Astro fotografování 2.díl

Širokoúhlá fotografie vedeným fotoaparátem - Jistě si vzpomínáte na minulý díl, kde jsem psal o fotografování oblohy z pevného stativu. Základním nedostatkem této metody bylo to, že doba expozice je limitována rotací země. Při překročení limitu se již hvězdy v důsledku rotace země projevily jako čárky či části oblouků, protože fotoaparát nebyl veden za hvězdami. Tomuto jevu lze zabránit jednoduchým způsobem. Stačí fotoaparát upevnit na vhodnou osu, která je rovnoběžná s osou zemské rotace (míří zhruba k Polárce). Pokud s ním budeme kolem této osy otáčet rychlostí jedné otočky za zhruba 24 hodin, zůstanou hvězdy na snímku zobrazeny jako body (v rámci možností optiky spíše malé kotoučky). Na takovémto snímku již lze nalézt při pečlivém zkoumání mnoho zajímavých objektů. Použít lze objektivy počínaje širokoúhlými (např. 28mm) až po teleobjektivy. Taková maximální rozumná ohnisková vzdálenost pro použití na jednoduchém paralaktickém stolku, který bude popisován v této kapitole, je 250mm.Paralaktických stolků existuje mnoho typů. Skoro lze říci, že co kus to unikát. Asi nejjednodušším a nejsnáze vyrobitelným je tzv. pantový stolek. Viz. obrázek. Jsou to dvě prkénka, nebo kovové destičky (1 a 2) spojená pantem (3). Ve spodním prkénku je umístěná matice (6), kterou prochází šroub, který při otáčení nadzvedává horní prkénko. V horním prkénku je provrtaný váleček bez závitu (5), ve kterém se šroub otáčí a zároveň se o něj opírá - je na něm naletovaná či nalepená podložka (7) která dělá doraz. Dolní prkénko je přichyceno například na fotografickém stativu (8) a na horním prkénku je upevněn fotoaparát. Pokud osa pantu míří k nebeskému pólu a rychlost otáčení šroubem je taková, že rychlost rozevírání prkének odpovídá rychlosti rotace Země, zůstanou obrazy hvězd kruhové. Pro účel snadné realizace je potřeba zvolit takové stoupání šroubu a jeho vzdálenost od pantu, aby vycházela jedna otočka za minutu. Při stoupání šroubu 1 mm vychází vzdálenost šroubu od osy pantu zhruba 228.5mm. Potom si můžeme na horní či dolní konec šroubu přidělat kotouček s ryskami a naproti němu ručičku z drátu. Potom otáčíme šroubem podle vteřinové ručičky hodinek. Válečky 6 a 7 by měly být v otvoru prkének uloženy otočně. Lze to vyřešit tak, že v prkénku vyvrtáme ještě otvor kolmý k díře v prkénku (průměr např. 3mm). Válečky provrtáme napříč, do otvorů vyřízneme závit (například M3) a do něj pak z obou stran zašroubujeme šroubky, které tak tvoří osu, kolem níž se váleček otáčí v otvoru. Je třeba, aby měl co nejmenší vůli a raději šel více ztuha. Tím máme vlastně hotovo. Na horní prkénko je třeba umístit nějaký kloub či hlavu ze stativu, na níž upevníme fotoaparát. Vlastní focení pak probíhá následujícím způsobem. Nejprve natáčením spodní hlavy stativu zamíříme osu pantu k Polárce. Lze si pomoci tak, že k boku prkénka rovnoběžně s pantem nalepíme brčko na pití limonády a nastavení provedeme tak, abychom polárku viděli skrz něj. Též lze k tomu použít nějaký malý dalekohled, namontovaný na prkénku rovnoběžně s osou pantu. To je obzvláště potřeba, pokud budeme fotografovat s dlouho-ohniskovým teleobjektivem. Nyní fotoaparát na horním kloubu natočíme do zvoleného místa na obloze, začneme pravidelně otáčet šroubem a otevřeme závěrku. Výsledek záleží na přesnosti výroby a ustavení, a také pravidelnosti otáčení šroubem.

