나는 천체 사진을 시작하고 싶었다.

그들이 행성 지구에 가장 가까울 때 사진을 찍고 싶다고 가정 해 봅시다. 어떤 행성이 가장 큰 생각이 망원 렌즈라고 생각합니까? 어떤 행성은 작지만 행성 지구 (화성)에 더 가까우며, 어떤 행성은 더 먼 곳이지만 더 큽니다 (목성과 같은). 그래서 어느 행성이 사진을 찍는 것이 가장 쉬운 지 모르겠습니다. APS-C 카메라가 장착 된 800mm 렌즈는 목성의 세부 사항을보기에 충분하지만 다른 행성은 어떻습니까?

궤도 역학으로 인해 지구에서 다른 행성으로의 거리가 다르기 때문에 지구에서 본 각 행성의 크기는 크게 다를 수 있습니다. 어느 행성이 가장 크며 상대적 크기의 순서는 자주 바뀝니다.

예를 들어, 2018 년 4 월 1 일 현재 지구에서 본 행성의 각도 크기는 다음과 같습니다.

• 목성-42.69 "(arcseconds)
• 토성-16.68 "
• 머큐리-11.27 "
• 비너스-10.59 "
• 화성-8.49
• 천왕성-3.38 "
• 해왕성-3.21

금성은 2018 년 4 월 12 일에
수성 크기를 통과 할 것 입니다. 화성은 2018 년 4 월 19 일에 수성 크기를 통과 할 것 입니다. 화성은 2018 년
5 월 7 일에 금성
보다 커질 것
입니다. 년 7 월 20 일 크기 토성 추월, 2018 년
금성은 다시 한번 8 월 15 일 화성보다 큰 것, 2018 년
금성 9 월 12 일에 목성보다 더 성장할 것은, 2018 년
화성은 9 월 26 일 2018 년에 토성 이하로 축소됩니다
금성 2018 년 10 월 27 일에 1'1.33 "(1 분 1 초 및 1.33 분)에 각도 크기가 정점에 도달합니다.

2018 년 10 월 27 일 (현재부터 7 개월 미만)까지 목록은 다음과 같습니다.

• 비너스-1'1.33 "
• 목성-31.44 "
• 토성-15.79 "
• 화성-12.28 "
• 머큐리-5.70 "
• 천왕성-3.73 "
• 해왕성-2.33 "

2018 년 12 월 중순 금성이 다시 목성보다 작습니다.

2019 년 7 월 말에 펙킹 순서는 다음과 같습니다.

• 목성-42.68 "
• 토성-18.25 "
• 머큐리-9.68 "
• 비너스-9.66 "
• 천왕성-3.56 "
• 화성-3.53 "
• 해왕성-2.34 "

지구에 가장 가까이있을 때 금성은 지구에서 볼 수있는 행성 중 가장 큰 각 크기를 갖습니다. 최대 비너스는 ​​너비가 0.01658 도입니다. 이것은 정확히 1 분의 1 분에 가깝습니다. 금성은 매년 1 년 반 정도 몇 주 (2018 년 9 월 중순에서 12 월 중순까지 약 13-14 주) 동안 목성보다 큽니다. 나머지 시간 목성은 다른 행성보다 큽니다.

불행히도, 금성이 지구에 가장 가깝고 가장 큰 각 크기 일 때, 이것은 금성이 지구와 태양 사이에 거의 직접적이며 지구를 향한 금성의 대부분은 어둡고 밝은 태양은 거의 바로 뒤에 있습니다. . 매우 드물게 금성과 지구의 궤도가 정확히 정렬되고 금성은 지구에서 볼 때 태양 앞에서 직접지나갑니다. 이 이벤트를 대중 교통이라고 합니다. 마지막 금성 이동은 2012 년 6 월 5 일에 발생했습니다. 다음은 2117 년 12 월까지 이어지고 2125 년 12 월에 또 다른 것입니다. 약 8 년 간격으로 쌍을 이루어 121.5 년 사이에 간격이 있습니다. 그리고 다음 쌍이 발생하기 105.5 년 전.

