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Corso Residenziale di Astrofotografia. Cenni generali sull'astrofotografia (attrezzature e tecniche) di Antonio Catapano.

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Presentazione sul tema: "Corso Residenziale di Astrofotografia. Cenni generali sull'astrofotografia (attrezzature e tecniche) di Antonio Catapano."— Transcript della presentazione:

1 Corso Residenziale di Astrofotografia

2 Cenni generali sull'astrofotografia (attrezzature e tecniche) di Antonio Catapano

3 La fotografia delle costellazioni La fotografia a largo campo è la più utilizzata in assoluto, in quanto permette anche ai meno esperti di poter eseguire belle riprese di costellazioni e congiunzioni planetarie I tenui colori delle nebulose non sono visibili guardando direttamente dal telescopio poiché locchio umano è un ricettore istantaneo, mentre la fotografia è lo strumento più adatto per apprezzare i colori del cielo con la sua capacità di accumulare gli effetti luminosi Lattrezzatura necessaria non è molto costosa né sofisticata Tra le tecniche applicative dellastronomia la fotografia è quella che dà più soddisfazioni, sia ai neofiti che ai più esperti.

4 Lattrezzatura minima un treppiede fotografico abbastanza robusto in quanto anche usando bassi ingrandimenti a focali normali e grandangolari e aprendo il diaframma a f2,8 / 4 si opera pur sempre di notte o al crepuscolo, con relativi tempi di esposizione lunghi. Per le foto astronomiche più semplici dette a CAMERA FISSA avremo bisogno di una macchina fotografica Reflexdotata di una macchina fotografica Reflex dotata di: 2) otturatore meccanico 3) scatto flessibile cm 4) alcuni obiettivi con diverse focali 1) tempo di posa manuale (posa B)

5 Le pellicolesono i nostri accumulatori di fotoni e devono essere tra le più sensibili, dai 400 ISO in su per evitare tempi di esposizione troppo lunghi, e del tipo con difetto di reciprocità molto ridotto Le pellicole sono i nostri accumulatori di fotoni e devono essere tra le più sensibili, dai 400 ISO in su per evitare tempi di esposizione troppo lunghi, e del tipo con difetto di reciprocità molto ridotto Gli accumulatori di informazioni Sensori Digitali :Sensori Digitali : CCD Charge Coupled Device,CCD Charge Coupled Device, CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor.CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor. Entrambi i tipi sono basati sul silicio, hanno proprietà simili e funzionano convertendo la luce che li colpisce (fotoni) in carica elettrica (elettroni) Ogni sensore è composto da milioni di fotositi che effettuano la conversione fotoni-elettroni. Ogni singolo fotosito sarà in grado di fornire in uscita una carica elettrica proporzionale alla quantità di fotoni che lo hanno colpito; la carica generata dai fotositi viene poi convertita da un apposito circuito di conversione analogico-digitale in un valore numerico. L'insieme dei valori forniti dai fotositi viene elaborato dal microprocessore della fotocamera e costituisce l'informazione necessaria alla ricostruzione dell'immagine catturata.

6 Cosa possiamo inquadrare Lestensione delle costellazioni va dai circa 100 gradi quadrati della piccola croce del sud agli oltre 1200 gradi quadrati dellIdra Considerando che le costellazioni si possono estendere in lunghezza, una normale macchina Reflex con obiettivo 50mm oppure zoom mm risulta adatta a riprendere costellazioni medio-grandi e, parti di quelle più estese Questa formula calcola il campo inquadrato in mm sul sensore/pellicola sapendo le dim.in primi darco C mm = dim-oggetto x Focale-obiettivo / 3438 Da cui avremo dim-oggetto = 3438 x C mm / Focale-obiettivo ricavandoci che con una focale di 50 mm su formato (24 x 36mm) copriremo un campo di 27° x 41° 1107 ° quadrati