Souhvězdí Orion – objektivem 50mm Foto : Jan Kroupa

Možných způsobů konstrukce takovéhoto stolku je velmi mnoho, fantazii se meze nekladou. Anglicky se tato věc nazývá "barn door mount", takže stačí tuto frázi zadat v nějakém vyhledávači a objeví se vám mnoho odkazů na stránky věnované této problematice, včetně obrázků různých konstrukcí a pořízenými snímky. Ty většinou vypadají nějak podobně jako tento snímek souhvězdí Orion.

Pointovaná fotografie teleobjektivem

Tato metoda je dokonalejší obdobou metody předchozí. Místo paralaktického stolku využívá k natáčení fotoaparátu paralaktickou montáž dalekohledu, kterou mnozí možná máte. Princip je jednoduchý. Fotoaparát se našroubuje rovnoběžně s tubusem dalekohledu a spustí se pohon polární osy montáže. Při použití krátkoohniskového objektivu (50mm a méně) bohatě stačí mít jenom pohon zapnutý a vůbec si dalekohledu nevšímat. Pro použití s delšími ohniskovými vzdálenostmi lze metodu doplnit tzv. pointací. Jde o činnost, při které do okulárového výtahu dalekohledu vložíme pointační okulár, což je okulár s osvětleným záměrným křížem. Do průsečíku kříže okuláru zaměříme libovolnou hvězdu a tu pomocí jemných pohybů montáží v rektascenzi a deklinaci udržujeme v průsečíku kříže. Tím vyrovnáváme odchylky v chodu montáže, dané nepřesností její výroby. Snímek tak má obrazy hvězd opravdu přesně kruhové. Zvládnutí této metody je nutné pro fotografování s objektivy s ohniskovou vzdáleností od cca. 300mm výše. Při praktické realizaci je třeba vzít v potaz několik věcí:

1. kam přichytit fotoaparát s objektivem

Záleží to na typu objektivu. Fotoaparát se širokoúhlým objektivem je třeba přichytit tak, aby se v zorném poli neobjevil tubus dalekohledu. Obvykle jsou dvě možnosti: Buď na deklinační osu montáže (to je ta na které je protizávaží), pokud je otočná s dalekohledem, nebo blízko horního konce tubusu (např. pokud máme vidlicovou montáž, nebo nejde fotoaparát uchytit na deklinační osu). Naopak fotoaparát vybavený teleobjektivem s dlouhým ohniskem je třeba připevnit velmi pevně a co nejblíže k tubusu, aby nedocházelo k vzájemnému pohybu soustavy tubus-fotoaparát, což by způsobilo rozmazání hvězd do krátkých čárek. U teleobjektivu nehrozí příliš zobrazení tubusu do záběru, neboť má obvykle malé zorné pole. Je však třeba to zkontrolovat ve dne, tzn. pohledem do hledáčku zjistit, zda není tubus v záběru. Na obrázku je vidět teleobjektiv Rubinar s fotoaparátem, uchycený na šroub spojený s třmeny, ve kterých je upevněn tubus dalekohledu.

2. Jaký máme typ paralaktické montáže

Nejjednodušší typ paralaktické montáže, bez motorového pohonu, pouze s dvěma bowdeny pro manuální ovládání není příliš vhodný. To proto, že po celou dobu expozice budete muset pomaličku otáčet bowdenem ovládajícím otáčení polární osy tak, aby hvězda stále zůstávala v průsečíku osvětleného kříže. Kromě toho budete muset také čas os času udělat i korekci pomocí druhého bowdenu, pro pohyb dalekohledu v deklinaci. Zvládnout to obojí najednou je dost obtížné a dá se to vydržet pouze pro kratší expozice tak do deseti minut. Podstatně lepší variantou je montáž, která má alespoň pohon polární osy. Ten zapnete a potom již děláte bowdenem jen nepříliš časté opravy v deklinaci. Při velkých nárocích na přesnost (obvykle při použití teleobjektivu s dlouhou ohniskovou vzdáleností) se nevyhnete ani opravám v rektascenzi. Ty lze dělat tak, že na chvilku vypnete či naopak zrychlíte pohon polární osy, aby hvězda stále byla v průsečíku. Třetí nejlepší variantou je, když má montáž motorové pohony v obou osách, a ovládání motorů vyvedené na krabičku se čtyřmi tlačítky, pomocí kterých lze ovládat jemné pohyby ve všech směrech.