_{오른쪽 상단 근처의 큰 점은 금성입니다. 가운데의 작은 점은 흑점입니다. 태양 디스크 바닥에 얇은 구름이 있습니다.}

금성과 지구는 모두 내부 행성이기 때문에 상대 거리는 크게 다릅니다. 합류하는 동안 4140 만 킬로미터 떨어져 있습니다. 야당에서 (금성이 지구에서 태양 반대편에있을 때) 257,757 백만 킬로미터 떨어져 있습니다. 이 거리에서 비너스는 ​​10 arcseconds보다 약간 작습니다 (.16 arcminutes 또는 0.00278도).

목성은 반대로 약 32 arcsecond에서 49 arcseconds (0.817 arcminutes 또는 0.0136 degree)까지 다양합니다. 목성의 대부분은 40 arcseconds보다 큽니다. 목성은 외부 행성이고 지구보다 태양으로부터 5 배 더 멀리 있기 때문에 지구와 목성 사이의 거리는 다른 내부 행성의 경우보다 훨씬 덜 가변적입니다. 또한 목성과 지구가 가장 가까이있을 때 태양은 지구 반대편에서 180 °이며 지구에서 본 목성의 거의 모든 부분이 햇빛에 의해 비추 며 목성이 가장 클 때 가장 밝습니다.

_{2013 년 1 월 21 일에 관찰 된 목성. 당시 폭은 약 44 arcsecond입니다. Canon 7D + Kenko 2X Teleplus Pro 300 DGX + EF 70-200mm f / 2.8 L IS II. 이미지는 100 % 자르기입니다.}

화성은 약 25 arcseconds (0.00694도)에서 반대 방향으로 3.5 arcseconds (0.001도 미만)까지 다양합니다. 이것은 때때로 화성이 야당에서 천왕성보다 작다는 것을 의미합니다. 화성의 궤도는 지구의 궤도 바깥에 있기 때문에, 지구의 궤도는 가장 클 때 지구에서 보았을 때 완전히 밝게 빛나고, 가장 작을 때 태양 뒤에 또는 아주 가까이 숨겨져 있습니다.

토성은 지구에서 볼 때 평균 약 16-20 arcseconds (더 넓은 각도의 토성 고리 시스템을 포함하지 않음)입니다. 그것의 궤도는 목성보다 거의 두 배나 크기 때문에, 결합과 반대 사이의 크기 변화는 목성보다 훨씬 작습니다.

다른 행성들은 지구에서 볼 수있는 각도 크기의 관점에서 위에 열거 된 것들의 평균 크기보다 훨씬 작습니다. 수성 (최대 약 10 arcseconds)과 천왕성 (최대 3.5 arcseconds 이상)은 화성이 가장 먼 곳에있을 때 (3.5 arcseconds 미만) 화성보다 클 수 있습니다. 목성은 2 위 아래로 떨어지지 않으며 금성은 최대에서 5 위까지 다양 할 수 있습니다 (수은과 화성이 동시에 금성보다 큰 드문 경우에는 4 위를 넘어서지 만). 화성은 두 번째에서 일곱 번째로 큰 곳일 수 있습니다. 가장 가변적 인 행성은 궤도가 지구의 궤도에 가장 가까운 행성이고 가장 가변성이 적은 행성은 지구의 궤도보다 훨씬 큰 궤도를 가진 행성입니다.

반대로 태양과 달은 지구 표면에서 볼 때 약 0.5도 또는 30 분 또는 1,800 분입니다. 그것은 가장 가깝고 가장 밝은 비너스에서 비너스 너비의 30 배이며 가장 가깝고 가장 밝은 목성보다 36 배 넓습니다.

