Snimanje Sunca

ASTROFOTOGRAFIJA

Snimanje Sunca

Marino Fonović

S obzirom na veliku količinu svjetlosti koja nam dolazi sa Sunca, vizualna i fotografska promatranja mogu se uspješno obavljati manjim i jeftinijim teleskopima, veoma lijepe snimke pomrčine Sunca možemo dobiti običnim fotoaparatom s teleobjektivom. S druge strane velika koncentracija Sunčevih zraka koje prikupi objektiv teleskopa ili fotoaparata predstavlja opasnost za oči. U ovom prilogu opisali smo kako se Sunce može sigurno promatrati i fotografirati.

Potrebno je odmah naglasiti: Sunce se ne smije nikad direktno promatrati! Toplina koja se stvara u fokusu (ultraljubičaste i infracrvene zrake!) može trajno oštetiti vid i čak izazvati sljepilo. Neki manji komercijalni refraktori sadrže u svom priboru filtre koji se postavljaju ispred ili iza okulara, ovakvi filtri su veoma nepouzdani stoga ih nemojte koristiti. Naime, uslijed topline u fokusu, može doći do pucanja filtra, naročito je opasno ovakve filtre pokušati koristiti na većim teleskopima.

Posljednjih desetljeća veoma je raširena uporaba posebnih aluminiziranih folija (Mylar folije) koje se postavljaju ispred objektiva. Na ovu veoma tanku i čvrstu plastičnu foliju nanesen je tanki sloj aluminija, takva folija odbija 99 posto Sunčeve svjetlosti tako da je promatranje posve sigurno. U nedostatku Mylar folije za fotografiranje Sunca možemo upotrijebiti tamno staklo od maske za zavarivanje ili još bolje guste neutralne filtre (ND - neutral density filtar) koji se stavljaju ispred objektiva fotoaparata.

Velika grupa pjega na Sunčevom disku. Teleskop: 25 cm reflektor. Ekspozicija 1/500 s na slide film Kodak Elitechrome ISO 200.

Totalna pomrčina sunca. Snimljeno kroz 76 cm refraktor. Fotoaparat Canon 10D. Ekspozicija 1/20 s na ISO 100.

Za smanjenje intenziteta Sunčeve svjetlosti nikad ne koristite polarizacijske filtre jer propuštaju infracrvene i ultraljubičaste zrake. Kad odabirete neutralne filtere budite sigurni da niste pomiješali njihove vrijednosti. Npr. 0,50 ND filtar smanjuje svjetlost 3 puta dok 5,0 ND filtar daje smanjenje od 100 tisuća puta što predstavlja dobru zaštitu prilikom fotografiranja. Najčešće su u uporabi Kodak Wartten ND filtri serija br. 96 čija se gustoća kreće od 0.1 do najviše 4.0 stoga kako bi dobili potrebno smanjenje svjetlosti moramo kombinirati dva ili više ND filtra (npr. 2.0 + 3.0 ND).

Filtri napravljeni posebno za fotografsku uporabu ne pružaju dovoljnu zaštitu prilikom vizualnih promatranja. Preporučamo vam da ni kućište fotoaparata ne izlažete direktnoj Sunčevoj svijetlosti, možete upotrijebiti sjenilo od crnog kartona. U koliko vaš fotoaparat nije refleksni ne zaboravite postaviti filtar na prednji otvor tražila, filtar može biti izrađen od više slojeva neeksponiranog crno bijelog filma razvijenog do maksimalne gustoće.

Važno je napomenuti da prilikom fotografiranja pojedinih faza djelomične pomrčine Sunca treba primjenjivati isti novo zaštite kao i kod snimanja potpuno osvijetljenog sunčevog diska, zaštitni filter se ne koristi jedino u vrijeme središnje faze potpune pomrčine koja obično traje do 5 minuta.

Snimljeno kroz 70 cm Celestron fluorite refraktor. Fotoaparat Canon EOS 50E. U vrijeme djelomične pomrčine ekspozicije su iznosile 1/1250 s uz korištenja Mylar filtra. Dijamantski prsteni i sama središnja faza potpune pomrčine snimljeni su bez filtra uz ekspoziciju 1/1000 s.

