Ich wollte mit der Astrofotografie beginnen.
Nehmen wir an, ich möchte Planeten fotografieren, die dem Planeten Erde am nächsten liegen. Welcher Planet würde für ein Teleobjektiv am besten aussehen? Einige Planeten sind kleiner, aber näher am Planeten Erde (Mars), andere sind weiter entfernt, aber viel größer (wie Jupiter), sodass ich nicht weiß, welcher Planet am einfachsten zu fotografieren ist. Ich weiß, dass ein 800-mm-Objektiv mit einer APS-C-Kamera ausreicht, um einige kleine Details von Jupiter zu sehen, aber was ist mit den anderen Planeten?
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Pascal Goldbach
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Antworten:
Da die Entfernung von der Erde zu den anderen Planeten aufgrund der Orbitalmechanik unterschiedlich ist, kann die Größe jedes Planeten von der Erde aus gesehen erheblich variieren. Welcher Planet der größte ist und die Reihenfolge der relativen Größen ändert sich häufig.
Zum Beispiel sind ab dem 1. April 2018 die folgenden Winkelgrößen der Planeten von der Erde aus gesehen:
Venus wird Merkur passiert in der Größe am 12. April 2018.
Mars Mercury in der Größe am 19. April passieren, 2018.
Mars größer als Venus am 7. Mai wachsen, 2018.
Mars größer als Saturn am 18. Juni wachsen, 2018.
Venus Überholter Saturn am 20. Juli 2018. Die
Venus wird am 15. August 2018 wieder größer als der Mars sein. Die
Venus wird am 12. September 2018 größer als der Jupiter. Der
Mars wird am 26. September 2018 kleiner als der Saturn.
Venus Die maximale Winkelgröße wird am 27. Oktober 2018 bei 1'1.33 "(eine Bogenminute und 1,33 Bogensekunden) liegen.
Bis zum 27. Oktober 2018 (in weniger als sieben Monaten) sieht die Liste folgendermaßen aus:
Bis Mitte Dezember 2018 wird die Venus wieder kleiner als der Jupiter sein.
Ende Juli 2019 sieht die Hackordnung so aus:
Wenn es der Erde am nächsten ist, hat die Venus die größte Winkelgröße aller Planeten, von der Erde aus gesehen. Die maximale Breite der Venus beträgt 0,01658 Grad. Dies ist sehr nahe an genau einer Bogenminute, was 1/60 Grad entspricht. Die Venus ist nur etwa eineinhalb Mal pro Jahr einige Wochen lang (von Mitte September bis Mitte Dezember 2018 etwa 13 bis 14 Wochen) größer als der Jupiter. Der Rest der Zeit ist Jupiter größer als die anderen Planeten.
Wenn die Venus der Erde am nächsten und in ihrer größten Winkelgröße liegt, bedeutet dies leider, dass sich die Venus auch fast direkt zwischen der Erde und der Sonne befindet und der größte Teil der der Erde zugewandten Seite der Venus dunkel ist, während die helle Sonne fast direkt dahinter liegt . In sehr seltenen Fällen sind Venus und Erdbahn genau richtig ausgerichtet und die Venus verläuft von der Erde aus direkt vor der Sonne. Wir bezeichnen diese Veranstaltung als Transit . Der letzte Venustransit fand am 5. Juni 2012 statt. Der nächste findet erst im Dezember 2117 statt, gefolgt von einem weiteren im Dezember 2125. Sie treten paarweise im Abstand von ungefähr 8 Jahren auf, dann gibt es eine Lücke, die sich zwischen 121,5 Jahren abwechselt und 105,5 Jahre bevor das nächste Paar auftritt.
Der große Punkt oben rechts ist Venus. Die kleineren Punkte in der Mitte sind Sonnenflecken. Es gibt einige dünne Wolken am Boden der Sonnenscheibe.
