Eu queria começar a astrofotografia.

Vamos supor que eu quero tirar fotos de planetas quando eles estiverem mais próximos do planeta Terra, que planeta pareceria o maior pensamento de uma lente telefoto? Alguns planetas são menores, mas mais próximos do planeta Terra (Marte), outros são mais distantes, mas muito maiores (como Júpiter), então não sei qual planeta é o mais fácil de tirar uma foto. Eu sei que uma lente de 800 mm com uma câmera APS-C é suficiente para ver alguns pequenos detalhes de Júpiter, mas e os outros planetas?

Como a distância da Terra a cada um dos outros planetas varia devido à mecânica orbital, o tamanho de cada planeta visto da Terra pode variar significativamente. Qual planeta é o maior e a ordem dos tamanhos relativos muda frequentemente.

Por exemplo, no dia 1º de abril de 2018, os seguintes tamanhos angulares dos planetas são vistos na Terra:

• Júpiter - 42,69 "(segundos de arco)
• Saturno - 16,68 "
• Mercúrio - 11,27 "
• Vênus - 10,59 "
• Marte - 8,49
• Urano - 3,38 "
• Netuno - 3,21

Vênus passará Mercúrio em tamanho em 12 de abril de 2018.
Marte passará Mercúrio em tamanho em 19 de abril de 2018.
Marte crescerá maior que Vênus em 7 de maio de 2018.
Marte crescerá maior que Saturno em 18 de junho de 2018.
Vênus ultrapassará Saturn em 20 de julho de 2018.
Vênus voltará a ser maior que Marte em 15 de agosto de 2018.
Vênus crescerá maior que Júpiter em 12 de setembro de 2018.
Marte encolherá para menor que Saturno em 26 de setembro de 2018.
Vênus atingirá o pico em tamanho angular a 1'1,33 "(um minuto de arco e 1,33 arco-segundos) em 27 de outubro de 2018.

Até 27 de outubro de 2018 (menos de sete meses a partir de agora), a lista ficará assim:

• Vênus - 1'1,33 "
• Júpiter - 31,44 "
• Saturno - 15,79 "
• Marte - 12,28 "
• Mercúrio - 5,70 "
• Urano - 3,73 "
• Netuno - 2,33 "

Em meados de dezembro de 2018, Vênus será novamente menor que Júpiter.

No final de julho de 2019, a hierarquia ficará assim:

• Júpiter - 42,68 "
• Saturno - 18,25 "
• Mercúrio - 9,68 "
• Vênus - 9,66 "
• Urano - 3,56 "
• Marte - 3,53 "
• Netuno - 2,34 "

Quando está mais próximo da Terra, Vênus tem o maior tamanho angular de qualquer um dos planetas, visto da Terra. No máximo, Vênus tem 0,01658 graus de largura. Isso está muito próximo de exatamente um minuto de arco, que é 1/60 de grau. Vênus é apenas maior que Júpiter por algumas semanas (cerca de 13 a 14 semanas, de meados de setembro a meados de dezembro de 2018) uma vez a cada ano e meio. O resto do tempo Júpiter é maior que os outros planetas.

Infelizmente, quando Vênus está mais próximo da Terra e em seu maior tamanho angular, isso significa que Vênus também está quase diretamente entre a Terra e o Sol e a maior parte do lado de Vênus voltada para a Terra é escura, enquanto o sol brilhante está quase diretamente atrás dela. . Em ocasiões muito raras, Vênus e a órbita da Terra se alinham exatamente e Vênus passa diretamente em frente ao Sol, visto da Terra. Chamamos esse evento de trânsito . O último trânsito de Vênus ocorreu em 5 de junho de 2012. O próximo não será até dezembro de 2117, seguido por outro em dezembro de 2125. Eles ocorrem em pares com um intervalo de aproximadamente 8 anos, havendo uma lacuna que alterna entre 121,5 anos. e 105,5 anos antes do próximo par ocorrer.

_{O grande ponto próximo ao canto superior direito é Vênus. Os pontos menores no meio são manchas solares. Existem algumas nuvens finas na parte inferior do disco solar.}

Como Vênus e Terra são planetas interiores, sua distância relativa varia muito. Durante a conjunção, eles estão separados apenas por 41,4 milhões de quilômetros. Em oposição (quando Vênus está diretamente do outro lado do Sol da Terra), eles estão separados por 257.757 milhões de quilômetros. A essa distância, Vênus tem um pouco menos de 10 segundos de arco (0,16 minuto de arco ou 0,00278 graus de largura).

