LA FOTOGRAFIA PLANETARIA

L’opposizione di Giove e Saturno di questo inverno mi ha fatto tornare la voglia di fotografare i pianeti, tecnica che avevo abbandonato già da tempo, dopo i primi risultati insoddisfacenti.
Il passaggio a uno strumento più adatto a questo tipo di osservazioni (rifrattore da 15 cm al posto di un riflettore di pari apertura) e la possibilità di utilizzare tecnologie digitali “a basso costo” mi ha convinto a effettuare una nuova serie di fotografie planetarie.
L’uso della tecnologia digitale si sta rilevando in questo campo sempre più preponderante, permettendo l’ottenimento di risultati che, solo pochi anni fa, erano prerogativa unicamente dei più attrezzati osservatori professionali.
Fino a poco tempo fa l’unica possibilità di rilevare dettagli abbastanza fini sulle superfici planetarie era l’osservazione diretta e la realizzazione di disegni, con tutto ciò che poteva comportare a causa delle interpretazioni che ciascun osservatore poteva dare del singolo particolare e di come riusciva a trasferirlo sulla carta.
Erano necessarie perciò molteplici osservazioni quasi contemporanee da parte di osservatori diversi per poter “mediare” a un unico risultato ciò che era stato ottenuto da molti astrofili.
D’altra parte la fotografia, pur con la sua maggiore obbiettività, non permetteva di rilevare particolari fini a causa della turbolenza atmosferica.
Infatti, per poter fotografare un pianeta come Giove o Saturno, erano necessari tempi di esposizione superiori al secondo.
In questo modo la turbolenza atmosferica tendeva a rendere l’immagine meno nitida.
Solo digitalizzando più fotografie e mediandole con opportuni software grafici era possibile aumentare i dettagli visibili in una fotografia. Ma, a questo punto, sorgeva un altro problema: pianeti come Giove e Saturno hanno un’elevata velocità di rotazione e perciò il pianeta, dopo uno o due minuti, non appare già più nello stesso modo, proprio a causa della sua rotazione. Ciò non disturba nell’osservazione visuale ma nella fotografia ad alta risoluzione comporta una perdita di definizione sensibile.
Perciò dovevamo avere fotografie in numero elevato (per poter fare una media migliore) ma in un tempo molto breve (per non avere una perdita di definizione). Sembrava di essere entrati in un vicolo cieco.
Negli ultimi anni l’avvento di Internet, oltre a favorire lo scambio di informazioni fra i vari astrofili, ha permesso una diminuzione di prezzi dell’hardware e la “scoperta” di nuove tecnologie.
A sinistra: disegno del transito di Europa effettuato da Franco Canepari il 3/2/2002 alle 17:29 T.U.
A destra: media di 300 fotogrammi ripresi dall'autore con una webcam il 3/2/2002 alle 17:26 T.U.
Il classico “uovo di Colombo” si è rivelata la WebCam. Originariamente questa piccola telecamera era nata per permettere video conferenze in rete ma l’incremento della sua sensibilità e la nascita di programmi di elaborazione ha permesso di sfruttarla per la fotografia astronomica di corpi celesti particolarmente luminosi, quali il Sole (nei particolari delle macchie solari), la Luna e i pianeti.
Soprattutto su questi ultimi il vantaggio è stato considerevole.
Infatti vediamo oggi come è possibile “congelare” particolari della superficie dei pianeti con una precisione che, a volte, nemmeno il più esperto osservatore può rivelare.Per esempio mettiamo a confronto un disegno e un’immagine ripresa con una Webcam di Giove eseguite nel medesimo momento.
Come vediamo l’osservatore ha colto alcuni aspetti dell’atmosfera gioviana, quali alcune macchie oscure nella NEB (North Equatorial Band – Banda Equatoriale Nord) e le macchie bianche nella SEB (South Equatorial Band – Banda Equatoriale Sud). Inoltre ha rilevato il transito dell’ombra del satellite Europa sul disco di Giove.
La fotografia rileva, oltre ai particolari sopra citati, anche la presenza del satellite sul bordo di Giove (nel disegno il satellite sarebbe stato subito fuori dal disco di Giove in quanto ci sono alcuni minuti di differenza fra l’acquisizione dell’immagine e la realizzazione del disegno), alcune macchie bianche sulla NEB nonché un maggior numero di dettaglio nelle zone più temperate a Sud e a Nord dell’equatore.
Rispetto alla fotografia tradizionale (di cui abbiamo elencato i limiti) l’acquisizione digitale tramite WebCam presenta notevoli vantaggi. Vediamo di elencare nella tabella sottostante (preparata avendo come oggetto da fotografare Giove) quali sono i punti a favore e quali a sfavore di ciascuna tecnologia.
Descrizione Fotografia tradizionale WebCam Fotografia digitale
Fotogrammi scattati Meno di dieci in un minuto Fino a mille al minuto Oltre duecento al minuto
Risoluzione massima con un telescopio da 15 cm 1 arcosecondo 0.6 arcosecondo 0.6 arcosecondo
Focale equivalente necessaria per la risoluzione massima con un telescopio da 15 cm 18 mt 4 mt 2,5 mt
Limiti al numero dei fotogrammi 36 per ogni rotolino capienza HD capienza memoria flash
Tipo di ripresa utilizzabile Proiezione oculare Fuoco diretto + barlow / proiezione oculare / metodo afocale Metodo afocale
Come abbiamo visto nella tabella abbiamo inserito anche la fotografia effettuata con una macchina fotografica digitale di nuova generazione.
Ma andiamo ad analizzare le varie differenze:
La fotografia planetaria con la pellicola, a causa della bassa sensibilità di quest’ultima (sono infatti sconsigliate le pellicole molto sensibili in quanto la grana non permetterebbe di ottenere una buona risoluzione) necessitano di tempi di esposizione dell’ordine di qualche secondo per cui la possibilità di ottenere più di dieci scatti in un minuto è praticamente impossibile; inoltre l’apertura dell’otturatore e il sollevamento dello specchietto inducono delle vibrazioni che possono compromettere il risultato (effetto mosso). La macchina fotografica digitale (Digicam), invece, non ha questi problemi: non possiede infatti un otturatore meccanico né uno specchietto da sollevare né la grana della pellicola. I limiti della Digicam derivano dal suo costo (attualmente una macchina digitale di medio livello costa intorno ai 1000 Euro), dal fatto che l’obbiettivo non può essere rimosso per la fotografia al fuoco diretto o per proiezione dell’oculare (a meno di andare su Digicam professionali del costo aumentato di almeno cinque volte) e dalla capacità della sua memoria (che equivale al numero delle foto che possiamo immagazzinare nella macchina prima di doverla scaricare. Quest’ultimo problema oggi è meno sentito in quanto esistono memorie removibili con una capacità di oltre duecento foto a media risoluzione. Sia la macchina fotografica sia la Digicam non necessitano di altra attrezzatura per funzionare, mentre la WebCam (e questo è il suo limite) necessita di essere collegata a un computer.

