Фотографии Юпитера

Фотограф Иван Лифинцов увлекается астросъёмкой и другими необычными видами фотографии. В своём блоге он поделился кадрами Юпитера, которые сделал ясной февральской ночью, не выезжая из города. На снимках виден не только сам газовый гигант, но и четыре его крупнейших спутника. Автор также, в присущей ему манере, подробно рассказал о процессе съёмки, использованном оборудовании и программном обеспечении.

photophren:
Некоторое время в Москве была хорошая погода, что этой зимой большая редкость. Эту возможность я не упустил, чтобы закрыть сезон по фотографированию Юпитера, который с января начал удаляться от Земли и последующие его съемки не дадут лучшего результата.
Представляю итоги фотографирования от 25 февраля 2014 года:

Юпитер

На снимке выше приведено общее положение планеты на момент съёмки и парад из четырёх спутников. Это так называемые галилеевские спутники, которые были открыты Галилео Галилеем. В это время спутники расположились по правую сторону от Юпитера и их орбиты растянулись на многие тысячи километров.
Данный снимок был сделан на зеркально линзовый объектив с фокусным расстоянием 2032 мм с диаметром главного зеркала 203 мм. Сам же объектив весит около 10 кг со светосилой f/10.

Изображение Юпитера оказалось маловато, конечно, расстояние 690 миллионов километров это может оправдать, но не удовлетворить. Поэтому  для увеличения масштаба можно использовать увеличительные экстендеры или линзы Барлоу. В моём случае я использую экстендр от Televue Powermate 2.5x. Без преувеличения сказать это один из лучших телеконверторов в мире, у которого полностью исправлены какие-либо оптические дефекты, поэтому вмешиваясь в оптическую систему он никоим образом не испортит изображение, за исключение того, что уменьшит относительное отверстие в 2,5 раза, однако и увеличит масштаб на теже 2,5 раза. При этом фокусное расстояние составит 5000 мм. При таком масштабе кол-во фиксированных деталей увеличивается, без ущерба резкости и контраста:

Юпитер

Благодаря увеличению фокусного расстояния мы можем рассмотреть атмосферу Юпитера не выходя из дома. На снимке выше мы видим следующие основные  атмосферные пояса планеты:
1) СПШ - северная полярная шапка
2) СТЗ - северная тропическая зона
3) СЭП - северный экваториальный пояс
4) ЭЗ - экваториальная зона
5) ЮЭП - южный экваториальный пояс
6) ЮТЗ - южная тропическая зона
7) ЮПШ - южная полярная шапка

А так же особенно ярко выделяется БКП - Большое Красное Пятно.  Это сверх мощный и сильный ураган. Самый сильный во всей солнечной системе. Его наблюдают уже около 400 лет. при этом он может как расширятся до 40  тысяч километров так и сужаться до 20 тысяч км. Скорость ветра внутри вихря достигает 500 км/ч.
Помимо БКП на планете существуют и другие вихри, они могут быть разных цветов и размеров, белые вихри  называют иллюминаторами, которые часто наблюдаются в ЮШП, на снимке их так  же видно в виде белых кружочков. Периодически в ЮЭП возникают другие гигантские вихри, которые называют МКП (малое красное пятно), МКП в отличие БКП нестабильно, и часто завершает свою жизнь поглощаясь  БКП. В  этот раз  МКП так же  бушует на Юпитере, на снимке оно находится правее в ЮЭП.

Как я писал ранее в своих публикациях 50% качества снимка зависит от атмосферы. На следующем снимке атмосфера улучшилась, и как следствие детали стали более чёткими и  одновременно  мягкими, так  как пришлось меньше бороться с понятием  сигнал/шум. Разница минимальна, но при заточенном взгляде заметить можно:

Юпитер

С другой стороны, можно спросить, а почему не  разогнать фокусное расстояние ещё  больше, чтобы изображение стало ещё более детализированное. Разогнать ФР конечно не проблема, но будет ли толк?   Проверим.  Вместо экстендера  2,5х я использовал линзу Барлоу 3х, разогнав ФР до 6000 мм. И вот что получилось:
Юпитер_3
Как видно из снимка, масштаб бесспорно увеличился, но вот детализация ухудшилась заметно. Это связано с тремя причинами:
1) уменьшилось относительное отверстие до 30 и сказывается дифракция
2) нарушилась оптическая схема за счёт провисания камеры при использовании более длинных втулок в 3х Барлоу, в результате чего, световые потоки разъехались, создавая кому
3) и в третьих - это разрешающая способность объектива. Есть некий предел объектива по его разрезающей способности, достигнув этого предела, увеличения деталей невозможно и даже если исключить первый два пункта, то это будет схоже с цифровым увеличением.
Однако разрезающая способность моего объектива всё же позволяет снимать при 3хФР, но для этого нужна более чувствительная камера, и идеальная атмосфера.

В завершении несколько слов о съёмке. Метод получения таких фотография я описывал ранее. А в данном случае я применил некоторую хитрость.
Первым этапом как и всегда, это было записать изображение в несжатом видеопотоке. Экспозиция была 1/30 и усиление светочувствительности 700 Gain (этот параметр должен быть знаком людям, которые занимаются видео наблюдением). После чего захваченный видео ролик скармливаем одной из программ, делающих стеки, например Registax или AviStack и другие. Программа отбирает лучшие кадры по заданным критериям и затем складываем их. Чем больше лучших кадров тем меньше шума и выше детализация на итоговом снимке. В нашем случае я складывал 800 кадров из 3000. В итоге получаем стековый снимок. На фотографии ниже приведёт стек в сравнении с лучшим одиночным кадром из всего видеоролика.

Юпитер

Как же из этой размазни получается вытянуть детали? Дело в том, что каждый отдельный кадр в видеоролике, содержит полезный сигнал, а при влиянии атмосферы на разных участках юпитера  фиксируются резче те или иные участки. Это можно сравнить например с прозрачным морем, когда сквозь волны вы видите постоянно меняющееся дно, и если это дно снять с огромной выдержкой, то можно получить усреднённый более менее ровный кадр. И так собирая тысячи таких кадров, программа алгоритмически суммирует все кадры и выдаёт итоговый стек с нужной информацией в виде деталей. Но не в чистом виде, а в усреднённом, поэтому в последствии мы вытягиваем эти детали  в специальных программах, например в AstraImage Pro. Вариантов детализации может быть великое множество, всё зависит от ваших целей, качества полученного ролика и опыта. В большинстве случаев хватает одного варианта, но в этот раз я решил сделать множество вариантов детализированности, выделяя различные участки. Где-то больше выделил пояса, где-то мелкие детали, где сделал по ярче, где-то по тусклее и так далее. Ниже представлены эти варианты:

Юпитер

Далее полученные результаты я решил опять сложить. В результате все варианты усреднялись, что позволило повторно избавиться от шума и выделить на одном снимке, то, что выделялась то тут то там, на различных вариантах. Финал которого вы видели на 2 и 3 снимке в данной статье.
Но так же я слукавлю если не упомяну о том, что при получении этих снимков я использовал так же инфракрасный канал, который я получил при помощи чёрно-белой камеры EVS VAC-136 (отечественного производства) и фильтра, пропускающего только инфракрасный диапазон - Astronomik IR-pass 742 nm. Данный канал я сложил с итоговым RGB изображением. Изображение бледное и далеко от идеала, но от него я взял центральную часть диска.

Юпитер

Такой метод называется (IR)RGB и достигается путём сложения 4-х каналов: Red, Green, Blue и IR. В результате чего, детализация снимка увеличивается, так как в инфракрасном канале можно запечатлеть детали не видимые для других диапазонов. К слову сказать в профессиональных обсерваториях используют точно такие же методики, есть конечно и другие. При этом детали которые прорисовываются на итоговым снимке  имеют действительно реальное изображение.

На этом сезон фотографирования Юпитера я закрываю, но скоро открывается сезон Марса, а затем Сатурна.

