Pengamatan bintang di astronomi siang atau siang hari

Karena fakta bahwa artikel kami sebelumnya, " Bagaimana kamera dan perangkat berbeda melihat di malam hari " membangkitkan minat besar di antara pembaca, kami memutuskan untuk memperkenalkan Anda ke area penggunaan kamera video yang sangat terspesialisasi, seperti astronomi siang hari. Banyak yang mungkin menemukan tugas mengamati bintang hanya membuang-buang waktu di siang hari, tetapi kami akan mencoba meyakinkan Anda di akhir artikel.

Perhatian! lebih lanjut dalam artikel akan ada animasi gif cukup besar dari 4-8MB!

“Semua video dan bahan foto dari artikel ini adalah unik untuk Runet dan milik organisasi yang menyediakannya. Saat mencetak ulang, referensi ke artikel ini diperlukan. "

Ini bukan bintang, tetapi mereka terlihat lucu dan tidak sengaja memotret pada kamera, yang dibahas dalam artikel =)


Sayangnya, kami hidup di tempat yang aneh sehingga selama musim gugur dan musim dingin kami memiliki sekitar 20 jam langit cerah dan dalam banyak kasus jam-jam ini berada di siang hari. Karena itu, menembak bintang di sore hari setidaknya merupakan kesempatan kecil untuk memuaskan dahaga Anda akan astronomi.

Dua kamera unik yang berpotensi melihat bintang-bintang di siang hari jatuh ke tangan kita. Kamera berfungsi dalam berbagai rentang. Satu kamera: VC1300HDR - kamera hitam putih dalam rentang yang terlihat, VSM320 kedua - kamera dekat inframerah (0,9-1,8 mikron). Kedua kamera dirancang dan diproduksi di Rusia, memproses algoritma, meskipun kesederhanaannya jelas, adalah properti intelektual produsen perangkat.

Secara umum, kami akan mencoba menjelaskan apa yang membatasi kemampuan kamera video untuk mendeteksi bintang di siang hari - ini, tentu saja, adalah pencahayaan latar belakang besar dari langit, yang lebih dekat ke Matahari - semakin besar. Ketika Anda mencoba untuk mengambil langit secara langsung, eksposur setiap frame sangat singkat sehingga sinyal dari bintang sangat lemah. Dengan demikian, latar belakang langit yang cerah adalah batasan utama saat memotret. Metode apa yang tersedia untuk mengurangi latar belakang langit? Anehnya, Anda perlu mengurangi bukaan lensa. Dengan bukaan konstan (diameter cermin atau lensa depan), penurunan bukaan dicapai dengan meningkatkan panjang fokus.

Ini adalah batasan pada bagian proses fisika: diinginkan untuk mengurangi bidang pandang.

Apa yang membatasi kemungkinan pengamatan dengan teknologi? Hal utama yang membatasi kamera video dalam kemampuan pendeteksiannya adalah kapasitas dalam elektron elemen fotosensitif. Jika kapasitasnya kecil, Anda terpaksa mengurangi paparan agar tidak mendapatkan bingkai putih tanpa informasi. Semakin pendek eksposur, semakin sedikit informasi yang Anda dapatkan saat mengamati, semakin rendah rasio sinyal-ke-noise.

Dengan demikian, batasan pada bagian teknologi adalah kapasitas piksel kamera.

Dari mana suara itu berasal? Setelah semua, tampaknya Anda dapat mengambil kamera dengan noise rendah terbaik, mengambil sepotong langit dan kemudian dengan hati-hati memproses tingkat kecerahan, dan di mana tingkat kecerahan melebihi tingkat rata-rata, dan akan ada bintang? Tapi ini tidak benar. Kebisingan karena sifat kuantum cahaya disebut kebisingan foton dan dijelaskan oleh distribusi Poisson, properti paling penting di antaranya adalah dispersi distribusi sinyal yang diterima, yang sama dengan akar jumlah akumulasi muatan. Jadi, jika Anda memiliki 10.000 elektron yang terakumulasi dalam sel Anda, maka noise foton akan menjadi akar dari nilai ini atau 100e, dan rasio sinyal-ke-noise akan menjadi 100. Untuk kapasitas piksel 1.000.000e, noise foton akan menjadi 1000e, dan sinyal / noise (karena level maksimum sinyal akumulasi ke noise photon) juga 1000. Dengan meningkatnya kapasitas pixel, rasio signal-to-noise yang dapat dicapai meningkat. Untuk mendeteksi bintang, perlu untuk mengakumulasi jumlah sinyal, umumnya melebihi tingkat kebisingan foton. Seperti ditunjukkan di atas, dengan peningkatan waktu akumulasi dengan faktor seratus, kebisingan foton meningkat hanya 10 kali, dan sinyal dari bintang akan tumbuh hampir secara proporsional, yaitu, 100 kali juga.

