Obserwacje i fotografia plam na Słońcu

Uwaga! Obserwacje Słońca są niebezpieczne i mogą uszkodzić Twój wzrok! Nigdy nie patrz na Słońce bez użycia odpowiednich filtrów lub innych zabezpieczeń! Nie odpowiadam za nieprawidłowe i niewystarczające przygotowanie się do obserwacji Słońca.

Wbrew pozorom Słońce nie jest tylko jasną żółtą kulą, której tarcza codziennie widnieje na ziemskim niebie, oświetlając wszystko swoim blaskiem. Kilkoma prostymi metodami możemy przekonać się, że powierzchnia naszej dziennej gwiazdy jest często urozmaicona strukturami zwanymi plamami słonecznymi. Są to regiony o niższej temperaturze, stąd ciemniejszy kolor. Obszary te wykazują silną aktywność magnetyczną, generując tzw. burze magnetyczne i towarzyszące im zwykle tzw. koronalne wyrzuty masy. Są to „wystrzały” materii, które w postaci wiatru słonecznego pędzą przez przestrzeń i są przyczyną choćby powstawania zórz polarnych w kontakcie z ziemską jonosferą. Poniższe zdjęcie przedstawia kilka grup plam słonecznych.

Plamy-na-Sloncu-6.1.2014.jpg
AR1944 – największe od lat plamy na Słońcu, 06.01.2014 11:51, ISO 400, filtra Baadera ND5.0, Ekspozycja 1/2500s, Apertura 5.6, Ogniskowa 250mm (efektywna 400mm)

Jak samemu zobaczyć i sfotografować plamy słoneczne? Najpierw sprawdzamy w Internecie, jak wygląda tarcza Słońca i czy są na niej plamy. Możemy np. odwiedzić serwis http://www.spaceweather.com, gdzie po lewej stronie w kolumnie z różnymi danymi zobaczymy miniaturkę z aktualnym obrazem Słońca i ponumerowanymi grupami plam.

 

I Obserwacje wizualne

 

1. Filtry

Popularne metody – płyta CD, szkło spawalnicze, przydymione szkło, dyskietka i inne prowizoryczne sposoby przyciemnienia obrazu Słońca na pewno nie są dobrym pomysłem. Po pierwsze mogą one przepuszczać promieniowanie niekorzystnie wpływające na nasz wzrok (UV, podczerwień). Po drugie bardzo psują one jakość obrazu. Możemy spróbować użyć folii mylarowej. Taka folia jest często używana w kocach termicznych, jakie mamy w apteczkach samochodowych.
Warto jednak wybrać się w miarę możliwości do stacjonarnego lub poszukać internetowego sklepu fotograficznego lub astronomicznego i zakupić skrawek folii – filtra słonecznego. Jest to tzw. folia Baadera i ma oznaczenie ND5.0. Nie kupujmy takiej folii w wersji niższej (np. ND3.8), ponieważ przepuszcza ona zbyt dużo światła dla naszych zastosowań. Koszt takiego filtra jest niewielki, a jakość obrazu bardzo dobra. Za kwadrat o boku 10cm zapłacimy kilka zł. Z zakupionego skrawka folii możemy wyciąć fragmenty, które następnie można zamontować w oprawce tekturowej i zrobić sobie okulary lub nasadkę na lornetkę lub teleskop. Jest jeden wspólny zestaw reguł niezależny od zastosowania – unikamy dotykania folii palcami na obszarze, który będzie przepuszczał światło (można użyć bawełnianych rękawiczek lub łapać folię na brzegach, które i tak znajdą się pod oprawką), nie naciągamy folii na siłę by była idealnie płaska (może/musi być lekko pofałdowana i nie pogorszy to jakości obrazu), ale przede wszystkim tak dobieramy oprawki tekturowe/papierowe, aby były odpowiednio grube i nieprzepuszczające światła oraz żeby folia chowała się pod nimi z odpowiednim marginesem. Unikamy wtedy ryzyka, że folia nie zachodzi na oprawkę do końca i błysk światła może przejść do naszego oka obok folii i uszkodzić nasz wzrok.

I jeszcze jedna bardzo ważna rzecz – jeśli wykonujemy filtr na sprzęt optyczny, to nakładamy go na obiektyw(-y)/wlot tubusu, to znaczy od strony, w którą wpada światło. Nigdy nie nakładajmy żadnych filtrów na okular (czyli od strony, od której patrzymy), gdyż tam światło jest już skupione i bardzo gorące. Filtr może się przepalić i spowodować katastrofalne skutki na naszym wzroku.