7 Ottiche fotografiche Vanno bene tutte le ottiche fisse e meno bene gli zoom, specie quelli economici, che hanno schemi ottici complessi e che possono generare riflessi interni e aberrazioni. Con i grandangolari da 24 a 35 e con i 50 mm (i cosiddetti normali) otterremo splendide immagini di costellazioni, inoltre comprendendo nell'inquadratura montagne, panorami, vecchi edifici avremo riprese di comete e sciami di meteoriti veramente suggestivi. Mentre con i teleobiettivi potremo ambire a catturare congiunzioni strette, ammassi stellari e le galassie più vicine. Obiettivo focale campo coperto in diagonale Obiettivo focale campo coperto in diagonale Supergrandangolari mm gradi Grandangolari mm gradi Normali ( ingrand.unitario) 50 mm 46 gradi Teleobiettivi mm gradi Superteleobiettivi mm 8 - 1,5 gradi

8 La Terra compie una rotazione su se stessa in 23h 54m Le stelle,quindi, si sposteranno di 1 grado ogni 4 minuti Il cielo su di noi è in continuo movimento. Usando il solo cavalletto I tempi di esposizione a nostra disposizione sono ridotti perché si ha a che fare con la rotazione terrestre La rotazione terrestre

9 La foto a camera fissa Questo è il risultato che si ottiene facendo una posa di 5 minuti nella stessa direzione del cielo su treppiede fotografico... Foto del 22 Luglio 2001 ore 2,00 dal Monte Arioso (Sasso Di Castalda Pz) a 1500 mt slm Posa di 5 minuti su Fuji 800 Superia con Zenith 122 e obiettivo Fish Eye da 17mm a F2,8 su treppiede fotografico le stelle La rotazione terrestre ha reso le stelle come strisce luminose, per questa ragione relativamente alla focale non si può andare oltre un certo tempo relativamente alla focale in uso, a meno che non usiamo dispositivi appositi come gli inseguitori stellari.

10 La foto a camera fissa La larghezza delle stelle sul sensore/negativo non deve superare i 40 micron, pena la mancanza di nitidezza fino ad arrivare al mosso, Dove. 550 (num.costante) : F (Focale obiettivo); cos g (coseno declinazione del centro dellimmagine inquadrata) Risulta evidente che sullequatore le stelle si muovono più velocemente, lasciandoci a disposizione un tempo minore per accumulare informazioni. Focale Tmax g =0 ° Tmax g =60° 17 mm 32 sec 60 sec 24 mm 22 sec. 40 sec 24 mm 22 sec. 40 sec 50 mm 11 sec. 20 sec 50 mm 11 sec. 20 sec 135 mm 4 sec. 7 sec 135 mm 4 sec. 7 sec 200 mm 2,7 sec. 4 sec 200 mm 2,7 sec. 4 sec 900mm ½ sec 1 sec 900mm ½ sec 1 sec per questa ragione i tempi di sicurezza li possiamo calcolare con la seguente formula Tmax = F cos g F cos g

11 Rotazione polare Questa foto dimostra come il moto delle stelle accelera mano a mano che la declinazione diminuisce dai 90 gradi della Polare fino allo 0 dell equatore celeste. Foto ottenuta puntando il cavalletto al Polo Nord e tenendolo aperto lotturatore per 20 min obiettivo 17 mm f2,8

12 Vediamo ora in pratica quello che possiamo fotografare mettendo a frutto quello che abbiamo detto finora…. Ma vediamo ancora un consiglio tecnico sulluso corretto della regolazione dei diaframmi… Mettiamo in pratica

13 I diaframmi permettono di controllare la quantità di luce che arriva al sensore/pellicola raddoppiando o dimezzando la quantità per ogni stop In genere, chiudendo lobiettivo di uno o due diaframmi, la qualità dellimmagine ai bordi migliora sensilmente eliminando leffetto vignettatura Diaframmi Orsa Maggiore Orsa Maggiore da Vico Equense Pellicola Kodak God 200 Iso con Nikon F80 diaframmato su treppiede obiettivo grandangolare 28mm diaframmato a f3,5 20 sec

