مراقبة النجوم في علم الفلك بعد الظهر أو النهار

نظرًا لحقيقة أن مقالنا السابق ، " كيف ترى الكاميرات والأجهزة المختلفة في الليل " أثار اهتمامًا كبيرًا بين القراء ، قررنا أن نقدم لك مجالًا آخر متخصصًا للغاية في استخدام كاميرا الفيديو ، مثل علم الفلك أثناء النهار. قد يجد الكثيرون أن مهمة مراقبة النجوم مضيعة للوقت خلال اليوم ، لكننا سنحاول إقناعك في نهاية المقال.

إنتباه! المزيد في المقالة سيكون هناك رسوم متحركة كبيرة جدًا من 4 إلى 8 ميجا بايت!

"تعد جميع مقاطع الفيديو ومواد الصور لهذه المقالة فريدة بالنسبة لـ Runet وتنتمي إلى المنظمات التي وفرتها. عند إعادة الطباعة ، يلزم الرجوع إلى هذه المقالة. "

هذه ليست نجومًا ، لكنها تبدو مضحكة وتم تصويرها عن طريق الخطأ على الكاميرا ، والتي تمت مناقشتها في المقالة =)


لسوء الحظ ، نحن نعيش في مكان غريب لدرجة أنه خلال الخريف والشتاء بأكمله كان لدينا حوالي 20 ساعة من السماء الصافية وفي معظم الحالات كانت هذه الساعات في النهار. لذلك ، يعد تصوير النجوم في فترة ما بعد الظهر فرصة صغيرة على الأقل لإرواء عطشك للفلك.

سقطت بين أيدينا كاميرتان فريدتان يمكن أن ترى النجوم خلال النهار. تعمل الكاميرات في نطاقات مختلفة. كاميرا واحدة: VC1300HDR - كاميرا بالأبيض والأسود في النطاق المرئي ، والثانية VSM320 - كاميرا بالقرب من الأشعة تحت الحمراء (0.9-1.8 ميكرون). تم تصميم وتصنيع الكاميرتين في روسيا ، ومعالجة الخوارزميات ، على الرغم من بساطتها الواضحة ، هي ملكية فكرية لمصنعي الأجهزة.

بشكل عام ، سنحاول شرح ما يحد من قدرة كاميرا الفيديو على اكتشاف نجم خلال النهار - هذا بالطبع إضاءة خلفية ضخمة للسماء ، أقرب إلى الشمس - كلما زادت. عندما تحاول أن تأخذ السماء مباشرة ، يكون تعرض كل إطار فردي قصيرًا جدًا بحيث تكون إشارة النجم ضعيفة جدًا. وبالتالي ، فإن خلفية السماء الساطعة هي القيد الرئيسي عند التصوير. ما الطرق المتاحة لتقليل خلفية السماء؟ ومن الغريب أنك بحاجة إلى تقليل فتحة العدسة. مع فتحة ثابتة (قطر المرآة أو العدسة الأمامية) ، يتم تحقيق انخفاض في الفتحة عن طريق زيادة الطول البؤري.

هذه هي قيود من جانب فيزياء العملية: من المستحسن تقليل مجال الرؤية.

ما يحد من إمكانية المراقبة بواسطة التكنولوجيا؟ الشيء الرئيسي الذي يحد من كاميرا الفيديو في قدرتها على الكشف هو السعة في إلكترونات العنصر الحساس للضوء. إذا كانت السعة صغيرة ، فأنت مجبر على تقليل التعرض حتى لا تحصل على إطار أبيض بدون معلومات. كلما كان التعريض ضوئيًا أقصر ، كلما قلت المعلومات التي تحصل عليها عند المراقبة ، انخفضت نسبة الإشارة إلى الضوضاء.

وبالتالي ، فإن الحد من جانب التكنولوجيا هو سعة بكسل الكاميرا.

