Saya ingin memulai astrofotografi.

Mari kita asumsikan bahwa saya ingin mengambil gambar planet ketika mereka yang paling dekat dengan planet bumi, planet mana yang akan terlihat terbesar sebagai lensa telefoto? Beberapa planet lebih kecil tetapi lebih dekat ke planet bumi (Mars), beberapa lebih jauh tetapi jauh lebih besar (Seperti Jupiter), jadi saya tidak tahu planet mana yang paling mudah untuk mengambil gambar. Saya tahu bahwa lensa 800mm dengan kamera APS-C sudah cukup untuk melihat beberapa detail kecil dari Jupiter, tetapi bagaimana dengan planet lain?

Karena jarak dari Bumi ke masing-masing planet berbeda-beda karena mekanika orbital, ukuran masing-masing planet seperti yang terlihat dari Bumi dapat sangat bervariasi. Planet mana yang terbesar dan urutan ukuran relatif sering berubah.

Sebagai contoh, sekarang pada 1 April 2018 berikut ini adalah ukuran sudut planet-planet seperti yang dilihat dari Bumi:

• Jupiter - 42,69 "(arcseconds)
• Saturnus - 16,68 "
• Merkurius - 11,27 "
• Venus - 10,59 "
• Mars - 8,49
• Uranus - 3,38 "
• Neptunus - 3,21

Venus akan melewati ukuran Merkurius pada 12 April 2018.
Mars akan melewati ukuran Merkurius pada 19 April 2018.
Mars akan tumbuh lebih besar dari Venus pada 7 Mei 2018.
Mars akan tumbuh lebih besar daripada Saturnus pada 18 Juni 2018.
Venus akan melampaui Saturnus dalam ukuran pada 20 Juli 2018.
Venus akan sekali lagi lebih besar dari Mars pada 15 Agustus 2018.
Venus akan tumbuh lebih besar dari Jupiter pada 12 September 2018.
Mars akan menyusut menjadi lebih kecil dari Saturnus pada 26 September 2018.
Venus akan memuncak dalam ukuran sudut pada 1'1.33 "(satu arcminute dan 1.33 arcseconds) pada 27 Oktober 2018.

Pada 27 Oktober 2018 (kurang dari tujuh bulan dari sekarang), daftar akan terlihat seperti ini:

• Venus - 1'1,33 "
• Jupiter - 31,44 "
• Saturnus - 15,79 "
• Mars - 12,28 "
• Merkuri - 5,70 "
• Uranus - 3,73 "
• Neptunus - 2.33 "

Pada pertengahan Desember 2018, Venus akan lebih kecil dari Yupiter.

Pada akhir Juli, 2019 urutan kekuasaan akan terlihat seperti ini:

• Jupiter - 42,68 "
• Saturnus - 18.25 "
• Merkuri - 9,68 "
• Venus - 9,66 "
• Uranus - 3,56 "
• Mars - 3,53 "
• Neptunus - 2.34 "

Ketika paling dekat dengan Bumi, Venus memiliki ukuran sudut terbesar dari planet mana pun yang terlihat dari Bumi. Maksimal, Venus adalah 0,01658 derajat. Ini sangat dekat dengan tepat satu arcminute, yaitu 1/60 derajat. Venus hanya lebih besar dari Yupiter selama beberapa minggu (sekitar 13-14 minggu dari pertengahan September hingga pertengahan Desember pada 2018) sekali setiap setengah tahun sekali. Sisa waktu Jupiter lebih besar dari planet-planet lain.

Sayangnya, ketika Venus paling dekat dengan Bumi dan pada ukuran sudut terbesarnya, ini berarti Venus juga hampir langsung antara Bumi dan Matahari dan sebagian besar sisi Venus yang menghadap Bumi gelap sedangkan matahari yang cerah hampir tepat di belakangnya. . Pada kesempatan yang sangat langka, orbit Venus dan Bumi sejajar tepat dan Venus lewat tepat di depan Matahari seperti yang terlihat dari Bumi. Kami menyebut acara ini transit . Transit terakhir Venus terjadi pada 5 Juni 2012. Yang berikutnya tidak akan sampai Desember pada tahun 2117 diikuti oleh yang lain pada Desember 2125. Mereka terjadi berpasangan sekitar 8 tahun terpisah, kemudian ada celah yang berganti-ganti antara 121,5 tahun dan 105,5 tahun sebelum pasangan berikutnya terjadi.