_{왼쪽의 목성과 오른쪽의 달. 비교 크기를 참고하십시오. 이 이미지가 2013 년 1 월 21 일에 찍은 저녁 늦게, 그들은 서로 1도 미만을 통과했습니다. 목성은 당시 폭이 약 44 arcsecond였습니다.}

물론 지구의 평평한 조각 위에 서있는 경우 각도 크기는 180도 (10,800 arcminutes 또는 648,000 arcseconds)로 태양과 달보다 360 배 더 높습니다!

일반적으로 목성은 지구에서 가장 쉽게 볼 수 있지만 궤도에 따라 때때로 금성 일 수 있습니다 (다음에 9 월에, 다음에 2020 년에).

이 사이트는 정확한 날짜와 관련된 세부 정보에 대해 답변합니다 : https://www.timeanddate.com/astronomy/planets/distance

지구 하늘에서 금성의 각 크기는 다른 행성보다 크지 만 금성은 태양의 방향으로 금성이있을 때만 가장 큰 각 크기가 발생 하는 열등한 행성 이기 때문에 . 목성은 다음으로 가장 큰 각도 크기를 가지며 목성이 반대에있을 때 발생하므로 가장 잘 조명 된 상태입니다 (지구의 관측자에게도). 또한 금성의 각도 크기는 지구와 태양이 궤도를 도는만큼 차수에 따라 달라 지지만, 훨씬 더 많은 목성은 가장 작은 직경에서 가장 작은 직경으로 조금 더 미묘한 변화가 있습니다. 이것은 망원경과 카메라에서 매우 분명합니다.

목성은 금성에없는 매우 큰 특징 (밴드, 그레이트 레드 스팟 )을 가지고 있으므로 빈 원이 아닌 세부 사항을보고 싶다면 목성은 그 세부 사항을 제공 할 수 있습니다. 그러나 금성은 달의 위상과 비슷한 초승달을 보이지만 목성은 그렇지 않습니다.

목성에는 4 개의 매우 큰 달이 있으며이 사진들은 매우 쉽게 찍을 수 있습니다. 따라서 목성의 밴드 또는 그레이트 레드 스팟을 해결할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있지만, 달을 촬영하고 그 위치가 밤마다 어떻게 변하는 지 볼 수 있습니다. 목성도 사진 촬영에 반대 할 필요가 없으며 목성 궤도 전체에서 명확하게 볼 수 있습니다.

예를 들어 망원경에 부착 된 Logitech 웹캠을 통해 촬영 한 이미지로 만든 목성 사진은 다음과 같습니다.

이미지 소스 Nikon 및 Canon의 일반적인 DSLR 카메라를 통해 촬영 한 목성의 다른 사진을 포함합니다.

짧은 대답 : 금성은 가장 큰 각도를 섭렵하고 목성이 뒤를 잇습니다.

중간 길이의 답변 : Randall Munroe는 다음과 같은 유용한 시각화를 제공합니다 ( https://xkcd.com/1276/ 의 더 큰 시각화에서 발췌 ).

긴 대답 : 궤도의 상대 위치로 인해 약간의 차이가 있습니다. 시간이 지남에 따라 상대 크기가 어떻게 변하는 지 보여주는 애니메이션에 대해서는 Wayne의 답변을 참조하십시오.

아직 800mm f / 5.6을 사지 마십시오

DSLR을 사용한 천체 사진은 일반적으로 수행됩니다.

• 스타 트레일 을 피하기 위해 빠르고 광각 렌즈가 장착되어 있습니다.
• 어댑터를 사용하여 망원경에 장착 할 수 있습니다.

첫 번째 방법은 하늘의 큰 구조물 (예 : 은하수, 안드로메다 은하, 성단 또는 성운 등)을 캡처하는 데 좋습니다.

두 번째는 행성에 사용될 수 있습니다.

망원경의 경우 800mm는 실제로 그리 오래 걸리지 않으며 f / 5.6의 해당 조리개는 145mm 정도이며 그다지 크지 않습니다. 800mm f / 5.6은 거대하고 비싸며 천체 사진 촬영에 사용하기 어려울 것입니다.

