Киевский клуб любителей астрономии "Астрополис"

astromagazin.net
* *
Ласкаво просимо, Гість. Будь ласка, увійдіть або зареєструйтеся.
25 Вересня 2018, 02:36:50

Увійти

Натхненний результатами спостережень змінних зірок, що їх робить mnn72, почав перекладати керівництво по DSLR-спостереженням від Американської Асоціації Спостерігачів Змінних Зірок. Сподіваюся, комусь це буде цікаво :)


Посібник від AAVSO зі спостереженнь за допомогою цифрових дзеркальних камер

Переклад з англійської Максима П’ятницького, 2017

Оригінал:

https://www.aavso.org/dslr-observing-manual

AAVSO 49 Bay State Road Cambridge, MA 02138 email: aavso@aavso.org

Version 1.4 Copyright 2016 AAVSO

ISBN 978-1-939538-18-5

Частина 1: Вступ

1.1 Пролог

Однієї ночі, як завжди, ви біжите підтюпцем у парку. Темно, та ви знаєте місцевість, тому ви не боїтеся стикнутися з чимось. Одначе, цього вечору щось змінилось. Ви біжите і помічаєте когось поряд зі стежкою з фотокамерою на тринозі. Дивно, але ви помічаєте, що і її погляд і камера спрямовані вгору, на небо над головою. Ви кидаєте погляд догори і бачите лише найяскравіші плямки світла у вашому небі, що потерпає від світлового забруднення. Що б вона могла такого робити? В цьому випадку жінка, що вдень викладає історію у школі, проводить вимірювання яскравості певних зірок; дані, що вона одержить, будуть корисними і зацікавлять професійних астрономів. Вона одна зі зростаючих груп людей, яких називають “громадянськими вченими”. Цей посібник покаже, як ви можете прийняти участь в цьому русі.


Багато з нас, хто цікавиться астрономією, часто читають астрономічні журнали і бачать приголомшливі  фотографії, що прикрашають їхні сторінки. Більшість цих фото зроблені камерами, що під’єднані до телескопів із гідуванням і також піддані складній обробці, щоб вони виглядали так добре. Це -- царина астрофотографії. Даний посібник поведе вас у дещо іншому напрямку. В ньому ми збираємося розповісти, як ви можете робити фотографії, що мають наукову цінність, фотографії, за допомогою яких ви зможете виміряти яскравість змінних зірок, тобто зірок, чий блиск змінюється з часом. Мета цього посібника -- показати вам, як використати цифрові дзеркальні камери (ті самі, що ви використовуєте у звичайній фотографії) для того, щоб отримати дані наукової якості, які ви можете представити астрономічній спільноті.


1.2. Цільова аудиторія

Посібник з фотометрії за допомогою цифрових дзеркальних камер (далі DSLR) від AAVSO призначений для будь-кого, хто цікавиться використанням DSLR з метою вимірювання яскравості змінних зірок. Більшість інформації в цій книзі написана для новачків, однак описуються також деталі, що можуть виявитися цікавими і для більш досвічених спостерігачів.

Астрономи-аматори можуть виявити, що вимірювання яскравості змінних зірок додає новий вимір їхньому хобі. Це справжнє задоволення -- бачити результати своїх власних вимірювань, побудувати “криву блиску” зірки, що змінює свою яскравість! Також, змінні зірки є чудовими цілями для студентських досліджень. Деякі проекти підходять для школи, інші можуть підійти для коледжів.


1.3 Що, де, коли (і чому) в фотометрії за допомогою DSLR

Фотометрія -- це розділ науки про вимірювання яскравості певних об’єктів неба. Спочатку це може не виглядати дуже захопливим, однак це дійсно область, що динамічно розвивається, в якій аматори можуть грати ключову роль. Хоча є багато типів об’єктів, фотометрія яких важлива, цей посібник сфокусований на змінних зірках, тому що фотометрія зірок одна з найпростіших областей для вивчення та одержання цінних (з наукової точки зору) результатів.

1.3.1 Що таке змінні зірки та чому ми їх спостерігаємо?

Зірки можуть змінювати свою яскравість завдяки фізичним процесам, що протікають всередині, на поверхні або навколо зірки. Ретельно спостерігаючи цю змінність, можливо одержати багато інформації про зірку, та, в більш загальному сенсі, про астрофізичні явища. В буквальному сенсі, змінні зірки схожі на фізичні лабораторії. Ті ж самі фундаментальні фізичні явища та процеси, що мають місце тут на Землі -- гравітація, механіка рідин, світло та тепло, хімія, ядерна фізика та інше -- поводять себе точно таким же чином будь де у Всесвіті. Спостерігаючи, як зірки змінюються з плином часу, ми можемо дізнатися, чому вони змінюються.