Odabiranje filma

Prilikom fotografiranja Sunca zbog obilja svjetlosti možemo upotrijebiti kontrastne filmove niske osjetljivosti i visoke rezolucije. Za ovu vrstu astronomske fotografije najprimjereniji su crno bijeli filmovi, jer je boja Sunca praktički bijela. Radi smanjenja intenziteta svjetlosti upotrebljavamo različite filtre u boji (npr. folija Mylar), koji propuštaju svjetlost samo u određenom spektralnom dijelu. U tom slučaju na filmu u boji slika Sunca imat će nestvarnu boju - zelenu, plavu ili narančastu. Korištenje filmova u boji poželjno je prilikom fotografiranja potpune pomrčine Sunca. Medju crno bijelim filmovima niske osjetljivosti za fotografiranje Sunca najbolje je odabrati znameniti Kodakov Technical Pan 2415, koji ima izuzetno malo zrno. Kao alternativu možemo upotrijebiti neki drugi crno bijeli film čija osjetljivost nije veća od 50 ISO. To su npr. filmovi Ilford Pan F ili Agfa APX 25.

Astrofotografi najčešće za svoj rad kroz duže razdoblje koriste samo jedan tip filma, na taj način najbolje upoznaju njegove osobine i mogućnosti. To je osobito važno kod crno bijelih filmova, koje nerijetko razvijamo sami pa je konačan rezultat u mnogome ovisan o postupku obrade u priručnom foto-laboratoriju. Različiti razvijači, vremena razvijanja, stresanje doze prilikom razvijanja utječu na kvalitetu slike na negativu. Kad jednom uspijemo dosegnuti optimalne rezultate kod razvijanja određene vrste filma tog postupka se najbolje držati. Međutim, svi nemamo mogućnost da sami razvijamo crno bijele filmove i izrađujemo fotografije, osim toga danas je teško naći fotolaboratorij gdje bi nam to mogli učiniti pa mnogim ljubiteljima astronomske fotografije kao jedina mogućnost preostaje korištenje filmova u boji. Izbor filmova u boji je zaista velik (godišnje se u svijetu proda preko 4 milijarde filmova u boji!).

Za početnike su najpovoljniji dijafilmovi (slide film) i to iz više razloga, prvi je ekonomičnost. Naime, prilikom fotografiranja Sunca potrebno je napraviti puno snimaka medju kojima odaberemo najbolje. Iako su dijafilmovi skuplji od negativa u boji, poslije razvijanja odmah imamo konačan rezultat. Kada snimamo na negativ moramo radi kontrole izraditi fotografije svih snimaka na filmu što je priličan financijski izdatak. Osim toga slika na dijapozitivu je znatno bolja od povećanja u boji koje dobijemo s negativa jer u komercijalnim foto laboratorijima u pravilu loše izradjuju astronomske fotografije, koje su u mnogome specifične. Konačni rezultati su često razočaravajući iako su negativi solidni. Iz najboljih diapozitiva u specijaliziranim fotolaboratorijima mogu se takodjer izraditi kvalitetna povećanja. Medju slide filmovima u boji moramo odabrati one s manjom osjetljivošću kao što su Fuji Velvia (50 ISO), Agfa 50 RSX, Kodak Elite II 50, Kodak Ektachrome 64 EPR ili Kodakchrome 25.

Osnovna oprema

Da bismo mogli slikati Sunce prije svega moramo imati fotoaparat, najprikladniji su zrcalni - refleksni s ugrađenim svjetlomjerom, kod kojih kroz tražilo vidimo ono što ćemo kasnije uhvatiti na filmu. Kod ovakvih fotoaparata lakše je izoštriti sliku kada snimamo preko teleskopa. Nikad ne gledajte u Sunce kroz tražilo fotoaparata bez odgovarajućeg filtra! Pomoću ugrađenog svjetlomjera točno izmjerimo svjetlost Sunčevog diska i tako najlakše odredimo vrijeme osvjetljavanja. Premda su ekspozicije prilikom snimanja Sunca obično kratke, poželjno je koristiti žičani okidač. Bez obzira na način slikanja preporučljivo je fotoaparat pričvrstiti na stabilni fotografski tronožac. U koliko snimamo preko teleskopa poželjno je da ima ekvatorijalnu montažu i satni mehanizam. Veličinu Sunčevog diska na negativu možete jednostavno odrediti tako da žarišnu daljinu objektiva podijelite sa 110.

