Fotografie hvězdných drah

Zdá se, že všechny hvězdy na noční obloze krouží kolem nebeského pólu (na této fotografii jižní pól). Během několika hodin tento zdánlivý pohyb zanechává na snímku zachycené hvězdné dráhy.[1]
Polárka s cirkumpolárními hvězdami pořízená velmi dlouhým časem několika hodin (více než 7 hod). Hvězdy poblíž nebeského pólu zanechávají kratší stopu. Severní Karolína.

Fotografie hvězdných drah (anglicky Star Trails photography) je specializovaný druh astrofotografie, který se zaměřuje na tvorbu snímků astronomických objektů na noční obloze. Hvězdy v důsledku otáčení Země a dlouhého expozičního času vytvářejí světelné dráhy. Tím jak se Země otáčí, nezůstávají hvězdy na svém místě, ale pomalu se posouvají více či méně k západu. Hvězdy se objeví a otáčejí se okolo severního i jižního pólu, z nichž pozorovatel vidí pouze jeden. Hvězdy ležící na obloze blízko severu se pohybují velmi pomalu, zatímco hvězdy blíže k rovníku „cestují“ poměrně rychle. Termín se používá pro podobné fotografie zachycené jinde, například na palubě Mezinárodní vesmírné stanice nebo na Marsu.[2][3]

Typické expoziční časy pro tento typ fotografie se pohybují od patnácti minut do několika hodin, což na fotoaparátu vyžaduje nastavení „Bulb“, aby se závěrka otevřela na dobu delší než je obvyklé. Praktičtější technikou je však spojení více snímků dohromady a vytvořit tak konečný snímek hvězdných drah.[4]

Fotografie hvězdných drah byly používány profesionálními astronomy k měření kvality pozorovacích míst pro velké dalekohledy.

Technika

Fotografie hvězdných drah jsou pořizovány umístěním fotoaparátu na stativ, namířením objektivu na noční oblohu a ponecháním závěrky otevřené po dlouhou dobu.[5] Tento typ fotografie je považován pro amatérské astrofotografy za relativně snadný.[6] Fotografové obvykle pořizují tyto snímky pomocí digitální zrcadlovky nebo bezzrcadlovky se zaostřením objektivu nastaveným na nekonečno. Kabelová spoušť nebo intervalometr umožňuje fotografovi udržet závěrku otevřenou po požadovanou dobu. Typické expoziční časy se pohybují od patnícti minut do mnoha hodin v závislosti na požadované délce oblouků hvězdných drah na snímku.[7] I když snímky hvězdných drah vznikají za špatných světelných podmínek, dlouhé expoziční časy umožňují filmy s citlivostí, jako je ISO 200 a ISO 400.[6] Wide-apertures, such as f/5.6 and f/4, are recommended for star trails.[5][8]

Vzhledem k tomu, že expoziční časy pro fotografie hvězdných drah mohou být dlouhé i několik hodin, může dojít k snadnému vybití baterie fotoaparátu. Mechanické fotoaparáty, které k otevření a zavření závěrky nevyžadují baterii, mají výhodu oproti modernějším kinofilmovým a digitálním fotoaparátům, které spoléhají na bateriové napájení. U těchto fotoaparátů nastavení expozice Bulb nebo B udržuje závěrku otevřenou.[9] Dalším problémem, se kterým se digitální fotoaparáty setkávají, je nárůst elektronického šumu s prodlužující se dobou expozice.[5] Tomu se lze vyhnout použitím kratších expozičních časů, které jsou pak poskládány v postprodukčním grafickém softwaru. Tím se zabrání možnému hromadění tepla nebo digitálního šumu způsobenému jedinou dlouhou expozicí.

Donald Pettit: Dráhy hvězd vyfotografované z Mezinárodní vesmírné stanice na nízké oběžné dráze Země pod úhlem, díky kterému ne jsou kruhové, ale téměř svislé

Americký astronaut Donald Pettit zaznamenal hvězdné dráhy digitálním fotoaparátem z Mezinárodní vesmírné stanice na oběžné dráze Země mezi dubnem a červnem 2012. Pettit svou techniku popsal takto: „Moje snímky hvězdných drah jsou pořízeny časovou expozicí asi 10 až 15 minut. U moderních digitálních fotoaparátů je však 30 sekund asi nejdelší možná expozice, protože šum elektronického detektoru obraz znehodnocuje. Pro dosažení delších expozic dělám to, co mnoho amatérských astronomů. Udělám několik 30sekundových expozic a poté je „naskládám“ pomocí grafického editoru, čímž vytvořím delší expozici.“[10][2]