14 Obiettivo supergrandangolare Cielo invernale 3/3/2000 dal monte Terminio (AV) a quota minuti su Kodak 1000 con obiettivo 17mm F2,8 con treppiede

15 Congiunzione pianeti con medio grandangolo Luna Venere Giove lungomare di C/mare di Stabia 4 sec. su Fuji Superia 400 con Zenith FL obiettivo 37mm f2.8 su treppiede

16 Congiunzione pianeti con teleobiettivo Luna Venere Giove la stessa serata, ingrandita col tele 135 mm a f2,8 5 sec. Fuji Superia 400 con reflex Zenith su treppiede

17 La magnitudine limite Quante stelle riuscirò a rilevare nella mia foto ? Più lunga sarà lesposizione e più sensibile sarà la pellicola tanto più deboli saranno le stelle che potrò impressionare, come dimostra la formula: Esempio: volendo usare un obiettivo da 25mm di diametro e 50mm di focale con 17s di esposizione raggiungeremo la magnitudine: m = - 9,7 + 2,5 Log (ISO x T x D^2) T = tempo di esposizione ISO = sensibilità pellicola/sensore D = diametro obiettivo (mm) 6,87 con sensibilità a 400 ISO m =- 9,7 + 2,5 Log ( 400 x 17 x 25^2) = 6,87 7,87 con sensibilità 1000 ISO m =- 9,7 + 2,5 Log (1000 x 17 x 25^2) = 7,87

18 Tabella magnitudine limite Diametro obiettivo cm Magnitudine limite 2,5 (50mm f2) 7,8 5 (200mm f4) 12,8 6 13,2 8 13,8 10 (Mto1000 f10) 14,3

19 Foto più profonde (Deep) Per usufruire di questa possibilità dovremo prima di tutto parlare dello stazionamento corretto del telescopio e della messa in polare, che non sia fatta ad occhio, altrimenti risulterebbe insufficiente per un corretto inseguimento che generebbe stelle non puntiformi. Per avere foto più profonde delle costellazioni e per catturare la debole luce delle nebulose, dovremo usare tempi superiori ad alcuni minuti e utilizzare come inseguitore stellare il telescopio. Il grande vantaggio della montatura equatoriale nei telescopi consiste nel permettere il controbilanciamento della rotazione terrestre con un solo movimento costante in A.R.

20 Stazionamento preciso 1) asse orario, che deve essere diretto sul polo celeste e quindi inclinato di un angolo pari alla latitudine 2) asse declinazione Le montature alla tedesca hanno l'asse orario cavo, con un cannocchialino per il puntamento al polo; con esso è facile puntare la Stella Polare, portandola al centro del crocicchio. Così facendo l'errore di puntamento è inferiore a 60 (1°) perché la Stella Polare dista meno di questa quantità dal polo vero (47' nel 1992). riferimento circolare I cannocchialini, oltre che di un crocicchio, sono anche dotati di un riferimento circolare con raggio di circa primi d'arco. Portando l'immagine della Polare lungo questo circolo (in un punto determinabile grazie a graduazioni esterne con riferimento all'A.R. della Polare), l'errore scende a pochi primi, cioè ad un valore accettabile anche nel caso di una fotografia a lunga posa.

21 Stazionamento con montatura a forcella Sfortunatamente non tutte le montature hanno l'asse orario cavo; infatti buona parte delle montature sono a forcella e non consentono l'introduzione del cannocchialino né lo hanno all'esterno parallelamente all'asse orario (dove potrebbe svolgere la stessa funzione). Naturalmente il cercatore sarà ben allineato col principale. Anche qui, come nel cannocchialino nell'asse polare, avere la Polare al centro del crocicchio significa commettere un errore che si mantiene nell'ordine di 0,5- 1 grado. In questa circostanza un puntamento relativamente preciso e veloce si ottiene ruotando il tubo telescopico finché risulta parallelo all'asse polare, il che deve verificarsi quando l'indice del cerchio di declinazione segna +90°.. Quindi si blocca l'asse di declinazione e si agisce con i movimenti di altezza e azimut della montatura rispetto al suo piano orizzontale finché nel cercatore compare la Polare.