_{Titik besar di dekat kanan atas adalah Venus. Titik-titik kecil di tengah adalah bintik matahari. Ada beberapa awan tipis di bagian bawah cakram matahari.}

Karena Venus dan Bumi adalah planet interior, jarak relatifnya sangat bervariasi. Selama konjungsi mereka hanya berjarak 41,4 juta kilometer. Pada oposisi (ketika Venus secara langsung di sisi lain Matahari dari Bumi), mereka terpisah 257,757 juta kilometer. Pada jarak itu, Venus sedikit kurang dari 10 detik busur (0,16 arcminutes atau 0,00278 derajat lebar).

Jupiter bervariasi dari sekitar 32 detik busur pada posisi berlawanan dengan 49 detik busur (0,817 menit busur atau 0,0136 derajat) bersamaan. Sebagian besar waktu Jupiter lebih besar dari 40 detik busur. Karena Yupiter adalah planet terluar dan lima kali lebih jauh dari Matahari daripada Bumi, jarak antara Bumi dan Yupiter jauh lebih bervariasi daripada di planet-planet dalam lainnya. Ini juga berarti bahwa ketika Yupiter dan Bumi paling dekat, matahari berada 180 ° di sisi lain Bumi dan hampir semua bagian Yupiter yang terlihat dari Bumi diterangi oleh sinar matahari dan Yupiter juga berada pada titik terang ketika berada pada titik terbesarnya.

_{Jupiter sebagaimana diamati pada 21 Januari 2013. Luasnya sekitar 44 detik busur pada saat itu. Canon 7D + Kenko 2X Teleplus Pro 300 DGX + EF 70-200mm f / 2.8 L IS II. Gambar adalah potongan 100%.}

Mars bervariasi mulai dari sekitar 25 detik busur (0,00694 derajat) bersamaan dengan 3,5 detik busur (kurang dari 0,001 derajat) pada oposisi. Ini kadang-kadang berarti Mars lebih kecil dari Uranus di oposisi. Karena orbit Mars berada di luar orbit Bumi, ia hampir sepenuhnya diterangi seperti yang terlihat dari Bumi ketika orbitnya terbesar dan tersembunyi di belakang atau sangat dekat dengan Matahari ketika orbitnya terkecil.

Saturnus rata-rata sekitar 16-20 detik busur (tidak termasuk ukuran sudut yang lebih luas dari sistem cincin Saturnus) seperti yang terlihat dari Bumi. Karena orbitnya hampir dua kali lebih besar dari Jupiter, variasi ukuran antara konjungsi dan oposisi bahkan lebih kecil dari Jupiter.

Planet-planet lain jauh lebih kecil daripada ukuran rata-rata yang terdaftar di atas dalam hal ukuran sudut seperti yang terlihat dari Bumi. Merkuri (Maksimum sekitar 10 detik busur) dan Uranus (Maksimal lebih dari 3,5 detik busur) dapat lebih besar dari Mars pada saat-saat ketika Mars berada paling jauh (hanya di bawah 3,5 detik busur). Jupiter tidak pernah turun di bawah tempat kedua, sementara Venus dapat bervariasi di mana saja dari terbesar ke terbesar kelima (meskipun hanya jatuh melewati terbesar keempat pada kesempatan langka ketika Merkurius dan Mars lebih besar dari Venus pada saat yang sama). Mars dapat berada di mana saja dari yang kedua hingga ketujuh terbesar. Perhatikan bahwa planet yang paling variabel adalah planet yang orbitnya paling dekat dengan orbit Bumi dan planet variabel yang paling sedikit adalah planet dengan orbit yang jauh lebih besar dari orbit bumi.

