Сторм Данлоп - Азбука звездного неба. Часть 1

Даже при хорошем качестве привода в процессе длительной экспозиции различные ошибки обычно накапливаются, что приводит к смещению изображения звезды; поэтому при фотографировании необходима соответствующая коррекция, особенно при использовании длиннофокусных объективов. Если фотокамера установлена на большом телескопе, последний может служить гидом при фотографировании. На установках, предназначенных исключительно для фотографирования небесных тел, гидирование может осуществляться специальным небольшим длиннофокусным рефрактором. В обоих случаях гидирование можно производить по любой яркой звезде, так как фотокамера и телескоп могут быть направлены в несколько различные области неба.

Таблица №7

Фотографирование

Фотографирование с помощью телескопа

Условия видимости существенно влияют на качество астрономической фотографии, особенно это заметно при фотографировании в телескопы и при длительных экспозициях. Атмосферные помехи обычно значительно слабее сказываются на качестве фотографий, чем неправильная установка полярной оси телескопа или несовершенство механической части и системы гидирования.

Фотографирование небесных тел можно производить непосредственно через окуляр телескопа; при этом фотокамера, установленная за окуляром, и сам окуляр должны быть сфокусированы на бесконечность. Качество изображения значительно улучшается, если снимки делать в фокальной плоскости телескопа. При этом кассета с фотографической пленкой или пластинкой устанавливается в первичном фокусе телескопа. Фотографирование в первичном фокусе позволяет лучше использовать свет, собираемый объективом. Масштаб изображения определяется фокусным расстоянием объектива телескопа; если это расстояние выразить в миллиметрах, деленных на градусы (мм/град), то оно приблизительно равно фокусному расстоянию в миллиметрах, деленному на 57,3. Так, телескоп с фокусным расстоянием 1200 мм (диаметром объектива 150 мм и фокальным отношением f/8) создает в прямом фокусе изображение размером около 21 мм/град, и при фотографировании на 35-миллиметровой фотопленке удается получить изображение участка звездного неба площадью 1,7 х 1,1 квадратных градусов. Это значительно больше нормального поля зрения невооруженного глаза, поэтому внефокальные изображения на краю кадра искажаются из-за кривизны поля телескопа. (Чтобы избежать или уменьшить влияние кривизны поля, изготавливают специальные объективы с плоским фокальным полем.)

Рис. 58. Получение цветных фотографий планет сопряжено с большими трудностями. На снимке Юпитера, полученном с помощью катадиоптрического телескопа с объективом диаметром 200 мм (8 дюймов), видны структурные полосы и Большое Красное Пятно. При визуальных наблюдениях этот телескоп позволяет увидеть на поверхности Юпитера значительно больше деталей.

Другие аберрации, особенно кома, характерные для телескопов системы Ньютона, наиболее сильно проявляются на краю поля зрения. В некоторых случаях кривизна поля и другие аберрации уменьшаются с увеличением фокусного расстояния, поэтому иногда полезно изменить эффективное фокальное отношение телескопа.

Качество изображения можно улучшить либо с помощью линзы Барлоу (с. 85), либо при фотографировании через окуляр, который, кроме того, увеличивает изображение. К последнему способу прибегают довольно часто, особенно при фотографировании планет. Линейный диаметр изображения Луны в прямом фокусе телескопа с фокусным расстоянием 1200 мм составляет 10,9 мм. (То же относится и к Солнцу, видимый диаметр которого, как и у Луны, составляет около 30'; правда, при фотографировании Солнца, как уже говорилось, следует соблюдать особые предосторожности.) Диаметры изображений таких планет, как Венера и Юпитер (их наибольшие видимые угловые диаметры достигают 60" и 45" соответственно), составляют в фокальной плоскости названного телескопа всего 0,35 и 0,24 мм, так что для изучения планет необходимо повысить увеличение. Но увеличение изображения неизбежно уменьшает его яркость, и тогда требуются длительные экспозиции со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Для фотографирования туманностей и других протяженных объектов с помощью длиннофокусного телескопа с большим диаметром объектива необходимо устройство, укорачивающее фокус (см. с. 85). Чем короче эффективное фокусное расстояние и больше светосила (т.е. меньше фокальное отношение), тем короче нужна экспозиция, правда, изображение при этом уменьшается, что в свою очередь требует большего увеличения.