3. Přesnost pointace

tj. s jakou přesností udržovat hvězdu v průsečíku kříže. To velmi závisí na použitém objektivu. U širokoúhlých objektivů do cca. 50mm se není třeba o pointaci starat vůbec. Pouze zkontrolujeme, zda pohon stále běží a hvězda je vidět někde poblíž průsečíku. Opravu provedeme jen tehdy, pokud by se výrazně vzdalovala (to hrozí snad jen u úplně nejhorších montáží). Druhým extrémem je např. takový teleobjektiv s ohniskovou vzdáleností půl metru. Ten, pokud je dejme tomu připevněn na dalekohledu s ohniskovou vzdáleností 1 metr s okulárem poskytujícím cca. 100násobné zvetšení, vyžaduje tak přesnou pointaci, že se hvězda musí stále nacházet ve skrytu za ryskami v průsečíku osvětleného kříže. Ostatní varianty jsou někde mezi těmito dvěma extrémy a je třeba to vyzkoušet, neboť to záleží na dalekohledu použitém k pointaci (resp. na jeho zvětšení). Platí však pravidlo: Když je již nutno pointovat, tak je nejlépe snažit se pointovat přesně. A když to občas ujede, tak to nemusí, ale také může být na snímku vidět.

4. Přesnost ustavení montáže

Aby měla paralaktická montáž svůj význam, je třeba ji mít přesně ustavenu. Tj. její polární osa musí mířit k severnímu nebeskému pólu (tedy zhruba k Polárce) Zde nastává problém, který je opět tím palčivější, čím delší ohniskovou vzdálenost má použitý teleobjektiv. U jednoduchých montáží není obvykle mnoho možností, jak je přesně zaměřit. Zhruba to lze učinit například takovýmto postupem: Obvykle lze nastavit na kloubu elevace (na obrázku označené EL) paralaktické hlavy aktuální zeměpisnou šířku a stativ postavit vodorovně pomocí vodováhy či olovnice. Pak ještě zbývá ustavit hlavu montáže přesně ve směru východ-západ (tj. v azimutu, na obrázku označeno AZ). To lze provést tak, že na stupnici deklinace nastavíme údaj 90 stupňů a pohybem hlavy montáže okolo její svislé osy (v azimutu) dostaneme do zorného pole dalekohledu Polárku, poté můžeme ještě jemně doladit i polohu v elevaci. Nyní hlavu montáže zajistíme, by se nemohla pootočit a uděláme následující pokus. Odjistíme polární osu montáže a otáčíme s ní. Polárka by měla stále zůstávat v zorném poli. Čím méně uhýbá ze své pozice, tím přesněji je montáž ustavena. Přesný postup záleží na ovládacích prvcích Vaší montáže, takže bohužel nemohu dát k dispozici přesný popis. U lepších montáží, které mají tzv. polární hledáček je situace mnohem lepší. Polární hledáček je malý dalekohled zabudovaný do polární osy (viz. obrázek mojí montáže). Podíváte-li se do něj, uvidíte v zorném poli kresbu, na které je vyznačena minimálně Polárka, popřípadě další hvězdy či směr k nějakému souhvězdí. Pak je ustavení práce na pár minut. Namíříme montáž zhruba tak, aby v polárním hledáčku byla Polárka. Pomocí pohybů hlavou montáže ji dostaneme do polohy, kdy souhlasí s kresbou v polárním hledáčku. Tím máme montáž ustavenu a můžeme začít fotografovat.

Co lze fotografovat pointovaným teleobjektivem

Je toho již poměrně dost. Teleobjektivy s ohniskovou vzdáleností 100 až 250mm lze použít velmi dobře k fotografování zajímavých oblastí mléčné dráhy, rozsáhlých emisních mlhovin v mléčné dráze, obzvláště v Labuti (region kolem Gama Cygni a mlhovina Severní Amerika ). Také emisní mlhovina California v Perseu nebo velká galaxie v Andromedě (M31) je vděčným objektem. Velmi vhodný je takovýto objektiv také na komety, pokud se objeví nějaká větší.