Sebaliknya, Matahari dan Bulan keduanya sekitar 0,5 derajat, atau 30 arcminutes atau 1.800 detik busur seperti yang terlihat dari permukaan bumi. Itu adalah 30 kali lebar Venus pada jarak terdekatnya (dan persentase terkecil diterangi) dan 36 kali lebih lebar dari Jupiter pada jarak terdekat dan terangnya.

_{Jupiter di sebelah kiri dan bulan di sebelah kanan. Perhatikan ukuran komparatifnya. Kemudian di malam hari ketika gambar ini diambil pada 21 Januari 2013, mereka lulus dalam waktu kurang dari satu derajat satu sama lain. Lebar Jupiter sekitar 44 detik busur pada saat itu.}

Tentu saja jika seseorang berdiri di atas bumi yang datar, ia memiliki ukuran sudut 180 derajat (10.800 arcminutes atau 648.000 arcseconds) yang 360x lebih banyak dari Matahari dan Bulan!

Biasanya Jupiter adalah yang terbesar dengan mudah dilihat dari Bumi, tetapi tergantung pada orbit, kadang-kadang bisa Venus (waktu berikutnya pada bulan September, dan kemudian pada tahun 2020).

Situs ini akan menjawab perincian relatif terhadap tanggal yang pasti: https://www.timeanddate.com/astronomy/planets/distance

Padahal ukuran sudut Venus di langit Bumi lebih besar daripada planet lain, karena Venus adalah planet inferior yang ukuran sudut terbesarnya hanya terjadi ketika Venus ke arah Matahari. Yupiter memiliki ukuran sudut terbesar berikutnya dan itu terjadi ketika Yupiter menentang, demikian juga dalam keadaan paling terang (untuk pengamat di Bumi). Juga, ukuran sudut Venus bervariasi berdasarkan urutan besarnya dan Bumi mengorbit Matahari, sedangkan Jupiter lebih jauh memiliki variasi yang lebih halus dari diameter terbesar ke terkecil. Ini sangat jelas dalam teleskop dan kamera.

Perhatikan bahwa Jupiter memiliki fitur yang sangat besar (pita, Bintik Merah Besar ) yang tidak dimiliki Venus, jadi jika Anda tertarik melihat detail sebagai lawan dari lingkaran kosong maka Jupiter dapat memberikan detail itu. Namun Venus akan menunjukkan bulan sabit yang mirip dengan fase Bulan, sedangkan Jupiter tidak.

Perhatikan juga bahwa Jupiter memiliki empat bulan yang sangat besar , dan ini sangat mudah untuk difoto. Jadi, meskipun Anda mungkin atau mungkin tidak dapat menyelesaikan pita atau Bintik Merah Besar di Jupiter, Anda kemungkinan besar akan dapat memotret bulan dan melihat bagaimana posisi mereka berubah dari malam ke malam. Anda bahkan tidak perlu Jupiter untuk memotret mereka, mereka terlihat jelas di seluruh orbit Jupiter.

Misalnya, berikut adalah foto Jupiter yang dibuat dengan gambar bertumpuk yang diambil melalui webcam Logitech yang terpasang pada teleskop:

Sumber Gambar Termasuk gambar-gambar lain dari bidikan Jupiter melalui kamera DSLR biasa dari Nikon dan Canon.

Jawaban singkat: Venus menyudutkan sudut terbesar, diikuti oleh Jupiter.

Jawaban jangka menengah: Randall Munroe menyediakan visualisasi bermanfaat berikut (diekstraksi dari visualisasi yang lebih besar di https://xkcd.com/1276/ ):

Jawaban panjang: ada beberapa variasi karena posisi relatif dalam orbit. Lihat jawaban Wayne untuk animasi yang menunjukkan bagaimana ukuran relatif berubah seiring waktu.

Jangan beli yang 800mm f / 5.6 belum

Astrophotography dengan DSLR biasanya dilakukan:

• dengan lensa sudut lebar yang cepat untuk menghindari jejak bintang .
• atau dipasang pada teleskop dengan adaptor.

Metode pertama sangat bagus untuk menangkap struktur besar di langit (mis. Bimasakti, Galaksi Andromeda, kluster atau nebula ...)

