Właśnie patrzyłem na to zdjęcie:
i zastanawiałem się, dlaczego nie widać korony ani śladu małych eksplozji na powierzchni Słońca ...
Jak należy sfotografować Słońce, aby zobaczyć te szczegóły na jego powierzchni?
Dlaczego zwykłe zdjęcia Słońca nie pokazują wypukłości ani eksplozji?
Odpowiedzi:
To dlatego, że ten obraz przechwytuje tylko widzialne spektrum. Większość zdjęć Słońca rejestruje widmo ultrafioletowe, w którym widać naprawdę imponujące eksplozje i wyrzuty koronalne:
(źródło: caltech.edu )
To zdjęcie zostało zrobione z kosmosu za pomocą wysoce wyspecjalizowanej kamery naukowej, ale można uchwycić niektóre szczegóły, w tym wyróżnienia za pomocą lustrzanki cyfrowej w połączeniu z odpowiednim filtrem:
image (c) Kevin Lewis, źródło: http://www.photosbykev.com/wordpress/photography/pst-solar-imaging/
Zastosowanym w tym przypadku filtrem był filtr Hα, zaprojektowany do przepuszczania częstotliwości światła wytwarzanego, gdy elektron w atomie wodoru zmienia stan energetyczny (niedopowiedzeniem byłoby stwierdzenie, że na słońcu jest dużo atomów wodoru) . Należy pamiętać, że jest to obraz wielokrotnej ekspozycji z jedną ekspozycją dla płyty głównej i osobną dłuższą ekspozycją dla wypukłości (rozbłyski wychodzące ze słońca).
1
To jest niepoprawne. Powyższe obrazy to widma widzialne wykonane przy użyciu filtrów wąskopasmowych. Wodór alfa znajduje się w widmie widzialnym - nie w UV. Widmo UV ma długość fali krótszą niż 400 nm (gdzie zaczyna się widmo bliskiego UV). Wodór alfa znajduje się po przeciwnej stronie widma widzialnego - nie w pobliżu długości fal UV.
—
Tim Campbell
Jest to prosty problem z ekspozycją, który ma kilka aspektów.
Dramatyczne obrazy przedstawiające promienie słoneczne i włókna są fotografowane za pomocą specjalnych wąskopasmowych teleskopów (lub filtrów), które przepuszczają światło tylko o długości fali wodoru alfa. Wodór alfa jest dominującą długością fali w serii Ballmer ( https://en.wikipedia.org/wiki/Balmer_series ) o długości fali 656,28 nanometra. Światło widzialne to długości fali od 400 nm do 700 nm. 656 nm mieści się w zakresie widzialnym.
Jeśli 656 nm znajduje się w widmie widzialnym, to dlaczego nie pokazałby się na zdjęciach wykonanych przez niefiltrowane obiektywy lub teleskopy za pomocą tradycyjnego aparatu?
Okazuje się, że działa ... we właściwych warunkach:
Powyższe zdjęcie jest jednym z wielu, które wykonałem podczas całkowitego zaćmienia Słońca w Stanach Zjednoczonych w dniu 21 sierpnia 2017 r. Użyłem Canona 5D Mk III przymocowanego do apochromatycznego refraktora TeleVue NP101is. W tym momencie podczas zaćmienia teleskop nie jest filtrowany. To nie jest edytowany ani modyfikowany obraz (inny niż kadr). Jest to ISO 200 @ 1/500 sekundy przez teleskop f / 5.4 z 2x TeleVue PowerMate (efektywny współczynnik ogniskowej wynosi f / 11 z dołączonym 2x PowerMate (PowerMate to telecentryczny multiplikator ogniskowej).
Powód, dla którego widzisz tutaj wyróżnienia, ale zwykle nie widzisz wyróżnień, ma związek z ekspozycją.
Słońce jest źródłem promieniowania ciała czarnego ( https://en.wikipedia.org/wiki/Black-body_radiation ) emitującym długości fal w całym spektrum widzialnym - i poza nim. Ale znaczące są wodór alfa ... tylko jedna konkretna długość fali. Jeśli całość Słońca jest widoczna, a wszystkie długości fal są dozwolone, to w widmie widzialnym jest tak dużo światła, że wymagana ekspozycja po prostu nie jest wystarczająco długa, aby widoczne były cechy wodoru alfa. Gdy ekspozycja jest wystarczająco długa, reszta długości fal w widmie widzialnym całkowicie przytłoczy czujnik, a ty dostaniesz zdmuchnięty obraz.