Snímky hvězdných drah byly také pořízeny na Marsu.[11] Vozítko Spirit je vyprodukovalo při hledání meteorů.[11] Protože byla expozice fotoaparátu omezena na 60 sekund, stopy se zobrazují jako přerušované čáry.[11]

Rotace Země

Fotografie hvězdných drah jsou umožněné díky rotaci Země kolem své osy. Zdánlivý pohyb hvězd je na filmu nebo digitálním snímači zaznamenán jako většinou zakřivené pruhy.[5] Pro pozorovatele na severní polokouli vytvoří namíření kamery na sever obraz se soustřednými kruhovými oblouky se středem na severním nebeském pólu (velmi blízko Polárky).[6] U lidí na jižní polokouli je stejného efektu dosaženo namířením kamery na jih. V tomto případě jsou obloukové pruhy soustředěny na jižním nebeském pólu (poblíž Sigma Octantis ). Zamíření kamery na východ nebo západ ukazuje rovné pruhy na nebeském rovníku, který je nakloněn pod úhlem vzhledem k horizontu. Úhlová míra tohoto náklonu závisí na fotografově zeměpisné šířce[5] (L) a je rovna 90° − L.

Astronomické testování lokality

Fotografie hvězdných drah mohou astronomové použít k určení kvality lokality pro pozorování dalekohledem. Pozorování hvězdné stopy Polárky byla použita k měření kvality vidění v atmosféře a vibrací v montážních systémech dalekohledů.[12] První zaznamenaný návrh této techniky pochází z knihy E. S. Skinnera z roku 1931 A Manual of Celestial Photography.[13]

Galerie

  • Hvězdné dráhy u slaného jezera v poušti Lut v Íránu

    Hvězdné dráhy u slaného jezera v poušti Lut v Íránu

  • Fotografie hvězdných drah složená ze čtrnácti snímků (dvouminutové expozice) směrem na severozápad

    Fotografie hvězdných drah složená ze čtrnácti snímků (dvouminutové expozice) směrem na severozápad

  • Hvězdy zachycené 136 minut dlouhou expozicí, Eleebana, NSW, Austrálie, 3. března 2019

    Hvězdy zachycené 136 minut dlouhou expozicí, Eleebana, NSW, Austrálie, 3. března 2019

  • Hvězdná obloha v horách Alamutu, Qazvin, Írán

    Hvězdná obloha v horách Alamutu, Qazvin, Írán

  • Hvězdné dráhy nad teleskopem ESO 3.6 m[14]

    Hvězdné dráhy nad teleskopem ESO 3.6 m[14]

  • Fotografie hvězdných drah ukazující zdánlivý pohyb hvězd kolem severního nebeského pólu, Polárka je jasná hvězda poblíž pólu

    Fotografie hvězdných drah ukazující zdánlivý pohyb hvězd kolem severního nebeského pólu, Polárka je jasná hvězda poblíž pólu

  • Souhvězdí Cassiopeia nad bouřkou.[15]

    Souhvězdí Cassiopeia nad bouřkou.[15]

  • Noční obloha zachycená dlouhým časem, Waterworks Prairie Park, Iowa

    Noční obloha zachycená dlouhým časem, Waterworks Prairie Park, Iowa

  • Hvězdné dráhy ve Fajjúmu, Egypt

    Hvězdné dráhy ve Fajjúmu, Egypt

  • 45minutová expozice pořízená za tmavé jasné noci na observatoři Paranal

    45minutová expozice pořízená za tmavé jasné noci na observatoři Paranal

  • Observatoř La Silla v Chile

    Observatoř La Silla v Chile

  • Ehrenbürg (Walberla), doba osvitu: 45 min, klasický barevný film, ohnisko 50 mm