Yang kedua dapat digunakan untuk planet.

800mm sebenarnya tidak terlalu panjang untuk teleskop, dan aperture yang sesuai pada f / 5.6 adalah sekitar 145mm, yang juga tidak terlalu besar. 800mm f / 5.6 sangat besar, mahal dan akan sulit digunakan untuk astrofotografi.

Nikmati beberapa astronomi visual terlebih dahulu

Dari pertanyaan Anda, saya berpendapat bahwa Anda tidak memiliki banyak pengalaman melihat planet. Astronomi visual dapat memberi Anda pengalaman yang dibutuhkan untuk mendapatkan gambar yang bagus.

Astrophotography sulit dan membutuhkan banyak uang, pengalaman dan kesabaran. Anda perlu tahu ke mana harus menunjuk, pada jam berapa dan di bawah kondisi langit apa.

Ada teleskop amatir yang luar biasa dan terjangkau seharga $ 250 (mis. Dobsonian kecil ini , 900mm f / 8). Banyak adaptor astrofotografi harganya jauh lebih mahal. Anda dapat melihat setiap planet bersamanya, divisi Cassini pada cincin Saturnus , titik merah besar di Jupiter serta bulan-bulan Jovian atau ISS . Dengan langit yang layak, Anda dapat melihat objek-objek langit yang dalam yang indah (mis. Andromeda Galaxy, Nebula Orion, gugus ganda ...).

Untuk mengubah pembesaran, Anda hanya perlu lensa mata lain, yang jauh lebih terjangkau daripada lensa DSLR.

Beralih ke astrofotografi.

Anda bahkan dapat menggunakan webcam atau DSLR untuk mengambil gambar melalui teleskop. Berikut adalah contoh Jupiter dengan bintik-bintik merah besar, transit 2 bulan dan Io:

Itu diambil sebagai satu eksposur dengan Fuji X100 melalui dobsonian $ 600 (1250mm f / 5). 1/50-an, f / 4, ISO 1600. Saya harus:

• secara manual melacak teleskop
• secara manual memfokuskan lensa mata (6.7mm)
• pegang kamera untuk menunjuk melalui lensa mata
• fokus kamera
• lepaskan rana.

Beberapa astrophotografer amatir berhasil mengambil gambar yang luar biasa dari planet-planet. Berikut ini beberapa contohnya .

Sama seperti tidak ada kamera "terbaik" atau lensa "terbaik" ... tidak ada teleskop "terbaik" - hanya ada teleskop yang lebih cocok untuk tugas-tugas tertentu daripada yang lain.

Meskipun Anda dapat memasang kamera, mengarahkan teleskop ke planet, dan menangkap gambar, kualitas gambar itu akan bergantung pada beberapa faktor lain (beberapa di antaranya di luar kendali Anda).

Kondisi Pengamatan Atmosfer

Karena ukuran yang sangat kecil dari planet lain seperti yang terlihat dari Bumi, kualitas gambar sangat sensitif terhadap stabilitas atmosfer di Bumi. Para astronom menyebut ini sebagai "kondisi melihat". Analogi yang saya lebih suka gunakan adalah membayangkan koin diletakkan di dasar genangan air jernih. Jika airnya masih Anda dapat melihat koin. Jika seseorang mulai membuat gelombang (baik riak kecil atau gelombang besar), pandangan koin akan mulai terdistorsi dan goyah. Masalah yang sama terjadi dengan atmosfer kita saat melihat planet-planet.

Untuk mendapatkan suasana yang stabil, Anda ingin memastikan bahwa Anda tidak berada dalam jarak beberapa ratus mil dari jet-stream, front hangat, atau front dingin. Anda juga ingin berada di suatu tempat di mana geografinya rata (dan lebih disukai air) untuk memungkinkan aliran udara laminar yang halus. Tanah panas akan menciptakan panas ... jadi tanah sejuk (tinggi di pegunungan) atau melihat air dingin akan sangat membantu. Permukaan optik teleskop juga harus punya waktu untuk beradaptasi dengan suhu sekitar. Kalau tidak, gambar tidak akan stabil ... itu akan bergetar dan mengubah kualitas gambar.