시각적 천문학을 먼저 즐기십시오

당신의 질문에서, 나는 당신이 행성을 보는 경험이별로 없다는 것을 모았습니다. 시각적 천문학은 좋은 사진을 얻기 위해 필요한 경험을 제공 할 수 있습니다.

천체 사진 촬영은 어렵고 많은 돈, 경험 및 인내가 필요합니다. 언제 어디에서 어떤 하늘 조건을 가리켜 야하는지 알아야합니다.

250 달러에 저렴하고 저렴한 아마추어 망원경이 있습니다 (예 :이 작은 돕소니언 , 900mm f / 8). 많은 천체 사진 어댑터는 훨씬 더 비쌉니다. 당신은 그것으로 모든 행성, 토성 고리에 Cassini 사단 , 목성에 큰 붉은 반점 뿐만 아니라 Jovian 달 또는 ISS를 볼 수 있습니다. 알맞은 하늘이 있으면 멋진 깊은 하늘 물체를 볼 수 있습니다 (예 : Andromeda Galaxy, Orion Nebula, double cluster ...).

배율을 변경하려면 DSLR 렌즈보다 훨씬 저렴한 다른 접안 렌즈 만 있으면됩니다.

천체 사진으로 전환하십시오.

웹캠이나 DSLR을 사용하여 망원경을 통해 사진을 찍을 수도 있습니다. 다음은 큰 붉은 반점, 2 개의 달 통과 및 이오가있는 목성의 예입니다.

이것은 600 달러의 돕소니안 (1250mm f / 5)을 통해 후지 X100으로 단일 노출로 촬영되었습니다. 1/50, f / 4, ISO 1600. 나는 :

• 망원경을 수동으로 추적
• 접안 렌즈의 수동 초점 (6.7mm)
• 접안 렌즈를 향하도록 카메라를 잡습니다.
• 카메라 초점
• 셔터를 놓습니다.

일부 아마추어 천체 사진가들은 행성의 놀라운 사진을 찍습니다. 다음은 몇 가지 예 입니다.

"최고의"카메라 나 "최고의"렌즈가없는 것처럼 ... "최고의"망원경이 없습니다. 다른 망원경보다 특정 작업에 더 적합한 망원경 만 있습니다.

확실히 카메라를 장착하고 망원경으로 지구를 향하고 이미지를 캡처 할 수는 있지만 그 이미지의 품질은 몇 가지 다른 요소 (일부는 제어 할 수없는 것)에 따라 달라집니다.

대기 시청 조건

지구에서 볼 때 다른 행성의 크기가 매우 작기 때문에 이미지 품질은 지구의 대기 안정성에 매우 민감합니다. 천문학 자들은 이것을 "시각 조건"이라고합니다. 내가 선호하는 비유는 맑은 물 풀의 바닥에 동전이 놓여 있다는 것을 상상하는 것입니다. 여전히 물이 있으면 동전을 볼 수 있습니다. 누군가가 물결을 일으키기 시작하면 (작은 잔물결 또는 큰 파도) 동전의 모습이 왜곡되어 흔들 리기 시작합니다. 행성을 볼 때 대기와 동일한 문제가 발생합니다.

안정된 분위기를 얻으려면 제트 기류, 따뜻한 정면 또는 차가운 정면에서 수백 마일 이내에 있지 않아야합니다. 부드러운 층류가 흐르도록 지리가 평평한 곳에 (바람직하게는 물이있는) 곳에 설치하는 것이 좋습니다. 뜨거운 땅은 열을 발생시킵니다. 그래서 시원한 땅 (산이 높은 곳)이나 시원한 물을 바라 보는 것이 도움이 될 것입니다. 또한 망원경의 광학 표면은 주변 온도에 적응할 시간이 있어야합니다. 그렇지 않으면 이미지가 안정적이지 않습니다 ... 이미지가 흔들리고 왜곡됩니다.