    Ehrenbürg (Walberla), doba osvitu: 45 min, klasický barevný film, ohnisko 50 mm

Odkazy

Reference

  1. ↑ All In A Spin [online]. [cit. 2016-08-01]. Dostupné online. (anglicky) 
  2. ↑ a b ISS photos:
    • Creating Star Trails Aboard the International Space Station [online]. dpmag.com, April 5, 2016 [cit. 2021-05-02]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2021-05-02. (anglicky) 
    • Camille Mann. Star Trails: Long-exposure photos from space [online]. CBS News, 5. 2. 2013 [cit. 2021-05-02]. Dostupné online. (anglicky) 
    • Kyle Almond. Shooting the stars – A NASA astronaut shares awe-inspiring photos from the International Space Station [online]. CNN, June 2018 [cit. 2021-05-02]. Dostupné online. (anglicky) 
  3. ↑ JPL: Photojournal – PIA03613: Meteor Search by Spirit, Sol 643 [online]. nasa.gov, 5. 12. 2005 [cit. 2021-05-02]. Dostupné online. (anglicky) 
  4. ↑ BUCKLEY, Drew. Star Trails: How to Take Captivating Night Sky Photos [online]. 2015-04-22 [cit. 2019-07-14]. Dostupné online. (anglicky) 
  5. ↑ a b c d e MALIN, David. Focal Encyclopedia of Photography: Digital Imaging, Theory and Applications, History, and Science. Night-Time and Twilight Photography. Redakce Michael R. Peres. 4th. vyd. Amsterdam: Elsevier, 2007. S. 577–580. (anglicky) 
  6. ↑ a b c LANDOLFI, Larry. Come-as-you-are Astrophotography. Astronomy. February 1996, roč. 24, čís. 2, s. 74–79. Bibcode 1996Ast....24...74K. (anglicky) 
  7. ↑ BURIAN, Peter K.; CAPUTO, Robert. National Geographic photographic field guide: secrets to making great pictures. Washington, D.C.: National Geographic, 1999. ISBN 079225676X. Kapitola A world of subjects: evening and night, s. 276. 
  8. ↑ MANNING, Jack. Shooting pictures that the eye cannot see. The New York Times. 1981-04-05, s. ARTS 38. (anglicky) 
  9. ↑ FROST, Lee. The Complete Guide to Night & Low-Light Photography. New York, New York: Amphoto Books, 2000. Dostupné online. ISBN 0817450416. Kapitola The sky at night, s. 156–157. 
  10. ↑ NASA Johnson Space Center. ISS Star Trails [online]. May–June 2012. Dostupné online. (anglicky) 
  11. ↑ a b c PIA03613: Meteor Search by Spirit, Sol 643 [online]. NASA, 5. 12. 2005 [cit. 2021-05-03]. Dostupné online. (anglicky) 
  12. ↑ HARLAN, E.A.; Merle F. Walker. A Star-Trail Telescope for Astronomical Site-Testing. Publications of the Astronomical Society of the Pacific. August 1965, roč. 77, čís. 457, s. 246–252. DOI 10.1086/128210. Bibcode 1965PASP...77..246H. (anglicky) 
  13. ↑ KING, Edward Skinner. A Manual of Celestial Photography. Boston, Massachusetts: Eastern Science Supply Co., 1931. Dostupné online. S. 37. 
  14. ↑ Venus Transit Seen Reflected from the Moon. ESO Announcement. Dostupné online [cit. 14. 12. 2012]. (anglicky) 
  15. ↑ The constellation of Cassiopeia over a thunderstorm [online]. European Southern Observatory [cit. 2015-03-21]. Dostupné online. (anglicky) 

Související články

Externí odkazy

Média použitá na této stránce

Starry La Silla Observatory.jpg
Autor: ESO/Iztok Bončina, Licence: CC BY 4.0
The stars rotate around the southern celestial pole during a night at ESO’s La Silla Observatory in northern Chile. The fuzzy parts in the trails on the right are due to the Magellanic Clouds, two small galaxies neighbouring the Milky Way. The dome seen in the image hosts ESO’s 3.6-metre telescope and is home to HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), the world’s foremost exoplanet hunter. The rectangular building seen in the lower right of the image contains the 0.25-metre TAROT telescope, designed to react very quickly when a gamma-ray burst is detected. Other telescopes at La Silla include the 2.2-metre MPG/ESO telescope, and the 3.58-metre New Technology Telescope, the first telescope to use active optics and, as such, the precursor to all modern large telescopes. La Silla was ESO’s first observing site and is still one of the premier observatories in the southern hemisphere.
International Space Station star trails - JSC2012E039800.jpg
Star trail composite image created by International Space Station Expedition 30 crew member Don Pettit using images ISS030E171842 through ISS030E171889.


Expedition 30 and Expedition 31 Flight Engineer Don Pettit provided information about photographic techniques used to achieve the images: "My star trail images are made by taking a time exposure of about 10 to 15 minutes. However, with modern digital cameras, 30 seconds is about the longest exposure possible, due to electronic detector noise effectively snowing out the image. To achieve the longer exposures I do what many amateur astronomers do. I take multiple 30-second exposures, then 'stack' them using imaging software, thus producing the longer exposure."

The image includes many natural and artificial lights that astronauts see while passing over the night side of Earth. On the ground, stationary features like cities appear as pale yellow-white streaks.

Looking toward the horizon, thunderstorms dot the landscape. Many of the compiled frames captured bright white lightning flashes. Above the horizon, a faint green-yellow phenomenon called airglow hugs the upper atmosphere. Look carefully at the large version of this image for at least one streak of light that is not aligned with all the others. That is a satellite. Additional info from this source.