Júpiter varia de cerca de 32 segundos de arco em oposição a 49 segundos de arco (0,817 minutos de arco ou 0,0136 graus) em conjunto. Na maioria das vezes, Júpiter é maior que 40 segundos de arco. Como Júpiter é um planeta externo e está cinco vezes mais longe do Sol que a Terra, a distância entre a Terra e Júpiter é muito menos variável do que é o caso dos outros planetas internos. Isso também significa que, quando Júpiter e a Terra estão mais próximos, o sol está a 180 ° do outro lado da Terra e quase toda a parte de Júpiter vista da Terra é iluminada pela luz solar e Júpiter também está mais brilhante quando está no maior.

_{Júpiter, como observado em 21 de janeiro de 2013. Tinha cerca de 44 segundos de arco de largura na época. Canon 7D + Kenko 2X Teleplus Pro 300 DGX + EF 70-200mm f / 2.8 L IS II. A imagem é uma colheita de 100%.}

Marte varia de cerca de 25 segundos de arco (0,00694 graus) em conjunto a 3,5 segundos de arco (menos de 0,001 graus) na oposição. Às vezes, isso significa que Marte é menor que Urano na oposição. Como a órbita de Marte está fora da órbita da Terra, ela fica quase totalmente iluminada como vista da Terra, quando é maior e está escondida atrás ou muito perto do Sol, quando é menor.

Saturno calcula a média de 16 a 20 segundos de arco (sem incluir o tamanho angular mais amplo do sistema de anéis de Saturno), visto da Terra. Como sua órbita é quase duas vezes maior que a de Júpiter, a variação no tamanho entre conjunção e oposição é ainda menor que a de Júpiter.

Os outros planetas são muito menores do que os tamanhos médios daqueles listados acima em termos de tamanho angular, visto da Terra. Mercúrio (máximo de cerca de 10 segundos de arco) e Urano (máximo de pouco mais de 3,5 segundos) podem ser maiores que Marte nos momentos em que Marte está mais distante (pouco menos de 3,5 segundos). Júpiter nunca cai abaixo do segundo lugar, enquanto Vênus pode variar entre o maior e o quinto maior (embora só ultrapasse o quarto maior em raras ocasiões em que Mercúrio e Marte são maiores que Vênus ao mesmo tempo). Marte pode estar entre o segundo e o sétimo maior. Observe que os planetas mais variáveis ​​são aqueles cujas órbitas estão mais próximas da órbita da Terra e os planetas menos variáveis ​​são aqueles com órbitas muito maiores que a órbita da Terra.

Em contraste, o Sol e a Lua são cerca de 0,5 graus, ou 30 minutos de arco ou 1.800 segundos de arco, como vistos na superfície da Terra. Isso é 30 vezes a largura de Vênus no ponto mais próximo (e menos porcentagem iluminada) e 36 vezes maior que Júpiter no ponto mais próximo e mais brilhante.

_{Júpiter à esquerda e a lua à direita. Observe os tamanhos comparativos. Mais tarde, na noite em que essa imagem foi tirada em 21 de janeiro de 2013, elas passaram a menos de um grau uma da outra. Júpiter tinha cerca de 44 segundos de largura de largura na época.}

É claro que se alguém estiver em um pedaço plano da Terra, ele tem um tamanho angular de 180 graus (10.800 minutos de arco ou 648.000 segundos de arco), o que é 360 vezes mais que o Sol e a Lua!

Normalmente Júpiter é facilmente o maior visto da Terra, mas dependendo das órbitas, às vezes pode ser Vênus (na próxima vez em setembro e depois em 2020).

Este site responderá sobre detalhes relativos à data exata: https://www.timeanddate.com/astronomy/planets/distance

Embora o tamanho angular de Vênus no céu da Terra seja maior que qualquer outro planeta, porque Vênus é um planeta inferior, o maior tamanho angular ocorre apenas quando Vênus na direção do Sol. Júpiter tem o próximo tamanho angular maior e ocorre quando Júpiter está em oposição, assim também está em seu estado mais bem iluminado (para um observador na Terra). Além disso, o tamanho angular de Vênus varia de acordo com a ordem em que ele e a Terra orbitam o Sol, enquanto Júpiter tem muito mais variações sutis do diâmetro maior para o menor. Isso é muito óbvio em telescópios e câmeras.