Esistono sì delle Webcam che funzionano senza computer ma, non avendo la possibilità di vedere l’immagine nel mirino o in uno schermo, non possono essere utilizzate per i nostri scopi. Il vantaggio della Webcam è dato dal fatto che possono essere effettuate riprese da 15/20 fotogrammi per secondo e della durata di dieci/venti secondi per volta. Teoricamente potremmo effettuare un’unica ripresa di un minuto che, a quindici fotogrammi al secondo, darebbe ben 900 fotogrammi da utilizzare.
La differente lunghezza focale necessaria per ottenere il massimo della risoluzione è data dalle dimensioni della grana nella pellicola o dalle dimensioni dei singoli pixels del sensore della Webcam e della Digicam (normalmente quest’ultima usa sensori con pixels più piccoli).
Nella fotografia astronomica ma soprattutto in quella planetaria meno ostacoli ci sono davanti al fascio di luce che deve colpire la pellicola (o il sensore) e più nitida è la ripresa. Il metodo afocale è pertanto quello che deteriora maggiormente l’immagine.
Cosa fondamentale è la scelta dei migliori fotogrammi per eseguire la successiva elaborazione. Fotogrammi rovinati dalla turbolenza atmosferica non porteranno alcuna informazione utile all’elaborazione, anzi tenderanno a peggiorare la qualità dell’immagine.
L’elaborazione delle immagini può avvenire con vari programmi che sono distribuiti gratuitamente in Internet. I più conosciuti sono:
- AVI2BMP, che permette di estrarre i migliori fotogrammi di un filmato crendo una sequenza di immagini singole che saranno successivamente elaborate. E’ disponibile all’indirizzo http://avi2bmp.free.fr
- ASTROSTACK, che permette di elaborare sia i filmati, scegliendo i fotogrammi da usare, sia la serie di fotogrammi scelta con Avi2bmp, sottrae i dark frame (in parole povere riduce il “rumore” elettronico), allinea le immagini, le somma e compie successive elaborazioni. I limiti di questo programma sono che, nella versione attualmente disponibile all’indirizzo http://www.astrostack.com, non permette l’elaborazione di un numero sufficientemente grande di immagini a media risoluzione (40 immagini con risoluzione 640x480 o 163 immagini a una risoluzione 320x240).
- IRIS, che permette di compiere tutte le operazioni di astrostack ma che è molto più difficile da utilizzare e, soprattutto, necessita di computer veloci e con alcuni Gbyte di spazio sull’Hard Disk. E’ disponibile all’indirizzo http://www.astrosurf.com/buil
Logicamente le immagini devono essere elaborate con questi programmi ma, purtroppo, lo spazio a disposizione è terminato. Mi riprometto comunque di tornare sull’argomento prossimamente.

da: "Appunti di Astronomia" Aprile 2002 - © Copyright Associazione Astrofili Valdinievole "Alessandro Pieri"

Renzo Del Rosso