Galaxie M31 v Andromedě - teleobjektivem 180mm Foto : Jan Kroupa

S teleobjektivy, jejichž ohnisková vzdálenost je okolo půl metru, již lze fotografovat i spoustu menších objektů. M42 v Orionu, M45 - Plejády, opět M31 v Andromedě, hodně hvězdokup (hlavně otevřených), nádherná je dvojitá hvězdokupa X a h v Perseu či Jesličky v Raku. Sami jistě naleznete spoustu dalších vhodných objektů. Podmínkou je dobrá světelnost teleobjektivu, f/4 je ideální. I se světelností f/5.6 to není špatné, viz snímky níže. Nižší světelnosti (f/8 a více) lze použít, pokud se smíříte s dlouhou expozicí (i přes 1 hodinu).

Mlhovina M42 v Orionu
Dvojitá hvězdokupa Chí a h Per
Kometa Ikeya-Zhang
Všechny tři fotografie jsou moje vlastní
Teleobjektiv: Rubinar s ohniskovou vzdáleností 500mm a světelností f/5.6
Film: Kodak Supra 400
Doby expozice: M42 - 35 minut, Chí a h Persei - 25 minut, Ikeya-Zhang - 18 minut
Jak fotografovat (světelnost objektivů, filmy, časy expozice, místo)

Zde začíná to pravé umění astrofotografie. Nalézt pro fotografovaný objekt vhodný druh filmu, aktuálním podmínkám a použitému vybavení odpovídající délku expozice a samozřejmě správně zaostřit snímek a poté ho přesně pointovat (pokud je to nutné). Pokusím se nyní popsat tyto jednotlivé aspekty astrofotografie na základě svých zkušeností. Upozorňuji dopředu na fakt, že udané hodnoty jsou pouze orientační, a také se pohybují v poměrně širokém rozsahu. Je třeba je považovat za takový počáteční odhad, se kterým je možno začít. Postupem času si stanovíte optimální hodnoty pro vaše vybavení a stanoviště.

Světelnost a typy objektivů

U širokoúhlých objektivů jsou běžné světelnosti okolo f/1.8 - f/2.8. Pro účely širokoúhlé fotografie oblohy je dobré je zaclonit zhruba na f/4. Zlepší se tím kvalita obrazů hvězd v okrajích filmového políčka. U teleobjektivů s delšími ohniskovými vzdálenostmi se světelnosti pohybují většinou od f/4 níže. Takovým rozumným minimem je f/8. Při nižší světelnosti již je potřebná expozice velmi dlouhá (i přes hodinu). Pokud tedy máte teleobjektiv se světelností f/4 - f/5.6 půjde pravděpodobně velmi dobře použít k fotografování noční oblohy. Existují dvě základní skupiny teleobjektivů, ryze čočkové teleobjektivy a teleobjektivy katadioptrické (kombinace zrcadel a čoček - obvykle systémy Maksutov-Cassegrain nebo Schmitd - Cassegrain). Příkladem dobrých katadioptrických objektivů jsou ruské objektivy Rubinar, nebo různé verze objektivů MTO (ty však mají podle některých majitelů o něco nižší kvalitu obrazu než Rubinary - nicméně jsou také celkem použitelné). Zvláště u dlouhých ohniskových vzdáleností je takovýto typ objektivu vhodný pro svoji krátkou stavební délku ve srovnání s klasickým čočkovým. Vychází obvykle i cenově o něco lépe. Pokud teleobjektiv nemáte a budete ho kupovat, doporučuji nejprve obejít bazary s fototechnikou. Lze tak značně ušetřit.

Filmy

Tato kapitolka by vydala na velmi dlouhé povídání. Vzhledem k cenám zpracování filmových materiálů, které jsou již velmi nízké a zpracování naprosto běžně dostupné (mnohdy i na počkání 15-20 minut) se omezím pouze na barevné negativní filmy popřípadě na filmy inverzní (diapozitivy).

Fotografování hvězdné oblohy a deep-sky objektů komplikují dva základní faktory: velmi nízká jasnost objektů a spektrální složení vyzařovaného světla.

Nízká jasnost objektů si vynucuje použití dlouhých expozic (obvykle desítky minut až hodiny) a citlivých filmů - 400 nebo 800 ASA. Možná namítnete že se dělají i citlivější, ale ty už mají příliš hrubé zrno.