Хоча далеко не всі зміни блиску зірок можуть бути надійно визначені з земної поверхні через поглинання або спотворення атмосферою, існує сотні класів змінних зірок, що можуть спостерігатися з поверхні Землі, кожний клас включає від кількох одиниць до кількох тисяч відомих членів. Наприклад, зоря може змінювати свій розмір, форму або температуру з часом (пульсуючи змінні), вони можуть проходити через швидкі зміни випромінювання завдяки фізичним процесам навколо зірки (еруптивні змінні), або вони можуть бути затемнені іншими зірками чи планетами на орбітах довкола основної зірки (затемнювані змінні та зірки з екзопланетами). Ключова особливість, це те, що щось фізично відбувається у самій зірці або в безпосередній близькості до неї. (Ви можете бачити, як зірка миготить в небі, однак ці зміни блиску обумовлені виключно Земною атмосферою та ніяким чином не пов’язані з самою зіркою).

Детальний список типів змінних зірок, що використовуються в Індексі Змінних Зірок AAVSO (VSX)  див. за посиланням https://www.aavso.org/types-variables.

Різні типи зірок змінюють блиск з різною швидкістю. Для деяких зірок мають пройти тижні, місяці та навіть роки, щоб можна було помітити зміни. Для інших це забирає дні, години, хвилини, секунди або навіть коротші проміжки часу. Деякі зорі змінюються регулярно і ми можемо бачити закономірності у варіаціях, що повторюються з часом. Інші зірки проходять крізь хаотичні зміни, що їх ми ніколи не можемо передбачити точно. Деякі зірки змінюються однаковим чином протягом століть, а інші -- такі, як наднові -- можуть швидко спалахнути, а потім зникнути, так що їх більше ніколи не буде видно.

Рис. 1.1. Спостереження за допомогою DSLR зірки Епсілон Візничого під час її затемнення у 2009-2011 роках. Дані для кожної точки на графіку одержані аматорами.


Змінні зірки мають діапазон видимої яскравості (блиску) (наскільки яскравою вона здається нам) і, також, діапазон власної світимості (скільки світла вона випромінює насправді). Зірка може бути сама по собі яскравою, однак, через те, що вона від нас віддалена на тисячі світлових років, вона може здаватися тьмяною. Зірки-змінні також мають діапазон амплітуд -- наскільки сильно їхня яскравість змінюється з часом. Деякі зірки можуть змінюватись на десять зіркових величин або більше, що еквівалентно зміні яскравостей в десятки тисяч разів, це величезні зміни! Деякі зірки змінюються лише на тисячні зіркової величини, або навіть менше, і такі зміни ми не зможемо зареєструвати. Є багато зірок з проміжними амплітудами і нема дефіциту цілей, з якими ви б змогли плідно працювати, незважаючи, яке ви маєте обладнання. За допомогою цього посібника, ви дізнаєтесь, як використовувати вашу DSLR-камеру, щоб одержати цінні з наукової точки зору виміри та як повідомляти про ваші знахідки так, щоб вони були цінними для наукових досліджень.

Так як же аматори вписуються в цю картину? Професійні астрономи широко використовують фотометрію, однак через те, що час на спостереження лімітований, вони часто залежать від астрономів-аматорів, які роблять фотометрію об’єктів, цікавих для професіоналів. В результаті цього, ваші спостереження дають матеріал, що задовольняє запити вчених. Вчені можуть нескінченно спекулювати про те, чому речі виглядають та поводять себе певним чином, однак, в кінцевому підсумку, ці гіпотези мають бути перевірені для того, щоб розширити наше наукове розуміння. Якщо ви дасте науковцям надійні дані, вони можуть запропонувати точні моделі, які описують будову Всесвіту і наші знання поглибляться та розширяться. Наприклад, аматори використовують свої звичайні (неперероблені) DSLR-камери, щоб регулярно спостерігати за яскравістю Епсілон Візничого, відомою загадковою подвійною системою, що пройшла крізь довгоочікуване затемнення в період з 2009 по 2011 (див. Рис. 1.1). Дякуючи праці цих аматорів, астрономи-професіонали одержали значний масив корисних даних, з якого вони спромоглися розвити нові уявлення про цю дивовижну подвійну зорю.

