Турбулентность vs четкость в лунно-планетной астрофотографии

[IgorMed]

Добрый день.
Сам немного занимаюсь астофото, поэтому выскажу свое ИМХО.
Общеизвестно, что удачное лунно-планетное фото держится на 3х китах: термостабилизация-юстировка-фокус.
Все остальное нам неподвластно. Может поэтому тема не может набрать обороты...

[kryptonik]

А если не на трех? Смотрим – ничего не видим. Ждем на морозе три часа и убеждаемся, что снова ничего невидно, атмосфера. Тащим телескоп весом сорок кг на двадцать км, результат ноль. Оценить перспективность наших усилий заранее часто бывает полезно. Выбор места наблюдения, его обустройство, микроастроклимат обсерватории, влияние окружающих предметов. Выбор времени и сезона. А стоит ли стремиться к коротким выдержкам? На какой результат можно рассчитывать сегодня?
Как-то каждый эти вопросы решает, но почему не использовать опыт других и не поделиться своим если он есть?

[S.Fire]

Общеизвестно, что удачное лунно-планетное фото держится на 3х китах: термостабилизация-юстировка-фокус.

Кроме того, просто необходимо избавиться от местной турбуленции, то есть слезть с балкона, защититься от ветра, уехать из города и т.д. Заборов этих 4-х китов, вы поймете что, даже при весьма посредственной атмосфере, можно получать вполне приличные снимки. Тогда останется только ждать прихода антициклонов и отсутствия ветра в нижних и верхних слоях атмосферы, для достижения максимального разрешения. Эту информацию можно получить из расширенных прогнозов погоды.
По двоению на котрастных участках изображения, Дима высказался совершенно точно, на ньютонах это эффект выражен несколько слабее.
Ну и смотрите на звезды, они должны мерцать не слишком судорожно.

[IgorMed]

....необходимо избавиться от местной турбуленции....

Вот это самое то, что делает фотосессии непредсказуемыми. Ведь избавление от балконной турбуленции абсолютно не исключает избавления от турбуленции как таковой. И тут в полный рост встает вопрос, поднятый ником "Бизон"  - Как гарантированно определить нормальную атмосферу?

[kryptonik]

Есть вещи очевидные и не особенно. То, что очевидно Павлу, многим просто неизвестно. Для начинающих есть два пути: метод проб и ошибок или сбор информации. А информация по данному вопросу очень рассеяна. Если даже на атмосферные процессы мы повлиять не можем, иметь представление о них будет нелишне. Противника надо знать в лицо. Представление об астроклимате,  так сказать азы профессии (увлечения).

[Smirnov Andrey]

....необходимо избавиться от местной турбуленции....

Вот это самое то, что делает фотосессии непредсказуемыми. Ведь избавление от балконной турбуленции абсолютно не исключает избавления от турбуленции как таковой. И тут в полный рост встает вопрос, поднятый ником "Бизон"  - Как гарантированно определить нормальную атмосферу?

Поддерживаю, и призываю, или объеденив темы, или в любой из тем активнее делиться своими наблюдениями, предшествующими "хорошей"/"плохой" атмосфере.

[IgorMed]

Выскажу еще из моего наблюдательного опыта.

Каждый раз при съемке замечаю такой эффект: при попадании в фокус, изображение становится намного устойчивее, т.е. влияние турбуленции хоть и ухудшает картинку, но не с таким размахом и весельем как в легком до-зафокусе.
И это напрямую зависит от того, какая атмосфера. Бывало даже так, что внефокальная картинка была почти также устойчива(малоподвижна) как и в фокусе. И фотки тогда получались супер.

Может это уже какой-то ориентир? 

[Дмитрий Маколкин]

В известной степени - да. В зафокале мы фокусируемся на конечное расстояние, т.е. на элементы атмосферной турбуленции. Они дают достаточно резкие тени на внефокале, вот и кажется, что "колбасит" сильнее.

[Александр Л.]