Kesimpulan utama dari argumen ini adalah bahwa kapasitas elemen fotosensitif sangat penting. Dalam kebanyakan kasus, kapasitas fotosel dari kamera domestik tidak melebihi 20000e, dan kamera untuk penggunaan ilmiah 100.000 000e.

Kapasitas elemen foto dari kamera VC1300HDR dinyatakan dalam 2,4 juta elektron.
Kapasitas elemen foto kamera VS320 adalah sekitar 3,5 juta elektron.
Kapasitas besar membuat kamera ini berpotensi cocok untuk astronomi siang hari.

Karena pembaca sudah menunggu gambar, maka teks akan lebih kecil.

Kisaran kamera terlihat , resolusi: 640x512, teleskop Newton 200mm, tanpa filter, semua pemrosesan dilakukan di dalam kamera. Kondisi pemotretan: 8 Februari 2018, lintang 58'31 ', bujur 31'16, waktu dari 10,30 hingga 12 hari, semua pemotretan dilakukan dalam mode video pada 25 Hz.


Alpha Perseus (Mirfak), bintang = 1.8m., Waktu pengambilan gambar T = 11: 34


Gamma Perseus, 3.0m, T = 11: 34


Delta Perseus, 2,9m, T = 10: 38


Psi Perseus, 4.3m, T = 10: 38

Bagi mereka yang ingin melihat video sumber (tanpa potongan, kompresi dan SMS)), tautan: satu dan dua . Nah, laporan cuaca saat penembakan ...





Kamera foto pada teleskop. Biarkan para astronom yang sebenarnya mencela kita, tapi itu sangat dingin, jadi kami menembak langsung dari balkon, bahkan tanpa membuka jendela ... Brrrr ...)

Kamera inframerah-dekat , VSM320, resolusi 320x256, teleskop Newton dengan korektor A = 114mm, F = 1000mm, tanpa filter, semua pemrosesan dilakukan di dalam kamera. Kondisi pemotretan: 16 Januari 2018, lintang 58'31 ', bujur 31'16, waktu 14.00 hingga 16 hari, semua pemotretan dilakukan dalam mode video pada frekuensi 25 Hz.


SAO75151 (Hamal alpha Aries), 2m, T = 14: 11. Video


SAO55306, 3m, T = 14: 42. Video


SAO38559 dan SAO38551, 6m dan 6.9m, T = 15: 32. Video


SAO38890, SAO38937, SAO38917; 4.35m, 6.6m, 5.45m (kelas bintang biru), T = 16: 03. Video

Nah, laporan cuaca saat penembakan ...



Dengan demikian, dapat dicatat bahwa kamera yang disajikan benar-benar mengatasi tugas mendeteksi bintang di siang hari dan memungkinkan pengamatan astronomi siang hari bahkan di bawah kondisi paparan yang kuat. Perlu dicatat bahwa kamera dengan jangkauan inframerah dekat, meskipun resolusi lebih rendah dan kapasitas fotosel sedikit lebih besar, memiliki kemampuan pendeteksian yang jauh lebih baik, meskipun lebih baik untuk objek oranye dan merah.

Sekarang kita dapat bertanya pada diri sendiri: mengapa ini diperlukan?

Nah, pertama, jika perlu, Anda dapat bekerja pada siang hari pada bintang-bintang atau benda ruang angkasa lainnya dan memberikan pengiringnya. Dan kedua, ini membuka kesempatan untuk bekerja pada benda atmosfer di siang hari.

Berikut adalah beberapa contoh unik lokasi optik yang ditangkap pada kamera VC1300, bidang pandang 12x10 derajat, frame rate 25Hz (bahan dari arsip 2014).


Lokasi optik, pesawat jarak jauh pada jarak lebih dari 100 km (frekuensi berkurang, frekuensi awal 25Hz). Titik hitam adalah burung. Video lengkap di tautan .

Berikut adalah data Flightradar:



Dan jarak di Yandex:



Perlu dicatat: meskipun fakta bahwa pesawat utama tampak besar, diameter badan pesawat tidak melebihi 4 meter. Bahwa pada jarak 100 km memberikan gambar pesawat jauh lebih kecil dari pixel (untuk sudut pandang yang cukup lebar, seperti dalam video).

Nah, bonus kecil bagi mereka yang telah membaca artikel sampai akhir =) adalah contoh penting lain dari lokasi optik, sudah oleh burung (frame rate berkurang):


→ Tautan video

Dan ini juga sekawanan burung:



Kami berharap artikel ini bermanfaat dan dapat dengan jelas menunjukkan fitur dan kesulitan yang dihadapi oleh astronomi siang hari, serta kami dapat menunjukkan penggunaan alat video unik untuk tugas lokasi optik.

Saya ingin mengucapkan terima kasih yang mendalam kepada kolega yang membantu mengumpulkan, memotret, dan memproses materi, serta kepada organisasi yang menyediakan kamera, bahan arsip, dan izin untuk menerbitkan.

Saat menggunakan bahan-bahan ini, tautan ke artikel ini diperlukan.