawiska meteorowego. Im większa czułość aparatu i im jaśniejszy obiektyw (przysłona), tym większe ilości rejestrowanych meteorów. Parametry te także mają wpływ na czas ekspozycji, co przekłada się bezpośrednio na ilość zdjęć do przejrzenia z nocy.


Pamiętajmy także ze jedna lampa w kierunku patrzenia obiektywu, również może prześwietlić całkowicie ekspozycje, dlatego też jeśli mamy taką możliwość, gaśmy wszelkie oświetlenie na zewnątrz. Pośrednim ratunkiem na zaświetlenie, może być umieszczenie aparatu na dachu domu lub na wyższych piętrach nad świecącymi latarniami.







Fotografia z włączoną i wyłączoną lampą oświetlającą posesje.


--------------------------------------------------
----NASTĘPNE --- Sprzęt
--------------------------------------------------

Sprzęt

W zasadzie praktycznie wszystkie lustrzanki cyfrowe możemy używać do fotografii meteorów, ponieważ posiadają odpowiednio wysoką czułość (ISO) oraz czasy B. Niestety większość obecnie dostępnych kompaktowych aparatów (tzw. „małpki”) ze względu na z reguły brak dłuższych czasów naświetlania jak i wysoki szumy nawet na niskim ISO nie nadają się do „łapania” meteorów.



Obiektywy

Prócz body aparatu kluczowym elementem zestawu do fotografii meteorów jest obiektyw. Możemy rozróżnić ich kilka typów .

Pierwsze z nich są to obiektywy typu rybie oka. Obejmują swoim zasięgiem całe niebo. Świetnie nadają się do patrolu bolidowego gdzie skuteczność uzależniona jest od wielkości fotografowanego pola. Nadają się one na stacje fotograficzne w mieście gdzie zmuszeni przymknąć obiektyw( ze względu na zaświetlenie) będziemy łapać tylko bolidy, które na obiektywach fish-eye mają największą szanse na rejestracje ( ze względu na olbrzymie pola) Obiektywy te kierujemy zawsze jak najdokładniej w zenit.



Kolejnymi obiektywami są tzw kitowe standardowo dołączane do body. Na najniższej ogniskowej nadają się nawet dobrze do prowadzenia patrolu bolidowego. Przeważnie od nich obserwatorzy rozpoczynają przygodę z fotografią meteorową. Zapewniają także ze względu na stosunkowo małe pola dobrą precyzje w wyznaczaniu pozycji meteoru, bolidu.



Ostatnia grupą są obiektywy jasne , lecz przeważnie o mniejszych polach. Nadają się one podczas wysokiej aktywności roju gdzie szanse na zarejestrowania zjawiska są duże. Duża światłosiła gwarantuje rejestracje nawet najsłabszych zjawisk, dłuższa ogniskowa natomiast zapewnia doskonałe współrzędne meteoru. Używać można je ze względu na dużą "jasność" tylko pod ciemnym niebem.



Akcesoria

Prócz sprzętu foto potrzebne są nam także różnego rodzaju akcesoria, niektóre niezbędne niektóre przydatne.





  • Wężyk spustowy- pozwala nam trwałą blokade spustu migawki co za tym idzie wykonywania zdjęć seryjnych a także na czasie B dłuższych wielominutowych ekspozycji. Warto go mieć, choć kawałek drutu włożonego ( z wyobraźnią !) w gniazdo wyzwalacza spełnia tą samą funkcje.
  • Karta pamięci – rzecz koniecznie potrzebna , w zależności od pojemności karty uzależniona jest długość naszej obserwacji oraz rozdzielczości z jaką będziemy zapisywać zdjęcia.
  • Statyw – przydatny, ułatwia ustawienie odpowiedniego pola widzenia aparatu. W przypadku obiektywów fish-eye niekonieczny. Sprzęt na statywie później rosieje.
  • Zasilacz sieciowy – przydatny zwłaszcza w miejscach gdzie mamy możliwość podłączenia naszego aparatu do sieci. Mając odpowiednio pojemną kartę możemy z jego użyciem przeprowadzać obserwacje nawet w najdłuższe zimowe noce nie martwiąc się o baterie. W przypadku przeprowadzania obserwacji w miejscach bez dostępu do prądu możemy zaopatrzyć się w gripa lub dodatkowe komplety baterii.
  • Ogrzewacz- przydatny zwłaszcza w letnie noce zapobiegający rosieniu obiektywu. W zimowe noce przy ujemnych temperaturach zapobiega zamarznięciu i popękaniu ekraników LCD w aparacie.


--------------------------------------------------
----Przeprowadzanie obserwacji
--------------------------------------------------

Przeprowadzanie obserwacji

Pierwszą rzeczą, którą robimy to synchronizacja aparatu z dokładnym czasem (internetowe serwery, DCF). Kolejno ustawiamy nasze body w tryb manualny, tryb zdjęć seryjnych. Dalsze parametry ekspozycji są uwarunkowane miejscem, z którego będziemy fotografować meteory. Jeśli mamy ciemne niebo z dala od miejskich świateł ustawiamy maksymalne parametry naszego zestawu tak, aby zwiększyć szanse na zarejestrowanie zjawisk meteorowych.