   На мой взгляд действительно высокое разрешение с балкона может быть получено только при отсутствии отопления. Поскольку летние месяцы практически выпадают, исключением может быть только август, то остается сентябрь и начало мая. С середины мая уже как правило жарко, а оптимум температуры при съемке на мой взгляд что-то около 8 ми градусов тепла. Но еще должны совпасть несколько факторов – отсутствие облаков, хорошее состояние самой атмосферы и должен быть виден сам объект съемки.
В 2007 году для Луны таких ночей было три, в 2008 году ни одной.
   Загородная, наверно дачная съемка это конечно хорошо, но балкон тем и хорош, что время полготовки близко к 10 минутам вместе с наводкой. Загрузил комп, открыл фрамуги, включил блок питания телескопа, навелся и снимай. Тащить 50-60 кг.         Аппаратуры на дачу за 100 км. Нелегко. Помимо прочего оптимальное время съемки загородом март-апрель, сентябрь-октябрь. Значит только выходные дни. Опять таки должно совпасть много факторов связанных с объектом съемки – например с фазой Луны и  погодой. Плюс учебный год у детей. Но надо начинать пробовать, конечно. Можно кстати и дубу дать, особенно в марте, какой никакой, а север все таки. Да и в мая с завидной регулярностью бывает до минус 10.
   Еще несколько замечаний. На мой взгляд на зорьке маленькая турбуленция наблюдается скорее минут 20-30, а не час.
   У меня хоть и МАК, но двоение изображения бывает крайне редко.

На последок снимок переделанной охранкой в обработке Алексея Прудникова. Поскольку камер с черезстрочной матрицей на конфе немного. Получен снимок,кстати при весьма сильной турбуленции.

[S.Fire]

Как гарантированно определить нормальную атмосферу?

Только по звезде или сняв и обработав ролик.

Почитайте Пича, у него есть несколько полезных статей на эту тему. Но не забывайте, что у него уже "все 4 кита пойманы" и остается только за сингом охотиться .
http://www.damianpeach.com/articles.htm

[LeftUser]

Вот еще хорошая статья в тему http://www.astronomer.ru/library.php?action=2&sub=2&gid=52
Там в конце как раз наглядно представлена шкала Пикеринга (кстати полученная Дамианом Пичем) по которой перед съемкой очень точно можно предсказать что же всетаки получится в итоге.

Ну а вообще как в начале статьи написано, метод избавления от влияния атмосферы уже есть, но дороговат.

[Mihail Sedyh]

Хотелось бы обсудить пару моментов.
То, что я написал в начале темы - чисто субьективные ощущения. Поэтому с помощью коллективного разума/опыта хотелось бы понять имеет ли место быть анизотропия турбулентности (хотя бы в каких-то специфических условиях - например, балкон зимой) и имеются ли какие-либо "основные частоты" или временнОй спектр более-менее непрерывен?
Далее из этого логично вытекает вопрос о наилучших методах оценки турбуленции и необходимом оборудовании (скажем как из общей картины исключить погрешности ведения монтировки?). И возможно ли выделить какие-нибудь критерии для количественных оценок (я бы очень хотел например увидеть график зависимости пятна рассеяния от выдержки или, скажем, от апертуры).
Помниться какой-то разговор уже был, но вроде ничем не закончился. Может кто-нибудь предложить модель (математическую, статистическую - ну хоть какую нибудь...) турбуленции. Т.е. пусть у нас есть идеальный телескоп (для определенности 200мм, Ф/30, узкополосный фильтр) на идеальной монтировке (ошибка ведения=0) с офигенно идеальной камерой (выдержка стремиться к 0, частота кадров и чувствительность стремяться к бесконечности) - короче при отсутствии атмосферы имеем идеальное дифракционное неподвижное изображение звезды. Теперь включаем турбуленцию и меряем по всем кадрам скажем диаметр пятна и смещение его центра.
У кого-нибудь есть соображения каковы будут характерные основные статистические значения по выборке данных параметров?

[kryptonik]

Турбулентность это из аэродинамики и гидравлики. Вероятно то о чем Вы пишите в их недрах можно разыскать. Но вряд ли это что-то даст. Чуть доходит до практики все эти математические модели выбрасываются, делается модель из дерева и засовывается в аэродинамическую трубу. А  физическую картину вихря надо дополнить изменением оптических свойств.
Я шутейно предложил модель воздушного океана, в теме «Вариант фокусировочной маски». И получил картину вполне похожую на реальность.