Oto przykładowe zdjęcia takich filtrów, które znalazłem w Internecie. Wykonałem podobne filtry samodzielnie, zajęło mi to około pół godziny – do godziny. Szczegółowe instrukcje możemy łatwo znaleźć poprzez Google lub Youtube pod hasłem „Jak zrobić filtr słoneczny”.

Ogólna zasada – wycinamy więcej folii, aby był margines i aby chowała się pomiędzy dwoma warstwami oprawki, która w tym przypadku ma kształt pierścienia o warstwach dolnej i górnej (źr. grafiki: teleskopy.pl)

 

Przykładowe okulary, które możemy wykonać samodzielnie z tektury i filtra Baadera ND5.0 (źr. grafiki: nimax-img.de)

 

Przykładowy filtr na obiektyw lornetki, lunety lub na tubus teleskopu. Oprócz oprawki z folią Baadera, posiada również prostopadłą część, którą możemy stabilnie nasunąć na sprzęt optyczny. Wymiary trzeba dobrać tak, aby nie było niebezpieczeństwa zsunięcia się oprawki. (źr. grafiki: tinypic.com)

 

A tak wygląda filtr nałożony na obiektywy lornetki (źr. grafiki: forumastronomiczne.pl)

 

Oczywiście możemy również kupić gotowe filtry z oprawkami lub okulary do obserwacji Słońca 🙂

2. Projekcja okularowa

Jeśli nie dysponujemy filtrem, ale posiadamy np. lornetkę, lunetę lub teleskop, możemy użyć metody zwanej projekcją okularową. Zanim się na to zdecydujemy, upewnijmy się, że nasz sprzęt nadaje się do obserwacji Słońca bez filtrów. Chodzi o to, że nieodfiltrowane światło słoneczne powoduje nagrzewanie się elementów w środku sprzętu i może spowodować ich nieodwracalne odkształcenia. Szkoda przecież ryzykować utratę lornetki, czy teleskopu. Projekcja okularowa jest to rzutowanie obrazu ze sprzętu optycznego na ekran, np. kartkę papieru. W przypadku lornetki potrzebujemy tylko jednej z dwóch lunetek ją tworzących. Zakryjmy zatem nieprzepuszczalnym dekielkiem lub inną stabilną przykrywką jeden wybrany obiektyw lornetki. Poprośmy kogoś do pomocy. Jedna osoba niech ustawia lornetkę w stronę Słońca, uważając, aby nikt nie patrzył wtedy przez nią. Trzeba metodą prób i błędów ustawiać sprzęt, aby z okularu lornetki padł snop światła słonecznego. Wtedy wiemy, że Słońce jest w polu widzenia. Warto znaleźć punkt oparcia lornetki, np. parapet, a najlepiej oczywiście statyw. Obraz padający z okularu lornetki trzeba teraz rzucić na kartkę białego papieru, np. formatu A4. Przysuwamy kartkę do okularu lornetki i oddalamy powoli, aby obraz był coraz większy, ale nie za daleko, aby nie stracić kontrastu. Przy tej czynności musimy również ustawić ostrość, aby obraz Słońca był wyraźny. Będziemy to widzieć po krawędzi tarczy słonecznej na kartce, która musi być jak najbardziej wyraźna, nie rozmyta. Warto jest przyciemnić otoczenie, w którym się znajdujemy, aby obraz był wyraźniejszy. Będąc w zamkniętym pomieszczeniu, zasłońmy żaluzje, firanki, zostawiając tylko prześwit, gdzie mamy lornetkę. Jeśli jesteśmy na zewnątrz, możemy przykryć się kocem i wystawić lornetkę za niego. Kartkę papieru trzymamy pod kocem i mamy doskonałe warunki do obserwacji.

Przykład projekcji okularowej. Osoba trzyma kartkę (ekran), na którą pada obraz z okularu lunety (źr. grafiki: space.com)