žarišna daljina (mm)	promjer slike (mm)
50	0,4
100	0,9
200	1,7
500	4,4
700	6,1
1000	8,7
1500	13
2000	17,5
4000	35

Objektivi s kraćom žarišnom daljinom (28 - 100 mm)	panoramske snimke Sunca i pomrčine Sunca; uzastopno fotografiranje Sunca na isti snimak; snimanje tragova Sunca
teleobjektivi (150 - 1000 mm)	snimanje cijelog Sunčevog diska ili skupine većih pjega; snimanje pojedinih faza Sunčeve pomrčine; rubna zatamnjenost
teleobjektivi (135 - 300 mm) s telekonverterima	snimanje cijelog Sunčevog diska i većih pjega; snimanje pojedinih faza pomrčine Sunca; zatamnjenost na rubovima
teleobjektivi (500 - 1000 mm) s telekonverterima	snimanje pojedinih skupina pjega i drugih pojedinosti na Suncu

Tab. 1. Veličine slike Sunca u ovisnosti od žarišne daljine objektiva.

Tab. 2. Mogućnost uporabe jednostavne fotografske opreme za snimanje Sunca.

Izračunate vrijednosti u tab. 1. pokazuju da na slici Sunca dobivenoj običnim 50 milimetarskim objektivom ne možemo praktički zapaziti nikakve pojedinosti. Iz iskustva možemo reći da u tom slučaju slika Sunca na negativu treba biti veća od 2 mm, stoga moramo upotrijebiti teleobjektiv s žarišnom daljinom većom od 200 mm. Objektivi sa žarišnom daljinom ispod 100 mm mogu biti korisni kada snimate Sunce i okolni pejzaž u vrijeme potpune pomrčine (tab. 2.. Jeftini teleobjektivi zbog relativno loše optike daju obično slabu sliku kada snimamo s većim otvorom zaslona.

S obzirom da Sunce slikamo s zaslonom zatvorenim na f/11, f/16, f/22 i pritom koristimo samo središnji dio objektiva, ove pogreške postaju zanemarive. Prilikom slikanja Sunca gdje svjetlosti imamo i previše, mogu se upotrijebiti i tzv. telekonverteri kojima povećavamo žarišnu daljinu objektiva. Najčešće je u uporabi telekonverter koji povećava žarišnu daljinu objektiva za 2 puta, primjerice 200 mm teleobjektiv postaje 400 milimetarski i tada će slika Sunca na negativu biti dvostruko veća. Pri tome ne smijemo zaboraviti veličine zaslona na objektivu pomnožiti s faktorom povećanja telekonvertera (200-milimetarski teleobjektiv s zaslonom zatvorenim na f/11, s telekonvertorom (2X) postaje 400-milimetarski objektiv s zaslonom f/22). Neki fotografi između objektiva i fotoaparata stave dva i više telekonvertera da bi dobili čim veću sliku Sunca, međutim moramo znati da svaki takav dodatak smanjuje kvalitetu slike.

Osim fotoaparata s teleobjektivom i stativa, prilikom snimanja Sunca neophodan nam je i odgovarajući filtar kojim moramo smanjiti svjetlost slike Sunca o čemu smo više govorili u prvom dijelu ovog napisa. Jedan od načina smanjenja intenziteta Sunčeve svjetlosti je uporaba neutralnih fotografskih filtra. U nastavku imamo jednostavnu formulu za izračunavanje ekspozicije za slikanje potpuno osvijetljenog Sunca i svih faza djelomične pomrčine uz uporabu 5,0 ND filtra:

Ekspozicija = (f-broj ili otvor zaslona) 2 / osjetljivost filma ISO x 100

Npr. za film osjetljivosti 200 ISO, uz otvor zaslona f/11 formula daje približno vrijeme osvjetljavanja od 1/165 sekunde.

Što snimati u vrijeme pomrčine Sunca?