22 Foto in parallelo Questo fatto risulta comodo perché consente di puntare la macchina fotografica non necessariamente nello stesso preciso punto del telescopio piggy back I piggy back sono i dispositivi per accoppiare telescopio e macchina fotografica disassare Alcuni sono fissi e altri snodati, con la possibilità di disassare lasse ottico dellobiettivo fotografico rispetto a quello del telescopio. Attenzione a deviare troppo dallasse ottico si otterrà una rotazione di campo, avremo cioè al centro del fotogramma le stelle abbastanza puntiformi e una rotazione sempre maggiore di quelle ai bordi.

23 Foto in parallelo non guidata Oggetto: Sagittario Autore: Antonio Catapano Ripresa: 1,5 minuti senza inseguimento su Meade Lx50 10 Strumento: reflex Canon EOS 300D 55mm F5,6 a 800 iso Luogo: Vico Equense Data: ore 00:30 La Via Lattea e le costellazione del Sagittario

24 Inseguimento della posa Per focali superiori ai 50mm e per pose superiori ai 3-4 minuti diventa necessario guidare il telescopio. Infatti bisognerà inseguire una stella discretamente luminosa scelta nei paraggi del centro geometrico della foto Usando un oculare con reticolo illuminato, dovremo mantenere quella stella al suo centro, correggendo in Ar e Dec con la pulsantiera della montatura del telescopio. In questo modo correggeremo leventuale errore dimessa in polare e gli inevitabili errori periodici che affliggono la maggior parte delle montature commerciali

25 Inseguimento della posa Esempio: per fotografare con una focale di 500 mm dovremo guidare con un oculare che ci dia almeno 50 ingrandimenti Per sapere quanti ingrandimenti servono per inseguire in maniera adeguata la foto potremo usare questa formula : I = F / 10

26 Inseguimento della posa con autoguida Chiaramente, affinchè il sistema sia efficace, tutte queste attività automatiche dovranno avvenire in un arco di tempo molto breve, tipicamente nell'ordine della decina di secondi. Avremo la Camera CCD o Reflex per la ripresa sullo strumento principale ed una Webcam /CCD di autoguida su un cannocchiale ausiliario; Un sistema di autoguida è composto da un Camera CCD che riprende ad intervalli brevi una stella di guida, passando l'immagine ad un software che esamina rapidamente la posizione della stella nel fotogramma ed istruisce la meccanica sulle correzioni da eseguire, per riportare la stella al centro del campo di guida.

27 Foto guidata 1 29 Luglio 2000 ore 3,30 da Rifreddo (Potenza) 5 minuti di esposizione su Diapositiva Kodak Eph 1600 (Phanter) con Zenith 122 e obiettivo Pentacon 50 mm a F2, eseguita in parallelo al telescopio Meade 2080B 20cm e guidata con reticolo illuminato a 166 X La Costellazione del Cigno e le sue Nebulose ad emissione

28 Foto guidata 2 Da Vieste (FG) il 07/08/2002 ore 23:56 quota 50 m slm, posa di 4 minuti su DIA Kodak E200 con obiettivo 135mm a chiuso a F4 guidata con MTO 1000 F10 su montatura Equatoriale Meade Lxd 500A guidata con reticolo illuminato a 83 X Sagitta e Nebulosa Planetaria M27 diaframmato per cielo inquinato

29 Foto guidata 3 Da Vieste (FG) il 07/08/2002 ore 23:56 quota 50 m slm, posa di 4 minuti su DIA Kodak E200 con obiettivo 135mm a F2,8 guidata con MTO 1000 F10 e reticolo illuminato a 83 X su montatura Equatoriale.Meade Lxd 500A Costellazione della Lira

30 Foto guidata 4 Oggetto: galassia M31 in Andromeda Autore: Antonio Catapano Tipo ripresa: Reflex Canon EOS 300D - 462sec a 800 ISO - Teleobiettivo 200mm F4 Jupiter, guidata in parallelo a 166x su Meade LX50 da 254mm F10 Luogo: Piano Ruggio 1550m s.l.m. - Parco Nazionale del Pollino (Pz) Data e ora: 19 Agosto 2004, 02:00Z Galassia Andromeda M31 su Reflex Digitale e teleobiettivo 200mm F4

31 Tempo massimo di posa Esiste un tempo massimo di posa per una ripresa deep-sky, oltre il quale non avremo miglioramenti nell'immagine, ma solo peggioramenti dovuti alla velatura del fondo cielo.