Observe que Júpiter possui recursos muito grandes (bandas, Grande mancha vermelha ) que Vênus carece; portanto, se você estiver interessado em ver os detalhes em oposição a um círculo em branco, Júpiter poderá fornecer esses detalhes. Vênus, no entanto, mostrará um crescente semelhante às fases da Lua, enquanto Júpiter não.

Observe também que Júpiter tem quatro luas muito grandes e são muito fáceis de fotografar. Portanto, embora você possa ou não conseguir resolver as bandas ou o Great Red Spot em Júpiter, você provavelmente poderá fotografar as luas e ver como a posição delas muda de noite para noite. Você nem precisa que Júpiter esteja em oposição para fotografá-los, eles são claramente visíveis em toda a órbita de Júpiter.

Por exemplo, aqui está uma foto de Júpiter feita com imagens empilhadas tiradas através de uma webcam da Logitech conectada a um telescópio:

Fonte da imagem Inclui outras fotos de Júpiter tiradas através de câmeras DSLR comuns da Nikon e Canon.

Resposta curta: Vênus subtende o maior ângulo, seguido por Júpiter.

Resposta de tamanho intermediário: Randall Munroe fornece a seguinte visualização útil (extraída de uma visualização maior em https://xkcd.com/1276/ ):

Resposta longa: há alguma variação devido a posições relativas em órbitas. Veja a resposta de Wayne para uma animação que mostra como os tamanhos relativos mudam com o tempo.

Ainda não compre essa 800mm f / 5.6

A astrofotografia com uma DSLR geralmente é feita:

• com uma lente grande angular rápida para evitar trilhas em estrela .
• ou montado em um telescópio com um adaptador.

O primeiro método é ótimo para capturar grandes estruturas no céu (por exemplo, a Via Láctea, Galáxia de Andrômeda, aglomerados ou nebulosas ...)

O segundo pode ser usado para planetas.

Na verdade, um 800mm não é tão longo para um telescópio, e a abertura correspondente em f / 5.6 é de cerca de 145mm, o que também não é muito grande. A 800mm f / 5.6 é enorme, cara e seria difícil de usar para astrofotografia.

Desfrute de astronomia visual primeiro

Pela sua pergunta, deduzo que você não tem muita experiência olhando planetas. A astronomia visual pode oferecer a experiência necessária para obter boas fotos.

A astrofotografia é difícil e requer muito dinheiro, experiência e paciência. Você precisa saber para onde apontar, a que horas e sob quais condições do céu.

Existem telescópios amadores excelentes e acessíveis por US $ 250 (por exemplo, este pequeno dobsoniano de 900 mm f / 8). Muitos adaptadores de astrofotografia custam muito mais. Você pode ver todos os planetas, a divisão Cassini em anéis de Saturno , a grande mancha vermelha em Júpiter, bem como as luas jovianas ou a ISS . Com céu decente, você pode ver objetos maravilhosos do céu profundo (por exemplo, a galáxia de Andrômeda, a nebulosa de Orion, o aglomerado duplo ...).

Para alterar a ampliação, você simplesmente precisa de outra ocular, que é muito mais acessível do que as lentes DSLR.

Mude para a astrofotografia.

Você pode até usar uma webcam ou uma DSLR para tirar fotos através do telescópio. Aqui está um exemplo de Júpiter com as grandes manchas vermelhas, 2 trânsitos da lua e Io:

Foi tirada como uma única exposição com uma Fuji X100s através de um dobsoniano de US $ 600 (1250mm f / 5). 1 / 50s, f / 4, ISO 1600. Eu tinha que:

• rastrear manualmente o telescópio
• focalize manualmente a ocular (6,7 mm)
• segure a câmera para apontar através da ocular
• focalize a câmera
• solte o botão do obturador.

Alguns astrofotógrafos amadores conseguem tirar fotos incríveis dos planetas. Aqui estão alguns exemplos .