U vrijeme djelomične pomrčine možete vidjeti kako tamni Mjesečev disk postupno zakriva Sunce, nakon dosezanja maksimalne faze djelomične pomrčine tamni disk se postupno odmiče. Sve što smo dosad rekli o snimanju Sunca odnosi se i na snimanje svih faza djelomične pomrčine Sunca. Medjutim, snimanje središnje faze potpune pomrčine Sunca u mnogome je specifično.
Prilikom djelomičnih pomrčina, Sunce izgleda poput srpa. U vrijeme potpune pomrčine možemo promatrati nekoliko osobito zanimljivih pojava. To je u prvom redu korona koja lepezasto okružuje Sunce u trenutku kada je Sunčeva fotosfera potpuno zakrivena Mjesecom.

Sjaj korone je najveći oko ruba tamnog diska. Što je duža ekspozicija to će vanjska korona na snimkama biti veća. Pored toga, ljepotu prizora dočaravaju i prominencije (protuberancije) koje se poput crvenkastih plamenih mlazeva dižu iznad tamnog diska. Prominencije kao i unutrašnja korona snimaju se nešto kraćim ekspozicijama. Neposredno prije totaliteta, ili odmah nakon njega, Sunčevi zraci sijaju kroz pukotine između planina na Mjesečevom rubu. Tako tamni disk po rubu biva okružen sjajnom ogrlicom dijamanata - koje astronomi nazivaju Bailys beads ili Bailyevi dijamanti.

Osjetljivost filma (ISO)	faze djelomične pomrčine (5,0 ND filter)	Potpuna pomrčina - bez filtera
Osjetljivost filma (ISO)	faze djelomične pomrčine (5,0 ND filter)	Bailyeva ogrlica	Dijamantski prsten	Prominencije	Unutrašnja korona	Vanjska korona
25	1/125s za f/5,6	1/125s za f/11	1/60s za f/8	1/125s za f/4	1/30 s za f/2,8	1/4s za f/2,8
50/64	1/125s za f/8	1/250s za f/11	1/125s za f/8	1/125s za f/5,6	1/30 s za f/4	1/4s za f/4
100/125	1/125s za f/11	1/500 s za f/11	1/250s za f/8	1/125s za f/8	1/30 s za f/5,6	1/4s za f/5,6
200	1/125s za f/16	1/500 s za f/16	1/500s za f/8	1/125s za f/11	1/30s za f/8	1/4s za f/8
400	1/250s za f/16	1/1000s za f/16	1/500s za f/11	1/125s za f/16	1/60s za f/8	1/8s za f/8
1000	1/500s za f/16	1/1000s za f/22	1/500s za f/16	1/250s za f/166	1/125s za f/8	1/15s za f/8

Tab. 3. Približne ekspozicije za pomrčine Sunca.

U tab. 3 nalaze se približne vrijednosti ekspozicija za sve faze djelomične i potpune pomrčine Sunca. Kada snimate dužim ekspozicijama pri većim povećanjima morate u obzir uzeti i pomicanje Sunca uslijed Zemljine rotacije. Najdužu ekspoziciju pri kojoj se na slici neće primijetiti pomak, možete odrediti pomoću formule:

ekspozicija u sekundama = 250 / žarišna daljina objektiva (mm)

Npr. objektiv žarišne daljine 1000 mm počet će na filmu pokazivati pomak kod ekspozicije od 1/4 sek. (250:1000=1/4) Premda većinu snimaka tokom potpune pomrčine možete načiniti kraćim ekspozicijama, dobro je koristiti ekvatorijalnu montažu s praćenjem koje će tijekom cijelog snimanja držati Sunce u središtu vidnog polja. Da bi mehanizam za praćenje ispravno radio potrebno je izvršiti rektifikaciju, odnosno rektascenzijsku os ekvatorijalne montaže dovesti u paralelan položaj s nebeskom osi tj. sa Zemljinom osi rotacije.
U koliko snimate preko teleskopa možete imati poteškoća s fokusiranjem, (kod teleobjektiva samo namjestite na oznaku beskonačno) tijekom potpune pomrčine fokusiranje možete izvršiti na nekoj od sjajnih protuberanci. S obzirom da se u vrijeme središnje faze potpune pomrčine snimanje vrši bez filtera, pazite da filtar ne maknete prerano!