Da Venus und Erde innere Planeten sind, variiert ihre relative Entfernung stark. Während der Konjunktion sind sie nur 41,4 Millionen Kilometer voneinander entfernt. Bei der Opposition (wenn sich die Venus direkt auf der anderen Seite der Sonne von der Erde befindet) sind sie 257,757 Millionen Kilometer voneinander entfernt. In dieser Entfernung ist die Venus etwas kürzer als 10 Bogensekunden (0,16 Bogenminuten oder 0,00278 Grad breit).
Der Jupiter variiert zwischen etwa 32 Bogensekunden im Gegensatz zu 49 Bogensekunden (0,817 Bogenminuten oder 0,0136 Grad) bei der Konjunktion. Meistens ist Jupiter größer als 40 Bogensekunden. Da Jupiter ein äußerer Planet ist und fünfmal weiter von der Sonne entfernt ist als die Erde, ist der Abstand zwischen Erde und Jupiter viel weniger variabel als bei den anderen inneren Planeten. Wenn Jupiter und Erde am nächsten sind, befindet sich die Sonne um 180 ° auf der anderen Seite der Erde, und fast der gesamte Teil des Jupiter, der von der Erde aus gesehen wird, wird vom Sonnenlicht beleuchtet, und der Jupiter ist auch am hellsten, wenn er am größten ist.
Jupiter, wie am 21. Januar 2013 beobachtet. Es war zu der Zeit ungefähr 44 Bogensekunden breit. Canon 7D + Kenko 2X Teleplus Pro 300 DGX + EF 70-200 mm 1: 2,8 L IS II. Bild ist eine 100% Ernte.
Der Mars variiert zwischen etwa 25 Bogensekunden (0,00694 Grad) bei der Konjunktion und 3,5 Bogensekunden (weniger als 0,001 Grad) bei der Opposition. Dies bedeutet manchmal, dass der Mars im Gegensatz zu Uranus kleiner ist. Da sich die Umlaufbahn des Mars außerhalb der Erdumlaufbahn befindet, ist sie von der Erde aus gesehen fast vollständig beleuchtet, wenn sie am größten ist, und sie ist hinter der Sonne verborgen oder, wenn sie am kleinsten ist, sehr nahe an der Sonne.
Saturn hat einen Durchschnitt von 16-20 Bogensekunden (ohne die größere Winkelgröße des Saturn-Ringsystems) von der Erde aus gesehen. Da seine Umlaufbahn fast doppelt so groß ist wie die von Jupiter, ist die Variation in der Größe zwischen Konjunktion und Opposition noch geringer als die von Jupiter.
Die anderen Planeten sind in Bezug auf die Winkelgröße von der Erde aus gesehen viel kleiner als die Durchschnittsgrößen der oben aufgeführten Planeten. Merkur (maximal etwa 10 Bogensekunden) und Uranus (maximal etwas mehr als 3,5 Bogensekunden) können zu Zeiten, in denen der Mars am weitesten entfernt ist (knapp unter 3,5 Bogensekunden), größer sein als der Mars. Jupiter fällt nie unter den zweiten Platz, während die Venus zwischen dem größten und dem fünftgrößten Platz variieren kann (obwohl sie nur in seltenen Fällen nach dem viertgrößten Platz fällt, wenn sowohl Merkur als auch Mars gleichzeitig größer als die Venus sind). Der Mars kann zwischen dem zweiten und dem siebten Platz liegen. Beachten Sie, dass die variabelsten Planeten diejenigen sind, deren Umlaufbahnen der Erdumlaufbahn am nächsten liegen, und die am wenigsten variablen Planeten diejenigen sind, deren Umlaufbahnen viel größer sind als die Erdumlaufbahn.
Im Gegensatz dazu haben Sonne und Mond von der Erdoberfläche aus gesehen jeweils einen Winkel von etwa 0,5 Grad oder 30 Bogenminuten oder 1.800 Bogensekunden. Das ist 30-mal so breit wie die Venus am nächsten (und am wenigsten beleuchtet) und 36-mal so breit wie der Jupiter am nächsten und hellsten.
Jupiter links und der Mond rechts. Beachten Sie die Vergleichsgrößen. Später am Abend, als dieses Bild am 21. Januar 2013 aufgenommen wurde, lagen sie in einem Abstand von weniger als einem Grad zueinander. Jupiter war zu dieser Zeit etwa 44 Bogensekunden breit.