샘플링 정리

또한 확대 문제가 있으며 나이키 스트 샤논 샘플링 이론에 근거한 약간의 과학이 있습니다.

망원경은 조리개 크기에 따라 분해능이 제한됩니다. 카메라 센서에는 픽셀이 있으며 크기도 있습니다. 샘플링 정리의 짧은 버전은 센서가 망원경이 제공 할 수있는 최대 분해능 해상도의 두 배의 해상도를 가져야한다는 것입니다. 그것을 생각하는 또 다른 방법은 빛의 파동 특성에 따라 빛의 "점"이 실제로 Airy Disk라는 것에 초점을 맞추는 것입니다. 카메라 센서 픽셀 크기는 Airy Disk 직경의 1/2이어야합니다. 원하는 이미지 스케일에 도달하기 위해 접안 렌즈 프로젝션 또는 바로 우즈 렌즈 (바람직하게는 텔레 센 트릭 바로우)와 같은 이미지 확대 형식을 사용합니다.

이 샘플링 정리를 통해 언더 샘플링 (정보 손실) 또는 오버 샘플링 (실제로는 더 이상 세부 사항을 해결할 수없는 픽셀 낭비)없이 스코프가 캡처 할 수있는 데이터를 최대한 활용할 수 있습니다.

예

카메라와 망원경을 예로 들겠습니다.

ZWO ASI290MC는 널리 사용되는 행성 이미징 카메라입니다. 2.9µm 픽셀이 있습니다.

공식은 다음과 같습니다.

f / D ≥ 3.44 xp

어디에:

f = 기기의 초점 거리 (mm)

D = 기기의 직경 (단위를 동일하게 유지하기 위해 mm 단위)

p = µm 단위의 픽셀 피치.

기본적으로 f / D는 망원경의 초점 비율입니다. 이 공식은 계측기의 초점 비율에 상수 3.44를 곱한 카메라 센서의 픽셀 피치 (미크론 단위로 측정)보다 크거나 같아야한다고 말합니다.

2.9µm 픽셀의 카메라를 사용하여 14 "f / 10 망원경의 숫자를 연결하면 다음과 같은 이점이 있습니다.

3556/356 ≥ 3.44 x 2.9

다음으로 줄어 듭니다.

10 ≥ 9.976

10이 9.976 이상이기 때문에 작동합니다. 그래서 이것은 아마도 괜찮은 조합 일 것입니다.

실제 이미징 카메라에는 2.9µm 픽셀이 없으며 5.86µm 픽셀이 있습니다. 그 숫자를 꽂을 때

3556/356 ≥ 3.44 x 5.86 우리는 10 ≥ 20.158을 얻습니다.

그것은 좋지 않습니다 ... 이것은 망원경의 이미지 스케일을 확대해야한다는 것을 의미합니다. 여기에 2x barlow를 사용하면 초점 길이와 초점 비율이 두 배가되며 20 ≥ 20.158이됩니다. ".158"에 대해 너무 걱정하지 않으면 작동합니다. 그러나 왼쪽과 오른쪽 사이의 기호가 ≥ ...임을 기억하십시오. 2.5x barlow를 사용하면 초점 비율이 f / 25로 증가하고 25 ≥ 20.158 이후로 이것은 여전히 ​​유효한 조합입니다.

APS-C 카메라를 사용하는 경우 (T2i, T3i, 60D 7D 등과 같은 18MP 센서와 함께 여러 Canon 모델 중 하나를 사용한다고 가정) 픽셀 크기는 4.3µm입니다.

6 "SCT와 같은 더 작은 스코프를 사용한다고 가정합니다. 조리개는 150mm이고 초점 거리는 1500mm (f / 10)입니다.

1500/150 ≥ 3.44 x 4.3

그것은 밖으로 작동

10 ≥ 14.792

그것은 충분하지 않습니다 ... 1.5x 또는 더 강한 barlow를 사용하면 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.