Teorema Pengambilan Sampel

Ada juga pertanyaan tentang pembesaran dan ada sedikit ilmu untuk ini ... berdasarkan teorema pengambilan sampel Nyquist-Shannon.

Sebuah teleskop akan terbatas pada daya penyelesaiannya berdasarkan ukuran aperture. Sensor kamera memiliki piksel dan ini juga memiliki ukuran. Versi pendek dari teorema pengambilan sampel adalah bahwa sensor harus memiliki dua kali lipat resolusi daya resolusi maksimum yang dapat ditawarkan teleskop. Cara lain untuk memikirkannya adalah bahwa berdasarkan sifat gelombang cahaya, "titik" cahaya sebenarnya berfokus pada sesuatu yang disebut Airy Disk. Ukuran piksel sensor kamera harus ½ dari diameter Airy Disk. Anda akan menggunakan beberapa bentuk perbesaran gambar (seperti proyeksi eyepiece atau lensa barlow (lebih disukai tele-centric barlow) untuk mencapai skala gambar yang diinginkan.

Teorema pengambilan sampel ini membantu Anda memanfaatkan data terbaik yang dapat ditangkap oleh ruang lingkup Anda tanpa pengambilan sampel yang kurang (kehilangan informasi) atau pengambilan sampel berlebihan (pemborosan piksel yang sebenarnya tidak dapat menyelesaikan detail lebih lanjut.)

Contoh

Saya akan memilih kombinasi kamera & teleskop sebagai contoh.

ZWO ASI290MC adalah kamera pencitraan planetary yang populer. Ini memiliki 2,9μm piksel.

Rumusnya adalah:

f / D ≥ 3,44 xp

Dimana:

f = focal length instrumen (dalam mm)

D = Diameter instrumen (juga dalam mm agar unit tetap sama)

p = pitch pixel dalam µm.

Pada dasarnya f / D adalah rasio fokus teleskop - jika itu cara yang lebih mudah untuk memikirkannya. Rumus ini mengatakan rasio fokus instrumen Anda harus lebih besar atau sama dengan pixel pitch sensor kamera Anda (diukur dalam mikron) dikalikan dengan konstanta 3,44.

Jika Anda memasukkan angka untuk teleskop 14 "f / 10 menggunakan kamera dengan piksel 2,9 μm, Anda mendapatkan:

3556/356 ≥ 3,44 x 2,9

Yang mengurangi menjadi:

10 ≥ 9.976

Oke, jadi ini berfungsi karena 10 lebih besar dari atau sama dengan 9,976. Jadi ini mungkin kombinasi yang baik.

Ternyata kamera pencitraan saya yang sebenarnya tidak memiliki piksel 2,9μm ... memiliki 5,86μm piksel. Ketika saya pasang angka-angka itu

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

Itu tidak bagus ... ini berarti saya perlu memperbesar skala gambar pada teleskop. Jika saya menggunakan 2x barlow di sini, itu menggandakan focal length dan rasio focal ... membawanya hingga 20 ≥ 20.158. Jika saya tidak terlalu khawatir tentang ".158" maka saya bekerja. Tapi ingat simbol antara sisi kiri dan kanan adalah ≥ ... yang berarti saya bisa naik lebih tinggi. Jika saya menggunakan 2.5x barlow maka itu meningkatkan rasio fokus ke f / 25 dan sejak 25 ≥ 20.158 ini masih merupakan kombinasi yang valid.

Jika Anda menggunakan kamera APS-C (misalkan Anda menggunakan salah satu dari banyak model Canon dengan sensor 18MP ... seperti T2i, T3i, 60D 7D, dll.) Ukuran piksel adalah 4,3 μm.

Misalkan Anda menggunakan lingkup yang lebih kecil seperti 6 "SCT. Itu bukaan 150mm dan panjang fokus 1500mm (f / 10)

1500/150 ≥ 3,44 x 4,3

Itu berhasil

10 ≥ 14.792

Itu tidak cukup ... Anda akan mendapatkan hasil yang lebih baik dengan menggunakan barlow 1,5x atau lebih kuat.