Wenn man auf einem flachen Stück Erde steht, hat es natürlich eine Winkelgröße von 180 Grad (10.800 Bogenminuten oder 648.000 Bogensekunden), was 360X mehr ist als Sonne und Mond!
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Normalerweise ist der Jupiter der größte, der von der Erde aus gesehen werden kann, aber je nach Umlaufbahn kann es sich manchmal um die Venus handeln (nächstes Mal im September und nächstes Mal im Jahr 2020).
Auf dieser Website werden Details zum genauen Datum beantwortet: https://www.timeanddate.com/astronomy/planets/distance
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Obwohl die Winkelgröße der Venus am Erdhimmel größer ist als bei jedem anderen Planeten, da die Venus ein untergeordneter Planet ist , tritt die größte Winkelgröße nur auf, wenn die Venus in Richtung der Sonne zeigt. Jupiter hat die nächstgrößere Winkelgröße und tritt auf, wenn sich Jupiter im Gegensatz befindet, und ist daher auch am hellsten (für einen Beobachter auf der Erde). Auch die Winkelgröße der Venus variiert um eine Größenordnung, während die Erde die Sonne umkreist, wohingegen der Jupiter eine subtilere Variation vom größten zum kleinsten Durchmesser aufweist. Dies ist bei Teleskopen und Kameras sehr offensichtlich.
Beachten Sie, dass Jupiter sehr große Funktionen (Bänder, großer roter Fleck ) hat, die der Venus fehlen. Wenn Sie also anstelle eines leeren Kreises Details sehen möchten, kann Jupiter diese Details bereitstellen. Die Venus wird jedoch einen Halbmond zeigen, der den Mondphasen ähnelt, während der Jupiter dies nicht tun wird.
Beachten Sie auch, dass Jupiter vier sehr große Monde hat , und diese sind sehr einfach zu fotografieren. Obwohl Sie möglicherweise in der Lage sind, die Bänder oder den Großen Roten Fleck auf Jupiter aufzulösen, können Sie höchstwahrscheinlich die Monde fotografieren und sehen, wie sich ihre Position von Nacht zu Nacht ändert. Du brauchst nicht einmal Jupiter, um sie zu fotografieren, sie sind auf Jupiters Umlaufbahn deutlich sichtbar.
Hier ist ein Foto von Jupiter, das mit gestapelten Bildern erstellt wurde, die mit einer an einem Teleskop befestigten Logitech-Webcam aufgenommen wurden :
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Kurze Antwort: Die Venus neigt sich dem größten Winkel, gefolgt von Jupiter.
Antwort von mittlerer Länge: Randall Munroe bietet die folgende hilfreiche Visualisierung (extrahiert aus einer größeren Visualisierung unter https://xkcd.com/1276/ ):
Lange Antwort: Es gibt einige Abweichungen aufgrund der relativen Positionen in den Umlaufbahnen. In Waynes Antwort finden Sie eine Animation, die zeigt, wie sich die relativen Größen im Laufe der Zeit ändern.
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Kaufen Sie das 800mm f / 5.6 noch nicht
Astrofotografie mit einer DSLR wird in der Regel entweder durchgeführt:
Die erste Methode eignet sich hervorragend, um große Strukturen am Himmel einzufangen (z. B. die Milchstraße, die Andromeda-Galaxie, Haufen oder Nebel ...).
Der zweite kann für Planeten verwendet werden.
Ein 800mm ist eigentlich nicht so lang für ein Teleskop, und die entsprechende Blende bei 1: 5,6 liegt bei 145mm, was auch nicht sehr groß ist. Das 800 mm 1: 5,6 ist riesig, teuer und für die Astrofotografie schwer zu gebrauchen.
Genießen Sie zuerst etwas visuelle Astronomie
Aus Ihrer Frage gehe hervor, dass Sie nicht viel Erfahrung mit dem Betrachten von Planeten haben. Die visuelle Astronomie kann Ihnen die Erfahrung vermitteln, die Sie für gute Bilder benötigen.