럭키 이미징 (비디오 프레임 사용)

하지만 바로 우기 렌즈를 구입하기 전에 (그리고 TeleVue PowerMate와 같은 텔레 센 트릭 바로 우기) APS-C 센서가있는 기존의 카메라를 사용하지 않는 것이 좋습니다.

지구는 작습니다. 카메라 중앙의 아주 작은 부분 만 차지합니다. 따라서 대부분의 센서 크기가 낭비됩니다.

그러나 무엇보다 ... 이상적인 대기 조건을 얻는 것은 복권 당첨과 약간 같습니다. 그것은 결코 일어나지 않는 것이 아닙니다 ...하지만 자주 발생하지는 않습니다. 거주 지역에 따라 매우 드물게 나타날 수 있습니다. 물론 당신이 아타 카마 사막에서 높은 일을한다면 ... 이것은 매일의 날씨 일 수 있습니다.

대부분의 행성 이미지는 단일 이미지를 잡지 않습니다. 대신 약 30 초 분량의 비디오 프레임을 가져옵니다. 그들은 실제로 모든 프레임을 사용하지는 않습니다 ... 그들은 단지 최고의 프레임의 작은 비율을 잡고 스택에 사용됩니다. 대부분의 불량 데이터를 거부하게되므로이 기술을 "럭키 이미징"이라고도합니다.

비디오를 녹화 할 수있는 DSLR은 일반적으로 손실 된 압축 비디오 기술을 사용합니다. 좋은 프레임 몇 개를 원할 때 좋지 않습니다. 전체 비 손실 프레임 (예 : .SER 형식과 같은 RAW 비디오 데이터)이 필요합니다. 이를 위해서는 비디오 프레임 속도가 상당히 빠른 카메라를 원할 것입니다. 글로벌 전자 셔터를 통해 비디오를 촬영할 수있는 카메라가 이상적이지만 조금 더 비쌉니다.

계속하기 전에 ... 중요한 참고 사항 : 특정 카메라 모델을 예로 사용합니다. ZWO ASI290MC는 이 글을 쓰는 당시의 행성 이미지 에 매우 인기있는 카메라입니다 . 내년 또는 다음 해에있을 가능성이 높습니다 ... 다른 것이 될 것입니다. 카메라 제조사 / 모델 _____을 구입해야한다는 메시지를 빼지 마십시오. 대신 행성 이미징에 더 적합한 카메라를 만드는 중요한 기능을 해결하는 방법에 대한 아이디어를 빼십시오.

ASI120MC-S는 예산 카메라이며 60fps로 프레임을 캡처 할 수 있습니다. 픽셀 크기는 3.75µm입니다. 3.44 x 3.75 = 12.9 ... 따라서 초점 비율이 f / 13 이상인 스코프를 원합니다.

이것이 바로 ASI290MC를 좋은 선택으로 만드는 이유입니다. 캡처 속도는 170fps (USB 버스 및 컴퓨터의 스토리지를 유지할 수 있다고 가정)와 2.9µm (3.44 x 2.9 = 9.976의 작은 픽셀 피치) 그것은 f / 10에서 잘 작동합니다)

가공

프레임을 캡처 한 후 (목성의 경우 약 30 초 분량의 프레임으로 유지하려는 경우) 프레임을 처리해야합니다. 프레임은 일반적으로 AutoStakkert와 같은 소프트웨어를 사용하여 "스택"됩니다. 그 결과는 일반적으로 Registax와 같은 웨이블릿을 통해 이미지를 향상시킬 수있는 소프트웨어로 가져옵니다 (btw, AutoStakkert 및 Registax는 모두 무료 응용 프로그램이며이 기능을 수행 할 수있는 상용 응용 프로그램도 있습니다).

이것은 답변의 범위를 벗어납니다. 데이터를 처리하는 방법에 대한 많은 자습서가 있습니다 (이것은 약간 주관적이되어 실제로 스택 교환의 목적은 아닙니다).