1.3.2 Як ми робимо фотометрію за допомогою DSLR?

Принципово, фотометрія за допомогою DSLR є простим процесом: після того, як ви належним чином підготували свою камеру, ви робите серію спеціальних знімків (що називаються “bias”, “dark” та “flat” кадри [я подаю тут ці назви без перекладу]), які використовуються в подальшій обробці. Після цього спрямовуєте камеру на небо та робите серію довгих (10 та більше секунд) експозицій відповідної ділянки неба. Ці зображення обробляються за допомогою спеціального програмного забезпечення для того, щоб одержати “інструментальні величини” [instrumental magnitudes] (яскравості, оцінені так, як виміряла камера). Інструментальні величини потім калібруються таким чином, щоб вони були узгоджені з величинами відомих постійних (не змінних) зірок, які попали на зображення, за допомогою яких можна оцінити величину будь-якої змінної зорі. Етапи обробки більш детально описані у наступних частинах.

Рис. 1.2. Типова DSLR-камера на тринозі.


1.4 Візуальні спостереження у порівнянні зі спостереженнями за допомогою DSLR- та CCD- камер.

Перед тим, як винайшли електронний сенсор та фотометричне обладнання, астрономи мали лише свої власні очі для оцінки яскравості зірок. Хоча візуальна методика стара, вона все ще широко використовується та залишається корисною при спостереженні деякіх типів змінних зірок, особливо тих, що є відносно яскравими та мають великі коливання блиску.  Крім того, якщо використовувати візуальні оцінки, не потрібно вартісне, складне обладнання, що робить цей метод спостереження змінних зірок дуже дешевим. Однак, візуальні оцінки схильні до похибок через різну кольорову чутливість людського ока, вік спостерігача, його досвід в проведенні візуальних спостережень та можливу упередженість. Внаслідок цього часто важко виявити слабкі коливання яскравості візуально і різні спостерігачі можуть сперечатися про точну яскравість змінної зорі на рівні кількох десятих величини. Посібник від AAVSO по візуальним спостереженням змінних зірок (див. посилання на нього в кінці цієї частини) деталізує процес таких візуальних спостережень.

З появою доступних, високоякісних DSLR-камер, громадянські вчені більше не обмежені лише візуальними методами оцінки яскравостей змінних зірок. За допомогою DSLR можливо компенсувати певні ефекти, які призводять до похибок, такі, як різний колір зірок, що часто перешкоджає точній візуальній оцінці яскравості. Користувачі DSLR можуть виявляти винятково слабкі коливання яскравості та надійно порівнювати свої оцінки з оцінками, які зроблені іншими спостерігачами, що використовують електронне обладнання -- однак лише тоді, коли вони ретельно дотримуються належних процедур, особливо тих, що описані в цьому посібнику.

Інша можливість -- використання CCD-камери та колеса фільтрів (з встановленими фотометрічними фільтрами), яка під’єднана до телескопа. Якщо не занурюватись в деталі, CCD-фотометрія подібна до DSLR-фотометрії. Професійні астрономи використовують CCD камери тому, що вони потенційно дають кращу якість зображення та більш універсальні (гнучкі), однак хороші CCD-камери звичайно значно дорожчі, ніж DSLR-камери і з ними не так легко працювати без належного досвіду. З точки зору відношення ціни до функціональності, DSLR-камери більш вигідні в порівнянні з CCD-камерами. AAVSO опублікував детальне керівництво по CCD-фотометрії та її використанню для спостереження змінних зірок (див. посилання в кінці цієї частини).


1.5 Чи ви готові? (Передумови)

Перед тим, як почати працювати з DSLR-фотометрією, ви маєте набути певний досвід роботи зі своєю камерою. Ви маєте:

● Знати, як управляти своєю камерою. Зокрема, ви маєте знати, як встановити формат зображення у режим RAW (CR2, NEF, та подібні), вимкнути додаткові (автоматичні) опції обробки зображення камерою, вимкнути автофокус, вміти настроювати фокус вручну та монтувати вашу камеру на триногу, на телескоп (“piggy back”) або ставити її у головний фокус телескопу.

● Мати добрі навички роботи з компьютером та вміти інсталювати програмне забезпечення на вашу машину.

● Дуже бажано, хоч і не конче необхідно, мати деякий досвід візуальних оцінок яскравості зірок.