Astrofotografie ist schwierig und erfordert viel Geld, Erfahrung und Geduld. Sie müssen wissen, wohin, zu welcher Zeit und unter welchen Himmelsbedingungen Sie zeigen müssen.
Es gibt ausgezeichnete, erschwingliche Amateurteleskope für 250 US-Dollar (z. B. dieses kleine Dobsonian , 900 mm 1: 8). Viele Astrofotografie-Adapter kosten viel mehr. Sie können jeden Planeten damit sehen, die Cassini-Division auf den Saturnringen , den großen roten Fleck auf dem Jupiter sowie die Jupitermonde oder die ISS . Bei annehmbarem Himmel können Sie wunderbare Deep-Sky-Objekte sehen (z. B. Andromeda-Galaxie, Orion-Nebel, Doppelhaufen ...).
Um die Vergrößerung zu ändern, benötigen Sie lediglich ein weiteres Okular, das wesentlich günstiger ist als DSLR-Objektive.
Wechseln Sie zur Astrofotografie.
Sie können sogar eine Webcam oder eine DSLR verwenden, um Bilder durch das Teleskop aufzunehmen. Hier ist ein Beispiel für Jupiter mit den großen roten Flecken, 2 Monddurchgängen und Io:
Es wurde als Einzelbelichtung mit einem Fuji X100 durch einen Dobsonian von 600 USD (1250 mm 1: 5) aufgenommen. 1 / 50s, f / 4, ISO 1600. Ich musste:
Einige Amateur-Astrofotografen schaffen es, unglaubliche Bilder von den Planeten zu machen. Hier sind einige Beispiele .
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So wie es keine "beste" Kamera oder "beste" Linse gibt ... gibt es kein "bestes" Teleskop - es gibt nur Teleskope, die für bestimmte Aufgaben besser geeignet sind als andere.
Während Sie mit Sicherheit eine Kamera anbringen, ein Teleskop auf einen Planeten richten und ein Bild aufnehmen können, hängt die Qualität dieses Bildes von einer Reihe anderer Faktoren ab (von denen einige außerhalb Ihrer Kontrolle liegen).
Atmosphärische Sehbedingungen
Aufgrund der winzigen scheinbaren Größe eines anderen Planeten von der Erde aus ist die Bildqualität sehr empfindlich gegenüber der atmosphärischen Stabilität hier auf der Erde. Astronomen bezeichnen dies als "Sehbedingungen". Die Analogie, die ich am liebsten verwende, ist, mir eine Münze vorzustellen, die auf dem Boden eines Pools mit klarem Wasser ruht. Wenn das Wasser noch ist, können Sie die Münze sehen. Wenn jemand anfängt, Wellen zu erzeugen (entweder kleine Wellen oder große Wellen), wird der Blick auf die Münze verzerrt und wackelt. Dasselbe Problem tritt bei der Betrachtung der Planeten in unserer Atmosphäre auf.
Um eine stabile Atmosphäre zu erreichen, sollten Sie sicherstellen, dass Sie sich nicht innerhalb eines Radius von ein paar hundert Kilometern vom Jetstream, einer Warmfront oder einer Kaltfront befinden. Sie möchten sich auch an einem Ort befinden, an dem die geografische Lage flach ist (und vorzugsweise Wasser), um einen gleichmäßigen laminaren Luftstrom zu ermöglichen. Heißes Land erzeugt Thermik ... daher ist es hilfreich, kühles Land (hoch oben in den Bergen) oder über kühles Wasser zu schauen. Auch die optischen Oberflächen des Teleskops sollten Zeit haben, sich an die Umgebungstemperaturen anzupassen. Andernfalls wird das Bild nicht stabil ... es wackelt und verzerrt die Bildqualität.
Abtasttheorem
Es gibt auch eine Frage der Vergrößerung und ein bisschen Wissenschaft ... basierend auf dem Nyquist-Shannon-Abtasttheorem.