من أين تأتي الضوضاء؟ بعد كل شيء ، يبدو أنه يمكنك التقاط أفضل كاميرا منخفضة الضوضاء ، والتقاط قطعة من السماء ثم معالجة مستوى السطوع بعناية ، وحيث يتجاوز مستوى السطوع المستوى المتوسط ​​، وسيكون هناك نجم؟ لكن الأمر ليس كذلك. يسمى الضجيج الناتج عن الطبيعة الكمية للضوء ضوضاء الفوتون ويتم وصفه بتوزيع بواسون ، وأهم خصائصه هو تشتت توزيع الإشارة المستقبلة ، وهو ما يعادل جذر كمية الشحنة المتراكمة. وبالتالي ، إذا كان لديك 10000 إلكترونًا متراكمة في خليتك ، فسيكون ضجيج الفوتون هو جذر هذه القيمة أو 100s ، وستكون نسبة الإشارة إلى الضوضاء 100. بالنسبة لسعة البكسل التي تبلغ 1،000،000s ، ستكون ضوضاء الفوتون 1000s ، والإشارة / الضجيج (مثل مستوى الحد الأقصى للإشارة المتراكمة الممكنة لضوضاء الفوتون) هو أيضًا 1000. مع زيادة سعة البكسل ، تزداد نسبة الإشارة إلى الضوضاء القابلة للتحقيق. من أجل اكتشاف نجم ، من الضروري تجميع كمية إشارة ، تتجاوز بشكل عام مستوى ضجيج الفوتون. كما هو موضح أعلاه ، مع زيادة وقت التراكم بعامل مائة ، يزداد ضجيج الفوتون 10 مرات فقط ، وستنمو إشارة النجم بشكل متناسب تقريبًا ، أي 100 مرة أيضًا.

الاستنتاج الرئيسي لهذه الحجة هو أن قدرة العنصر الحساس للضوء أمر بالغ الأهمية. في معظم الحالات ، لا تتجاوز سعة الخلايا الضوئية للكاميرات المحلية 20000e ، وكاميرات للاستخدام العلمي 100000e.

تم الإعلان عن سعة عنصر الصورة في كاميرا VC1300HDR في 2.4 مليون إلكترون.
تبلغ سعة عنصر الصورة في كاميرا VS320 حوالي 3.5 مليون إلكترون.
القدرة الكبيرة تجعل هذه الكاميرات مناسبة لعلم الفلك أثناء النهار.

بما أن القارئ العزيز ينتظر بالفعل الصور ، فسيكون النص أصغر.

كاميرا مدى مرئية ، الدقة: 640x512 ، تلسكوب نيوتن 200 مم ، بدون فلاتر ، تتم جميع عمليات المعالجة داخل الكاميرا. شروط التصوير: 8 فبراير 2018 ، خط العرض 58'31 '، خط الطول 31'16 ، الوقت من 10.30 إلى 12 يومًا ، تم تنفيذ جميع عمليات التصوير في وضع الفيديو عند 25 هرتز.


Alpha Perseus (Mirfak) ، نجمة = 1.8 م ، وقت التصوير T = 11: 34


جاما بيرسيوس ، 3.0 م ، ت = 11: 34


دلتا بيرسيوس ، 2.9 م ، ت = 10: 38


بسي بيرسيوس ، 4.3 م ، ت = 10: 38

بالنسبة لأولئك الذين يريدون مشاهدة الفيديو المصدر (بدون تخفيضات وضغط ورسائل نصية قصيرة)) ، الروابط: واحد واثنين . حسنًا ، تقرير الطقس أثناء التصوير ...





كاميرا صور على تلسكوب. دع الفلكيين الحقيقيين يوبخوننا ، لكن الجو كان باردًا جدًا ، لذلك أطلقنا النار من الشرفة مباشرة ، حتى بدون فتح النافذة ... Brrrr ...)