[kryptonik]

Снимал 17-го Венеру, вынырнула она из облаков довольно низко над горизонтом. Больше всего она была похожа на горящий обруч,  через который в цирке прыгают хищники. К горизонту она приближается почти строго рожками вверх. На ролике можно заметить, что в искажениях формы серпа имеется некоторая регулярность. Ниже приводятся две фотографии с разницей 0,8сек (20 кадров). В динамике выглядит примерно так: в центре серпа, возникает утолщение, оно расширяется, разрывается пополам, образуются узлы, которые перемещается к кончикам рожков. Похоже, что мы имеем дело с некой турбулентностью носящей регулярный характер. Высота над горизонтом была 3,5 градуса.
Неожиданно получилось, что скорость перемещения узлов по диску примерно совпала со скоростью перемещения планеты. Выходит, волны турбуленции  относительно неподвижны. Можно предложить модель, показанную на рисунке. Цифры и расчеты приводить тоже не стоит, никто в них вникать не будет. Главное неизвестно расстояние до турбулентности. Если предположить, расстояние до турбулентности 4км, то длина волны турбулентности получается 70мм. А если исходить из того, что турбулентность находится на высоте 1000 метров, то расстояние до нее 16 км, длина волны 280мм. Тоже особо не впечатляет, как подумаешь, что какая-то ерунда размером 300мм с 16 километров мешает жить…
Действительная картина не столь идеальна. Вероятно, мешают другие слои.

[nickhard]

Иногда такие поезда проходят, что диван трясется, посуда дребезжит и цветы качаются.

Два эпизода из жизни ЛА.

1. Пытался я поставить МАК90 на штатив, привинченный к перилам балкона на 6-м этаже 9-тиэтажки в Ясенево. Обнаружил, что картинка дрожит. Прошло с полчаса, пока я догадался, что дрожит балкон.
Тогда я решил привинтить штатив к стенке. Но сначала приложил ухо к стене. И все понял.
От метро 400 метров. Дрожит непрерывно и мелко, так что это не метро.

2. Турбуленция мучит всегда даже с МАК90, особенно когда с подоконника.
Однажды я увидел что-то очень интересное. А на улице, как назло, был сильный порывистый ветер. Ничего не увижу, - решил я. Но открыл окно и навел на это что-то. То-ли Луна была, то ли Сатурн.
Каково же было мое изумление, когда при почти бушующем на улице ветре я увидел абсолютно спокойную картинку - за все время наблюдений (с января 2005) я так видел - пальцев хватит, чтобы пересчитать. Возможно даже пальцев одной руки.
Из чего я сделал вывод, что главная турбуленция - там. Полагаю, на высотах 8-10 км.

[kryptonik]

Если подумать, то называть мешающее нам явление турбулентностью нельзя. Искажения вносят близко расположенные слои с разной плотностью. Но изменения плотности связанные с изменением скорости незначительны. Видел ли кто порыв ветра? В аэродинамике воздух часто принимают за несжимаемую жидкость. А вот дрожание воздуха над нагретой поверхностью видел любой. Слои воздуха с разной температурой вот враг №1. А на больших высотах скорость нередко достигает сотен километров в час, но нам это не мешает. Если телескоп не раскачивает.

[bolzen]

Восходящие потоки? Они ведь мощные и более-менее устойчивые по направлению. И направление движения возушных масс вдоль оптической оси телескопа.

[kryptonik]

Днем они наверняка мешают, но с заходом Солнца надо полагать успокаиваются. Они связаны с облаками. Недавно вечером собирался снимать Сатурн, приползла тучка, остановилась, и начала разрушаться. И хотя Сатурн появился, снимать было невозможно. Все бурлило. Плюнул и ушел.

[nickhard]

Ну так это хорошо известно планеристам - в небе полно всяких лифтов (восходящих потоков), а также их оппонентов. Полная аналогия с воздухом над нагретой поверхностью.

Если подумать, то называть мешающее нам явление турбулентностью нельзя.

Если я еще что-то помню из курса аэрогидродинамики - потоки бывают ламинарные и турбулентные.

[kryptonik]

В гидравлике и аэродинамике принимается, что среда не сжимается и плотность ее постоянна. Мой тезис таков: пока в потоке нет перепадов плотности, турбулентный он или ламинарный оптически он нейтрален и нам не мешает. Во всем диапазоне скоростей характерных для атмосферы. Ударная волна хорошо видна, она сопровождается изменением плотности.
И температура воздуха сама по себе не влияет, и только на границе зон с разной температурой происходит искажение изображения. Потому что изменение температуры при одном и том же давлении меняет плотность газа. Стоит ли границу связывать именно с турбулентностью? Или характеризовать ее турбулентностью? В смысле, что в этой зоне существует только вихревое движение. Слои с разной температурой могут быть относительно неподвижны, а граница между ними волнистой. Вот и  искажения.
Сильный ветер, кстати, может сдуть и рассеять приземные тепловые потоки и этим улучшить изображение.