При фотографировании использовалось следующее оборудование:
1) зеркально линзовый объектив Celestron с ФР 2032 мм f/10
2) монтировка (компьютеризированный штатив) CG5-GS
3) камеры DBK-31 и EVS VAC-136
4) телеконверторы Televue Powermate 2.5x и Televue Barlow 3x
5) фильтры Baader UV-IR cut и Astronomik IR-pass 742nm

И следующие программы:
1) видеозахват - IuVCR и IC Capture
2) сложение стека - Registax 6 и AutoStakkert2
3) обработка стека - AstraImage Pro 3 и ImageAnalyzer
4) финализация - Adobe PhotoShop CS 5

О том как готовиться к съёмке можно почитать здесь
О том, что ещё можно заснять с балкона можно почитать здесь

Желаю всем удачи при съёмке наших соседей по солнечной системе


Смотреть в блоге автора
СПАСИБО!
Очень интересный пост и фотографии. Большое спасибо!
Я помню своё увлечение астрономией в конце 1950-х -- начале 1960-х годов.
Я учился тогда в начальных классах школы. В книжных магазинах было немало красочно иллюстрированной детской литературы, посвящённой астрономии, планетам солнечной системы, будущим межпланетным полётам. Видимо, готовили детей и взрослых к восприятию намечаемого полёта человека в космос. Я тогда помнил наизусть многие данные о планетах нашей системы: расстояние каждой от Солнца, диаметр, наличие или отсутствие атмосферы, количество и названия естественных спутников, и много других интересных мне тогда, но бесполезных вещей.
Помню, в 1960 году, будучи третьеклассником, я чертил на больших листах "миллиметровки" (бумага такая была разлинованная) свои проекты фотонной ракеты для полётов в другие галактики.
12 апреля 1961 года, когда по радио объявили, что в космос полетел майор Юрий Гагарин, то я и радовался и печалился одновременно.
Ведь это же я хотел быть в космосе первым!
С тех давних пор многое забылось. В памяти осталось только расположение орбит девяти планет нашей системы по порядку от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон.
Ещё раз спасибо за отличный пост!
Всем привет!
Дед Михаил
ВЫСШИЙ ПИЛОТАЖ В НАУКЕ
В каждой области человеческой деятельности есть ВЕЛИКИЕ учёные, которые делают открытия и изобретения, продвигающие мировой прогресс на качественно иной, более высокий уровень. Но среди таких учёных я бы выделил ещё небольшую группу СУПЕРВЕЛИКИХ, которые не только сами делают что-то значительное, но и могут научить других. А это – чрезвычайно трудно и важно.
Популяризаторы науки – это супервеликие учёные.
Потому что рассказать ПРОСТО О СЛОЖНОМ – это высший пилотаж.
В политологии таким высшим пилотажем я бы назвал знаменитое произведение «Государь» Никколо Макиавелли (1469-1527). А в области точных наук я ставлю на первое место двух выдающихся учёных, работы которых мощно повлияли на формирование мировоззрения целых поколений.
Первый из них – это Яков Исидорович Перельман (1882-1942), величайший популяризатор науки всех времён и народов, книги которого никогда не стареют, ибо рассказывают о фундаментальных явлениях природы просто, ясно и доходчиво. Читать его серию «Занимательная астрономия», «Занимательная физика», «Занимательная математика» «Занимательная геометрия», и другие книги из этой же серии – это так же захватывающе интересно, как читать, скажем, книгу Дюма «Граф Монте-Кристо» или «Три мушкетёра».
Великий Я. И. Перельман умер в блокадном Ленинграде от истощения. Вечная ему память.
Второй из выдающихся популяризаторов науки – это Гуго Штейнгауз (1887-1972). Его книга «Математический калейдоскоп» – это ещё один великолепный и неисчерпаемый источник интереснейших и нестареющих научных фактов и парадоксов.
Итак, всем любителям астрономии я очень рекомендую достать, купить или скачать из интернета книгу Перельмана «Занимательная астрономия», а также книгу Штейнгауза «Математический калейдоскоп». Это не только занимательное чтение. Я бы сказал, что это просто Must Read для каждого современного человека.
Ещё раз повторю, что рассказать ПРОСТО И ПОНЯТНО О СЛОЖНОМ – это высший пилотаж.