Das Auflösungsvermögen eines Teleskops hängt von der Öffnungsgröße ab. Der Kamerasensor hat Pixel und diese haben auch eine Größe. Die Kurzversion des Abtasttheorems besagt, dass der Sensor die doppelte Auflösung der maximalen Auflösung haben muss, die das Teleskop bieten kann. Eine andere Art, sich das vorzustellen, ist, dass ein "Punkt" des Lichts auf der Grundlage der Wellennatur des Lichts auf etwas fokussiert, das als Airy Disk bezeichnet wird. Die Pixelgröße des Kamerasensors sollte 1/2 des Durchmessers der Airy Disk betragen. Sie würden eine Form der Bildvergrößerung (wie Okularprojektion oder Barlow-Objektiv (vorzugsweise ein telezentrisches Barlow) verwenden, um den gewünschten Bildmaßstab zu erreichen.
Mit diesem Abtasttheorem können Sie das Beste aus den Daten herausholen, die Ihr Oszilloskop erfassen kann, ohne dass es zu einer Unterabtastung (Informationsverlust) oder zu einer Überabtastung (Verschwendung von Pixeln, die tatsächlich keine weiteren Details auflösen können) kommt.
Beispiel
Als Beispiel nehme ich eine Kombination aus Kamera und Teleskop.
Die ZWO ASI290MC ist eine beliebte Planetenkamera. Es hat 2,9 um Pixel.
Die Formel lautet:
Woher:
Grundsätzlich ist f / D das Brennweitenverhältnis des Teleskops - wenn das eine einfachere Möglichkeit ist, darüber nachzudenken. Diese Formel besagt, dass das Brennweitenverhältnis Ihres Instruments größer oder gleich dem Pixelabstand Ihres Kamerasensors (gemessen in Mikrometern) multipliziert mit der Konstanten 3,44 sein muss.
Wenn Sie die Zahlen für das 14 "1: 10-Teleskop mit der Kamera mit 2,9 µm Pixeln einstecken, erhalten Sie:
3556/356 ≥ 3,44 x 2,9
Was reduziert sich auf:
10 ≥ 9,976
Ok, das funktioniert, weil 10 größer oder gleich 9,976 ist. Das wäre also wahrscheinlich eine gute Kombination.
Es hat sich herausgestellt, dass meine eigentliche Imaging-Kamera keine 2,9-µm-Pixel hat ... sie hat 5,86-µm-Pixel. Wenn ich diese Nummern einstecke
3556/356 ≥ 3,44 x 5,86 erhalten wir 10 ≥ 20,158
Das ist nicht gut ... das heißt, ich muss den Bildmaßstab auf dem Teleskop vergrößern. Wenn ich hier ein 2x Barlow verwendet habe, verdoppelt das die Brennweite und das Brennweitenverhältnis ... und bringt es auf 20 ≥ 20.158. Wenn ich mir nicht zu viele Sorgen um die ".158" mache, dann funktioniert das. Denken Sie jedoch daran, dass das Symbol zwischen der linken und rechten Seite ≥ ist, was bedeutet, dass ich höher gehen könnte. Wenn ich einen 2,5-fachen Barlow verwenden würde, würde das Brennweitenverhältnis auf 1: 25 erhöht, und da 25 ≥ 20,158 ist dies immer noch eine gültige Kombination.
Wenn Sie eine APS-C-Kamera verwenden (Angenommen, Sie verwenden eines der vielen Canon-Modelle mit 18 MP-Sensor ... wie T2i, T3i, 60D, 7D usw. usw.), beträgt die Pixelgröße 4,3 µm.
Angenommen, Sie verwenden ein kleineres Zielfernrohr, z. B. ein 6-Zoll-SCT. Das sind 150 mm Blende und 1500 mm Brennweite (1: 10).
1500/150 ≥ 3,44 x 4,3
Das klappt bis
10 ≥ 14,792
Das ist nicht genug ... Sie würden bessere Ergebnisse erzielen, wenn Sie einen 1,5-fachen oder stärkeren Barlow verwenden.
Lucky Imaging (Verwenden von Videoframes)
ABER ... bevor Sie Barlow-Objektive (und idealerweise ... telezentrische Barlow-Objektive wie TeleVue PowerMate) kaufen, ist es wahrscheinlich besser, eine andere Kamera in Betracht zu ziehen und die Verwendung einer herkömmlichen Kamera mit APS-C-Sensor zu vermeiden.