Vremensko razdoblje tijekom potpune pomrčine u kojem se snima bez filtra omeđeno je prvom i drugom pojavom Bailyevog prstena. Za snimanje potpunih pomrčina koristite filmove osjetljivosti oko 100 ISO, takvi filmovi imaju malu zrnatost, daju bolje kontraste i bogatije boje.

Za vrijeme pomrčine Sunca možete snimiti zanimljivu fotografiju u koliko na jedan snimak načinite više ekspozicija npr. u razmacima od 10 minuta. Da biste mogli primijeniti ovu metodu morate imati fotoaparat koji omogućuje višestruku ekspoziciju na isti okvir filma. U koliko koristite fotografski filter ND 5.0 ili Mylar foliju, za snimanje možete upotrijebiti film osjetljivosti 100 ISO; uz otvor zaslona f/8 ekspozicija za djelomične faze je 1/125 s dok središnju fazu potpune pomrčine snimate jednu sekundu bez zaštitnog filtra. Prilikom snimanja potreban je osobit oprez jer samo jedan mali pomak fotoaparata, jedna pogrešna ekspozicija može upropastiti cjelokupni trud oko snimanja.

Period u kojem možete snimati višestrukom ekspozicijom ovisi o veličini vidnog polja vašeg objektiva. Pritom moramo imati na umu da se Sunce poradi Zemljine rotacije za sat vremena na nebu pomakne za 15°. Za trajanja cjelokupne pomrčine Sunce se pomakne približno 45°, što znači da je za ovakva snimanja najbolje upotrijebiti 35 mm objektiv. Sve detalje u svezi pomrčine Sunca, vrijeme trajanja pojave, položaj Sunca na nebu i drugo odredite na osnovi podataka objavljenih u astronomskim godišnjacima ili časopisima. Ako je moguće dan prije pomrčine na mjestu odakle ćete promatrati provjerite položaj Sunca u odnosu na zemaljske objekte.

Za vrijeme djelomične pomrčine, svjetlost Sunca koja je prošla između listova u krošnji stabala na tlu formira slike srpolikog Sunca koje možete fotografirati normalnim ekspozicijama za film koji upotrebljavate.

Fotografiranje projekcije Sunčevog diska

Najsigurniji način opažanja Sunca je njegova projekcija na bijelu plohu - ekran. Za to je dovoljan manji teleskop i bolji okular koji mora biti posve čist kako nam se ne bi dogodilo da mrlje na okularu zamijenimo za Sunčeve pjege. Prednost ovog načina promatranja je što možemo promatrati vrlo povećanu sliku Sunca. Povećanje ovisi o odnosu žarišne daljine objektiva i okulara, te udaljenosti ekrana od okulara. Uz malo truda možemo projiciranu sliku Sunca fotografirati. Jedina poteškoća je ta što fotoaparat ne možemo postaviti tako da bi ekran snimili ravno. Uvijek moramo slikati sa strane jer bi u suprotnom zasjenili svjetlosni snop iz okulara. Unatoč tome takve su slike sasvim upotrebljive.

Još nekoliko napomena: ekran mora bez packi, slikamo fotoaparatom na stativu a ne iz ruke, u koliko koristimo film niske osjetljivosti nisu potrebni nikakvi dodatni filtri na fotoaparatu. Prilikom promatranja i slikanja Sunca teleskopima većih promjera moramo djelomice zasjeniti objektiv. To je potrebno učiniti kod teleskopa s promjerom objektiva većim od 6 cm. Sjenilo napravimo od crnog kartona na kojem izrežemo rupu promjera 6 cm.

Astronomi amateri koji imaju ponešto iskustava s fotografiranjem Sunca, mogu potvrditi da su prvi snimci Sunca sve prije nego zadovoljavajući: pjege na Suncu su neoštre, rubno zatamnjenje se ne zapaža i sl. Za uspješno fotografiranje Sunca, te općenito dobre rezultate u astrofotografiji potrebno je puno iskustva, poznavanje fotografske opreme, osnovno znanje. Vjerujemo da smo vam ovim napisom barem malo olakšali prve korake u ovoj zanimljivoj oblasti astronomije.

Projekcija Sunčevog diska na bijeli zaslon u vrijeme prolaza Venere ispred Sunca 8. lipnja 2004. godine.