Spektrální složení světla těchto objektů se výrazně liší podle typu objektu. Hvězdy, hvězdokupy a galaxie vyzařují v podstatě spojité spektrum, a tak na film pro focení těchto objektů nejsou z hlediska citlivosti k jednotlivým vlnovým délkám kladeny žádné zvláštní nároky. Jiná situace ovšem nastává, pokud se rozhodneme fotit emisní mlhoviny. Tam z principu vzniku záření v nich vyplývá fakt, že září pouze v několika velmi úzkých rozsazích vlnových délek (odpovídajících emisním čarám některých prvků, hlavně emisní čáry vodíku H alfa, H beta a kyslíku OIII. Zatímco s vlnovými délkami odpovídajícími H beta a OIII problémy obvykle nejsou (leží v oblasti modré a zelené barvy na kterou je citlivá většina filmů) vlnová délka 656.3 nm odpovídající emisní čáře H alfa je velkým problémem. Vlnová délka je na horním (červeném) konci spektra, v oblasti již málo viditelné lidským okem. Proto i většina filmů má na tuto vlnovou délku sníženou nebo jen velice minimální citlivost. Je to o to větší problém, že většina mlhovin září převážně na této vlnové délce. Naštěstí existuje několik filmů , které mají i na tuto vlnovou délku citlivost vynikající. Dost tedy teorie a přejdu ke konkrétním filmům.

V současné době (složení emulzí se po několika letech obměňuje a vylepšuje, takže to za tři roky nemusí být pravda) je asi nejlepším negativním filmem, který zachytí dobře kromě jiného také zmíněné emisní mlhoviny KODAK Supra 400 nebo KODAK Royal Gold 400. Také Fuji Super G800+ nebo Fuji Superia 800 dávaly dobré výsledky. Bohužel poslední dva jmenované filmy se již nevyrábějí. Fuji sice vyrobila náhradu Fuji Superia 800 XTRA, která má novou čtyřvrstvou emulzi, ale ta zlikvidovala onu citlivost na vlnovou délku odpovídající H alfa natolik, že je film pro focení emisních mlhovin téměř nepoužitelný. Obdobně jsou na tom prý všechny filmy se čtyřvrstvou emulzí. Další pokusy s jinými filmy jsem nedělal (škoda práce s poinatcí snímku, když z toho pak nic není) Prostě používám ověřenou Supru 400 od Kodaku a jsem spokojený. Doporučuji totéž.

Pokud máte k dispozici minilab, kde umějí zpracovávat inverzní filmy (diapozitivy), doporučují astrofotografové též Kodak Elitechrome 200 nebo 400. Skutečně tento film s citlivostí 200ASA dává srovnatelné výsledky s negativními filmy 400ASA, a díky tomu mají snímky jemnější zrno. V praxi jsem to zatím nikdy nezkoušel, nicméně dost zahraničních astrofotografů ho používá a jejich snímky mluví za vše.

Na první pokusy (pokud nechcete fotit emisní mlhoviny) lze říci, že stačí jakýkoli film s citlivostí nejlépe 400 ASA, který seženete. Pro první pokusy a ověření seřízení montáže lze použít s výhodou také černobílý film. Prvních pár snímků potmě ustřihnete, vyvoláte doma a hned víte, jak na tom jste s přesností pointování.

Časy expozice

Při focení velkých úseků oblohy a depp-sky objektů je situace stále tatáž a zdálo by se, že čím delší expozice, tím lépe. Do jisté míry je to pravda, ale platí to pouze za předpokladu dokonale tmavé oblohy prosté jakéhokoli světelného znečištění. To je naneštěstí situace, o které si můžeme nechat nejen v naší zemi, ale v podstatě v celé Evropě nechat jenom zdát. Realita je taková, že světelné znečištění oblohy je všudypřítomné, a je třeba najít takové místo, kde je minimální. Takže v našich podmínkách platí takřka bez vyjímky následující pravidlo: Délka expozice takovéhoto druhu astrofotografie je pro daný film limitována pouze dvěma faktory: Světelností objektivu a mírou přesvícení oblohy. Při fotografování je tedy třeba udělat tak dlouhou expozici, při které se ještě výrazně neprojevuje přesvícení oblohy tím, že příliš ztmavne emulze filmu v místech mezi hvězdami, kde neleží žádný fotografovaný objekt. Pro přibližné určení doby expozice je k dispozici následující tabulka.