3. Camera obscura

Trzecią metodą, a zarazem drugą metodą projekcji jest zbudowanie przyrządu zwanego „camera obscura”. Potrzebujemy pudełka tekturowego. Im większe pudło, tym lepiej. Na jednej jego ściance wycinamy otwór o średnicy kilku cm. Na otwór ten naklejamy kartkę grubego papieru, najlepiej czarnego lub o innej ciemnej barwie. Szpilką lub igłą robimy otwór w kartce. Przez ten otwór będzie do pudełka wpadać światło Słońca. Przeciwległą ściankę pudełka wycinamy całkowicie, zastępując ją arkuszem bardzo cienkiego papieru, np. bibułki lub papieru do pieczenia. Może to być też kartka zwykłego papieru, którą możemy też nakleić na ścianie od środka, by jej nie wycinać. Będzie to ekran, na który padnie snop światła z otworu, który zrobiliśmy igłą w ściance naprzeciwko. Reszta ścian pudełka musi być zamknięta, jeśli skorzystaliśmy z bibuły. Jeśli do ekranu użyliśmy zwykłej kartki, wytnijmy mały otwór na ściance łączącej ścianę z ekranem i ścianę z otworkiem po igle. Przez ten otwór będziemy patrzeć do środka pudełka na ekran. Gotowe! Skierujmy pudełko otworkiem po igle w stronę Słońca. Na bibułkowy ekran patrzymy od zewnątrz pudełka, gdyż jest on na tyle cienki, że obraz przez bibułę prześwituje. Z kolei na ekran z kartki patrzymy przez otwór wycięty na oczy w ściance między ekranem i otworkiem. Na ekranie powinien pojawić się obraz naszej gwiazdy. Im cieńszy otwór po igle, tym obraz wyraźniejszy. Im większa odległość między otworkiem a ekranem, tym obraz będzie większy i może się okazać, że Słońce w całości nie zmieści się na ekranie. Warto, jak w poprzedniej metodzie, zadbać o przyciemnienie otoczenia firankami, żaluzjami lub kocem. Poeksperymentujmy!

Zasada działania Camera Obscura. Przez otworek po lewej wpada do pudełka światło i rzucane jest na ściankę naprzeciwko. Jeśli jest nią bibułka, możemy obraz obserwować od zewnątrz pudełka. Jeśli jako ekranu użyjemy białej kartki naklejonej w środku pudełka, musimy wyciąć sobie otwór na bocznej ściance pomiędzy otworkiem a ekranem, abyśmy mogli spojrzeć do pudełka na ekran.

 

II Fotografia

 

Wszelkie próby fotografii Słońca powinny odbywać się z zastosowaniem odpowiednich filtrów, aby nie doszło do uszkodzenia lub utraty wzroku, ale także w celu zapobieżenia uszkodzeniom naszego sprzętu.

W poprzednim rozdziale opisałem kwestię filtrów w obserwacjach wizualnych naszej dziennej gwiazdy. Te same zasady można przenieść na sferę fotografii. To znaczy, że „tradycyjne” metody filtracji za pomocą płyty CD, filtra spawalniczego, czy dyskietki możemy spokojnie odłożyć do lamusa. Wspomniane i im podobne filtry dadzą nam raczej słabe efekty jakościowe. Obraz może być nieostry, rozmyty, podwójny, przebarwiony. Bardzo małym kosztem możemy sporządzić sobie świetny filtr, którego zastosowanie przyniesie nam bardzo dobre efekty w postaci pięknych zdjęć Słońca. Tak samo, jak w przypadku obserwacji wizualnych, posłużymy się filtrem pod nazwą folia Baadera ND5.0. Za kilka złotych kupimy wycinek, który wystarczy do zmontowania filtra na obiektyw aparatu.

Ważna uwaga! Jeśli zamierzamy fotografować za pomocą aparatu innego, niż lustrzanka, musimy zamontować filtr również na wlot wizjera do kadrowania (podglądu) fotografowanego obszaru. Robimy to nawet, jeśli wizjera nie używamy, bo posiłkujemy się np. wyświetlaczem LCD. To tak na wszelki wypadek. Obraz Słońca w wizjerze bez filtra również może zaszkodzić naszym oczom. W lustrzankach nie mamy tego problemu, bo obraz do wizjera wpada poprzez obiektyw, nie osobny wlot i wystarczy zamontować filtr tylko na obiektywie.

Kiedy już wyposażymy się w filtr Baadera, musimy go oprawić, aby nałożyć go na obiektyw. W przypadku aparatów kompaktowych, których obiektywy nie posiadają gwintu zewnętrznego na pierścienie redukcyjne czy filtry, możemy zbudować własną oprawkę w taki sam sposób, jak opisałem w poprzednim wpisie w części dotyczącej filtra na lornetkę. W przypadku lustrzanek, bardzo dobrą metodą jest zakup pierścienia redukcyjnego o zewnętrznej średnicy większej, niż średnica naszego obiektywu. Taki pierścień ma jeden gwint, który nakręcamy na obiektyw aparatu, a drugi gwint musi być na okręgu o średnicy większej o np. 20mm. Te 20mm będzie swego rodzaju bazą oprawki. Aby odbrać odpowiedni pierścień do obiektywu, musimy sprawdzić, jaką obiektyw ma średnicę. Często podana ona jest jako jedno z oznaczeń na obudowie, np. Φ58mm. Dobrze jest poradzić się w sklepie, w którym kupujemy, podając model obiektywu. Mając już odpowiedni pierścień, wkładamy w niego folię Baadera i mocujemy ją za pomocą np. taśmy dwustronnej, a na nią kładziemy identyczny jak metalowa baza pierścień wycięty z tektury i mocujemy w ten sam sposób. Dzięki temu prostemu zabiegowi mamy dobry filtr w metalowej obudowie. Oto, jak wygląda taki sprzęt wykonany przeze mnie opisaną metodą.