32 Questi valori si riferiscono a un cielo buio di alta montagna senza inquinamento luminoso e Luna e magnitudine limite, nella zona inquadrata, pari a circa 5,5 Il cielo notturno ha una luminosità propria che come le stelle impressiona la pellicola fotografica Tempo limite di saturazione Quindi se il tempo di posa oltrepassa un certo limite otterremo un fondo cielo troppo luminoso Bisogna saper valutare la luminosità del fondo cielo e sapersi regolare di conseguenza Da prove sul campo possiamo riferici ad una tabella indicativa Diaframma 400 iso 800 iso 1600 iso f/1,4 7 min 3,5 min 1,7 min f/1,4 7 min 3,5 min 1,7 min f/215 min 7,5 min 3,7 min f/215 min 7,5 min 3,7 min f/2.830 min 15 min 7,5 min f/2.830 min 15 min 7,5 min f/460 min 30 min 15 min f/460 min 30 min 15 min f/ min 60 min 30 min f/ min 60 min 30 min f/8 240 min 120 min 60 min f/8 240 min 120 min 60 min

33 Volendo scoprire matematicamente qual è il tempo limite di posa dovremo continuare il discorso…... Approfondimenti

34 Tempo limite di posa ( in secondi) Non è necessario inserire un valore esatto di "r" nella formula, ne basta uno approssimato, non è un parametro fondamentale come lo è invece il parametro "m0" per un buon risultato fotografico. NOTA BENE: il risultato sarà il tempo massimo di posa, quindi è opportuno, per avere buoni risultati fotografici, scattare due fotografie, una con questo tempo di posa e l'altra con un tempo pari a 3/4 di quello ottenuto con la formula qui sotto r = difetto di reciprocità (1 assente; 0,94 SC800/3200) t = tempo di posa in secondi t/D = rapporto focale mo = mag. visibile ad occhio nudo iso = sensibilità della pellicola Esiste un tempo massimo di posa per una ripresa deep-sky, oltre il quale non si hanno miglioramenti nell'immagine, ma solo peggioramenti dovuti alla velatura del fondo cielo. Un altro parametro è il difetto di reciprocità detto r, vale 1 sempre per i sensori digitali e per le pellicole nel caso di pose brevi (per la Kodak E200 e la PJM-2 vale 1 fino ad esposizioni di 5-6 minuti); per tutte le altre pellicole hanno, in genere, valori compresi tra 0.94 e E molto importante stimare il parametro m0 la magnitudine visibile ad occhio nudo nella zona di cielo dove si effettuerà la ripresa.

35 Magnitudine limite in fotografia Un buon cielo di montagna ha una luminosità di fondo assimilabile alla 13ª magnitudine su di una superficie di un primo darco (se consideriamo un seeing medio di darco che sparge la luce delle stelle ) Quest'altra formula permette di calcolare approssimativamente la magnitudine limite fotografica di un dato strumento. Il diametro delle stelle nella fotografia è rappresentato dal simbolo "d" : in genere è di 40 micron che equivale a 0.04 mm. f = lunghezza focale dello strumento d = diametro stelle ( 0.04mm ) mo = magnitudine visibile ad occhio nudo La magnitudine limite fotografica è funzione della lunghezza focale dellobiettivo e del seeing medio.

36 Per finire fotografare le stelle non è tanto complesso… fotografare le stelle non è tanto complesso… basta acquisire un po di tecnica e armarsi di una buona dose di pazienza Buon lavoro


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