Для фокусировки фотокамеры используются переходники, соединяющие ее с подвижной фокусирующей трубой телескопа. Одна из важнейших проблем фотографирования в телескоп-нахождение точного положения главного фокуса. Применять для этих целей имеющиеся в продаже фокусирующие экраны очень неудобно, так как они предназначены для наведения на яркие объекты. В астрономической практике такие экраны в лучшем случае могут использоваться при фотографировании Луны и других ярких небесных тел. Если вы располагаете более дорогими и сложными фотокамерами с набором взаимозаменяемых экранов, то для астрономических целей вполне подойдет прозрачный экран с нанесенным на него крестом нитей. Соединив фотокамеру с увеличительной линзой окуляра, прежде всего убедитесь, что изображение креста нитей четкое. Здесь, разумеется, вы вполне обойдетесь без телескопа; достаточно просто навести камеру без объектива на равномерно освещенную поверхность, например на лист бумаги. После этого зафиксируйте положение фокуса увеличительной линзы окуляра. Далее, глядя через эту линзу, добейтесь с помощью окуляра телескопа четкого изображения как небесного тела, так и креста нитей.

Рис. 59. На негативах иногда удается разглядеть больше деталей, чем на обычных снимках. Здесь представлены фотография и негатив спиральной галактики М51 в созвездии Гончие Псы.

Фотокамеры других типов, возможно, позволят вам сфокусировать изображение непосредственно на фотопленке. Идеальной была бы фокусировка с помощью экрана, о котором говорилось выше. (Такой экран сравнительно легко изготовить самостоятельно, нарисовав тонкие линии на матовом стекле.) Другой метод основан на использовании «лезвия ножа», который помещают на месте фотопленки. Глядя в фотокамеру, когда телескоп наведен на яркую звезду, вы увидите освещенный кружок. Перемещение звезды (обусловленное суточным вращением небесной сферы) поперек лезвия приводит к постепенному ослаблению света и исчезновению звезды, если лезвие расположено не в фокусе; если лезвие находится точно в фокусе, то оно начнет закрывать изображение с одной стороны, пока то совсем не исчезнет. (Этот метод, известный под названием «метод Фуко», широко применяют при исследовании качества зеркала.) Следует отметить, что описанные методы в большей степени применимы к фотокамерам старых конструкций, в которых используются фотопластинки, а не к современным, приспособленным под 35-мм фотопленку. Для современных камер, возможно, придется изготовить дополнительное фокусирующее приспособление, с помощью которого экран или лезвие бритвы устанавливаются точно на том же расстоянии от конца фокусирующего устройства телескопа, что и пленка фотокамеры.

Гидирование

Чтобы удержать фотографируемую звезду в поле зрения телескопа, чаще всего используют второй небольшой гидирующий телескоп, соосный с основным. Обычно гидирующим телескопом служит длиннофокусный рефрактор, который крепят к основному. При фотографировании гидирующий телескоп лучше всего настроить на яркую звезду, расположенную вне поля зрения основного телескопа. В окуляре гидирующего телескопа должен быть крест, который обычно делают из стеклянных нитей и даже из паутины, иногда крест нитей гравируют на стекле. Поскольку ошибки сопровождения чаще случаются при работе с большим увеличением, когда фон неба темный и крест нитей практически не виден, крест нитей иногда подсвечивают слабым светом.

В отсутствие гидирующего телескопа звезды можно «удержать» в поле зрения телескопа во время фотографирования с помощью полупрозрачного диагонального зеркала или специальной призмы, которые направляют часть света фотографируемой звезды в окуляр гидирующей системы.

Фотопленки и продолжительность экспозиции

Фотопленку для фотографирования небесных объектов обычно подбирают экспериментальным путем, так как правильный выбор зависит не только от исследуемого объекта, но и от телескопа, фотокамеры, самого наблюдателя и т.д. Наблюдателю приходится действовать с учетом таких факторов, как допустимый размер зерна фотоэмульсии, нужное время экспозиции и необходимое увеличение. Высокочувствительные крупнозернистые пленки, допуская короткие экспозиции, позволяют фотографировать в редкие минуты наступления хорошей видимости; с таких пленок нельзя делать крупномасштабных отпечатков.