 

fotofiltr_01
Pierścień z filtrem – widok od strony padania światła słonecznego

 

fotofiltr_02
Pierścień z filtrem – widok od spodu (od strony obiektywu)

 

fotofiltr_03
Pierścień z filtrem nakręcony na obiektyw

 

Kiedy mamy już za sobą budowę filtra, możemy przejść do sedna sprawy, czyli fotografowania Słońca. Możemy użyć do tego celu w zasadzie dowolnego aparatu, od prostych kompaktów, po zaawansowane lustrzanki. Wielkość obiektywu (ogniskowej) ma oczywiście kolosalny wpływ na efekt końcowy. Im dłuższa ogniskowa, tym większy obraz Słońca na zdjęciu. Realnie jednak nawet kompaktowe aparaty z obiektywami o ogniskowej kilkanaście milimetrów ukażą nam większe plamy słoneczne. Z kolei górna granica ogniskowej zależy od modelu aparatu (przelicznika realnej ogniskowej), lecz nie będę wchodził w szczegóły. Trzeba po prostu nie przesadzić i przede wszystkim poeksperymentować,, aby upewnić się, że Słońce zmieści nam się w kadrze. Posiadacze teleskopu z odpowiednim adapterem, mogą podłączyć lustrzankę bezpośrednio do niego (filtr nakładamy na tubus teleskopu). W wyborze sprzętu, pominąłbym aparaty w telefonach komórkowych bez zoomu optycznego, ponieważ dają one zbyt mały obraz Słońca.

Kilka słów na temat ustawień aparatu. Zaczynamy od ustawienia parametrów ekspozycji. Musimy wyszukać je w opcjach naszego sprzętu samodzielnie. Niestety nie jestem w stanie opisać dokładnie tych czynności dla każdego modelu na rynku z oczywistych względów 🙂 Ogólnie rzecz biorąc, staramy się ustawić jak najwięcej z poniżej wymienionych opcji, o ile pozwala nam na to nasz sprzęt. Część z tych opcji może być niedostępna w kompaktach i aparat sam będzie dobierał ich nastawy.

– Przełączamy aparat na tryb manualny, jeśli to możliwe

– Ustawiamy przesłonę na minimalną wartość (na najwyższą wartość parametru F), jeśli to możliwe

– Ustawiamy czas ekspozycji na minimalny dostępny w opcjach

– Ustawiamy czułość ISO na wartość minimalną

– W przypadku korzystania ze statywu, wyłączamy stabilizację obrazu, jeśli to możliwe

– Nakładamy filtr na obiektyw (i wlot wizjera, jeśli istnieje) i mocujemy aparat najlepiej na statywie, w ostateczności trzymamy go w ręce i nakierowujemy na Słońce, aż pojawi się ono w polu widzenia. Możemy pozwolić naszemu aparatowi samemu ustawić ostrość lub dokonać tego samodzielnie.

Jeśli nie możemy zlokalizować Słońca, być może powyższe ustawienia są zbyt restrykcyjne. Zmniejszamy wartość przesłony lub zwiększamy czas naświetlania i szukamy Słońca w kadrze, aż do skutku. Robimy zdjęcie próbne i sprawdzamy, czy Słońce nie jest zbyt ciemne. Jeśli tak jest, ponownie zaczynamy od zmniejszenia wartości przysłony, a jeśli to nie pomaga, wydłużamy czas ekspozycji, aż do uzyskania zadowalającego nas efektu (czyli dostatecznie jasnego obrazu Słońca). Robimy to stopniowo co jeden minimalny dostępny krok. Wszystko zależy od tego, jaki mamy aparat i obiektyw. Wymienione przeze mnie początkowe ustawienia pozwalają bezpiecznie szukać takich nastaw, aby na matrycę aparatu nie wpadło za dużo światła i nie prześwietliło zdjęcia lub nawet nie uszkodziło matrycy.

I jeszcze raz, bardzo ważna rzecz – uważajmy na nasz wzrok – już krótka bezpośrednia ekspozycja na światło słoneczne może doprowadzić do utraty wzroku!

 

 

 

Wszelkie prawa zastrzeżone. Kopiowanie i wykorzystywanie fragmentów tekstu bez zgody autora zabronione. Kopiowanie i wykorzystywanie tekstu w jego oryginalnej pełnej postaci dozwolone pod warunkiem podania źródła.