Tabulka je vytvořena na základě zkušeností s filmy Kodak Royal Gold 400 a Kodak Supra 400 ve vzdálenosti okolo 10 až 20km od Hradce Králové. Dá se říci, že by měla vyhovět pro každé stanoviště s průměrně tmavou oblohou (alespoň tak tmavou, že je vidět mléčná dráha od výšky cca. 20-30° nad obzorem, samozřejmě pokud je tou dobou viditelná). V tabulce se řiďte sloupečkem vybraným podle světelnosti vašeho přístroje či objektivu. První údaj z rozmezí platí pro objekt zhruba 60 a více stupňů nad obzorem. Při výšce okolo 30° již projde atmosférou zhruba polovina záření ve srovnání s objektem, který je v zenitu. Zde proto použijte raději delší čas (ovšem za podmínky že není obloha v tom místě přesvětlena). Dále je třeba brát v úvahu i atmosférické podmínky. Při velmi průzračné obloze (ve dne sytě modré) lze použít také delší čas, protože světelné znečištění je menší a neprojeví se tolik na snímku. Přesné doby expozic pro různé objekty a vaše podmínky časem naleznete sami.

Místo pro fotografování

Platí pravidlo: čím vzdálenější od zdrojů světelného znečištění a čím výše, tím lépe. Samozřejmě v mezích možností. Jet kvůli pár snímkům do hor je sice možná reálné, pokud je na obloze třeba pěkná kometa, ale nelze to praktikovat stále. Je tedy třeba najít vhodné místo v dostupné vzdálenosti. Také je třeba, aby nebyl blízko žádný přímo viditelný zdroj světla. Lampy v několik km vzdálené vesnici sice nevadí, ale taková lampa u cesty na konci louky již může být při některých polohách objektivu velký problém. Mohou vznikat odrazy, které se na filmu projeví nepěknými šmouhami.

Technika fotografování

Astrofotografie má svá specifika se kterými se u klasické fotografie nesetkáváme. Expozice je vždy dlouhá, takže je nutno použít drátěnou spoušť s aretací. Před expozicí je třeba zkontrolovat přesné zaostření na nekonečno a nastavení clony. Též je nutno ověřit si že je nastaven čas B nebo T (manuální ovládání doby expozice drátěnou spouští). Také je dobré si přelepit zaostřovací a clonový kroužek objektivu kouskem samolepky, abychom si s ním omylem potmě nepohnuli. Není nic "radostnějšího" než po několika hodinách mrznutí na louce potmě u dalekohledu zjistit, že snímky jsou špatně zaostřené nebo focené místo s clonou f/2.8 s clonou f/16. Také není od věci, pokud děláme pointovanou astrofotografii, vyzkoušet si třeba 5 minut před otevřením závěrky pointování nanečisto. Zjistíme tím, jestli jsme si nepohnuli montáží (hlavně u lehčích málo bytelných typů nastavení dlouho nevydrží a objekt začne ujíždět ze zorného pole) Pokud fotografujeme teleobjektivem s dlouhým ohniskem, je třeba pointovat opravdu přesně. Tato činnost je dost únavná, takže je třeba se na to připravit jak vhodným příliš nepřekážejícím oblečením, tak zvolením vhodné polohy u okuláru. Taktéž repelentní přípravky proti komárům nejsou v letním a podzimním období k zahození. Každopádně se připravte na to, že pointované snímky teleobjektivem s ohniskovou vzdáleností okolo půl metru již vyžadují hodně tréningu, kvalitní montáž a velkou dávku trpělivosti. S kratšími ohnisky se věc stává snadnější, ale ubývá objektů vhodných pro focení. Doporučuji začít právě širokoúhlými fotografiemi a postupně přecházet na objektivy s delší ohniskovou vzdáleností.

Závěrem této kapitoly, která (i přesto že je velmi stručným souhrnem nutných znalostí) byla poměrně dlouhá, bych vám chtěl popřát hodně trpělivosti při fotografování a co nejvíce hezkých snímků, i když vím, že zvláště na začátku jich moc nebude.