The camera for these shots is "mounted on a bracket in the Cupola" [1].
Star trails over the ESO 3.6-metre telescope.jpg
Autor: ESO/A.Santerne, Licence: CC BY 4.0
Star trails over the ESO 3.6-metre Telescope, which hosts HARPS, the High Accuracy Radial velocity Planet Searcher, the world's foremost exoplanet hunter. This image comes from Your ESO Pictures Flickr Group, where anyone can submit photos connected with ESO.
The star trails observed in Eleebana, NSW, Australia on Mar 03, 2019.jpeg
Autor: Harveychl, Licence: CC BY-SA 4.0
The star trails observed in Eleebana, NSW, Australia on Mar 03, 2019
Startrail Feng.jpg
Autor: Windchu, Licence: CC BY-SA 4.0
Startrail shot in Waterworks Prairie Park, Iowa.
عکاسی از رد ستارگان در الموت قزوین.jpg
Autor: P.bajelan, Licence: CC BY-SA 4.0
عکاسی از رد ستارگان در الموت قزوین
All In A Spin Star trail.jpg
Autor: A. Duro/ESO, Licence: CC BY 4.0
Science and art unite in this beautiful photograph, taken in Chile’s Atacama Desert by ESO Photo Ambassador Adhemar M. Duro Jr. To create this visual masterpiece Adhemar pointed his camera at the sky’s south pole, the point at the centre of all the bright arcs and circles. All the stars in the night sky revolve around this point. Over a period of several hours, this motion creates star trails, with each individual star tracing out a circle on the sky. These trails display the various brightnesses and colours of each star, creating a captivating scene! Towards the top left of the image, you can see a short, bright streak of light cutting across the trails — this is caused by a meteor, burning up in a flash of light as it enters Earth’s atmosphere. The desert’s harsh and arid landscape, illuminated here by the light from the stars themselves, is the perfect place to view the night sky. Because of the location’s favourable conditions several telescopes are hosted here, including ESO’s Very Large Telescope, ESO’s Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA), and the forthcoming European Extremely Large Telescope, which is currently under construction atop Cerro Armazones.
Circumpolar Star Trails With High Flyer.jpg
Autor: TedQuackenbush, Licence: CC BY-SA 3.0
A time exposure centered on Polaris from Powell Butte, Oregon. High flying jet crossed during exposure. Camera was Minolta X700, 28 mm lens, 106 min. @ f11. Film was Fuji Sensia 100 slide film.
رد ستارگان در بیابان لوت.jpg
Autor: P.bajelan, Licence: CC BY-SA 4.0
رد ستارگان در بیابان لوت استان کرمان، شهداد، تپه‌های تخم مرغی، دریاچه جوان
The constellation of Cassiopeia over a thunderstorm.jpg
Autor: Szczepan Skibicki, AstroCamera 2014, Hewelianum Centre, Licence: CC BY 4.0
This spectacular view of star-trails above a thunderstorm won third prize in the astronomical landscapes category of the 2014 Astrocamera competition. It was taken by Szczepan Skibicki.
Paranal Starry Night.jpg
Autor: Gianluca Lombardi/ESO, Licence: CC BY 4.0
Night scene at the 2600 metre high Cerro Paranal, home of ESO’s Very Large Telescope (VLT) array.

In this 45-minute exposure, taken on a dark and clear night so typical of one of the best astronomical observing sites in the world, the stars leave trails in their dance around the Celestial South Pole (left).

The four VLT 8.2 m Unit Telescopes are captured during an observation session, with the long exposure resulting in noticeable movement of the domes as the telescopes move to observe different celestial objects.

At the bottom left, the trail left by the Large Magellanic Cloud, one of the Milky Way’s satellite galaxies, is clearly visible. The trails left by the Milky Way and by the very bright stars forming the Southern Cross, are visible above Yepun, Unit Telescope 4, in the foreground. One of the four 1.8 metre Auxiliary Telescopes, used for the Very Large Telescope Interferometer, is seen below the Large Magellanic Cloud, dwarfed by its giant Unit Telescope companions.

The image was taken in March 2008.
Stars motion.jpg
Autor: AhmedMosaad, Licence: CC BY-SA 4.0
the shot was taken in wady el rayan, elfayoum and it shows how stars are movin in the sky and how the stars are colored .
Sterneamwalberla2.jpg
Nachtaufnahme vom sommerlichem nördlichen Sternenhimmel. Standort: Ehrenbürg (Walberla), Belichtung ca. 45 min. Aufgenommen auf Farbfilm, mit 50mm
Circumpolar AZ81.jpg
Autor: LCGS Russ, Licence: CC BY-SA 3.0
A very long exposure (7+ hours) of the night sky looking at Polaris, showing star trails. Taken in Northern Arizona.