Візуальний досвід навчить вас, як ідентифікувати поля, як оцінити вплив кольору (це важливо в подальшому, коли ми будемо обговорювати фільтри), поведінці кривих блиску зірок, як представляти дані та, можливо це найважливіше -- терпінню! Також, візуальні спостереження приносять задоволення та привабливі (addictive), так що ця практика допоможе вам зрозуміти, чи ви дійсно будете насолоджуватись спостереженням змінних зір. Врешті-решт, для більшості нас це ж хобі, чи не так?

Завантажте копію чудового керівництва від AAVSO Посібник з візуальних спостережень змінних зірок та ознайомтесь з ним. Оберіть деякі змінні, які можна легко спостерігати за допомогою бінокля, та слідкуйте за ними регулярно на протязі місяця або двох, порівнюючи свої оцінки з оцінками інших спостерігачів.

Спостереження за допомогою DSLR має багато спільного з візуальними спостереженнями. Кожен аспект візуального спостереження є тим мінімумом, якому ви маєте навчитися перед тим, як досягнути своєї головної мети -- DSLR-фотометрії.


1.6 Очікування

Загалом, цей посібник буде зосереджений на аспектах спостереження змінних зірок за допомогою DSLR-камер. Хоча ми використовуємо термін “DSLR” широко в цьому тексті, ми маємо на увазі більш широкий клас камер, які підходять для проведення фотометричних спостережень. Нещодавно, багато моделей компактних камер почали підтримувати деякі функції, необхідні для проведення астрономічної фотометрії. Отже, методи, які тут обговорюються, можуть бути застосовані і до вашої камери, навіть якщо вона не є DSLR.

В цьому керівництві ми зосереджені на змінних зірках, тому що зірки є одними з найлегших об’єктів для спостереження. Техніки, які ви засвоєте, також підходять для більш широкого діапазону явищ (таких, як транзити екзопланет та активні галактичні ядра), але вони, можливо, не будуть доступні без додаткових інвестицій в обладнання. За деякими винятками, ми не розглядаємо деталі того, як DSLR працює або як працювати з конкретними моделями камер. Також, будь ласка, усвідомлюйте, що техніка, яка застосовується в DSLR-фотометрії, подібна, але не точно така, як у астрофотографії. Зокрема, дефокусування в DSLR-фотометрії призведе до розмитих зображень, що виглядають не дуже привабливо, однак цінні з наукової точки зору.


Не це....

Це!

Рис. 1.3. Те що ви маєте, а що не маєте очікувати побачити під час фотометрії з DSLR. Перше фото: зачаровуюче зображення центрального регіону туманності Ета Кіля (телескоп ESO 2.2м з обсерваторії La Silla в Чілі). Друге фото: більш широке поле зору цього ж самого регіону, витримка 20 секунд, рефрактор 80 мм f/6 з  DSLR камерою Canon 600D, зелений канал (Mark Blackford).


Мета цього керівництва -- розвіяти таємницю процесу отримання фотометрії наукової якості за допомогою DSLR-камер. Багатьох астрономів-аматорів відлякує вдавана складність вивчення процесу фотометрії; з DSLR-камерою можливо почати одержувати корисні дані практично одразу. З одного боку, отримання хороших фотометричних даних потребує ретельного аналізу та уваги до деталей, а з іншого боку, фотометрія -- це поле діяльності, що легко доступне аматорам, які не мають технічного досвіду. Все, що потрібно -- це ентузіазм, терпіння і хороша техніка, а не глибокі математичні чи наукові здібності.


"Я відчуваю, що мій обов’язок -- попередити інших… щоб вони підходили до спостережень змінних зірок з особливою обережністю. Дуже легко стати залежним, і, як це часто буває, чим довше ми піддаємося цьому, тим важче зробити перерву та повернутись до нормального життя” Leslie C. Peltier (1900-1980)


Посилання

Посібник від AAVSO по візуальним спостереженням: http://www.aavso.org/visual-observing-manual

Керівництво від AAVSO по CCD-фотометрії: http://www.aavso.org/ccd-photometry-guide


Далі буде...


ОРИГІНАЛ: https://www.aavso.org/dslr-observing-manual



Коментарі *

1) Re: Посібник від AAVSO по спостереженням за допомогою цифрових дзеркальних камер. Частина 1.
Автор Олег Малий 03 Жовтня 2017, 19:50:01
О! То добра справа.
Коментування для даної статті відключено.