Астрофотография: преимущества темного неба

По-настоящему темное небо для астрофотографии

Итак, вы решили взяться за астрофотографию и заинтересовались, сможете ли вы делать снимки неподалеку от дома и получать такие же великолепные фотографии, которые видите в журналах и в интернете.

Это один из тех вопросов, на которые можно ответить: «У меня есть для вас две новости, хорошая и плохая». Хорошая новость — это да, да, вы можете снимать во дворе, где бы он ни находился: в отдаленной сельской местности вдали от городских огней, в пригороде с легким световым загрязнением или даже в центре города с серьезным световым загрязнением.

Плохая новость заключается в том, что чем ярче небо, тем большее время интеграции вам потребуется для компенсации. Интеграция — это причудливое слово для обозначения общей экспозиции, которая создается путем объединения множества коротких экспозиций. К примеру, во времена пленки вам, вероятно, потребовалось бы выдерживать одно изображение в течение часа. Сегодня, в цифровую эпоху, мы можем объединить 12 пятиминутных экспозиций в одно изображение, что равносильно одному часу времени интеграции.

При съемке в месте наблюдения с истинно темным небом тусклые объекты легче заметить и сфотографировать благодаря контрасту между объектом и фоном неба. В государственном парке Черри Спрингс в Пенсильвании яркость неба составляет 21,8 звездной величины на квадратную угловую секунду. Каждое из приведенных изображений демонстрирует один и тот же участок неба в Стрельце (обведенный астеризм Заварочный Чайник). Это 55-секундная экспозиция при f/2,8 и ISO 3200 на закрепленном штативе, сделанная с 16-мм объективом.

Вот как это работает. В одиночной экспозиции вы получаете определенное количество фотонов от интересующего вас дипскай-объекта. А еще вы получаете фотоны от окружающего неба, в основном земной атмосферы, рассеивающей яркий свет от городских районов.

Количество фотонов, поступающих от дипскай-объекта, фиксировано, в то время как число фотонов, приходящих от неба, может варьироваться в зависимости от величины светового загрязнения, через которое вы снимаете. Если вы ведете съемку под темным небом, то получите лучший контраст из возможных между объектом и небом. Под ярким небом контраст между небом и вашей целью существенно снижается. Чтобы побороть эту потерю контраста, потребуется больше полного времени интеграции.

Отчасти вводит в заблуждение то, что индивидуальные экспозиции при съемке яркого неба должны быть короче. При длительной одиночной экспозиции фон будет слишком ярким. Для компенсации этого вам просто нужно снимать много коротких изображений, чтобы усилить полезный сигнал в итоговом изображении. Это рассматривалось в статье «Сигналы и помехи».

Расчет длительности экспозиции под загрязненным небом

Небо в моем сельском месте наблюдения — Пайн Барренс в Нью-Джерси — не настолько темное и имеет величину 20,8. Здесь Млечный Путь виден, но начинает размываться из-за светового загрязнения Филадельфии, что в 35 милях к северо-востоку, и Атлантик-Сити примерно в 22 милях юго-восточнее. 15-секундная экспозиция при f/2,8 и ISO 1600.

Яркость неба измеряется в звездных величинах на квадратную угловую секунду. Место с хорошим темным небом, без светового загрязнения может иметь яркость неба 21,8. Вполне подходящее наблюдательное место, в котором видно Млечный Путь, но есть и некоторое световое загрязнение, может иметь звездную величину 20,8. У ворот моего дома в пригороде Филадельфии хорошей безлунной ночью яркость неба составляет 18,8. А в центре Филадельфии небо ярче 17,8.

Не вдаваясь слишком подробно в математику, запомните основное практическое правило, что на компенсацию каждой единицы яркости потребуется в 2,51 раза больше времени экспозиции. (Примечание: 2,51, потому что шкала звездных величин основана на корне пятой степени из 100.) Это дополнительное время можно быстро суммировать.

Скажем, я могу сделать хорошее изображение M31 с временем интеграции 1 ч в Черри Спрингс, наблюдательном месте со звездной величиной 21,8. Чтобы получить подобный результат в Пайн Барренс (Нью-Джерси) с его небом 20,8, потребуется 2,51 ч экспозиции.

В моем загородном доме, где небо 18,8, что на 3 звездные величины ярче Черри Спрингс, мне понадобится в 2,51×2,51×2,51 раз больше выдержки. Это 15,8 часов экспозиции!

Мое родное пригородное небо Филадельфии с величиной 18,8 примерно в 16 раз ярче Черри Спрингс. Млечный Путь совершенно не заметен на этой 4-секундной экспозиции при f/4 и ISO 3200.

В центре крупного города с большим количеством светового загрязнения, что по меньшей мере на четыре звездные величины ярче Черри Спрингс, вам потребуется в 2,51×2,51×2,51×2,51 раз больше экспозиции, или около 40 часов, чтобы получить качество, соответствующее одному часу экспозиции в темном наблюдательном месте!

И все эти длительности экспозиции нужны, чтобы запечатлеть M31, относительно яркую галактику для дипскай-объекта. Что касается тусклых объектов, которые требуют нескольких часов экспозиции в местах с истинно темным небом, я, знаете ли, вздрагиваю, когда приступаю к математике. Легко понять, почему более эффективно просто доехать за пару часов до более темного неба и получить лучшие результаты за гораздо меньшее время.

Подытожим время экспозиции, которое потребуется для компенсации нарастающей яркости неба:

Вот пара отличных ресурсов, которые помогут вам узнать, насколько темным является ваше наблюдательное место и где найти более темное небо:

Darksitefinder.com - Google Maps Overlay
Lightpollutionmap.info – Bing Maps Overlay

Джерри Лодригасс — астроном-любитель и астрофотограф с 1972 года. Более 30 лет он профессионально занимался фотожурналистикой и спортивной фотографией. На сегодняшний день Джерри является автором, фотографом и ответственным редактором журнала Sky & Telescope. Вы можете ознакомиться с работами Джерри на http://www.astropix.com.

Перевод. Оригинал на www.skyandtelescope.com