Assim como não há "melhor" câmera ou "melhor" lente ... não há "melhor" telescópio - existem meramente telescópios mais adequados para determinadas tarefas do que outros.

Embora você possa conectar uma câmera, apontar um telescópio em direção a um planeta e capturar uma imagem, a qualidade dessa imagem dependerá de vários outros fatores (alguns dos quais estão fora de seu controle).

Condições atmosféricas

Devido ao tamanho aparente muito pequeno de outro planeta, visto da Terra, a qualidade da imagem é muito sensível à estabilidade atmosférica aqui na Terra. Os astrônomos se referem a isso como "condições de visão". A analogia que prefiro usar é imaginar uma moeda repousando no fundo de uma piscina de água limpa. Se a água estiver parada, você pode ver a moeda. Se alguém começar a criar ondas (pequenas ondulações ou ondas grandes), a visão da moeda começará a distorcer e oscilar. Esse mesmo problema acontece com a nossa atmosfera ao visualizar os planetas.

Para obter uma atmosfera estável, você deve ter certeza de que não está a algumas centenas de quilômetros do jato, da frente quente ou da frente fria. Você também deseja estar localizado em algum lugar onde a geografia seja plana (e de preferência água) para permitir um fluxo de ar laminar suave. Terrenos quentes criarão termais ... portanto, terrenos frescos (no alto das montanhas) ou olhar sobre a água fria serão úteis. Além disso, as superfícies ópticas do telescópio devem ter tempo para se adaptar às temperaturas ambientes. Caso contrário, a imagem não será estável ... ela irá tremer e distorcer a qualidade da imagem.

Teorema da Amostragem

Há também uma questão de ampliação e há um pouco de ciência nisso ... baseado no teorema da amostragem de Nyquist-Shannon.

Um telescópio será limitado em sua capacidade de resolução com base no tamanho da abertura. O sensor da câmera possui pixels e estes também têm um tamanho. A versão curta do teorema da amostragem é que o sensor precisa ter o dobro da resolução da potência máxima de resolução que o telescópio pode oferecer. Outra maneira de pensar é que, com base na natureza das ondas da luz, um "ponto" de luz realmente se concentra em algo chamado Disco Aéreo. O tamanho do pixel do sensor da câmera deve ser 1/2 do diâmetro do Airy Disk. Você usaria alguma forma de ampliação da imagem (como a projeção da ocular ou a lente barlow (de preferência um barlow tele-cêntrico) para atingir a escala de imagem desejada.

Esse teorema da amostragem ajuda você a tirar o melhor proveito dos dados que seu escopo é capaz de capturar sem subamostragem (perda de informações) ou super amostragem (desperdiçar pixels que na verdade não são capazes de resolver mais detalhes).

Exemplo

Vou escolher uma combinação de câmera e telescópio como exemplo.

A ZWO ASI290MC é uma câmera de imagem planetária popular. Possui pixels de 2,9µm.

A fórmula é:

f / D ≥ 3,44 xp

Onde:

f = distância focal do instrumento (em mm)

D = Diâmetro do instrumento (também em mm para manter as unidades iguais)

p = passo do pixel em µm.

Basicamente, f / D é a razão focal do telescópio - se essa é uma maneira mais fácil de pensar sobre isso. Essa fórmula diz que a taxa de foco do seu instrumento precisa ser maior ou igual ao passo do pixel do sensor da câmera (medido em mícrons) multiplicado pela constante 3,44.

Se você conectar os números do telescópio de 14 "f / 10 usando a câmera com 2,9 µm pixels, obterá:

3556/356 ≥ 3,44 x 2,9

O que reduz a:

10 ≥ 9.976

Ok, isso funciona porque 10 é maior ou igual a 9.976. Portanto, isso provavelmente seria uma combinação aceitável.

Acontece que minha câmera de imagem real não tem 2,9 µm pixels ... tem 5,86 µm pixels. Quando eu conecto esses números

3556/356 ≥ 3,44 x 5,86, obtemos 10 ≥ 20,158

Isso não é bom ... isso significa que preciso ampliar a escala da imagem no telescópio. Se eu usei um barlow 2x aqui, isso dobra a distância focal e a proporção focal ... elevando-o para 20 ≥ 20.158. Se eu não me preocupo muito com o ".158", então isso funciona. Mas lembre-se de que o símbolo entre os lados esquerdo e direito é ≥ ... o que significa que eu poderia ir mais alto. Se eu usasse um barlow de 2,5x, aumentaria a taxa focal para f / 25 e, desde 25 ≥ 20,158, essa ainda é uma combinação válida.