W większości lustrzanek będzie to ISO 1600, oraz przesłona obiektywu ustawiona na najniższą wartość (przeważnie 2.8, 3.5) W przypadku użytkowanie obiektywu gorszej kasy można lekko przymknąć obiektyw powodując lepsze ostrzenie, które ma duży wpływ na zdolność „złapania” meteoru.

Jeśli będziemy fotografować z miasta to metodą prób i błędów ustawiamy odpowiednio przysłonę oraz czułość (ISO) tak, aby ekspozycja nie była prześwietlona. Oczywiście w naszym obiektywie ustawiamy ostrość na nieskończoność.

W większość lustrzanek maksymalny czas ekspozycji w trybie zdjęć seryjnych to 30 sekund i analogicznie w przypadku obserwacji z zaświetlonego obszaru dostosowujemy czas do warunków. Oczywiście wcześniej mamy naładowane baterie, (jeśli nie mamy zasilacza sieciowego) oraz sformatowaną kartę pamięci.

Z tak przygotowanym zestawem możemy wyjść na obserwacje. Najwygodniejszym rozwiązaniem jest ustawienie naszego aparatu na statywie. Podłączamy jeśli mamy zasilacz sieciowy , oraz wężyk.

Obserwacje na maksymalnych parametrach ( przeważnie ISO 1600 2.8 30s ) możemy zacząć już 2 godzinach po zachodzie słońca. Z mniejszymi parametrami odpowiednio wcześniej.

Przypadku prowadzenia patrolu bolidowego pole widzenia sprzętu ustawiamy w kierunku największego obszaru Polski (tj. jeśli mieszkamy nad morzem kierujemy aparat na Pd , jeśli w górach to na pn) pozwoli to na zarejestrowanie zjawiska bazowego czyli takiego które „złapie” jeszcze inna stacja PFN.

W przypadku posiadania obiektywu typu „fish eye” zawsze kierujemy go jak najdokładniej w zenit poziomując aparat (ze względu na metody obliczeń, przyjmujące środek fotografii za zenit)

Mając wszystko przygotowane blokujemy spust w wężyku i aparat zaczyna sam wykonywać ekspozycje o wcześniejszym ustawionym czasie. Fotografować tak możemy całą noc ograniczeni jedynie pojemnością karty oraz w przypadku braku zasilacza sieciowego pojemnością baterii.

Standardowe oryginalne baterie Nikon/Canon 1100mAh wystarczają na 2,5 godziny obserwacji w trybie 30 s zdjęć seryjnych. Zamienniki „no name” 2800 mAh -3,5 godz , 4400 mAh - 4,5 h Dlatego też najlepiej zaopatrzyć się w zasilacz, gripa lub dodatkowe baterie.


--------------------------------------------------
----NASTĘPNE --- Weryfikacja zjawisk
--------------------------------------------------

Weryfikacja zjawisk

Początkujący fotograf meteorów na początku powinien obserwować niebo wraz ze swoim sprzętem. Zapisujemy czasy przelotów meteorów a także innych obiektów przelatujących przez pole widzenia aparatu. Pozwoli to na zdobycie orientacyjnego obycia jak wygląda na zdjęciu ślad po przelatującym meteorze, samolocie, satelicie czy innych tego typu obiektach.



Zjawisko na jednej, czy więcej ekspozycjach ?

Pierwsza rzeczą, która sprawdzamy przeglądając zdjęcia z nocy, to czy nasze zjawisko nie zostało zarejestrowana na następnej lub/i poprzedniej klatce. Jeśli dalsza części śladu zjawiska znajduje się na klatce przed lub po to zasadzie dyskwalifikuje go to na meteora. Meteor to zjawisko krótkotrwałe, dlatego szansa, że zarejestruje się na dwóch następujących po sobie ekspozycjach jest bardzo znikoma. (choć teoretycznie możliwa –zdarzyła się autorowi)

Niestety największe problemy stwarzają nam rozbłyski satelitów, które rozpoczynają się i gasną jeszcze w trakcie tej samej ekspozycji ( głównie satelity Irydium ale nie tylko). Z pomocą przychodzą nam strony : Heavens-Above na których możemy sprawdzić dla danej lokalizacji przeloty satelitów. Nie można jednak na tym polegać w stu procentach , widziałem już wielokrotnie rozbłyski satelitów których wogóle nie powinno być według tych stron (być może satelity szpiegowskie, duże kosmiczne śmieci (?)