Der Planet ist winzig. Es wird nur eine sehr kleine Stelle in der Mitte der Kamera einnehmen. So wird der größte Teil der Sensorgröße verschwendet.
Aber was mehr ist ... Ideale atmosphärische Bedingungen zu schaffen, ist ein bisschen wie im Lotto zu gewinnen. Es ist nicht so, dass es nie passiert ... aber es passiert sicher nicht sehr oft. Je nachdem, wo Sie leben, kann es äußerst selten sein. Natürlich, wenn Sie in der Atacama-Wüste hoch sind ... kann dies Ihr tägliches Wetter sein.
Die meisten Planetenscanner erfassen keine Einzelbilder. Stattdessen greifen sie auf Videoframes im Wert von 30 Sekunden zurück. Sie verwenden nicht alle Frames. Sie greifen nur auf einen kleinen Prozentsatz der besten Frames zu und diese werden zum Stapeln verwendet. Diese Technik wird manchmal als "Glücksbild" bezeichnet, weil Sie die meisten schlechten Daten ablehnen müssen ... aber für kurze Zeiträume erhalten Sie ein paar klare Bilder.
DSLRs, die Videos aufnehmen können, verwenden normalerweise eine verlustbehaftete komprimierte Videotechnik. Das ist nicht gut, wenn Sie nur ein paar gute Bilder wollen. Sie benötigen vollständige, verlustfreie Bilder (vorzugsweise RAW-Videodaten ... wie das .SER-Format). Damit dies funktioniert, möchten Sie eine Kamera mit einer recht schnellen Videobildrate. Kameras, die über einen globalen elektronischen Shutter Videos aufnehmen können, sind ideal ... aber auch etwas teurer.
Bevor ich fortfahre ... ein wichtiger Hinweis: Ich werde bestimmte Kameramodelle als Beispiele verwenden. Die ZWO ASI290MC ist zum Zeitpunkt des Schreibens eine sehr beliebte Kamera für Planetenbilder . Es ist wahrscheinlich, dass nächstes oder nächstes Jahr ... es etwas anderes sein wird. Bitte entfernen Sie nicht die Nachricht, die Sie benötigen, um Kameramarke / Modell _____ zu kaufen. Nehmen Sie stattdessen die Ideen mit, wie Sie die wichtigen Funktionen herausarbeiten können, die eine Kamera besser für die Planetendarstellung geeignet machen.
Die ASI120MC-S ist eine preisgünstige Kamera, die Bilder mit 60 Bildern pro Sekunde aufnehmen kann. Es hat eine Pixelgröße von 3,75 µm. 3,44 x 3,75 = 12,9 ... Sie möchten also ein Zielfernrohr mit einem Brennweitenverhältnis von mindestens 1: 13.
Dies macht den ASI290MC zu einer so guten Wahl ... er hat eine Aufnahmerate von 170 fps (vorausgesetzt, Ihr USB-Bus und der Speicher auf dem Computer können mithalten) und einen kleinen Pixelabstand von nur 2,9 µm (3,44 x 2,9 = 9,976) es funktioniert gut bei f / 10)
wird bearbeitet
Nachdem Sie die Frames aufgenommen haben (und für Jupiter möchten Sie die Frames auf etwa 30 Sekunden beschränken), müssen Sie die Frames verarbeiten. Die Frames werden normalerweise mit Software wie AutoStakkert "gestapelt". Die Ausgabe davon wird normalerweise in eine Software gebracht, die das Bild über Wavelets wie Registax verbessern kann. (Btw, AutoStakkert und Registax sind beide kostenlose Anwendungen. Es gibt auch kommerzielle Apps, die dies ebenfalls können.)
Dies würde den Rahmen der Antwort sprengen. Es gibt zahlreiche Tutorials zum Verarbeiten der Daten (und dies wird etwas subjektiv - was eigentlich nicht der Zweck von Stack Exchange ist).
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