الكاميرا القريبة من الأشعة تحت الحمراء ، VSM320 ، القرار 320 × 256 ، تلسكوب نيوتن مع مصحح A = 114mm ، F = 1000mm ، بدون مرشحات ، تتم جميع المعالجة داخل الكاميرا. شروط التصوير: 16 يناير 2018 ، خط العرض 58'31 '، خط الطول 31'16 ، الوقت من 14.00 إلى 16 يومًا ، تم تنفيذ جميع عمليات التصوير في وضع الفيديو بتردد 25 هرتز.


75151 (هامال ألفا برج) 2 م ، ت = 14: 11. فيديو


SAO55306 ، 3 م ، ت = 14: 42. فيديو


SAO38559 و SAO38551 ، 6 م و 6.9 م ، T = 15: 32. فيديو


SAO38890 ، SAO38937 ، SAO38917 ؛ 4.35 م ، 6.6 م ، 5.45 م (فئة النجمة الزرقاء) ، ت = 16: 03. فيديو

حسنًا ، تقرير الطقس أثناء التصوير ...



وبالتالي ، يمكن ملاحظة أن الكاميرات المعروضة تتعامل حقًا مع مهمة اكتشاف النجوم في النهار وتسمح بالملاحظات الفلكية أثناء النهار حتى في ظل ظروف التعرض القوي. وتجدر الإشارة إلى أن الكاميرا القريبة من نطاق الأشعة تحت الحمراء ، على الرغم من الدقة الأقل وقدرة الخلية الضوئية الأكبر قليلاً ، لديها قدرة كشف أفضل بشكل ملحوظ ، على الرغم من أنها أفضل للأجسام البرتقالية والحمراء.

الآن يمكننا أن نسأل أنفسنا: لماذا قد تكون هناك حاجة لذلك؟

حسنًا ، أولاً ، إذا لزم الأمر ، يمكنك العمل خلال النهار على النجوم أو الأجسام الفضائية الأخرى وتقديم مرافقتها. وثانيًا ، أنه يفتح الفرصة للعمل على الأجسام الجوية خلال النهار.

فيما يلي بعض الأمثلة الفريدة للمواقع البصرية التي تم التقاطها على كاميرا VC1300 ، مجال الرؤية 12x10 درجة ، معدل الإطارات 25 هرتز (مواد من أرشيف 2014).


موقع بصري ، طائرات بعيدة المدى على مسافة تزيد عن 100 كم (انخفاض التردد ، تردد أولي 25 هرتز). النقاط السوداء هي الطيور. فيديو كامل على الرابط .

فيما يلي بيانات Flightradar:



والمسافة في ياندكس:



وتجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن الطائرات الرئيسية تبدو كبيرة ، إلا أن قطر جسم الطائرة لا يتجاوز 4 أمتار. هذا على مسافة 100 كم يعطي صورة لطائرة أصغر بكثير من بكسل (لزاوية عرض واسعة إلى حد ما ، كما هو الحال في الفيديو).

حسنًا ، مكافأة صغيرة لأولئك الذين قرأوا المقالة حتى النهاية =) هي مثال آخر جدير بالملاحظة على موقع بصري ، بالفعل عن طريق الطيور (يتم تقليل معدل الإطار):


→ رابط الفيديو

وهذا أيضًا سرب من الطيور:



نأمل أن تكون هذه المقالة مفيدة وتمكنت من إظهار الميزات والصعوبات التي واجهها علم الفلك أثناء النهار بوضوح ، وكذلك تمكنا من إثبات استخدام أدوات الفيديو الفريدة لمهام الموقع البصري.

أود أن أعرب عن امتناني العميق للزملاء الذين ساعدوا في جمع المواد وتصويرها ومعالجتها ، وكذلك للمنظمات التي قدمت كاميرات ومواد أرشيفية وأذونات للنشر.

عند استخدام هذه المواد ، يلزم وجود رابط لهذه المقالة.