Kolejny niuans polega na tym, że tradycyjne kamery są filtrowane w zakresie widzialnym, aby naśladować czułość ludzkiego oka. Przy długości fali 656 nm oko nie jest szczególnie wrażliwe. Tradycyjne aparaty zwykle przepuszczają tylko około 20-25% światła o tej długości fali. Filtry Ha stosowane w teleskopach słonecznych przepuszczają większość długości fali 656 nm.
Możesz uzyskać tego rodzaju zdjęcia podczas całkowitego zaćmienia Słońca ... ale ponieważ zaćmienia nie występują wystarczająco często, aby były wygodne, potrzebne są inne metody fotografowania tych funkcji.
Wyróżnienia i włókna są cechami chromosfery Słońca. Jest to wyższa warstwa atmosfery słonecznej nad fotosferą. Fotosfera jest częścią Słońca, którą tradycyjnie nazywamy „powierzchnią” - chociaż ponieważ Słońce jest gorącą kulą gazu, nie jest to stała powierzchnia. Fotosferę możesz sfotografować, jeśli na przedniej części obiektywu lub teleskopu znajduje się bezpieczny słoneczny filtr „białego światła”.
Aby zobrazować te cechy widoczne w świetle wodoru alfa, potrzebujesz wąskopasmowego filtra.
Uwaga: Energia Słońca może łatwo zniszczyć sprzęt, taki jak aparaty fotograficzne, obiektywy lub teleskopy. Nie radzę tego robić bez odrobiny badań, aby upewnić się, że używasz zarówno sprzętu, jak i technik, które nie uszkodzą twojego sprzętu.
Zdjęcia korony wykonane przez amatorskich astrofotografów słonecznych zwykle wykorzystują dedykowane teleskopy słoneczne Hydrogen alfa, takie jak te wykonane przez Lunt Solar Systems, Coronado (oddział Meade), lub czasem przy użyciu teleskopów innych niż słoneczne wyposażone w filtry słoneczne wodoru alfa wytwarzane przez jeden z Quark lub Daystar. Dedykowane teleskopy słoneczne Ha są bezpieczne - zostały specjalnie zaprojektowane do tego celu.
Ten bieg blokuje całe widmo widzialne, z wyjątkiem wąskopasmowego w pobliżu częstotliwości Ha. Nawet to staje się trochę skomplikowane, ponieważ filtry pozwolą na określone pasmo przenoszenia, przy którym węższe pasmo przenoszenia zapewni większą szczegółowość i kontrast na powierzchni, ale cechy wyróżniające kończyny będą wydawać się słabsze. Nieco szersze pasma uchwycą więcej szczegółów na kończynie, ale zmniejszy kontrast powierzchni. W astrofotografii słonecznej często wykonuje się osobne zdjęcia danych powierzchni i kończyny, a następnie łączy je oba.
Tradycyjne aparaty zwykle nie są używane. Zamiast tego szybka kamera CMOS z elektroniczną migawką globalną (globalna migawka może odczytywać równolegle cały czujnik ... większość kamer ma elektroniczną roletę, co oznacza, że czujnik odczytuje rząd po rzędzie). Pozwala to na dość szybkie obrazowanie w celu uchwycenia kilku sekund nieskompresowanych klatek wideo, które zostaną połączone i przetworzone w gotowy obraz. (podczas gdy ulubione modele kamer zmieniają się z czasem, obecnie ulubionym do tego typu prac jest kamera ZWO ASI174MM).
Jeśli jesteś zainteresowany tego typu fotografią, polecam podnieść książkę Lekcje od mistrzów pod redakcją Roberta Gellera i przeczytać rozdział Alan Friedman zatytułowany Catching Sunlight .
Martin Wise produkuje wiele zdjęć słonecznych i ma filmy z YouTube szczegółowo opisujące jego proces. Możesz go znaleźć tutaj: https://www.youtube.com/watch?v=G-41RMTCdTE
Uwaga: Słońce znajduje się obecnie w spokojnym okresie (minimum słoneczne) w swoim około 11-letnim cyklu aktywności. Funkcje, które Cię interesują, są rzadkie (dni lub nawet miesiące mogą minąć bez dużej aktywności). Aktywność zacznie rosnąć za kilka lat i prawdopodobnie będzie wysoce aktywna za około pięć lat.