Se você usa uma câmera APS-C (suponha que você use um dos muitos modelos da Canon com o sensor de 18MP ... como T2i, T3i, 60D 7D, etc. etc.), o tamanho do pixel é de 4,3 µm.

Suponha que você use um escopo menor, como um SCT de 6 ". Isso é abertura de 150 mm e distância focal de 1500 mm (f / 10)

1500/150 ≥ 3,44 x 4,3

Isso funciona para

10 ≥ 14.792

Isso não é suficiente ... você obteria melhores resultados usando um barlow de 1,5x ou mais forte.

Imagens com sorte (usando quadros de vídeo)

MAS ... antes de você acabar comprando lentes barlow (e, idealmente, barlows tele-cêntricos como o TeleVue PowerMate), provavelmente é melhor considerar uma câmera diferente e evitar o uso de uma câmera tradicional com sensor APS-C.

O planeta é minúsculo. Ele ocupará apenas um ponto muito pequeno no centro da câmera. Portanto, a maior parte do tamanho do sensor é desperdiçada.

Mas o que é mais ... obter condições atmosféricas ideais é como ganhar na loteria. Não é que isso nunca aconteça ... mas com certeza não acontece com muita frequência. Dependendo de onde você mora, pode ser extremamente raro. É claro que se você estiver alto no deserto de Atacama ... esse pode ser o seu clima diário.

A maioria das imagens planetárias não captura imagens únicas. Em vez disso, eles capturam cerca de 30 segundos em quadros de vídeo. Na verdade, eles não usam todos os quadros ... eles apenas pegam uma pequena porcentagem dos melhores quadros e estes são usados ​​para empilhamento. A técnica às vezes é chamada de "imagem de sorte" porque você acaba rejeitando a maioria dos dados incorretos ... mas, por momentos fracionários, obtém alguns quadros nítidos.

As DSLRs que podem gravar vídeo geralmente usam uma técnica de vídeo compactado com perdas. Isso não é bom quando você quer apenas alguns bons quadros. Você precisa de quadros completos sem perdas (de preferência dados de vídeo RAW ... como o formato .SER). Para que isso funcione, você deseja uma câmera com uma taxa de quadros de vídeo bastante rápida. As câmeras que podem gravar vídeos através de um obturador eletrônico global são ideais ... mas também um pouco mais caras.

Antes de continuar ... uma observação importante: usarei modelos de câmera específicos como exemplos. A ZWO ASI290MC é uma câmera muito popular para imagem planetária no momento em que este artigo foi escrito . É provável que no próximo ano ou no ano seguinte ... seja outra coisa. Por favor, não retire a mensagem de que você precisa comprar a marca / modelo da câmera _____. Em vez disso, tire as idéias de como descobrir os recursos importantes que tornam a câmera mais adequada para imagens planetárias.

A ASI120MC-S é uma câmera econômica e capaz de capturar quadros a 60fps. Tem um tamanho de pixel de 3,75 µm. 3,44 x 3,75 = 12,9 ... então você deseja um escopo com uma taxa focal igual ou melhor que f / 13.

É isso que torna o ASI290MC uma escolha tão boa ... ele tem uma taxa de captura de 170 qps (supondo que o barramento USB e o armazenamento no computador possam acompanhar) e um pequeno passo de pixel de apenas 2,9 µm (3,44 x 2,9 = 9.976, portanto funciona bem em f / 10)

Em processamento

Depois de capturar os quadros (e para Júpiter, você deseja mantê-lo em cerca de 30 segundos no valor de quadros), é necessário processar os quadros. Os quadros são normalmente "empilhados" usando software como o AutoStakkert. A saída disso geralmente é trazida para um software que pode aprimorar a imagem através de wavelets como o Registax (btw, AutoStakkert e Registax são aplicativos gratuitos. Também existem aplicativos comerciais que também podem fazer isso).

Isso está além do escopo da resposta. Existem inúmeros tutoriais sobre como processar os dados (e isso se torna um pouco subjetivo - o que não é realmente o objetivo do Stack Exchange).