Lucky Imaging (Menggunakan Bingkai Video)

TAPI ... sebelum Anda kehabisan dan membeli lensa barlow (dan idealnya ... tele-centric barlow seperti TeleVue PowerMate) mungkin lebih baik untuk mempertimbangkan kamera yang berbeda dan menghindari menggunakan kamera tradisional dengan sensor APS-C.

Planet ini kecil. Ini hanya akan menempati tempat yang sangat kecil di tengah kamera. Jadi sebagian besar ukuran sensor terbuang sia-sia.

Tapi apa lagi ... mendapatkan kondisi atmosfer yang ideal sama seperti memenangkan lotre. Bukannya itu tidak pernah terjadi ... tapi itu pasti tidak sering terjadi. Tergantung di mana Anda tinggal, itu mungkin sangat langka. Tentu saja jika Anda berada di ketinggian di Gurun Atacama ... ini mungkin cuaca sehari-hari Anda.

Sebagian besar pencitraan planet tidak mengambil gambar tunggal. Sebaliknya mereka mengambil sekitar 30 detik bingkai video. Mereka tidak benar-benar menggunakan semua frame ... mereka hanya mengambil sebagian kecil dari frame terbaik dan ini digunakan untuk menumpuk. Teknik ini kadang-kadang disebut sebagai "lucky imaging" karena Anda akhirnya menolak sebagian besar data yang buruk ... tetapi untuk saat-saat fraksional waktu Anda mendapatkan beberapa bingkai yang jelas.

DSLR yang dapat merekam video biasanya menggunakan teknik video terkompresi yang lossy. Itu tidak baik ketika Anda hanya ingin beberapa frame yang bagus. Anda memerlukan bingkai penuh non-lossy (lebih disukai data video RAW ... seperti format .SER). Agar ini berfungsi, Anda ingin kamera dengan laju bingkai video yang cukup cepat. Kamera yang dapat melakukan video melalui rana elektronik global sangat ideal ... tetapi juga sedikit lebih mahal.

Sebelum saya melanjutkan ... sebuah catatan penting: saya akan menggunakan model kamera tertentu sebagai contoh. ZWO ASI290MC adalah kamera yang sangat populer untuk citra planet pada saat penulisan ini . Kemungkinan tahun depan atau tahun berikutnya ... itu akan menjadi sesuatu yang lain. Tolong jangan mengambil pesan bahwa Anda perlu membeli kamera / model _____. Alih-alih mengambil ide tentang bagaimana mencari tahu fitur-fitur penting yang membuat kamera lebih cocok untuk pencitraan planet.

ASI120MC-S adalah kamera beranggaran dan mampu menangkap frame pada 60fps. Ini memiliki ukuran piksel 3,75μm. 3,44 x 3,75 = 12,9 ... jadi Anda ingin ruang lingkup dengan rasio fokus pada atau lebih baik dari f / 13.

Inilah yang membuat ASI290MC pilihan yang sangat baik ... ia memiliki tingkat penangkapan 170fps (dengan asumsi bus USB Anda dan penyimpanan di komputer dapat mengikuti) dan piksel pitch kecil hanya 2,9 μm (3,44 x 2,9 = 9,976 jadi ini bekerja dengan baik pada f / 10)

Pengolahan

Setelah menangkap frame (dan untuk Jupiter Anda ingin menyimpannya hingga sekitar 30 detik dari frame) Anda perlu memproses frame. Frame biasanya "ditumpuk" menggunakan perangkat lunak seperti AutoStakkert. Output yang biasanya dibawa ke dalam perangkat lunak yang dapat meningkatkan gambar melalui wavelet seperti Registax (btw, AutoStakkert dan Registax keduanya aplikasi gratis. Ada juga aplikasi komersial yang dapat melakukan ini juga.)

Ini di luar cakupan jawabannya. Ada banyak tutorial tentang cara memproses data (dan ini menjadi sedikit subjektif - yang sebenarnya bukan tujuan dari Stack Exchange.)