Symetryczność zjawiska:

Kolejną pomocną rzeczą, którą oceniamy to symetryczność zjawiska. Przeważnie rozbłyski satelitów (Irydium, ale nie tylko) są symetryczne tj. jednostajnie jaśnieją, aby później jednostajnie przygasnąć. Meteory bolidy są zjawiskami, które mają przeważnie dość poszarpaną krzywa jasności tj. podczas przelotu „chaotycznie” rozbłyskują przygasają. Spowodowane jest to tym, iż meteoroid wpadający do atmosfery ulega rozpadom, fragmentacją, czego efekt widzimy w postaci rozbłysków. Należy jednak pamiętać ze zdarzają się przypadki symetrycznych bolidów ( wywołane przeważnie przez kamienne meteoroidy)

Bolidy- które można poznać po rozbłyskach:







Symetryczne rozbłyski satelitów

Kolor zjawiska:

Meteory a zwłaszcza bolidy mogą być zjawiskami dość barwnymi w odróżnieniu do satelitów które są białe (ewentualnie niebieskie w zenicie). Jeśli na swoich ekspozycjach odnajdziesz barwne zjawiska jak te poniżej to możesz być niemal pewien ze „złapałeś” meteora.



Obserwacje z shutterem.

Najpewniejszym sposobem na odróżnianie zjawisk meteorowych od innych obiektów jest zamontowanie tuż nad obiektywem obracającego się śmigła tzw. shuttera. Pozwala on nie tylko na weryfikacje meteorów ale także, znając częstotliwość obrotów na ustalenie prędkości kątowej zjawiska. Przelatujący meteor zostaje poprzecinany przez obracające się kilkanaście razy na sekundę śmigło, powodując ze części zjawiska są niewidoczne w wyniku zakrycia przez łopaty.

W przypadku wolniejszych samolotów, satelitów przesunięcie obiektu w trakcie zakrycia przez śmigło jest tak niewielka, że nie sposób dostrzec przecięcia na śladzie powodując iż rejestruje się tylko ciągła linia.


--------------------------------------------------
----NASTĘPNE --- Zasięg meteorowy
--------------------------------------------------

Zasięg meteorowy

Bardzo często obserwatorzy zaczynający fotografować meteory piszą ze przed ich obiektywem przeleciał meteor a na fotografii go nie ma. Dlaczego ? Odpowiedz jest prosta : był po prostu zbyt słaby . Meteory są zjawiskami bardzo szybkimi i krótkotrwałymi stąd aby je zarejestrować muszą być dość jasne. Wszystko oczywiście zależy od ustawień czułości aparatu (ISO) oraz ustawionej przysłony. Warto także wiedzieć ze ogromny wpływ na zarejestrowanie danego meteoru ma jego prędkość, im wolniejszy tym słabszego możemy zarejestrować i analogicznie dla szybkich zjawisk. Pośrednio na zdolność „złapania” meteoru ma także występowanie śladu po przelocie, który utrzymując się kilka sekund powoduje ze mamy większą szanse ujrzenia naszego zjawiska na fotografii.

Poniżej orientacyjne zasięgi minimalnej jasności którą musi posiadać meteor aby zarejestrował się na fotografii.


TABELA 1. Minimalna jasność dla zarejestrowania się wolnych meteorów.

1.4 1.8 2.5 2.8 3.5 4.0 5.6
200 1,5 0,8 -0,5 -0,8 - 2,5 - 3,5 - 5
400 2,3 1,6 0,3 -0,2 - 2,0 - 2,8 -4
800 3,0 2,3 0,9 0,7 - 1,5 -2,0 -3
1250 3,3 3,0 1,3 1,0 - 0,3 -1,8 --
1600 3,5 3,3 1,5 1,3 - 0,5 -- --
3200 4,3 3,8 2,4 2,2 0,5 -- --
6400 5,5 4,6 4.0 2.8 1,5 -- --




TABELA 2. Minimalna jasność dla zarejestrowania się średnio szybkich meteorów.

1.4 1.8 2.5 2.8 3.5 4.0 5.6
200 - 0,3 -0,9 - 2,2 -2,4 -4,0 -5,0 -6,0
400 0,5 0,0 - 1,3 -1,5 -3,5 -4,0 -5,0
800 1,2 0,7 - 0,7 -1,0 -3,0 -3,5 -4,0
1250 1,7 1,2 - 0,2 -0,7 -2,7 -3,0 -
1600 2,0 1,5 0,0 -0,5 -2,5 - -
3200 2,7 2,2 0,8 0,6 -1,5 - -
6400 3,5 3,3 2,0 1,5 0,0 - -





TABELA 3. Minimalna jasność dla zarejestrowania się bardzo szybkich meteorów.

1.4 1.8 2,5 2.8 3.5 4.0 5.6
200 -0,9 -1,5 -2,8 -3,0 -5,0 -6,0 -7,0
400 -0,2 -0,7 -2,0 -2,3 -4,5 -5,5 -6,5
800 0,6 0,0 -1,3 -1,5 -4 -5,0 -6,0
1250 1,0 0,5 -0,8 -0,9 -3,7 -4,0 -
1600 1,4 0,8 -0,5 -0,7 -3,5 - -
3200 2,1 1,6 0,2 0,0 -3,0 - -
6400 3,0 2,5 1,0 0,6 -2 - -




Jeśli przed obiektywem przeleciał dość jasny meteor a na zdjęciu go nie mamy prawdopodobnie przeleciał pomiędzy ekspozycjami (w czasie zapisu danych na karte). Możliwe to w zwłaszcza w niższych modelach lustrzanek (np. Canon 300 D) gdzie czas zapisu przy dużej rozdzielczosci trwa nawet kilka sekund.